DE69201354T2

DE69201354T2 - Synchronmotor mit zwei dauermagnetischen Läuferteilen.

Info

Publication number: DE69201354T2
Application number: DE69201354T
Authority: DE
Inventors: Yukio Onogi; Toshihiko Satake
Original assignee: Satake Engineering Co Ltd
Current assignee: Satake Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-04-27
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2012-04-25
Also published as: CA2067022C; MY106660A; JP3063229B2; JPH04331448A; KR920020809A; NO921597D0; FI921860A0; NO921597L; AU1521592A; EP0511796B1; AU652822B2; DK0511796T3; FI921860A; DE69201354D1; US5281879A; EP0511796A1; CA2067022A1; TW199243B; KR100247210B1

Description

Hintergrund der Erfindung

(1) Gebiet der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Induktions- Synchronmotor vom Dauermagnet-Typ der durch die Induktionsmotorwirkung startet und in Synchronbetrieb durch Dauermagneten gebracht wird.

(2) Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik.

Ein üblicher Motor der Art, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist ein Synchronmotor mit bürstenlosem Aufbau. Bei einem üblichen Motor umfaßt ein Einheitsrotor einen leitfähigen Teil vom Käfigtyp des Induktionsmotors und einen Rotorteil der Dauermagnete. Der Motor startet durch die Wirkung der magnetischen Induktion, die zwischen dem rotierenden Magnetfeld des Stators und dem leitfähigen Teil vom Käfigtyp des Induktionsmotors und, wenn die Drehgeschwindigkeit von der Asynchrongeschwindigkeit des Induktionsmotors aus beschleunigt und sich der Synchrongeschwindigkeit nähert, d.h. wenn der Schlupf sich an null annähert, ziehen das rotierende Magnetfeld des Stators und die Magnetpole der Dauermagneten einander an und verändern hierdurch die Motorgeschwindigkeit auf ihre Synchrongeschwindigkeit.
Bei dem üblichen ober erläuterten Synchronmotor startet der Motor durch die magnetische Induktionswirkung zwischen dem rotierenden Magnetfeld des Stators und dem Leiterteil vom Käfigtyp des Induktionsmotors. Während des Asynchronbetriebs unter diesem Zustand werden gleichzeitig eine anziehende Wirkung und eine abstoßende Wirkung zwischen den Dauermagneten und dem rotierenden durch den stator erzeugten Magnetfeld hervorgerufen. Dies macht es notwendig, daß der leitfähige Teil vom Käfigtyp eine magnetische Induktionswirkung hat, die voll ausreichend ist, um die Interferenz oder Störung beim Start zu überwinden, die durch die gleichzeitige Anziehung und Abstoßung zwischen den Dauermagneten und dem rotierenden Magnetfeld des Stators während des Asychnchron-Geschwindigkeitsbetriebs hervorgerufen wird. So muß der leitfähige Teil vom Käfigtyp des Induktionsmotors ausreichend groß sein, um die Startinterferenz des Dauermagnetrotors zu überwinden und vernachlässigbar zu machen. Andererseits hängt das Synchronmoment, das inherent erforderlich ist, von der Größe der Dauermagneten ab. Damit das Startdrehmoment des Induktionsmotors ausreichend groß ist, um die Wirkung der Dauermagneten zu überwinden, war es erforderlich, daß die Dauermagneten klein gehalten werden. Aus diesem Grund ist im Vergleich der Motorgröße mit seiner Leistung ein bürstenloser Synchronmotor vom Dauermagnettyp in den Abmessungen groß geblieben.
Der bürstenlose Induktionsmotor vom Dauermagnettyp der oben erläuterten Art wird oft bei Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten geringer Größe benutzt, bei denen Jaulen besonders unerwünscht ist. Die oben erläuterten Probleme stellen Grenzen dar, wenn solche Geräte kompakter gemacht werden sollen, so daß ein Bedarf und Wunsch nach der Realisierung eines Synchronmotors besteht, der in den Abmessungen gering ist, dessen Leistung jedoch groß bleibt.
Ein Antriebsmotor, der einen kombinierten Asynchronkäfigrotor und einen Dauermagnetsynchronrotor hat, ist offenbart in der GB-A-2125229.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, die oben genannten bei üblichen Synchronmotoren existierenden Probleme zu überwinden und einen verbesserten Synchronmotor mit zwei Dauermagnetrotorteilen zur Verfügung zu stellen, bei dem jede durch die Dauermagnetrotorteile hervorgerufene Störung oder Interferenz vernachlässigbar aufgrund der Auslöschwirkung wird.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Synchronmotor vorgesehen, umfassend:
Einen Einheitsrotor, der über einen ersten Rotorteil, der durch einen ersten Dauermagneten gebildet ist und einen zweiten Rotorteil, der durch einen zweiten Dauermagneten gebildet ist und einen Rotor vom Induktionstyp verfügt, wobei der erste Rotorteil und der zweite Rotorteil auf einer gemeinsamen Drehachse mit vorbestimmtem hierzwischen vorgesehenem Raum gelagert sind:
Ein erster Stator, der unter Umfassung diesem ersten Rotorteil gegenübersteht, um ein erstes rotierendes Magnetfeld um den ersten Rotorteil zu erzeugen:
Einen zweiten Stator, der unter Umfassung dem zweiten Rotorteil gegenübersteht, um ein zweites rotierendes Magnetfeld um den zweiten Rotorteil zu erzeugen, wobei der zweite Stator so angeordnet ist, daß bei Startbetrieb die anziehende Wirkung oder die abstoßende Wirkung, die zwischen dem ersten rotierenden Magnetfeld und dem ersten Dauermagneten erzeugt wurde, durch die rückstoßende Wirkung oder anziehende Wirkung aufgehoben wird, die zwischen dem zweiten rotierenden Magnetfeld und dem zweiten Dauermagneten hervorgerufen wurde; und
ein Phasenwechselmittel, das beliebig einem der ersten und zweiten Statoren zugeordnet ist und das eine Phasendifferenz zwischen dem ersten rotierenden Magnetfeld, das durch den ersten Stator erzeugt wird und dem zweiten rotierenden Magnetfeld, das durch den zweiten Stator bei der ersten Phasendifferenz erzeugt wird, für den Startbetrieb aufstellt und eine zweite Phasendifferenz für den Synchronbetrieb aufstellt, wobei die zweite Phasendifferenz um 180º unterschiedlich zur ersten Phasendifferenz ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Positionen des ersten Dauermagneten und des zweiten Dauermagneten auf der gemeinsamen Drehachse derart, daß die jeweiligen mittigen Teile der beiden Dauermagnetpole miteinander in der gleichen Relativposition des Rotors zusammenfallen.
Ein Phasenwechselmittel kann gebildet werden durch Schalter, durch welche Verbindungen zwischen jedem Anschluß der Statorwicklungen einer der beiden Statoren und einer Stromquelle in ihre entgegengesetzten Polaritäten oder Richtungen umgeschaltet werden.
Beim Starten des Motors heben sich die anziehende Wirkung oder die abstoßende Wirkung, die zwischen dem durch den ersten Dauermagneten gebildeten Rotor, der den ersten Rotorteil bildet und dem ersten rotierenden Magnetfeld, das durch den dem ersten Rotorteil gegenüberstehenden Stator gebildet wird sowie die abstoßende oder anziehende Wirkung, die zwischen dem durch den zweiten Dauermagneten gebildeten Rotor, der einen Teil des zweiten Rotorteils bildet und dem zweiten rotierenden Magnetfeld, das durch den dem zweiten Rotorteil gegenüberstehenden Stator erzeugte Magnetfeld, einander auf der gemeinsamen Drehachse auf. Ohne also durch die Dauermagneten beeinflußt zu sein startet der Motor als ein gewöhnlicher Induktionsmotor durch die Wirkung der magnetischen Induktion, die zwischen dem Rotor vom Induktionstyp, der den anderen Teil des zweiten Rotorteils bildet und dem zweiten rotierenden Magnetfeld erzeugt wurde.
Nach dem Starten des Motors wird, während die Drehgeschwindigkeit des Rotors sich einer Synchrongeschwindigkeit nähert, die Phasendifferenz zwischen dem ersten rotierenden Magnetfeld und dem zweiten rotierenden Magnetfeld, wie es bei Startbetrieb angelegt wurde, um 180º elektrischer Winkel gewechselt. Dann wird eine anziehende Wirkung sowohl zwischen dem durch den ersten Dauermagneten gebildeten Rotor, der den ersten Rotorteil und das erste Magnetfeld bildet und zwischen dem durch den zweiten Dauermagneten, der einen Teil des zweiten Rotorteils bildet und dem zweiten rotierenden Magnetfeld gebildete Rotor erzeugt, wodurch der Motor in seinen Synchronbetrieb gebracht wird. Zu diesem Zeitpunkt, da der Induktionsrotor, der den anderen Teil des zweiten Rotorteils bildet, bei Synchrongeschwindigkeit dreht, wird keine magnetische Induktionswirkung bezüglich des zweiten rotierenden Magnetf eldes entwickelt und damit gibt es keinen Einfluß auf den Synchronbetrieb des Motors.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen in denen
Fig. 1 ein Seitenschnitt des Synchronmotors nach der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht, wobei ein Teil im Schnitt weggebrochen ist des an einer axialen Mitte des Rotors dargestellten Rotors;
Fig. 3 ist ein Schaltbild und zeigt die Verdrahtungen zwischen den Statorwindungen und dem Phasenwechselmittel des Synchronmotors;
Fig. 4A ist eine Darstellung eines Zustands der Statoren und der Dauermagnetrotorteile beim Starten des Synchronmotors nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4B ist ein Zustand der Magnetpole, wenn der Synchronmotor nach der ersten Ausführungsform bei einer Synchrongeschwindigkeit anläuft;
Fig. 4C ist eine Darstellung und zeigt einen Zustand, in dem der Synchronmotor sich in einem Übergangszustand befindet, während er in seinen Synchronbetrieb gebracht wird; und
Fig. 5 ist eine Darstellung und zeigt den Zustand der statoren und der Dauermagnetrotorteile beim Starten des Synchronmotors nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Nun sollen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert werden.
Über die gesamte Erläuterung beziehen sich ähnliche Bezugszeichen oder Zahlen auf gleiche oder ähnliche Elemente in sämtlichen Figuren der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt einen Seitenschnitt durch einen Synchronmotor nach der Erfindung und Fig. 2 ist ein Seitenschnitt eines Rotors, der von der axialen Mitte des Rotors von der Seite eines Käfigrotors aus gesehen ist und der in teilgeschnitten Abschnitten gezeigt ist.
Der Rotor verfügt über einen ersten Rotorteil, der durch einen Rotor 2 eines Dauermagneten und einen zweiten Rotorteil gebildet ist, der durch einen Rotor 4 eines Dauermagneten und einen Käfigrotor 5 gebildet ist, die alle einheitlich auf einer Drehachse gelagert sind, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Dauermagnetrotor 2 und dem Dauermagnetrotor 4 vorgesehen ist.
Die Anzahl von Polen des Rotors 2, die durch den Dauermagneten gebildet sind und die des Rotors 4, die auch durch den Dauermagneten gebildet sind, ist die gleiche. In dieser Ausführungsform fallen die Mitten der Magnetpole der jeweiligen Dauermagnete miteinander an ihren Relativpositionen zusammen, diese zusammenfallende Anordnung ist jedoch nicht als begrenzend anzusehen. Der Rotor 5 vom Käfigtyp, der einen Teil des zweiten Rotorteils bildet, ist durch eine Anordnung gebildet, bei der eine Vielzahl von Rotorleitern 7 auf dem Außenumfang eines Rotorkerns 6 vorgesehen sind, der durch laminierte Stahlelemente gebildet ist und beide Enden der Rotorleiter 7 sind jeweils durch Kurzschlußringe 8 kurzgeschlossen. Es ist auch möglich, einen gewickelten Rotor anstelle eines Käfigrotors 5 zu verwenden. Der in dieser Weise gebildete Rotor, der hier erläutert wird, ist drehbar durch Lager 17a, 17b, die in Rahmen 16a, 16b getragen sind, gelagert. Die Rahmen 16a und 16b sind zusammen durch Schrauben- und Mutterelemente 18 befestigt.
Für den ersten Rotorteil und den zweiten Rotorteil des oben erläuterten Einheitsrotors sind jeweils getrennte Statoren vorgesehen, d.h. jeder der beiden Statoren ist so vorgesehen, daß er jedem der beiden Rotorteile gegenübersteht. Der Stator 10 mit Statorwicklungen 9 ist auf der Innenumfangswandung des Rahmens 16a für den Dauermagnetrotor 2 vorgesehen, der den ersten Rotorteil bildet. Auch der Stator 14, der über Wicklungen 13 verfügt, ist auf der Innenumfangswand des Rahmens 16b für den zweiten Rotorteil vorgesehen. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, wirkt der Stator 14 magnetisch sowohl mit dem Dauermagnetrotor 4 wie dem Käfigtyprotor 5, die den zweiten Rotorteil bilden.
Ersichtlich sind Anordnungen vorgesehen, die in zweckmäßiger Weise angepaßt oder gewählt werden können entsprechend der Leistung oder der Verwendung des Motors, wobei solche Anordnungen die Vorkehrung von Kühlgebläsen an den Rahmen, die das Vorsehen eines Kühleffektsmittels durch Flossen an dem Kurzschlußring 8, die Vornahme von Veränderungen in der Gestaltung der Rahmen 16a, 16b und das Vorsehen von Kühlluftdurchlässen in den Rahmen 16a, 16b, den Statoren 10, 14 und dem Rotor vorsehen.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Verdrahtungen zwischen den Rotorwicklungen 9 und den Statorwicklungen 13 und auch den Verdrahtungen zu den Dreiphasenstromquellen R, S und T. In dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel sind die Statorwicklungen 9, 13 parallel zu den Dreiphasenstromquellen verbunden, sie können aber auch in Reihe geschaltet werden. An jeder der Statorwicklungen 9 und den Statorwicklungen 13, d.h. an den Statorwicklungen 9 des Stators 10 in dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel sind die Statorwicklungen 9 des Stators 10 mit Phasenwechselmittel 21 versehen, durch die die Phase des sich drehenden Magnetfeldes, das durch den Stator 10 um den ersten Rotorteil erzeugt wird, in der Phase um 180º durch das gleichzeitige Schalten der Schalter 20 phasenverschoben wird. Dieses Phasenwechselmittel 21 wirkt auch dahingehend, daß die Phasendifferenz von 0 Grad oder 180 Grad selektiv zwischen dem rotierenden Magnetfeld, das um den ersten Rotorteil durch den einen Stator 10 erzeugt wird, an dem das Phasenwechselmittel vorgesehen ist und dem rotierenden Magnetfeld erzeugt wird, das um den zweiten Rotorteil durch den anderen Stator 14 erzeugt wurde. Nach Fig. 3 ist das Phasenwechselmittel 21 so angeordnet, daß die Phasendifferenz 0 Grad wird, wenn der Kontaktpunkt jeder der Schalter 20 sich auf der A- Seite befindet und gleich 180 Grad wird, wenn er sich auf der B-Seite befindet.
Beim Synchronmotor nach der vorliegenden Erfindung, sei es nun, daß das Starten des Motors bei der Phasendifferenz von 0 Grad mit dem Kontaktpunkt jedes Schalters 20 des Phasenwechslungsmittel 21, das sich auf der A-Seite befindet und somit auf die Phasendifferenz von 180 Grad geschaltet wird, wenn der Kantaktpunkt sich auf der B-Seite befindet oder dagegen das starten des Motors durchgeführt werden soll, wenn das Starten des Motors bei der Phasendifferenz von 180 Grad durchgeführt werden soll und damit auf 0 Grad mit dem Kontaktpunkt auf der A-Seite geschaltet wird, hängt davon ab, ob die Mitte des Magnetpols des Dauermagneten 2, der den ersten Rotorteil bildet und der Mitte des Magnetpols des Dauermagneten 4, das einen Teil des zweiten Rotorteils bildet, miteinander in entgegengesetzter Polarität zusammenfallen oder miteinander in der gleichen Polarität in ihren Relativpositionen zusammenfallen.
Fig. 4A zeigt, daß die Mitten der Magnetpole der Dauermagneten 2, 4 miteinander in den entgegengesetzten Polaritäten zusammenfallen. In diesem Fall wird das Starten des Motors bei der Phasendifferenz von 0 Grad durchgeführt, wobei der Kontaktpunkt jedes Schalters des Phasenwechselmittels 21 auf der A- Seite sich befindet und somit, während die Drehgeschwindigkeit sich beschleunigt und der Schlupf 0 (null) sich annähert, der Kontaktpunkt auf die B-Seite um 180 Grad geschaltet wird, woraufhin der Motor bei der Synchrongeschwindigkeit läuft. Als Beispiel eines Rotors, bei dem die Mitten der Magnetpole der Dauermagneten 2, 4 miteinander in entgegengesetzten Polaritäten zusammenfallen, wird eine Erläuterung hier hinsichtlich des Betriebs gegeben, der sich auf das Schalten von Startbetrieb auf Synchronbetrieb bezieht.
Beim Starten des Motors beträgt die Phasendifferenz zwischen dem rotierenden Magnetfeld, das durch den Stator 10 erzeugt wurde und dem rotierenden Magnetfeld, das durch den Stator 14 erzeugt wurde, 0 Grad, so daß die magnetischen Polaritäten der beiden Statoren bei der gleichen Relativposition immer zur gleichen Polarität werden (beispielsweise N-Pol und N-Pol oder S-Pol und S-Pol). Wie in Fig. 4A dargestellt und unter der Annahme, daß beim Starten des Motors das rotierende Magnetfeld des einen Stators 10 und der Dauermagnet 2, der dem Stator 10 gegenüberliegt, in sich anziehendem Zustand am N-Pol und S-Pol sich befinden, befinden sich das rotierende Magnetfeld des anderen Stators 14 und der Dauermagnet 4, dem dieser Stator 14 gegenübersteht, in dem abstoßenden Zustand am N-Pol und N-Pol. Zurückzuführen ist dies auf die Anordnung, bei der die beiden Dauermagneten 2, 4 miteinander in entgegengesetzten Polaritäten in ihren Relativpositionen zusammenfallen, das ist der S- Pol und der N-Pol des Dauermagneten 2 und der N-Pol und der S- Pol des Dauermagneten 4 stehen sich jeweils entgegengesetzt gegenüber. Die anziehende Wirkung (oder abstoßende Wirkung), die zwischen dem Stator 10 und dem Dauermagneten 2 auf der einen Seite und die abstoßende Wirkung (oder anziehende Wirkung) zwischen dem Stator 14 und dem Dauermagneten 4 auf der anderen Seite erzeugt wurde, finden auf der