DE8811721U1

DE8811721U1 - Selbstanlaufender Einphasen-Synchronmotor

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Publication number: DE8811721U1
Application number: DE8811721U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-09-15
Filing date: 1988-09-15
Publication date: 1989-07-13

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Selbst anlaufender Einphasensynchronmotor 5

Die Neuerung bezieht sich auf einen selbstanlaufenden Einphasensynchronmotor gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs Ij ein derartiger Einphasen-Synchrora-.otor ist aus der DE-Z.: "Feinwerktechnik und Meßtechnik" 87 (1979), H.4, S.163-169 bekannt.

Einphasen-Synchronmotoren der vorgenannten bekannten Art \ werden bei zweipoliger Ausführung üblicherweise in unsymmetrischer Bauart mit einem U-förmigen, an den Polenden geöffneten Statorblechschnitt ausgeführt. Die zuvor gewickelten Statorspulen werden von den freien Polenden her über die Schenkel der Pole aufgeschoben; aus diesem Grunde werden im allgemeinen bei einer zweiDOlinen Ausführung zwei getrennt gewickelte Statorerregsrspjlen vorgesehen, die je nach Dimensionierung anschließend parallel oder in Reihe geschaltet mit der äußeren Speisespannungsquelle verbindbar sind.

Ein derartiger Motor kann nur bei synchroner Drehzahl im Mittel Leistung abgeben. Trot? dieser Einschränkung ist ein selbständiger Anlauf möglich. Er erfolgt in Form eines Ein-V ) schwingvorganges, bei welchem sich Drehrichtung, Geschwindigkeit solange wechselweise ändern, bis der synchrone Zustand erreicht ist. Auch das Drehmoment wechselt dabei ständig seine Richtung und Größe. Der stationäre Zustand wird abhängig vom Phasenwinkel der Spannung beim Einschalten unter Umständen erst nach mehreren Netzperioden erreicht. Dabei kann sich schließlich die positive oder die negative Drehrichtung als endgültige Drehrichtung einstellen.

Bk 2 Th / 13,09,1988

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{J 1 Zwei Bedingungen müssen für einen selbständigen Anlauf und einen Hochlauf erfüllt sein. Der Motor muß beim Einschalten zunächst überhaupt in Bewegung kommen, muß danach im weiteren Verlauf der Bewegung innerhalb einer bestimmten Zeit in eine Drehsichtung so stark beschleunigt werden, daß er die synchrone Geschwindigkeit erreicht und auch weiterhin dem Statorfeld folgen kann.

Die erste Bedingung für einen selbständigen Anlauf wird

üblicherweise durch zusätzliche Vorrichtungen mechanischer oder elektrischer Art erreicht. Als Vorrichtung elektrischer Art ist es bei einen selbstanlaufenden Einphasensynchronmotor der eingangs genannten Art bekannt, den Pol eines Einzelpols selbst eine unsymmetrische Form derart zu geben, daß der Luftspalt an gegenüberliegenden Stellen eines Polpaares vergrößert ist.

Durch die DE-PS 34 03 041 ist zu diesem Zweck z.B. ein Stufenpolverlauf für einen Polbogen mit unterschiedlicher Luftspaltweite, zwischen dem Polbogen und dem Rotorblech. Dies hat zur Folge, daß der dauermagnetische Rotor sich um einen Winkel <f gegenüber der Stellung verdreht, die er bei symmetrischen Polbögen einnehmen würde, bis er die Stellung erreicht hat, in welcher der magnetische Widerstand minimal wird. Beim Einschalten der Statorerregung übt dann das Statorfeld auf den dauermagnetischen Rotor ein Drehmoment solange aus, bis >.'ie beiden Felder parallel sind. Wird die Richtung des Statcrfeldes (^) zur rechten Zeit umgepolt und bewegt sich der Rotor infolge seiner kinetischen Energie geringfügig über diese Parallelstellung hinaus, so wird er wiederum eine halbe Umdrehung weiter beschleunigt usw.

