DE3404960A1 - Synchronous motor - Google Patents

Abstract

In the case of a synchronous motor having a permanent-magnet rotor (12) and a starting cage (17) connected thereto, in order to produce a starting torque, the permanent magnets are formed by magnet segments (16) in the form of circular arcs for the purpose of achieving a high synchronous moment with an adequate starting torque, which magnet segments (16) are arranged on the external circumference of the rotor body (15) and are clamped thereto by means of the starting cage (17). The starting cage (17), which acts as an air gap winding, thus at the same time takes over the retaining function for the magnet segments (16). <IMAGE>

Description

SynchronmotorSynchronous motor

Stand der Technik Die Erfindung betrifft einen Synchronmotor, insbesondere einen Einphasen-Synchronmotor, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.State of the art The invention relates to a synchronous motor, in particular a single-phase synchronous motor of the type specified in the preamble of claim 1.

Bei einem bekannten Synchronmotor dieser Art besteht der Permanentmagnet-Rotor aus einem etwa zylinderförmigen Permanentmagnetkörper, auf welchem ein hohlzylindrisches Eisenblechpaket aufgesetzt ist, das am Umfang einliegend den Anlaufkäfig aus Aluminiumspritzguß trägt.In a known synchronous motor of this type, there is the permanent magnet rotor from an approximately cylindrical permanent magnet body on which a hollow cylindrical Sheet iron package is attached, which encompasses the start-up cage made of injection-molded aluminum wearing.

Bei einem weiteren bekannten Synchronmotor dieser Art wird der Rotorkörper von einem unmittelbar auf der Rotorwelle sitzenden zylindrischen Blechpaket gebildet, in dem in gleicher Weise der Anlaufkäfig am Außenumfang des Rotorkörpers, im Bleckpaket einliegend angeordnet ist. Der Rotorkörper weist außerdem am Umfang äquidistant angeordnete tiefe Axialnuten auf, in welche jeweils ein stabförmiges Magnetsegment eingelegt ist.In another known synchronous motor of this type, the rotor body formed by a cylindrical laminated core sitting directly on the rotor shaft, in the same way the start-up cage on the outer circumference of the rotor body, in the sheet metal core is arranged enclosed. The rotor body is also equidistant on the circumference arranged deep axial grooves, in each of which a rod-shaped magnet segment is inserted.

Synchronmotoren mit einem solchen Rotoraufbau stellen ein Mittelding zwischen einem Synchron- und einem Asynchronmotor dar. Der Wirkungsgrad solcher Synchronmotoren ist infolge des großen Streufaktors der Permanentmagnetsegmente nicht besonders hoch, und auch das synchrone Moment ist relativ klein, so daß diese Motoren sehr schnell aus dem Synchronimus fallen und dann als Asynchronmotor mit den bekannten Nachteilen der lastabhängigen Drehzahl und des gegenüber dem Synchronbetrieb wesentlich schlechteren coso arbeiten.Synchronous motors with such a rotor structure are in the middle between a synchronous and an asynchronous motor. The efficiency of such Synchronous motors is due to the large leakage factor of the permanent magnet segments not particularly high, and the synchronous moment is also relatively small, so this Motors fall out of synchronicity very quickly and then act as an asynchronous motor the known disadvantages of the load-dependent speed and compared to synchronous operation work much worse coso.

Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Synchronmotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber die vollen Vorteile eines Synchronmotors mit gutem Wirkungsgrad und com rund mit konstanter lastunabhängiger Drehzahl. Das Synchronmoment ist gegenüber bekannten Synchronmotoren wesentlich vergrößert, so daß ein Außertrittfallen größtenteils vermieden wird. Zwar ist das Anlauf- oder Anzugsmoment relativ schwach, doch für die meisten Anwendungsfälle, insbesondere für die bevorzugte Anwendung als Lüfterantrieb, völlig ausreichend. Der als Luftspaltwicklung wirksame Anlaufkäfig dient zugleich der Halterung der Permanentmagnete, wodurch die Herstellung wesentlich vereinfacht wird.Advantages of the Invention The synchronous motor according to the invention with the Characteristic features of claim 1 has the full advantages of a Synchronous motor with good efficiency and com round with constant load independent Rotational speed. The synchronous torque is essential compared to known synchronous motors enlarged so that falling out of step is largely avoided. It is true Starting or tightening torque is relatively weak, but for most applications, especially for the preferred application as a fan drive, completely sufficient. The starting cage, which acts as an air gap winding, also serves to hold the Permanent magnets, which significantly simplifies production.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Synchronmotors ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen. Für kleine Motoren ist eine Ausbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 und für sehr kleine Motoren eine Ausbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 von Vorteil.Advantageous embodiments of the synchronous motor according to the invention result from the further claims. There is training for small engines of the invention according to claim 3 and for very small engines an embodiment of the invention according to claim 4 of advantage.

