DE637327C - Selbstanlaufender Synchronkleinmotor mit Einphasenerregerwicklung und kuenstlich phasenverschobener Hilfsphase - Google Patents

Description

Es sind bereits Synchronmotoren bekannt, die aus einem nach Art eines Elektromagneten ausgebildeten Feld und einem als Zahnrad ausgebildeten Läufer bestehen. Diese Motoren laufen mit einer der Zähnezahl entsprechenden niedrigen Drehzahl, haben aber den Nachteil, daß sie nicht von selbst anlaufen.

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung dieser bekannten Motoren, um in bekannter Weise unter Verwendung einer Hilfsphase einen Selbstanlauf zu ermöglichen. Erfindungsgemäß sind bei gleicher Polteilung im Ständer und Läufer bei einer durch drei teilbaren Polpaarzahl die zur Drehfeldbildung vorgesehenen Hilfspole gegenüber den zugehörigen Hauptpolen gleicher Polarität weiter entfernt angeordnet als gegenüber den Hauptpolen entgegengesetzter Polarität, wobei der Abstand zwischen den Hauptpolen

zo und den Hilfspolen entgegengesetzter Polarität der Läuferpolteilung entspricht. Dadurch erreicht man, daß auch die zur Erzeugung der Hilfsphase vorgesehenen Pole mit den Hauptpolen zusammen ein synchronisierendes Moment auf den Anker ausüben, so- daß also durch die phasenverschobenen Hilfspole das synchrone Moment verstärkt wird. Gemäß der weiteren Erfindung können zwischen Hauptpol und dem Hilfspol gleicher Polarität noch Nebenpole entgegengesetzter Polarität angeordnet werden, die das synchrone Moment verstärken, ohne jedoch das Drehfeld zu stören, und die zu diesem. Zwecke vorzugsweise verkürzt ausgeführt sind. Als reiner Synchronmotor betrachtet, also unter Außerachtlassung der Phasenverschiebung zwischen Haupt- und Hilfspolen, folgen dann am Ständer abwechselnd Pole verschiedener Polarität aufeinander, die in ihrer Anzahl mit der Anzahl der Läuferzähne übereinstimmen oder in einem ganzzahligen Verhältnis zu ihnen stehen. Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung dient zur Erregung mehrerer je aus Haupt- und Hilfspolen bestehender Polpaare, die zur Erzeugung eines mehrpoligen Drehfeldes dienen, in an sich bekannter Weise eine gemeinsame Erregerwicklung.

Es ist zwar schon ein selbstanlaufender Synchronmotor bekanntgeworden, bei dem der Abstand zwischen einem Hauptpol und dem benachbarten Hilfspol entgegengesetzter Polarität mit der Polteilung des Läufers übereinstimmt. Der gleiche Abstand ist aber auch bei der bekannten Anordnung zwischen dem

*) Von aem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Richard Schachenmeier in Berlin-Grunewald und Dipl.-Ing. Wilhelm Streb in Berlin-Reinickendorf.

Hauptpol und dem zugehörigen Hilfspol vorhanden. Im Gegensatz dazu soll beim Erfindungsgegenstand der Abstand zwischen den Hilfspoleni "lind "den zügehörigen Hauptpöl&i.. gleicher Polarität größer sein als der Abstatte^ H Pl^

von dem Hauptpol entgegengesetzter tat. Dies ist, wie einleitend bereits vermerkt" wurde, eine wesentliche Voraussetzung für die erfindungsgemäße Verstärkung des synchronisierenden Momentes. Bekannt ist ferner ein Motor, bei dem ebenfalls eine Annäherung der Hilfspole zu den Hauptpolen entgegengesetzter Polarität im Verhältnis zur Entfernung von Haupt- und Hilfspolen gleieher Polarität erzielt wird. Ganz abgesehen davon, daß die mit Kurzschlußwicklüngen versehenen Pole bei den beiden Motoren völlig verschiedenartig angeordnet sind, so fehlt dem bekannten Sychronmotor auch ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß nämlich der Abstand zwischen Haupt- und Hilfspol entgegengesetzter Polarität der Polteilung des Läufers entspricht.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Bei der Anordnung nach Abb. Ί ist ein sechspoliger Läufer vorgesehen, und der Motor nimmt eine Drehzahl von 1000 Touren an.

