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Synchron-Kleinstmotor mit Verschiebeläufer Zusatz zum Patent:
1186 139
Nach dem Patent 1172 354 ist ein Synchron-Kleinstmotor, insbesondere
Hysterese-Synchron-Kleinstmotor, mit einem Ständereisen, das aus beiderseits der
Ständerwicklung angeordneten ferromagnetischen Klauenpolblechen und einem diese
Klauenpolbleche magnetisch miteinander verbindenden, axial verlaufenden, ferromagnetischen,
rohrförmigen Verbindungsteil besteht, und mit einem in der Motorachsrichtung verschiebbaren
Verschiebeläufer dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines ferromagnetischen
Ankers, der zusammen mit dem Verschiebeläufer verschiebbar ist und vom Magnetfeld
des Ständers in der Richtung der Einrückbewegung des Verschiebeläufers magnetisch
angezogen wird, das Ständereisen im Wege seines im wesentlichen ferromagnetisch
geschlossenen Magnetflußkreises außer dem zwischen seinen Polblechzacken vorhandenen
Hauptluftspalt einen Hilfsluftspalt aufweist, bei solcher Zueinanderordnung und
Ausbildung dieses Hilfsluftspaltes und des Ankers, daß während des Einrückens des
Verschiebeläufers in seine Betriebsstellung der Anker in das magnetische Kraftfeld
des Hilfsluftspaltes hineingezogen wird und diesen mindestens teilweise magnetisch
schließt.
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Gemäß dem Zusatzpatent 1186 139 zu dem vorgenannten Patent
ist ein Motor nach dem Hauptpatent dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsluftspalt
von einem Ringspalt an einer Stirnseite des Ständereisens gebildet und daß der Anker
als eine vor dem Hilfsluftspalt angeordnete Scheibe (Ankerscheibe) ausgebildet ist.
Wenn bei dieser letztgenannten Ausführung das Ständereisen an der den Hilfsluftspalt
aufweisenden Stirnseite für die unbelasteten und die belasteten Ständerpole
je ein besonderes Klauenpolblech (unbelastetes und belastetes Polblech) aufweist,
so lehrt das vorgenannte Zusatzpatent für diesen Fall, zwei Hilfsluftspalte vorzusehen,
und zwar einen ersten Hilfsluftspalt zwischen dem rohrförmigen Verbindungsteil und
dem unbelasteten Polblech und einen zweiten Hilfsluftspalt zwischen dem unbelasteten
und dem belasteten Polblech. Die Ankerscheibe ist dabei so bemessen, daß sie beide
Hilfsluftspalte überdeckt.
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Als eine vorteilhafte Weiterbildung lehrt das genannte Zusatzpatent,
einen der beiden Ränder des Hilfsluftspaltes ein wenig über den anderen Rand hinausragen
zu lassen, so daß die Ankerscheibe beim Anliegen am Ständereisen nur diesen einen
hinausragenden Spaltrand berührt und vom anderen Rand einen relativ kleinen Abstand
wahrt. Hierdurch soll ein magnetisches Klebenbleiben der Ankerscheibe beim Anliegen
am Ständereisen vermieden werden. An welchen der beiden Ränder des Hilfsluftspaltes
aber die Ankerscheibe den Abstand wahren und an welchem sie anliegen soll, ist in
dem Zusatzpatent nicht näher gesagt; in den Ausführungsbeispielen des Zusatzpatentes
jedoch liegt die Ankerscheibe, soweit bei den Beispielen nur ein Hilfsluftspalt
vorgesehen ist, durchweg an dem vom unbelasteten Polblech gebildeten Spaltrand an,
und soweit zwei Hilfsluftspalte konzentrisch zueinander vorgesehen sind, liegt sie
einzig an dem vom unbelasteten Polblech gebildeten Spaltrand an, so daß die Ankerscheibe
im letzteren Fall sogar an zwei Stellen einen Abstand vom Ständereisen wahrt. Im
ersteren Fall mag ausschlaggebend gewesen sein, die Ankerscheibe auf einem möglichst
großen Kreis klapperfrei anliegen zu lassen, im zweiten Fall mag eine Erleichterung
beim Planschleifen der Spaltränder angestrebt worden sein.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde. den Abstand der Ankerscheibe
an einer solchen Stelle zu wahren, daß sich auch für den Betrieb des Motors optimale
magnetische Verhältnisse ergeben. Sie macht dabei Gebrauch von der bekannten Tatsache,
daß es bei Synchron-Kleinstmotoren mit an jeder Stirnseite jeweils aufeinanderliegendem
unbelastetem und belastetem Klauenpolblech zweckmäßig ist, innerhalb der unbelasteten
Klauenpolbleche einen zusätzlichen Luftspalt vorzusehen, um den magnetischen Fluß
im unbelasteten Klauenpolblech auf den gleichen Wert zu schwächen, auf den er im
belasteten Klauenpolblech durch die Belastung geschwächt ist. Dadurch wird in bekannter
Weise ein günstiges Drehfeld erhalten. Demgemäß ist ein Synchron-Kleinstmotor.