gleichen Drehachse 3 statt und als Ergebnis heben diese beiden Wirkungen sich gegeneinander auf. Somit ist beim Synchronmotor nach der Erfindung der Startvorgang unbeeinflußt durch die Dauermagneten 2, 4 und der Motor arbeitet als. Induktionsmotor durch die magnetische Induktionswirkung, die zwischen dem rotierenden magnetischen Feld des Stators 14 und dem Käfigrotor 5 erzeugt wurde. Beim Synchronmotor nach der Erfindung besteht, da die Dauermagneten 2, 4 nicht irgendeinen Einfluß auf die Startwirkung des Rotors 5 vom Käfigktyp haben, keine Notwendigkeit, irgendeine Startinterferenz oder Startstörung zu berücksichtigen, und dies ermöglicht es dem Rotor vom Käfigtyp in der Größe klein im Gegensatz zur Anordnung des Standes der Technik zu sein.
Als nächstes nimmt, während die Drehgeschwindigkeit der Drehachse 3 durch die Wirkung der magnetischen Induktion des Stators 4 und des Rotors 5 vom Käfigtyp zunimmt und an der Stelle, wenn der Schlupf S = 0,05 angenähert erreicht hat, der Betrieb seinen Eintritt in einen Synchronbetrieb. Wie dies vor sich geht, wird jetzt erläutert.
Indem die Schalter 20 des Phasenwechselmittels 21 auf die B- Seite gelegt sind, wird die Phasendifferenz zwischen dem rotierenden Magnetfeld, das durch den Stator 10 erzeugt wurde und dem rotierenden Magnetfeld, das durch den Stator 14 erzeugt wurde, zu 180 Grad. Wie in Fig. 4B gezeigt, werden, da die Phasendifferenz der rotierenden durch die Statoren 10, 14 erzeugten Magnetfelder 180 Grad wird, die momentanten Polaritäten der beiden Statoren 10 und 12 bei der gleichen Relativposition immer einander entgegengesetzt, d.h. sie sind S-Pol und N-Pol. Somit ziehen sich der N-Pol und S-Pol der Dauermagnetrotoren 2 und 4 und die rotierenden magnetischen Felder einander an, wodurch es möglich wird, daß die Dauermagnetrotoren 2 und 4 in Synchronbetrieb eintreten. In diesem Zustand, existiert, da der Rotor 5 vom Käfigtyp sich bei der gleichen Geschwindigkeit wie das rotierende Magnetfeld, erzeugt durch den Stator 14, dreht, keine magnetische Induktionswirkung zwischen diesen und der Synchronbetrieb wird hierdurch nicht beeinflußt.
Am besten ist es, wenn die Beziehungen zwischen den Magnetpolen der rotierenden magnetischen Felder und denen der Dauermagnetrotoren im Augenblick des Eintritts in den Synchronbetrieb sich beide im anziehenden Zustand, wie in Fig. 4B gezeigt, befinden, selbst jedoch, wenn diese Beziehungen wie in Fig. 4C gezeigt sind, wo die Magnetpole der Statoren 10, 14 und die der Dauermagnetrotoren 2, 4 sich in dem Zustand befinden, in dem beide magnetischen Pole von der gleichen Polarität und sich in einem angenäherten Zustand befinden, stoßen der S- Pol des Dauermagnetrotors 2 und der S-Pol des Stators 14 einander ab und in ähnlicher Weise stoßen der N-Pol des Dauermagnetrotors 4 und der N-Pol des Stators 14 einander ab. Die Positionen der Dauermagnetrotoren 2, 4 kommen aber sofort in einen Zustand wie in Fig. 4B gezeigt, so daß schließlich sämtliche N-Pole und S-Pole sich stabil in einem anziehenden Zustand befinden, wodurch der Motor in Synchrongeschwindigkeitsbetrieb eintreten kann.