Bei der Anordnung nach Abb. 2 hat der Läufer 24 Zähne und infolgedessen eine synchrone Drehzahl von 250 Umdrehungen. Abb·. 3 zeigt eine Einzelheit des Motors nach Abb. 2, während Abb. 4 eine Abwicklung der Ständer- und Läuferpole der Anordnung nach Abb. 2 darstellt.

Der Ständer der Anordnung nach Abb. 1 besitzt vier Polvorsprünge I, 2, 3, 4, von denen die Polvorsprünge 2 und 4 je mit einer Kurzschlußwicklung 2' bzw. 4' versehen sind und als Hilfspole dienen, während die Pole 1 und 3 als Hauptpole angesprochen werden sollen. Mit 5 ist die Erregerwicklung bezeichnet, die in einem bestimmten Augenblick den Stator so erregt, daß ι und 2 Nordpole, 3 und 4 dagegen Südpole sind. Da die Hilfspole 2 und 4 mit Kurzschlußwicklungen versehen sind, ist der Fluß der Hilfspole gegenüber dem Fluß der Hauptpole verzögert. Der Läufer 6 des Motors besitzt sechs Polvorsprünge, deren Abstand bzw. Polteilung' dem Abstand zwischen dem Hauptpol r und dem Hilfspol 4 bzw. dem Hauptpol 3 und dem Hilfspol 2 entspricht. Der Läufer 6 kann noch in an sich bekannter Weise mit einer Käfigwicklung versehen sein oder einen als Ferrarisläufer wirkenden Teil besitzen, um den asynchronen Anlauf des Motors zu erleichtern. Wie die Abb. 1 ohne weiteres erkennen läßt^sind die Pole 1, 2, 3, 4 räumlich und zeitlich gegeneinander verschoben, so daß sie ein Drehfeld erzeugen, das einen asynchronen Lauf des Läufers 6 herbeiführt. Zugleich be-■wirkt, vorzugsweise bei noch nicht vollerregten Haupt- und Hilfspolen, ein Haupt- *-poi:,emer Polarität mit dem benachbarten llfspol der entgegengesetzten Polarität eine ^:'der übereinstimmenden Polteilung des Stators und des Läufers entsprechende synchrone Drehzahl. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit sechs Läuferpolen und einem entsprechenden Abstand der Ständerpole ergibt sich eine synchrone Drehzahl von 1000 Umdrehungen.

Bei der Anordnung nach Abb. 2 bestellt der Ständer aus einem die Erregerspule 5 umgebenden topfförmigen Teil 7 und einer Gegenplatte 8. Mit 9 ist der die Erregerspule 5 tragende Eisenkern bezeichnet, dessen eines Ende mit der Kopfplatte 8 und dessen anderes Ende mit dem topf f örmig ausgebildeten Teil 7 des Stators magnetisch leitend verbunden ist. Der mantelförmige Teil des Topfes und die Kopfplatte sind mit als Pole wirkenden Zähnen versehen, die einander gegenstehen oder in die Lücken zwischen den Polen des.gegenüberliegenden Teiles hineinragen. Die Anordnung der Pole der Kopfplatte ist aus der Abb. 3 zu erkennen, die des topfförmigen Teiles 7 aus der Abwicklung der Abb. 4, in der auch die an der Kopfplatte sitzenden Pole nochmals in ihrer Lage zu den Polen des topfförmigen Teiles eingezeichnet sind. Wie insbesondere Abb. 3 und 4 erkennen lassen, weist der Ständer vier in gleicher Weise ausgebildete Sektoren auf, bei denen die Anordnung und Reihenfolge der Pole der in Abb. 1 dargestellten Anordnung entspricht. Die Hauptpole der Kopfplatte sind 81, 81', 8 t", 81'" bezeichnet. Die mit einer Kurzschlußwicklung versehenen Hilfspole der Kopfplatte sind mit 82, 82', 82", 82'" bezeichnet. Außerdem sind an der Kopfplatte schwächer wirkende Nebenpole 83, 83', 83", 83'" vorgesehen. Die Nebenpole können auch durch Abbiegungen hergestellt sein, wie dies die Abb. S erkennen läßt, oder man kann auch die Pole der Kopfplatte gemäß Abb. 6 ausführen und dabei die ■ Nebenpole verkürzen und ebenfalls nach außen abbiegen. no

