DE3638440A1 - Einphasenmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einphasenmaschine, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Eine solche Einphasenmaschine ist in der DE-OS 34 20 370 beschrieben. Durch die Aufteilung des Rotors in einen freidrehenden, unbelasteten Rotorinnenteil, der Permanentmagnete trägt und mit dem an dem Stator anliegenden Wechselfeld synchron umläuft, und in einen mit der belasteten Motorwelle starr verbundenen, als einfacher Kupferzylinder aus­ gebildeten Rotoraußenteil, der mit dem Rotorinnenteil asynchron umläuft, wird ein hohes Anlaufmoment des Antriebsmotors erzeugt. Dadurch wird der Einsatz des Motors, der an und für sich ein hohes Betriebsmoment aufweist, nicht durch das üblichen Einphasensynchron­ motoren eigene zu geringe Anlaufmoment behindert. Es wird ein gleichförmiger asynchroner Hochlauf des Motors erzielt, dessen Schlupf von der Belastung der Motor­ welle abhängig ist. Der bekannte Einphasenmotor ist kurzschlußfest und weist eine hohe Lebensdauer auf.

Bei einem solchen Einphasenmotor kann jedoch nicht sichergestellt werden, daß der Rotor immer in die­ selbe Drehrichtung anläuft. Bei der bevorzugten Ver­ wendung des bekannten Motors als Pumpenantrieb für Laugenpumpen in Waschmaschinen spielt allerdings die Drehrichtung des Motors keine Rolle, weil die Pumpe so gestaltet ist, daß sie in beiden Drehrichtungen in gleicher Weise arbeitet.

Bei Einsatz des Motors für Zwecke, in welchen nur eine Drehrichtung zugelassen wird, sind zusätzliche Maßnah­ men vorzusehen, um den Anlauf des Motors in die falsche Drehrichtung zu unterbinden. In der DE-OS 34 20 370 hat man hierzu bereits zwischen Rotorinnenteil und Rotor­ außenteil eine mechanische Drehrichtung-Sperrvorrichtung vorgesehen, welche eine Drehung des Rotorinnenteils in eine der beiden möglichen Drehrichtungen sperrt. Eine solche Sperrvorrichtung besteht beispielsweise aus einer am Rotoraußenteil schwenkbar gehaltenen Sperrklinke und einer am Rotorinnenteil vorgesehenen Verzahnung, in welche die Sperrklinke eingreift. Eine solche Sperrvorrichtung erfordert konstruktive Maßnahmen am Rotor und zusätz­ lichen Bauraum, was die Herstellungskosten und die Motor­ abmessungen nicht unbeträchtlich vergrößert.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einphasenmaschine mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, mit rein schaltungstechnischen Mitteln, ohne Eingriff in die Maschine selbst, eine definierte Drehrichtung des Rotors sicherzustellen. Damit vermehren sich die Einsatzmöglichkeiten der konstruktiv unveränderten Maschine. Sie kann damit in großen Stückzahlen herge­ stellt werden - was ihre Fertigungskosten senkt - und je nach Anwendungsfall mit oder ohne elektrische Anlauf­ schaltung ausgerüstet werden. Die Anlaufschaltung wird elektrisch zwischen den Maschinenanschlußklemmen und den Wicklungsenden der Statorwicklung eingeschaltet, was keine konstruktive Änderung an der Einphasenmaschine erfordert.

Mit der erfindungsgemäßen Anlaufschaltung wird der Rotor vor Anlauf zunächst positioniert, d.h. unabhängig von seiner nach Abschalten der Einphasenmaschine eingenom­ menen Stellung in eine ganz bestimmte Lage gebracht, so daß der von den Permanentmagneten im Rotor erzeugte Magnetfluß räumlich immer in die gleiche Richtung weist. Zur Positionierung erhält die Statorwicklung einen Stromimpuls bestimmter, gleichbleibender Polari­ tät zugeführt. Da nun die Anlaufschaltung dafür Sorge trägt, daß nach Abklingen der durch die Positionierung des Rotors evtl. hervorgerufenen Rotorschwingungen das Stator-Wechselfeld mit einer immer gleichen Polarität, welche der des Positionierungs-Stromimpulses entgegen­ gesetzt ist, aufgeschaltet wird, läuft der Rotor immer in dieselbe Drehrichtung an. Die Polarität des Posi­ tionierungs-Stromimpulses kann dabei positiv oder nega­ tiv sein. Entsprechend wäre das Stator-Wechselfeld im ersten Fall immer mit negativer Polarität und im zweiten Fall immer mit positiver Polarität aufzu­ schalten.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ver­ besserungen der im Anspruch 1 angegebenen Einphasen­ maschine möglich.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dabei aus Anspruch 2. Durch das Einhalten von Verzögerungszeiten zum kurzzeitigen Aufschalten der Wechselspannung auf die Statorwicklung zwecks Posi­ tionierung des Rotors bzw. zum endgültigen Aufschalten der Wechselspannung auf die Statorwicklung, jeweils vom Nulldurchgang der Wechselspannung an gerechnet, ist sichergestellt, daß auch bei größerer Phasenverschie­ bung zwischen Wechselspannung und Wechselstrom mit Aufschaltung der Wechselspannung jeweils ein Strom mit gleicher Polarität wie die Wechselspannung in der Statorwicklung zum Aufbau des elektromagnetischen Wechselfeldes fließt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 3, insbesondere in Verbindung mit Anspruch 4. Die Nulldurchgangsdetektoreinheit erzeugt bei jedem Nulldurchgang der Wechselspannung einen Steuerimpuls für den als Triac ausgebildeten elektro­ nischen Schalter. Durch die Triggerlogik werden diese Steuerimpulse so lange von dem Steuereingang des Triac ferngehalten, bis der Rotor durch den vom ersten Verzögerungsglied ausgelösten Steuerimpuls positioniert worden ist, die Rotorschwingungen in der von dem dritten Verzögerungsglied bestimmten Wartezeit abgeklungen sind und der Triac mit dem von dem zwei­ ten Verzögerungsglied nach Einhalten einer zweiten Verzögerungszeit erzeugten Stromimpuls erstmal leitend geschaltet worden ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 5. Mittels des Spannungsdetek­ tors kann sowohl der Nulldurchgang als auch die je­ weilige Polarität der Wechselspannung erfaßt werden. Zweckmäßigerweise ist dabei der Spannungsdetektor so ausgebildet, daß er nur die positiven oder negativen Halbwellen der Wechselspannung erfaßt.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich auch aus den Ansprüchen 6 und 7. Durch diese Be­ messung der Verzögerungszeiten wird in einfacher Weise sichergestellt, daß der Stromimpuls zur Positionierung des Rotors und die Stromrichtung in der Statorwick­ lung im Zeitpunkt des Aufschaltens der Wechselspan­ nung nach Ablauf der dritten Verzögerungszeit einander entgegengesetzte Polaritäten aufweisen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 8. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß die Betriebsspannung der Anlaufschal­ tung für deren einwandfreie Funktion ausreichend hoch ist. Die Anlaufschaltung wird gestartet, wenn 90% ihrer Be­ triebsspannung erreicht ist.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Einphasenmotors,