Zeichnung Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung: Fig. 1 einen Querschnitt eines Einphasen-Synchronmotors mit Permanentmagnet-Rotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 jeweils einen Querschnitt eines Rotors und 3 eines Einphasen-Synchronmotors in Fig. 1 gemäß einem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel.DRAWING The invention is illustrated with reference to in the drawing Embodiments explained in more detail in the following description. Show it each in a schematic representation: FIG. 1 shows a cross section of a single-phase synchronous motor with a permanent magnet rotor according to a first exemplary embodiment, FIG. 2, respectively a cross section of a rotor and 3 of a single-phase synchronous motor in FIG. 1 according to a second and third embodiment.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Der in Fig. 1 im Querschnitt zu sehende Einphasen-Synchronmotor weist in bekannter Weise einen Ständer 10 mit einer in Ständernuten 11 einliegenden, der Ueber sichtlichkeit halber nicht eingezeichneten Ständerwicklung und einen Permanentmagnet-Rotor 12 auf, der unter Bildung eines Arbeitsluftspaltes 13 von dem Ständer 10 umschlossen wird. Der Rotor 12 besteht aus einem auf einer Rotorwelle 14 aufgepreßten zylindrischen Rotorkörper 15, der üblicherweise als Blechpaket ausgebildet ist, und aus vier bogenförmigen Magnetseg menten 16, die äquidistant am Umfang des Rotorkörpers 15, auf diesen aufsitzend, angeordnet sind. Die Magnetsegmente 16 sind mittels eines sie überziehenden Anlaß-oder Anlaufkäfigsl7 miteinander und mit dem Rotorkörper 15 mechanisch verbunden. Der aus Aluminiumspritzguß gefertigte Anlaufkäfig 17 weist in bekannter Weise Käfigstäbe 18 auf, die an den Stirnseiten des Rotorkörpers über hier nicht zu sehende Kurzschlußringe miteinander verbunden sind. Die Käfigstäbe 18 sind formschlüssig in entsprechende. Ausnehmungen am Außenumfang der Magnetsegmente 16 eingespritzt und befestigen über die Kurzschlußringe die Magnetsegmente 16 am Rotorkörper 15. Durch diese Anordnung und Ausbildung des Anlaufkäfigs wird nicht nur ein genügend großes Anlauf- oder Anzugsmoment erzielt, sondern auch zugleich eine feste Halterung der Magnetsegmente 16 am Rotorkörper 15.Description of the exemplary embodiments The in Fig. 1 in cross section The single-phase synchronous motor that can be seen has a stator 10 in a known manner one lying in the stator slots 11, not shown for the sake of clarity Stator winding and a permanent magnet rotor 12, forming a Working air gap 13 is enclosed by the stator 10. The rotor 12 consists from a cylindrical rotor body 15 pressed onto a rotor shaft 14, the is usually designed as a laminated core, and made of four arcuate magnet segs elements 16, which are equidistant on the circumference of the rotor body 15, sitting on this, are arranged. The magnet segments 16 are by means of an annealing or pulling them over Anlaufkäfigsl7 are mechanically connected to one another and to the rotor body 15. Of the Made of injection-molded aluminum manufactured starting cage 17 has in known Way cage bars 18 that are not on the end faces of the rotor body here short-circuit rings to be seen are connected to one another. The cage bars 18 are form-fitting in appropriate. Injected recesses on the outer circumference of the magnet segments 16 and fasten the magnet segments 16 to the rotor body 15 via the short-circuit rings. Due to this arrangement and design of the start-up cage, not only one is sufficient Great starting or tightening torque achieved, but also a firm bracket at the same time of the magnet segments 16 on the rotor body 15.

In dem Ausführungsbeispiel des Rotors 112 gemäß Fig. 2 ist der Anlaufkäfig 117 als ein die Magnetsegmente 116 auf den Rotorkörper 115 aufspannender, axial geschlitzter Hohlzylinder ausgebildet. Der Hohlzylinder 120 besteht aus Aluminium oder Kupfer. Die Axialschlitze 121 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt und enden in einem vorgegebenen Abstand von beiden Stirnseiten des Hohlzylinders 120. Im übrigen ist der Rotor 112 gleich aufgebaut wie der Rotor 12, so daß gleiche Bauteile mit gleichen, jedoch um 100 erhöht Bezugszeichen versehen sind. Ein solcher Permanentmagnet-Rotor 112 eignet sich besonders für kleinere Motoren.In the exemplary embodiment of the rotor 112 according to FIG. 2, the starting cage is 117 as an axially clamping the magnet segments 116 onto the rotor body 115 formed slotted hollow cylinder. The hollow cylinder 120 is made of aluminum or copper. The axial slots 121 are evenly distributed over the circumference and end at a predetermined distance from both end faces of the hollow cylinder 120. Otherwise, the rotor 112 is constructed in the same way as the rotor 12, so that the same components are provided with the same reference numerals, but increased by 100. Such a permanent magnet rotor 112 is particularly suitable for smaller engines.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Permanentmagnet-Rotors 212, der insbesondere für sehr kleine Motoren zweckmäßig ist, zeigt Fig. 3. Hier ist der Anlaufkäfig 217 als eine die Magnetsegmente 216 auf den Rotorkörper 215 auf spannende Blechhülse 222 ausgebildet Die Blechhülse 217 ist aus Aluminium- oder Kupferblech gefertigt. Der übrige Aufbau dieses Rotors 212 ist der gleiche wie zu Fig. 1 und 2 beschrieben, so daß gleiche Bauteile mit gleichen, um 200 erhöhten Bezugszeichen gekennzeichnet sind.Another embodiment of a permanent magnet rotor 212, which is particularly useful for very small engines is shown in Fig. 3. Here is the starting cage 217 as one of the magnet segments 216 on the rotor body 215 tensioning sheet metal sleeve 222 formed The sheet metal sleeve 217 is made of aluminum or Made of copper sheet. The rest of the structure of this rotor 212 is the same as that in FIG Fig. 1 and 2 described so that the same Components with the same, are identified by reference numerals increased by 200.