Die Hauptpole des topfförmigen Teiles sind mit 71, 71', 71", 71'" bezeichnet. Die mit der Kurzschlußwicklung versehenen Hilfspole des topfförmigen Teiles tragen die Bezeichnung 72, 72', 72" usw. Außerdem sind auch an dem Mantel als Nebenpole wirkende schwächere Pole vorgesehen, die mit 73, 73', 73" usw. bezeichnet sind und auch in gleicher Weise ausgebildet sein können wie die Nebenpole der Kopfplatte, also wie Abb. 5 und 6 erkennen lassen. Wie aus Abb. 4 zu ersehen ist, sind am Ständer zwischen einem Haupt-

pol, ζ. B. 7i, und einem Hilfspol 72 gleicher Polarität je ein Nebenpol entgegengesetzter Polarität 83 angeordnet, und es sind ferner die Hilfspole, z. B. 72, gegenüber den zugehörigen Hauptpolen 71 gleicher Polarität weiter entfernt als gegenüber dem Hauptpol 81 entgegengesetzter Polarität. Im übrigen liegen die Hilfspole zwischen einem Hauptpol und einem Xebenpol entgegengesetzter Polarität.

Der Abstand zwischen dem Hauptpol einer Polarität und dem benachbarten Hilfspol entgegengesetzter Polarität ist gleich dem Abstand der Zähne bzw. Pole des Läufers 10. Der Läufer 10 ist topfförmig ausgebildet und besteht vorzugsweise aus elektrisch gut leitendem Material. Er trägt in seinem Innern einen aus magnetischem Material mit Zähnen bzw. Polen versehenen Ring 11, und zwar besitzt dieser Ring bei der Anordnung nach Abb. 2 24 Zähne. Auf der Außenseite des topfförmigen Läufers 10 ist ein aus magnetischem Material bestehender Ring-12 angeordnet, vorzugsweise auf den Läufer 10 aufgeschrumpft. Der Ring 12 dient als magnetischer Rückschluß.

In den einzelnen Sektoren des Stators folgen ein Hauptpol und ein Hilfspol gleicher Polarität und ein Hauptpol und ein Hilfspol entgegengesetzter Polarität jeweils aufeinander, so daß ein Drehfeld entsteht, das einen asynchronen Lauf des Läufers 10 bewirkt. Da vier Sektoren angeordnet sind, entspricht das entstehende Drehfeld einem Motor mit acht Polen bzw. vier Polpaaren, während entsprechend den 24 Polen des Läufers und des Stators bzw. den entsprechenden Polabständen zwischen Hauptpolen und Hilfspolen entgegengesetzter Polarität die synchrone Geschwindigkeit 250 Umdrehungen bei 5operiodischem Wechselstrom beträgt.