Beim Synchronmotor nach der Erfindung wird beim Starten des Motors jede Startinterferenz, die sonst durch das Vorhandensein der Dauermagnetrotoren erzeugt sein kann, vernachlässigbar, so daß der Rotor vom Käfigtyp ausgelegt werden kann, wobei nur das Startmoment berücksichtigt werden muß. So kann der Rotor vom Käfigtyp in den Abmessungen klein verglichen mit dem des Standes der Technik sein. Da auch keine Notwendigkeit besteht, irgendeine Startinterferenz wie beim Stand der Technik zu berücksichtigen, so wird es für die Dauermagnetrotoren möglich, proportional zu dem gewünschten Synchronbetrieb ausgelegt zu werden, wodurch das Synchronmoment gesteigert werden kann.
Der Synchronmotor nach der Erfindung kann durch den Induktionsmotor gestartet werden, so daß es möglich wird, eine Stromquelle zu verwenden, die bei einem gewöhnlichen Induktionsmotor verwendet wird. Das heißt die Stromquelle kann eine Wechselstromquelle handelsüblicher Frequenz oder eine Stromquelle mit variabler Frequenz unter Verwendung eines Inverters sein. Die Phase kann entweder eine Einzelphase sein oder es kann sich um Mehrphasen handeln.
Die vorstehende Erläuterung wurde auf eine Ausführungsform gerichtet, bei der das Phasenwechselmittel 20 die elektrische Phasendifferenz von 0 Grad und 180 Grad in den rotierenden Feldern der beiden Statoren vornahm, wobei der Motor bei der Phasendifferenz von 0 Grad gestartet ist und in einen Synchronbetrieb bei der Phasendifferenz von 180 Grad gebracht wurde. Es ist jedoch auch möglich, den Motor bei der Phasendifferenz von 180 Grad zu starten und ihn in den Synchronbetrieb bei der Phasendifferenz von 0 Grad zu bringen. In diesem Fall, wie Fig. 5 zeigt, lassen sich die Magnetpole der Dauermagnetrotoren 2 und 4 in den gleichen Relativpositionen derart anordnen, daß die Pole gleicher Polarität einander gegenüberstehen, d.h. der N-Pol und der S-Pol des Dauermagneten 2 und der N-Pol und der S-Pol des Dauermagneten 6 stehen jeweils einander gegenüber. Die Prinzipien beim Starten des Motors und des Bringens des Vorgangs ihn Synchronbetrieb und die Arbeitscharakteristiken, die nach dieser Ausführungsform erhalten werden, sind die gleichen wie bereits mit Bezug auf die Fig. 4A - 4C erläutert.
Das Phasenwechselmittel 21 wurde erläutert als gebildet durch die Schalter 20, es ist jedoch hierbei möglich, daß es sich um einen Stator vom Rotationstyp handelt, wo einer der beiden Statoren sich unter Drehung bezüglich des anderen der beiden Statoren verschieben kann. Wie oben erläutert startet im Motorsynchronbetrieb nach der vorliegenden Erfindung der Motor nach dem gleichen Prinzip wie bei üblichen Induktionsmotoren und, wird der Schlupf S angenähert, beispielsweise S = 0,05, so wechselt die Geschwindigkeit auf eine Synchrongeschwindigkeit und der Motor arbeitet mit den Drehmomentcharakteristiken des Synchronmotors. Der Motor erfordert keinen Stator oder Bürsten, wodurch die Konfiguration des Motors einfacher wird. Da auch der Motor mit den gleichen Drehmomentcharakteristiken wie beim üblichen Induktionsmotor anlaufen kann, wird es mögliche, den Motor selbst unter Lastbedingungen zu starten und den Synchronbetrieb fortzusetzen.
Da jede Startinterferenz von den beiden Dauermagneten vernachlässigbar aufgrund der aufhebenden Wirkung wird, läßt sich der Rotor vom Käfigtyp auslegen, indem nur das Startdrehmoment berücksichtigt wird. Die Dauermagneten, die nicht veranlassen, daß die Startinterferenz auftritt, ermöglichen eine Auslegung der Dauermagnetrotoren proportional zum gewünschten Synchrondrehmoment. Dies bedeutet tatsächlich, daß der so realisierte Synchronmotor einer ist, der in seiner Abmessung klein baut, der jedoch ein großes Drehmoment erzeugen kann.