insbesondere
Hysterese-Synchron-Kleinstmotor, mit einem in der Motorachsrichtung verschiebbaren
Verschiebeläufer und mit einem Ständereisen, das aus beiderseits der Ständerwicklung
angeordneten ferromagnetischen Klauenpolblechen und einem diese Klauenpolbleche
magnetisch miteinander verbindenden, axial verlaufenden, ferromagnetischen, rohrförmigen
Verbindungsteil besteht und das an einer Stirnseite aufeinanderliegend ein unbelastetes
und ein belastetes Klauenpolblech, einen ersten Hilfsluftspalt zwischen dem rohrförinigen
Verbindungsteil und dem unbelasteten Polblech und einen zweiten Hilfsluftspalt zwischen
dem unbelasteten und dem belasteten Polblech aufweist, wobei den beiden Hilfsluftspalten
mit dem Verschiebeläufer zusammen verschiebbare, ferromagnetische Ankerscheibe derart
vorgelagert ist, daß sie während des Einrückens des Verschiebeläufers durch das
Magnetfeld der Hilfsluftspalte in Richtung der Einrückbewegung des Verschiebeläufers
magnetisch angezogen wird und beim Anliegen am Ständereisen nur einen der beiden
Ränder eines Hilfsluftspaltes berührt und von dem anderen Rand einen Abstand (Scheibenabstand)
wahrt, nach Patent 1186 139, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß
die Ankerscheibe beim Anliegen am Ständereisen das belastete Polblech und den vom
ersten Hilfsluftspalt umschlossenen Teil des Ständereisens berührt und den Scheibenabstand
gegenüber dem unbelasteten Polblech wahrt. Während also bei den erwähnten Ausführungsbeispielen
des Zusatzpatents 1186 139 die Ankerscheibe an dem unbelasteten Polblech
anliegt, ist beim Erfindungsgegenstand an dem unbelasteten Polblech gerade umgekehrt
der Scheibenabstand vorgesehen. Darüber hinaus liegt beim Erfindungsgegenstand die
Ankerscheibe auch an dem belasteten Polblech an, nach den erwähnten älteren Ausführungsbeispielen
dagegen nicht.
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An Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele werden
der Erfindungsgegenstand und seine Wirkungsweise noch näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen Motor in der Ausführungsform nach dem
obengenannten Zusatzpatent 1186 139;
F i g. 2 und 3 zeigen
je ein Beispiel des Motors nach der Erfindung.
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In F i g. 1 weist die Ankerscheibe 100 - entgegen der
Lehre der Erfindung - den Scheibenabstand wie bei den erwähnten Ausführungsbeispielen
nach dem Zusatzpatent 1186 139 gegenüber dem rohrförmigen Verbindungsteil
4 des Ständereisens auf. In Anlehnung an die Zeichnung des genannten Zusatzpatentes
sind in F i g. 1 folgende Teile unter Benutzung der gleichen Bezugszeichen
wie dort, zum Teil abgebrochen gezeichnet, wiedergegeben: ein unbelastetes Polblech
2, ein belastetes Polblech 20, zwischen diesen beiden eine Belastungsseheibe
30, ein axial verlaufender, rohrförrniger Verbindungsteil 4, der die an den
beiden Stirnseiten der Erregerwicklung befindlichen Ständerpolbleche magnetisch
miteinander verbindet, und eine Ankerscheibe 100. Ein erster Hilfsluftspalt
50 befindet sich zwischen den Teilen 2 und 4, ein zweiter Hilfsluftspalt
zwischen den Teilen 2 und 20. Zwischen der Ankerscheibe 100 und dem Verbindungsteil
4 befindet sich ein Scheibenabstand 52.
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Bei dieser Ausbildung ergeben sich folgende Magnetflußverhältnisse:
Der von der nicht mitgezeichneten Erregerwicklung des Ständers erzeugte Magnetfluß
hat in dem Verbindungsteil 4 seine volle Stärke. Von dem Teil 4 fließt er über den
Scheibenabstand 52 in die Ankerscheibe 100 hinüber, ebenfalls noch
in voller Stärke. Dann aber teilt er sich auf in einen Teilfluß zu dem unbelasteten
Polblech 2 hin und in einen Teilfluß zu dem belasteten Polblech 20 hin. Der Scheibenabstand
52 befindet sich also an einer Stelle des vollen Magnetflußkreises und schwächt
somit sowohl den Fluß der belasteten als auch der unbelasteten Polbleche bzw. Pole.
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Ganz anders dagegen liegen die Magnetflußverhältnisse beim Erfindungsgegenstand,
wie er in F i g. 2 in einem Ausführungsbeispiel gezeigt ist. In F i
g. 2 befindet sich der Scheibenabstand 52 der Ankerscheibe
100 nicht an dem Rand des Verbindungsteiles 4, sondern an dem Rand des unbelasteten
Polbleches 2; die Ankerscheibe berührt den Rand des Verbindungsteiles 4 und den
Rand des belasteten Polbleches 20, nicht aber den Rand des unbelasteten Polbleches
2. Die Magnetflußpfade sind hier an sich die gleichen wie in F i g. 1: Auch
hier herrscht im Verbindungsteil 4 der volle Magnetfluß, er geht auch hier zur Ankerscheibe
100 über, und er teilt sich auch hier in zwei Teilflüsse in die beiden Polbleche
2 und 20 hinein, aber mit dem Unterschied, daß sich der Scheibenabstand
52 und somit der von diesem gebildete Flußwiderstand nicht mehr in dem vollen
Magnetfluß befindet, sondern ausschließlich in dem Fluß des unbelasteten Polbleches
2. In F i g. 2 wird also durch den Scheibenabstand 52 nur der Fluß
im unbelasteten Polblech 2 geschwächt.
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Es ist nun bekannt, daß bei einem Synchronmotor mit Haupt- und Hilfspolen,
also mit unbelasteten und belasteten Polen, der magnetische Kraftfluß der belasteten
Pole gegenüber dem der unbelasteten Pole infolge der Belastung geschwächt ist. Befindet
sich, wie es meistens und auch in F i g. 1 und 2 der Zeichnung der Fall ist,
das unbelastete Polblech 2 zwischen dem belasteten Polblech 20 und der Erregerwicklung
des Ständers, so wirkt das unbelastete Polblech als Abschirmung des belasteten Polbleches,
so daß dies eine zusätzliche Schwächung des Flusses des belasteten Polbleches zur
Folge hat. Beide Schwächungen des belasteten Flusses haben zur Folge, daß der belastete
Fluß merklich kleiner ist als der unbelastete Fluß, sofern nicht besondere Maßnahmen,
beispielsweise die Anordnung eines zusätzlichen Luftspaltes im Magnetflußkreis der
unbelasteten Pole, zum Ausgleich dieses Flußunterschiedes vorgesehen sind. Sind
aber solche Maßnahmen nicht vorgesehen, so hat der Flußunterschied auch eine Schwächung
der Motorleistung zur Folge.
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Vergleicht man nun unter diesem Gesichtspunkt F i g. 1 und
2 miteinander, so ergibt sich folgendes: In F i g. 1 schwächt der Scheibenabstand
sowohl den unbelasteten Fluß im Polblech 2 als auch den belasteten Fluß im Polblech
20. Der vorerwähnte Flußunterschied zwischen dem belasteten und dem unbelasteten
Fluß, also die Unterlegenheit des belasteten Flusses, bleibt also erhalten.
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In F i g. 2 dagegen schwächt der Scheibenabstand
52, wie schon gesagt, nur den unbelasteten Fluß, nicht aber auch den belasteten
Fluß. Die Folge hiervon ist, daß der vorerwähnte Flußunterschied kleiner wird und
daß bei optimaler Abstimmung des Scheibenabstandes, die durch Versuche oder auch
rechnerisch ohne weiteres ermittelt werden kann, sogar Gleichheit zwischen belastetem
und unbelastetem Fluß erzielt werden kann.