Das von dem Ständer erzeugte Drehfeld kann man sowohl auf einen elektrisch gut leitenden Läuferteil zur Erzeugung von \¥irbelströmen wirken lassen wie bei dem beschrie· benen Ausführungsbeispiel als auch auf einen ferromagnetischen Teil, durch dessen Hystereseeigenschaften ebenfalls ein asynchrones Drehmoment erzeugt wird. Bei der beschriebenen Anordnung wirken auch die Teile der Kopfplatte und des Mantels, die keine ausgeprägten Pole besitzen, also die als Nebenpole bezeichneten Stellen, als Pole für den synchronen Lauf des Motors und sind deshalb bei der Abwicklung des Staiors nach Abb. 2 punktiert eingezeichnet. Die Polfolge in den einzelnen Sektoren wiederholt sich in gleicher Weise, so daß die Wirkung der übrigen Sektoren der des Sektors I entspricht. Es ist ohne weiteres möglich, an Stelle von vier Sektoren eine größere Anzahl von Sektoren vorzusehen, und es ist ferner auch möglich, die einzelnen Pole innerhalb der Sektoren noch unsymmetrisch anzuordnen, insbesondere wenn die Phasenverschiebung zwischen Haupt- und Hilfspolen einen von der 90⁰ Ver-Schiebung abweichenden Wert, beispielsweise durch Einschaltung von Widerständen, besitzt. Zweckmäßig werden die Kopfplatte und der topfförmige Teil aus Blechen ausgestanzt, wobei auch der topfförmige Teil aus einem gestanzten Mantel und einer Bodenplatte zusammengesetzt werden kann. Der gezahnte Teil des Läufers 2 kann aus gehärtetem oder nichtgehärtetem Material bestehen. Auch wenn der Läufer nicht vorher polarisiert ist, nehmen die einzelnen Zacken im Lauf eine bestimmte Polarität an. Ein Umpolen findet dabei nicht statt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Selbstanlaufender Synchronkleinmotor mit Einphasenerregerwicklung und künstlich, insbesondere durch Kurzschlußringe, phasenverschobener Hilfsphase, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleicher Polteilung im Ständer und Läufer bei einer durch drei teilbaren Polpaarzahl die zur Drehfeldbildung vorgesehenen Hilfspole gegenüber den zugehörigen Haupt- 9" polen gleicher Polarität weiter entfernt angeordnet sind als gegenüber den Hauptpolen entgegengesetzter Polarität, wobei der Abstand zwischen den Hauptpolen und den Hilfspolen entgegengesetzter Po-larität der Läuferpolteilung· entspricht.

2. Selbstanlaufender Synchronkleinmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Pole (Nebenpole) in entsprechender Polteilung so angeordnet und so durch Abbiegungen, Verkürzungen o. dgl. bemessen sind, daß sie das synchrone Moment verstärken, ohne das durch die Haupt- und Hilfspole erzeugte Drehfeld zu stören. .

3. Selbstanlaufender Synchronkleiumotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erregung mehrerer je aus Haupt- und Hilfspolen bestehender Polpaare, die zur Erzeugung eines mehrpoligen Drehfeldes dienen, eine gemeinsame Erregerwicklung vorgesehen ist.

4. Selbstanlaufender Synchronkleinmotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptpole und die Hilfspole sowie gegebenenfalls Nebenpole der einen Polarität an dem Mantel eines topfförmigen Ständers, die Haupt-, Hilfsund Nebenpole der anderen Polarität an einer Gegenplatte angeordnet sind, und daß im Innern des Mantels zwischen Topfboden und Gegenplatte eine magnetische

Verbindung besteht, die in "bekannter Weise eine konzentrische Erregerwicklung trägt.

5. Selbstanlaufender Synchronkleinmotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Statorumfang jeweils auf einen Hauptpol einer Polarität ein Nebenpol entgegengesetzter Polarität und wieder ein Hilfspol der ersten Polarität folgen.

6. Selbstanlaufender Svnchronklein-

motor nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise aus elektrisch gut leitendem Material bestehende Läufer topfförmig ausgebildet ist und im Innern den gezahnten Läufer aus magnetischem Material aufnimmt.

7. Selbstanlaufender Synchronkleinmotor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der topfförmige Läufer auf seiner Außenseite einen Ring aus magnetischem Material trägt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen