DE3742502A1 - Synchronmaschine mit dauermagnetischem laeufer - Google Patents
Synchronmaschine mit dauermagnetischem laeuferInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
- H02K1/2733—Annular magnets
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- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine ein- oder mehrsträngige
Synchromaschine am Ein- oder Mehrphasennetz mit
dauermagnetischem Rotor. Derartige Synchronmaschinen werden
z.B. als Einphasensynchronmotor wegen ihres einfachen
Aufbaues zum Antrieb von kleineren Haushaltsgeräten, wie
Zitruspressen, Dosenöffnern, Synchronuhren, kleineren
Pumpen mit und ohne naßlaufendem Rotor usw., eingesetzt.
Für einen Teil der Antriebsaufgaben, auch der vorstehend
beispielhaft angedeuteten, ist es unerheblich, ob ein
derartiger Synchronmotor eindeutig in die eine oder andere
Richtung anläuft. Entscheidend ist aber, ob überhaupt ein
sicherer Anlauf bei vorgebenen Randbedingungen - wie
Nennspannung, zu beschleunigende Trägheitsmassen oder
entgegen wirkende Widerstandsmomente - in die eine oder
andere Richtung erfolgen kann.
Für einen gesicherten Anlauf in einer bestimmten
Drehrichtung wird entweder ein Synchronmotor in
mehrsträngiger Ausführung oder aber bei einsträngiger
Ausführung ohne besondere Anlaufhilfen (Stufenpol/Spaltpol)
eine einseitig wirkende Anlaufsperre vorgesehen.
Die Lehrbücher über elektrische Maschinen (z.B. Bödefeld-
Sequenz: "Elektrische Maschinen", 8. Auflage 1971,
Springer-Verlag, Wien-New York; AEG-Telefunken Handbuch
"Synchronmaschinen", Band 12, 1970, Berlin) beschreiben
ausführlich das Wirkungsprinzip von Synchronmaschinen und
ihre Anlaufhilfen wie Frequenzanlauf und Anlaufkäfig. Bei
den Einphasensynchronmaschinen (Motorbetrieb) des kleineren
Leistungsbereichs erfolgt der Anlauf über dynamische
Übergangsvorgänge, die unter Umständen durch
elektromagnetisch wirkende Anlaufhilfen in Stufenpol- oder
Spaltpolausführung, Hystereseerscheinungen im Rotor sowie
Reluktanzwirkungen verstärkt werden. Mechanisch wirkende
Vorrichtungen mit oder ohne Freilaufsperre sorgen
darüberhinaus noch für eine eindeutige Anlaufrichtung. Die
Beschreibung eines derartigen Anlaufverhaltens für diese
kleinen einsträngigen Synchronmaschinen - im übertragenen
Sinne sind die Aussagen auch auf kleinere Synchronmaschinen
in Drehstromausführung anzuwenden - findet sich
beispielsweise in der Deutschen Patentschrift DE-PS
34 03 041.
Der Nachteil der bislang bekannt gewordenen Lösungen für
Synchronmaschinen kleinerer Leistung liegt darin, daß die
technische Ausgestaltung für den sicheren Anlauf entweder
aufwendig ist, oder aber, daß bei einer einfachen
technischen Ausgestaltung das sichere Anlaufverhalten auf
relativ kleine Leistungen bzw. Gegenmomente beschränkt
bleibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das
Anlaufverhalten unabhängig vom verwendeten
dauermagnetischen Material zu verbessern und einen sicheren
Anlauf gegen größere Trägheits- und Widerstandsmomente zu
ermöglichen als es mit den bisher zur Verfügung stehenden
Mitteln der Fall ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
anstelle eines walzenförmigen, querschnittskonstanten
Rotors mit symmetrischer Magnetisierung der
dauermagnetische Rotor in Maschinenlängsrichtung und/oder
in Rotorumfangsrichtung mit magnetisch-veränderlichem
Rotorquerschnitt symmetrisch und/oder unsymmetrisch
magnetisiert ist.
Um die bisher bekannten einphasigen Ausführungen der
Synchronmaschine mit den Vorteilen der Erfindung zu
verbinden, wird eine weitere Ausgestaltung derart
vorgenommen, daß der mit einer einsträngigen Wicklung
versehene Ständer am Bohrungsumfang diskrete und/oder
kontinuierliche Abstufungen aufweist.
Neben dieser besonderen Gestaltung des Luftspaltes liegt
aber eine Ausgestaltung der Erfindung auch darin, daß der
mit einer einsträngigen Wicklung versehene Ständer
zusätzlich eine Spaltpolwicklung aufweist.
Um bei der Drehstromausführung der Synchronmaschine einen
Betrieb am Einphasennetz zu ermöglichen ist erfindungsgemäß
eine Ausgestaltung so vorzunehmen, daß die zwei- oder
mehrsträngige Ständerwicklung für den Betrieb am
Einphasennetz mit Kondensatorhilfsphase arbeitet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und soll näher beschrieben werden. In Fig. 1
ist in prinzipieller Anordnung die einsträngige
Synchronmaschine für den Betrieb am Einphasennetz mit
gestuftem Luftspalt als zweipolige Ausführung, bestehend
aus dem Ständerblechschnitt 1 mit seinen ausgeprägten Polen
2, den Polstufen 3, der geteilten Ständerwicklung 4, dem
dauermagnetischen Läufer 5 mit dem Nordpol N und dem Südpol
S, sowie dem Unsymmetrie-Abschnitt 6 des Läufer in
Umfangsrichtung wirkend, abgebildet. Die Trennungslinie 7
bildet die Grenze, an der der Rotor-Südpol S in den Rotor-
Nordpol N überwechselt. Aufgrund der geometrischen
Formgebung ist der Unsymmetrie-Abschnitt 6 sofort zu
erkennen, obwohl diese geometrische Formgebung nicht allein
den Erfindungsgedanken darstellt. Kern des
Erfindungsgedankens selbst ist allein die dauermagnetische
Wirkung des Läufers, die sowohl durch geometrische
Formgebung des Rotorkörpers als auch durch "magnetische
Formgebung" erzeugt werden kann. Auch die Überlagerung von
geometrischer und magnetischer Formgebung ist möglich. D.h.
aber auch, daß ein walzenförmiger, querschnittskonstanter
Läufer erfindungsgemäß ist, wenn er die der Erfindung
entsprechende Magnetisierung aufweist. In vielen
Anwendungsfällen wird man auch auf diese Ausführungsform
mit geometrisch konstantem Rotorquerschnitt zurückgreifen,
um Unwuchterscheinungen zu vermeiden. Bezüglich des
Ständerblechschnitts ist noch anzumerken, daß es
unerheblich ist, ob er, wie in Fig. 1 dargestellt,
symmetrisch ausgebildet ist oder ob eine unsymmetrische
Form gewählt wird (Feinwerktechnik & Meßtechnik 93, 1985,
Heft 3, Seite 145-147). Selbstverständlich sind diese
Überlegungen auch auf die ausgeprägten Pole 2 zu
übertragen.
In den Fig. 2 bis 5 sind aus einer Vielzahl möglicher
geometrischer und/oder magnetischer Läuferformen, die sich
anhand des Erfindungsgedankens angeben lassen, vier
beliebig herausgegriffen. Die magnetische Trennungslinie 7,
die bei allen Figuren angedeutet ist, stellt nur eine von
vielen möglichen Lagen dar. Sie würde bei anderer
Magnetisierung auch einen entsprechend anderen Verlauf
aufweisen.
Fig. 2 zeigt als Beispiel die magnetische Unsymmetrie des
Rotors als einzelne geometrische Abflachung in
Umfangsrichtung (aber auch mehr als eine einzelne
magnetisch wirkende Abflachung in Umfangsrichtung ist
möglich), während sich in Maschinenlängsrichtung keine
darüberhinausgehende magnetische Änderung ergibt.
Eine Änderung der dauermagnetischen Läuferunsymmetrie
sowohl in Längs- als auch in Umfangsrichtung ist in Fig. 3
als geometrische Ausgestaltung dargestellt, während die
Fig. 4 eine Veränderung der dauermagnetischen
Magnetisierung nur in Längsrichtung zeigt (geometrisch als
Doppelkegel ausgebildet oder magnetisch bei
querschnittskonstantem, walzenförmigem Rotor als
entsprechendes "Magnetgebirge" in Doppelkegelform
magnetisiert). Entsprechend des Erfindungsgedankens ist
aber auch die Überlagerung der gezeigten Beispiele möglich.
So ist in Fig. 5 die symmetrisch-unsymmetrisch ausgeführte
Magnetisierung sowohl in Umfangs- wie in Längsrichtung
deutlich anhand der gewählten "geometrischen Darstellung"
zu erkennen.
Neben diesen aus anschaulichen Gründen gewählten Beispielen
sind, wie bereits vorstehend erwähnt, viele andere möglich.
Die jeweilig vorzunehmende Ausgestaltung des Rotors,
entweder geometrisch und/oder magnetisch, hängt dabei
weitgehend von den geforderten technischen Randbedingungen
ab, wie z.B. von der Polpaarzahl und damit auch von der
gewünschten Drehzahl der Synchronmaschine. So kann es
beispielsweise sehr nützlich sein, einen magnetisch
und/oder geometrisch "perforierten dauermagnetischen Rotor"
zu verwenden, einen Rotor also, der in Umfangs- und/oder
Längsrichtung "dauermagnetische Fehlstellen" (magnetische
Unregelmäßigkeiten) in regelmäßiger und/oder unregelmäßiger
Ausführung ausweist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß ausgehend von unterschiedlichen
technischen Randbedingungen einer Antriebsaufgabe
einerseits eine grundsätzliche Verbesserung des
Anlaufverhaltens gegenüber den bisher bekannten Lösungen
erzielt wird, und daß andererseits bei Vorgabe eines
bestimmten Ständerblechschnitts durch einen
fertigungstechnisch leicht zu verändernden
dauermagnetischen Rotor eine optimale Anpassung an die
jeweilige Antriebsaufgabe vorgenommen werden kann.
Claims (4)
1. Ein- oder mehrsträngige Synchronmaschine am Ein- oder
Mehrphasennetz mit dauermagnetischem Rotor dadurch
gekennzeichnet, daß anstelle eines walzenförmigen,
querschnittskonstanten Rotors mit symmetrischer
Magnetisierung der dauermagnetische Rotor in
Maschinenlängsrichtung und/oder in Rotorumfangsrichtung
mit magnetisch-veränderlichem Rotorquerschnitt
symmetrisch und/oder unsymmetrisch magnetisiert ist.
2. Synchronmaschine nach Anspruch 1 dadurch
gekennzeichnet, daß der mit einer einsträngigen
Wicklung versehene Ständer am Bohrungsumfang diskrete
und/oder kontinuierliche Abstufungen aufweist.
3. Synchronmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 2 dadurch
gekennzeichnet, daß der mit einer einsträngigen
Wicklung versehene Ständer zusätzlich eine
Spaltpolwicklung aufweist.
4. Synchronmaschine nach Anspruch 1 dadurch
gekennzeichnet, daß die zwei- oder mehrsträngige
Ständerwicklung für den Betrieb am Einphasennetz mit
Kondensatorhilfsphase arbeitet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873742502 DE3742502A1 (de) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Synchronmaschine mit dauermagnetischem laeufer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873742502 DE3742502A1 (de) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Synchronmaschine mit dauermagnetischem laeufer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3742502A1 true DE3742502A1 (de) | 1989-06-29 |
Family
ID=6342662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873742502 Withdrawn DE3742502A1 (de) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Synchronmaschine mit dauermagnetischem laeufer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Legal Events
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---|---|---|---|
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