Die vorstehend beschriebenen Synchronmotoren besitzen ein relativ großes Synchronmoment, so daß ein Außertrittfallen größtenteils vermieden wird. Mit dem gleichzeitig eine Haltefunktion ausübenden Anlaufkäfig 17, 117,217 wird ein zwar relativ schwaches,doch in vielen Anwendungsfällen ausreichendes Anzugsmoment zum Hochlaufen des Rotors in die Synchrondrehzahl erzielt. Bevorzugt wird der beschriebene Synchronmotor zum Antrieb von Lüftern mit dem Vorteil der belastungsunabhängigen Drehzahlkonstanz eingesetzt.The synchronous motors described above have a relative large synchronous torque, so that falling out of step is largely avoided. With the start-up cage 17, 117, 217, which simultaneously performs a holding function a relatively weak tightening torque that is sufficient in many applications achieved to run up the rotor in the synchronous speed. The one described is preferred Synchronous motor for driving fans with the advantage of being load-independent Speed constancy used.

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Claims (4)

Ansprüche 1. Synchronmotor, insbesondere Einphasen-Synchronmotor, mit einem Permanentmagnet-Rotor, der einen vorzugsweise aus einem Blechpaket bestehenden zylindrischen Rotorkörper und einen damit verbundenen Anlaufkäfig zum Erzeugen eines Anlaufdrehmoments aufweist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Permanentmagnete von bogenförmigen Magnetsegmenten (16;116;216) gebildet sind und daß die Magnetsegmente (16;116;216) am Außenumfang des Rotorkörpers (15;115;215) äquidistant angeordnet und über den Anlaufkäfig (17;117;217) miteinander und mit dem Rotorkörper (15;115;215) mechanisch verbunden sind. Claims 1. synchronous motor, in particular single-phase synchronous motor, with a permanent magnet rotor, which preferably consists of a laminated core cylindrical rotor body and an associated start-up cage for producing a Has starting torque, d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that the Permanent magnets are formed by arc-shaped magnet segments (16; 116; 216) and that the magnet segments (16; 116; 216) on the outer circumference of the rotor body (15; 115; 215) Equidistantly arranged and over the run-up cage (17; 117; 217) with one another and with the rotor body (15; 115; 215) are mechanically connected. 2. Motor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der vorzugsweise aus Aluminiumspritzguß gefertigte Anlaufkäfig (17) über Kurzschlußringe miteinander verbundene Käfigstäbe (18) aufweist und daß die Käfigstäbe (18) am Außenumfang der Magnetsegmente (16) auf oder in diesen vorzugsweise fomschlüssig auf- oder einliegen. 2. Motor according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the run-up cage (17), which is preferably made of aluminum injection molding, has Has short-circuit rings interconnected cage bars (18) and that the cage bars (18) on the outer circumference of the magnet segments (16) on or in these, preferably positively on or in. 3. Motor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Anlaufkäfig (117) als ein die Magnetsegmente (116) auf den Rotorkörper (115) aufspannender, axial geschlitzter Hohlzylinder (120), vorzugsweise aus Aluminium oder Kupfer, ausgebildet ist.3. Motor according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the starting cage (117) as one of the magnet segments (116) on the rotor body (115) spanning, axially slotted hollow cylinder (120), preferably made of aluminum or copper. 4. Motor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Anlaufkäfig (217) als eine die Magnetsegmente (216) auf den Rotorkörper (215) auf spannende Blechhülse (222), vorzugsweise aus Aluminium- oder Kupferblech, ausgebildet ist.4. Motor according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the starting cage (217) as one of the magnet segments (216) on the rotor body (215) on tensioning sheet metal sleeve (222), preferably made of aluminum or copper sheet, is trained.