Gemäß Aufgabe vorliegender Neuerung soll für einen selbstanlaufenden Einphasensynchronmotor auf konstruktiv sowie fertigungstechnisch einfache und trotzdem betriebssichere Weise eine verstärkte Anlaufhilfe und damit dir? Einsatzmöglichkeit für Antriebe mit hohem Anlaufwiderstandsmoment, insbesondere für Laugenpumpen, geschaffen werden.

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V 1 Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem Einphasen-Synchröri«

motor der eingangs genannten Art durch die Lehre des Schutz- ™ anspruohs 1} vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind jeweils Gegenstand der Unteransprtiche.
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Die neuerungsgemäße Konstruktion eines selbstanlaufenden Einphasen-Synchronmotors erlaubt in fertigungstechnisch, insbesondere stanztechnisch einfach herstellbarer und trotzdem konstruktiv stabiler und betrieblich geräuscharmer Welse eine | Vergrößerung des Winkels<f* , um den der permanenterregte Rotor | vor dem Einschalten der Statorerregung gegenüber deren Längs- I achse verdrehbar ist, bis auf 90* el, d.h. bis zur sogenannten | Querachslage. Dadurch ist eine merkliche Erhöhung des auf den | permanenterregten Rotor beim Einschalten der Statorerregung 1

wirkenden Anlaufdrehmomentes erzielbar. |

f In fertigungstechnisch besonders einfacher und trotzdem hin- I sichtlich der Erhöhung des Anlaufdrehmomentes wirksamer Weise | ist zur Erzielung der jeweils gewünschten Blechpaketengstellen | das Statorblechpaket an seinen luftspaltabgewandten Außenseiten lediglich mit Ausstanzungen versehen, die im Bereich der Querachse eine solche Verengung des für einen Magnetfluß zur Verfügung stehenden, die Polhörner benachbarter Pole verbindenden BJechpaketquerschnitts ergeben, daß einerseits durch die

Rotorerregung allein das Statorblechpakst in diesem Bereich noch nicht magnetisch sättigbar, jedoch bei eingeschalteter Ständererregung ein magnetischer Widerstand erreicht ist, der den Statorfluß an einem Nebenweg über den die Polhörner verbindenden Statorblechpaketteil hindert. f

I Da neuerungsgemäß die Blechpaketengstellen bzw« Luftspaltauf- | Weitungen lediglich durch fertigungstechnisch einfache Aus- \

stanzungen erreicht werden, kann durch deren Anzahl und |

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&ngr; i Anordnung eine gezielte Anpassung des Betriebsverhaltens ah verschiedene Betriebsanforderungen mit geringem Aufwand, jedoch in großer Variationsbreite erreicht weiden.

Der neuerungsgemaße selbstanlaufende Einphasenasynchronmotor kann entweder mit einem symmetrischen oder mit einem unsymmetrischen Blechschnitt des Statorblechpaketes ausgebildet sein; um trotz des vorgesehenen, über den Bohrungsumfang geschlossenen Blechschnittes eine einfache Aufbringung der Stator- erregerwicklung gewährleisten zu können, ist im ersteren Fall eines symmetrischen Blechschnittes vorgesehen, daß das Statorblechpaket aus einem Pol-Blechpaketteil mit einem die Bohrung , des Rotors enthaltenden Polteil mit zur Aufnahme von iibersteck- ^ baren Statorwicklungen vorgesehenen radialen Polhälsen und einem zweiten über die Polhälse aufsteckbaren ringförmigen Rückschlüßjoch-Blechpaketteil und im Falle eines unsymmetrischen Blechschnittes aus einem U-förmigem Pol-Statorblechpaketteil mit einem die Bohrung des Rotors enthaltenden Grundschenkel und zwei zur Aufnahme von übersteckbaren Statorwick- lungen vorgesehenen Seitenschenkeln sowie einem zwischen die freien Enden der Seitenschenkel des Pol-Blechpaketteils einsteckbaren RückschluQjoch-Blechpaketteil zusammensetzbar ist.

Die Neuerung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung werden im folgenden anhand zweier schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:

FIG 1 den radialen Querschnitt durüh eir-sn Einphasen-Synchrs«- motor mit symmetrischem Blechschnitt des Statorblech-

paketes;

FlG 2 den radialen Querschnitt durch einen Einphasensynchronmotor mit unsymmetrischem Blechschnitt des Statorblechpaketes. 35

' ' 1 FIG 1 zeigt in einem radialen Querschnitt einen permanent» eriegten Einphasenasynchronmotor mit symmetrischem Blechschnitt des Statorblechpaketes« Das Statorbiechpaket aetzt sich zusammen aus eiruim Pdl-Blechpaketteil 1 mit einem ersten Eirizelpol 11 und einem zweiten Einzelpol 12, deren Polspitzen an den freien Enden der Polhörner im Sinne eines geschlossenen Biechschnittes miteinander verbunden sind, und einem ringförmigen Rückschlußjoch-Blechpaketteil 2, das über die radial freien Enden der zuvor mit aufgesteckten Statorwicklungsspulen 6,6 versehenen Polhörnern der Pole 11,12 im Preßsitz überstülpbar ist.

Neuerungsgemäß weist das Pol-Blechpaketteil 1 in Richtung der durch die Erregung der Statorwicklungsspulen 6,6 gegebenen Statorfeldachse SA Luftspaltaufweitungen 51,52 des Luftspaltes 5 und in Richtung der zur Statorfeldachse SA um 90" el verschobenen Rotorfeldachse RA in Rotorruhestellung magnetische Blechpaketengstellen 13,14 auf. Die magnetischen Blechpaketengstellen 13,14 werden ebenso wie die Luftspaltaufweitungen 51,52 durch außenrandseitige bzw. luftspaltseitige Ausstanzun gen des Pol-Blechpaketteils 1 erreicht; die außenrandseitigen Ausstanzungen des Pol-Blechpaketteils 1 zur Erzielung der gewünschten Engstellen 13,14 tragen die Bezugszeichen 15,16.

FIG 2 zeigt einen neuerungsgemaßen Einphasen-Synchronmotor mit unsymmetrischem Blechschnitt des Statorblechpaketes. Das Statorbiechpaket besteht aus einem U-förmigen Pol-Blechpaketteil 3 und einem zwischen die freien Enden der Schenkel des Pol-Blechpaketteils 3 nach dem Uberstecken von Statorwicklungsspulen 7,7 über die Seitenschenkel des Pol-Blechpaketteils 3 im Preßsitz eindrückbaren RückschluBjoch-Blechpaketteil 4. In ähnlicher Weise wie in FIG 1 sind auch beim Ausfuhrungsbeispiel gemäß FIG 2 in Richtung der durch als Erregung der Statorwicklungsspulen 7,7 im Grundschenkel des U-förmigem Pol-Blechpaketteils 3 gegebenen Statorfeldachse SA LuftspaltaufWeitungen 53,54 35

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J 1 und in der dazu senkrecht liegenden Rötorfeldachse RA in Rotorruhestellung Blechpaketflngstellen 33,34 durch außenrändseltige Ausstanzungen 35,36 im Pöl-Blechpaketteil 3 vorgesehen.

Der einen Nordpol N und einen Südpol S enthaltende permanenterregte Rotor ist in FIG 1 und FIG 2 in der Stellung eingezeichnet, die der Rotor aufgrund der vorgesehenen Luftspaltaufweitungen 51,52 bzw.53,54 bei nicht angeschlossenen Stätörwickiungsspulen 6,6 bzw.7,7, d.h. noch nicht vorhandener Statorerregung einnimmt.

Beim Einschalten des Einphasen-Synchrönmotors, d.h. beim

O Anlegen einer Speisespannung an die Statorwicklungsspulen 6,6 bzw.7,7 wird sich aufgrund der neuerungsgemäß vorgesehenen Blechpaketengstellen 13,14 bzw.33,34 ein Statorfeldverlauf

einstellen, der im wesentlichen in Richtung der Statorfeldachse SA im Pol-Blechpaketteil 1 bzw.3 verläuft,, aus dem Polbogen der Polhörner in den jeweiligen Luftspalt aus- bzw. eintritt und den permanenterregten Rotor N,S durchfließt. Ein Statorerregungsfluß über die Blechpaketengstellen kann dabei vollständig dadurch vermieden werden, daß die Ausstanzungen 15,16 bzw.35,36 und damit die Querschnittsflächen der Blechpaketengstellen Ji 13,14 bzw.33,34 derart dimensioniert sind, daß aufgrund der alleinigen Rotorerregung zwar noch keine Sättigung im Bereich ' 25 der Blechpaketengstellen eintritt, jedoch diese Sättigung oeim &zgr;/) Einschalten der Statorwicklungsspulen und damit vorhandenen '[ Statorfeld erreicht ist.

8 Schutzanspruche
2 Figuren

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Claims

t &igr; * &iacgr; *·■■·§ «· &igr; f 7 v 1 Schutzansprüche

1. Selbstanlaufender Einphasen-Synchronmotor mit einem zumindest zweipoligen, insbesondere permanentmagnetisch erregten Rotor (NjS) und einem zumindest zwei Pole (21,22 bzw,31,32) aufweisenden Statorblechpaket sowie mit einer aufgrund über den Bohrungsumfang veränderlicher Luftspaltweite im Einschaltzeitpunkt gegenüber der Statorfeldachse um einen Winkel/"" verdrehter Rotorfeldachse, gekennzeichnet durch einen über den Bohrungsumfang geschlossenen Blechschnitt des Statorblechpaketes (1,2 bzw.3,4) mit zumindest jeweils einer magnetischen Luftspaltaufweitung (51,52 bzw.5S,54) im Bereich der ?olmitten der Pole (21, 22 bzw.31,32) und zumindest jeweils einer magnetischen Blechpaketengstelle (23,24 bzw.33,34) im Bereich der polhornseitigen Polenden der Pole (21,22 bzw.31,32).

1. Selbstanlaufender Einphasen-Synchronmotor lach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ano rdnung der Luftspaltaufweitungen (51,52 bzw.53,54) in der St itorfeldachse (L) der Einzelpole (21,22 bzw.31,32) und eine Anordnung der Blechpaketengpässe (23,24 bzw.33,34) in einer 90* »l.zu der Ständerfeldachse (L) liegenden Querachse (Q).

3. Selbstanlaufender Einphasen-Synchronmotor lach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechpaketengpässe (23,24 bzw.33,34) Jurch randoffene Ausstanzungen an den luftspaltabgewandten Außenseiten des Statorblechpaketes (1,2 bzw.3,4) gebildet sin J.

4. Selbstanlaufender Einphasen-Synchronmotor lach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch derartige magnetische Blechpaketengpässe (23,24 bzw.33,34), daß das Statorblechpaket (1,2 bzw.3,4) in deren Bjreich durch die Rotorerregung allein magnetisch unsättigbar, jedoch durch die zusätzliche Statorerregung sättigbar ist.

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5. Selbstanlaufender Einphasensynchronmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen symmetrischen Blechschnitt des Statorblechpaketes (FIG 1).

6. Selbstanlaufender Einphasen-Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen unsymmetrischen Blechschnitt des Statorblechpaketes (FIG 2).

7. Selbstanlaufender Einphasensynchronmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Statorblechpaket aus einem Pol-Blechpaketteil (1) mit einem die Bohrung des Rotors (N;S) enthaltenden Polteil mit zur Aufnahme von übersteckbaren Statorwicklungen (6j6) vorgesehenen radialen Polhälsen und einem über die Polhälse aufsteckbaren ringförmigen Rückschlußjoch-Blechpaketteil (2) zusammensetzbar ist.

8. Selbstanlaufender Einphasensynchronmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Statorblechpaket aus einem U-fÖrmigen Pol-Blechpaketteil (3) Biit einem die Bohrung des Rotors (N;S) enthaltenden Grundschenkel und zwei zur Aufnahme von übersteckbaren Statorwicklungen (7j7) vorgesehenen Seitenschenkeln sowie einem zwischen die freien Enden der Seitenschenkel einsteckbaren Rückschlußjoch-Blechpaketteil (4) zusammensetzbar ist,

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