DE7344638U - Starting aid for synchronous motors with permanent magnet rotors - Google Patents

Description

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An das Deutsche Patentamt, München St,/Bl. U- To the German Patent Office, Munich St, / Bl. U-

10.12.1973December 10, 1973

MAX STEGMAX STEG

zu Schreiben:to write:

Anlauf hilfe für Synchroninotoren mit Dauerinagnetläufer.Starting aid for synchronous motors with permanent magnet rotors.

Synchronmotoren mit Dauermagnet läufern sind seh.· einfach im Aufbau und damit billig in der Herstellung. Sie können mit verhältnismäßig gutem Wirkungsgrad für kleine Drehzahlen (200 U/min bis 750 U/min) gebaut werden und erreichen, da sie keine Verschleißteile wie Kollektor, Schleifringe und Bürsten besitzen, bei geringem Aufwand eine hohe Lebensdauer. Wie bei allen Synchronmotoren ist selbstverständlich auch bei diesen die Drehzahl unabhängig von Spannungs- und Belastungsschwankungen. Synchronous motors with permanent magnet rotors are very easy to use Construction and therefore cheap to manufacture. You can with relatively good efficiency for low speeds (200 rpm to 750 rpm) can be built and achieved as they have no wearing parts such as collector, slip rings and Brushes have a long service life with little effort. As with all synchronous motors, it goes without saying in these, the speed is independent of voltage and load fluctuations.

Bauartbedingt können sie jedoch nicht asynchron hochlaufen sondern müssen innerhalb einer elektrischen Halbwelle (0,01" bei 50 Hz) auf die Nenndrehzahl beschleunigen. Der Motor muß also nicht nur das statische Lastmoment überwinden, sondern im Anlauf zusätzlich ein Beschleunigungsmoment von der Größe M = .If) -rr erbringen. Die Winkelbeschleunigung -^r ist bei gegebener Nenndrehzahl und Netzfrequenz ebenfalls gegeben, so daß das Beschleunigungsmoment dem Trägheitsmoment H der Last direkt proportional ist. Wenn dieses zu groß ist, kann der Motor nicht anlaufen, so daß er in diesen in der Praxis häufig vorkommenden Fällen nicht eingesetzt werden könnte. Falls konstante Drehzahlen benötigt werden, muß man auf abmessungsmäßig wesentlich größere und teuerere Hysterese-Synchronmotoren ausweichen. Spaltpcl-Asynchronmotoren arbeiten nur bei Drehsahlen über 1200 U/min einigermaßen wirtschaftlich, so daß bei deren Einsatz ein Getriebe, oder wenigstens eine Getriebestufe mehr erforderlich ist. Um bei Synchronmotoren mit Dauermagnetläufer den Anlauf zu erleichtern, hat man schon vorgeschlagen, zwischen der Welle des Motors und einem Läuferring dünne Speichen aus federndem Material anzuordnen. - Auf diese Weise gelingt es zwar, das Anlaufen zu erleichtern und Vibrationen zu vermeiden, allerdings unter Inkaufnahme eines erheblichen Aufwandes (DGM 1 909 684).Due to the design, however, they cannot run up asynchronously but must accelerate to the nominal speed within an electrical half-wave (0.01 "at 50 Hz). The motor must not only overcome the static load torque, but also an acceleration torque of the size M = during start-up. If) -rr. The angular acceleration - ^ r is also given for a given nominal speed and mains frequency, so that the acceleration torque is directly proportional to the load's moment of inertia H. If this is too great, the motor cannot start, so that it can In the cases that frequently occur in practice, it could not be used. If constant speeds are required, one must switch to much larger and more expensive hysteresis synchronous motors a gear, or at least one gear stage more is required To facilitate the start-up of synchronous motors with permanent magnet rotors, it has already been proposed to arrange thin spokes made of resilient material between the shaft of the motor and a rotor ring. - In this way it is possible to make starting easier and to avoid vibrations, but at the expense of considerable effort (DGM 1 909 684).

MAX STEGMANN- Uhren- und Elektroapparatef'nbril* - Donau^chiOqen BlattMAX STEGMANN - Clock and Electrical Apparatus - Donau ^ chiOqen Blatt

zuschreiben: An das Deutsche Patentamt, München St./Bl. to be attributed to: To the German Patent Office, Munich St./Bl.

10.12.1973December 10, 1973

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Vorteil des erleichterten und vibrationsfreien Anlaufs mit möglichst einfachen, betriebssicheren und in der Fertigung billigen Mitteln zu erreichen.The object of the present invention is to achieve this advantage of facilitated and vibration-free start-up with the simplest possible, to achieve reliable means and cheap to manufacture.

Erfindungsgemäß kann ein Synchronmotor mit Dauermagnetläufer auch bei hohem Trägheitsmoment der Last zum Anlauf gebracht werden, wenn man zwischen Achse und Last eine Rutschkupplung schaltet, deren übertragbares Drehmoment größer als das statische Lastmoment und kleiner als das Anlaufmoment des Motors ist. Der Motor kann nun sofort anlaufen. Das Drehmoment, um welches das Rutschmoment der Kupplung größer ist als das statische Lastmoment, beschleunigt nun die Last von der Drehzahl 0 auf die Nenndrehzahl.According to the invention, a synchronous motor with a permanent magnet rotor can be brought to a start even with a high moment of inertia of the load if there is a slip clutch between the axis and the load switches whose transmittable torque is greater than the static load torque and less than the starting torque of the motor. The motor can now start immediately. The torque by which the slip torque of the clutch is greater than the static load torque, now accelerates the load from speed 0 to the nominal speed.

Die Zeichnungen zeigen zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anlaufhilfe. Fig. 1 zeigt eine konstruktiv sehr einfache und kostenmäßig günstige Anordnung. Der Magnetring 1 des Läufers ist nicht starr mit der Achse 2 verbunden, sondern drehbar auf ihr gelagert. Durch eine Feder 3 wird er gegen eine fest mit der Achse verbundene Scheibe 4 gearückt, so daß er durch die hier auftretende Reibung die Achse 2 mitnimmt. Die Feder 3 legt sich einerseits an einen mit der Achse 2 fest verbundenen Ring 5 und andererseits an eine Stirnfläche des Innenringes 6 an. Überschreitet die Summe von statischem Last- und Beschleunigungsmoment das Reibungsmoment dieser Kupplung, welches durch Reibwert, Federkraft und Durchmesser der Reibfläche gegeben ist, so kann sich der Läufer ohne die Achse drehen. Auf sie wirkt jedoch immer das durch die Kupplung aufgebrachte Reibungsmoment. Der Läufer kann also augenblicklich mit der Synchrondrehzahl anlaufen und das von der Achse angetriebene Trägheitsmoment je nach dessen Größe mehr oder weniger schnell beschleunigen.The drawings show two exemplary embodiments of the invention Start-up help. Fig. 1 shows a structurally very simple one and inexpensive arrangement. The magnetic ring 1 of the rotor is not rigidly connected to the axis 2, but can be rotated her stored. By a spring 3 it is pressed against a disc 4 fixedly connected to the axle, so that it is through the here occurring friction takes axis 2 with it. On the one hand, the spring 3 rests against one that is firmly connected to the axle 2 Ring 5 and on the other hand to an end face of the inner ring 6. Exceeds the sum of the static load and acceleration torque the friction torque of this clutch, which is given by the coefficient of friction, spring force and diameter of the friction surface, so the rotor can turn without the axis. However, the frictional torque applied by the clutch always acts on them. The rotor can therefore start up instantly with the synchronous speed and the moment of inertia driven by the axis Accelerate more or less quickly depending on its size.