Claims

1. Synchronmotor, dadurch gekennzeichnet, daß er umfaßt:

einen Einheitsrotor, der einen ersten durch einen ersten Dauermagneten (2) gebildeten Rotorteil und einen zweiten durch einen zweiten Dauermagneten (4) gebildeten Rotorteil sowie einen Rotor (5) vom Induktionstyp umfaßt, wobei dieser erste Rotorteil und dieser zweite Rotorteil auf einer gemeinsamen Drehachse (3) gelagert sind, und ein vorbestimmter Abstand hierzwischen vorgesehen ist;

einen ersten Stator (10), der unter Umfassung diesem ersten Rotorteil gegenübersteht, um ein erstes rotierendes Magnetfeld um diesen ersten Rotorteil zu erzeugen;

einen zweiten Stator (14), der unter Umfassung diesem zweiten Rotorteil gegenubersteht, um ein zweites rotierendes Magnetfeld um diesen zweiten Rotorteil zu erzeugen, wobei dieser zweite Stator so angeordnet ist, daß im Startbetrieb die anziehende oder abstoßende Wirkung, die zwischen diesem ersten rotierenden Magnetfeld und diesem ersten Dauermagneten (2) erzeugt wird, durch die Rückstoß- oder Anziehungskraft aufgehoben wird, die zwischen dem zweiten rotierenden Magnetfeld und diesem zweiten Dauermagneten (4) erzeugt ist; und

ein Phasenwechselmittel (21), das einem dieser ersten und zweiten Statoren (10, 14) zugeordnet ist und das eine Phasendifferenz zwischen diesem ersten durch diesen esten Stator erzeugten rotierenden Magnetfeld und diesem zweiten durch diesen zweiten Stator erzeugten rotierenden Magnetfeld auf eine erste Phasendifferenz, um den Betrieb zu starten und auf eine zweite Phasendifferenz für Synchronbetrieb einstellt, wobei diese zweite Phasendifferenz um 180º unterschiedlich zu dieser ersten Phasendifferenz ist.

2. Synchronmotor nach Anspruch 1, bei dem dieses Phasenwechselmittel (21) so ausgelegt ist, daß es auf 180º für diese erste Phasendifferenz für den Startvorgang und auf 0º für diese zweite Phasendifferenz für den Synchronbetrieb einstellbar ist.

3. Synchronmotor nach Anspruch 2, bei dem diese ersten und zweiten Dauermagneten (2, 4) auf einer gemeinsamen Drehachse (3) gelagert sind, wobei ein Zentrum eines Magnetpols dieses ersten Dauermagneten (2) in der gleichen Polarität mit dem dieses zweiten Dauermagneten (4) in deren Relativlagen zusammenfallen.

4. Synchronmotor nach Anspruch 1, bei dem dieses Phasenwechselmittel (21) so ausgelegt ist, daß diese erste Phasendifferenz auf 0º für den Startbetrieb und diese zweite Phasendifferenz auf 180º für den Synchronbetrieb eingestellt wird.

5. Synchronmotor nach Anspruch 4, bei dem diese ersten und zweiten Dauermagneten (2, 4) auf dieser gemeinsamen Drehachse (3) gelagert sind, wobei eine Mitte eines magnetischen Pols dieses ersten Dauermagneten (2) in den entgegengesetzten Polaritäten mit dem dieses zweiten Dauermagneten (4) in ihren relativen Positionen zusammenfällt.

6. Synchronmotor nach Anspruch 4, bei dem dieses Phasenwechselmittel (21) gebildet wird durch ein Schaltmittel (20), durch welches Verbindungen zwischen einer Stromquelle und jeder Klemme der Statorwindungen (9, 13) von einem oder jeden dieses ersten Stators (10) und dieses zweiten Stators (14) auf ihre entgegengesetzten Polaritäten geschaltet sind.

7. Synchronmotor nach Anspruch 1, bei dem dieser Rotor (5) vom Induktionstyp ein Käfigläufer ist.