MAX STEGMANN - Uhren- und ElektroapparatefabriH - Donaueschlftgpn ' Blatt ^J / |MAX STEGMANN - Clock and Electrical Apparatus Factory - Donaueschlftgpn 'Sheet ^J / |

zuschreiben: ^{An das Deutscne} Patentamt, München St. /Bl. iy % to be attributed to: ^{To the German} Patent Office, Munich St. / Bl. iy%

10.12.1973December 10, 1973

Fig. 2 zeigt eine weiter vereinfachte Ausführungsform. Hier bewirkt das magnetische Feld des Magnetringes 1, der einen Innenring 6 aus unmagnetischem Werkstoff (vorzugsweise Kunststoff) besitzt, daß der Stahlring 8, der mit der Achse 2 fest verbunden ist, über den Luftspalt 7 gegen den Magnetring 1 gezogen wird. Zur Erhöhung des Reibungsmomentes bei den verhältnismäßig geringen magnetischen Axialkräften kann die Reibfläche 9 zweckmäßigerweise konisch ausgeführt werden. Dies bewirkt gleichzeitig eine gute Zentrierung des Innenringes 6 sowie eine weitestgehende Vermeidung von Vibrationen. Außerdem wird gegenüber der Achse 2 eine verhältnismäßig grobe Toleranz zwischen Innenring 6 und Achse 2 ermöglicht.Fig. 2 shows a further simplified embodiment. Here, the magnetic field of the magnetic ring 1 causes the one Inner ring 6 made of non-magnetic material (preferably plastic) has that steel ring 8, which is fixed to axis 2 is connected, is pulled against the magnetic ring 1 via the air gap 7. To increase the frictional torque in the relatively With low magnetic axial forces, the friction surface 9 can expediently be designed to be conical. At the same time, this results in good centering of the inner ring 6 and as far as possible avoidance of vibrations. In addition, a relatively large tolerance between the inner ring 6 and the axis 2 is made possible with respect to the axis 2.

Claims (4)

MAX STEGMANN· Uhren- und ElektroapparatembrlH - Oonauaschtagen Blatt "n das Deutsche Patentamt, München St./Bl. 10.12. zu schreiben: SchutzansprücheMAX STEGMANN · Uhr- und ElektroapparatembrlH - Oonauaschtagen Blatt "n the German Patent Office, Munich St./Bl. 10.12. To write: Protection claims 1) Anlaufhilfe für Synchronmotoren mit Dauermagnetlaufer, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetring (1) des Läufers drehbar auf der Achse (2) gelagert und mit dieser über eine Rutschkupplung verbunden ist./1) Starting aid for synchronous motors with permanent magnet rotors, characterized in that the magnetic ring (1) of the rotor is rotatably mounted on the axis (2) and with it this is connected via a slip clutch./ 2) Anlaufhilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Magnetring (1) mit der Stirnseite seines Innenringes (6) unter dem Druck einer Feder (3) gegen eine mit der Welle (2) fest verbundene Scheibe (4) anliegt. / 2) start-up aid according to claim 1, characterized in that the magnetic ring (1) rests with the end face of its inner ring (6) under the pressure of a spring (3) against a disk (4) firmly connected to the shaft (2). / 3) Anlaufhilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf einem Innenring (6) aus unmagnetischem Werkstoff sitzende Magnetring (1) mit der Welle (2) über einen Stahlring (8) in Verbindung steht, der gegenüber dem Magnetring (1) einen Luftspalt (7) aufweist und in axialer Richtung durch magnetische Kräfte gegen den Läufer (1,6) gepreßt wird./3) start-up aid according to claim 1, characterized in that that the magnetic ring (1) sitting on an inner ring (6) made of non-magnetic material and the shaft (2) is connected via a steel ring (8) which has an air gap (7) opposite the magnetic ring (1) and is pressed against the rotor (1,6) in the axial direction by magnetic forces. 4) Anlaufhilfe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlring (8) mit einer konischen Reibfläche (9) in eine konische Ausnehmung des Innenringes (6) eingreift./4) start-up aid according to claim 3, characterized in that the steel ring (8) with a conical friction surface (9) engages in a conical recess of the inner ring (6).