Fig. 2 einen Längsschnitt des Rotors des Einphasenmotors gemäß Fig. 1 in schematischer Explosionsdarstellung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Anlaufschal­ tung für den Motor gemäß Fig. 1 und 2,

Fig. 4 ein Diagramm des zeitlichen Signalver­ laufs an eingetragenen Punkten des Blockschaltbildes in Fig. 3.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist mit 10 der Stator eines Einphasenmotors bezeichnet, der zwei ausgeprägte Pole 11 und 12 auf­ weist. Der Stator 10 ist mit einer Einphasenwicklung 13 bewickelt, die auf einem die beiden Pole 11, 12 verbinden­ den Schenkel 14 des Stators 10 angeordnet ist.

Der Stator 10 ist durch einen Luftspalt von einem Rotor 16 getrennt, der auf einer drehbar gelagerten Motor­ welle 17 sitzt. Der Luftspalt 14 ist asymmetrisch aus­ gebildet, d.h. er besitzt eine über den Rotorumfang veränderliche Luftspaltbreite, symmetrisch zur Längs­ achse des Motors. So ergibt sich jeweils an radial gegenüberliegenden Punkten der Pole 11, 12 ein gleicher, jeweils schmalerer oder breiterer Luftspalt, wodurch der permanentmagnetbestückte Rotor 16 eine definierte Ruhelage einnimmt, in welcher die Richtungen der von den Permanentmagneten einerseits und von dem durch die Einphasenwicklung 13 hervorgerufenen Wechselfeld anderer­ seits erzeugten Magnetflüsse Φ _PM bzw. Φ _W im Rotor 16 gegeneinander um einen spitzen Winkel α gedreht sind. Die Magnetflüsse Φ _PM und Φ _W sind im Augenblick des Einschaltens des Einphasenmotors in Fig. 1 schematisch angedeutet, wobei der Rotor 16 sich noch in der definierten Ruhelage befindet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besteht der Rotor 16 aus einem Rotorinnenteil 18 und einem Rotoraußenteil 19. Der Rotorinnenteil 18 trägt eine zentrische Nabe 20 aus Kunststoff, mit welcher der Rotorinnenteil 18 auf der Motorwelle 17 frei dreht. Der Rotorinnenteil 18 wird von einem massiven Permanentmagnetteil gebildet, wel­ ches zweipolig diametral magnetisiert ist. Der Rotor­ außenteil 19 wird von einem becherförmig ausgebildeten Hohlzylinder 21 aus Kupfer gebildet, welcher sich im Bereich des Becherbodens in einem Flansch 22 fortsetzt, der mittels eines Splintes 23 auf der Motorwelle 17 verdrehsicher gehalten ist. Der Hohlzylinder 21 über­ greift unter Belassung eines kleinen Luftspaltes den Rotorinnenteil 18, und dieser sitzt mit seiner Nabe 20 auf einem den Hohlzylinder 21 konzentrisch durchdrin­ genden, im Durchmesser reduzierten Wellenabschnitt 171 der Motorwelle 17. Am offenen Ende des becherförmigen Hohlzylinders 21 ist der Rotorinnenteil 18 mit einem Lüfter 24 starr verbunden.

Die Wirkungsweise dieses an sich bekannten Einphasen­ motors ist in der DE-OS 34 20 370 ausführlich beschrie­ ben, so daß insoweit darauf verwiesen wird. Nach Anlegen einer Wechselspannung an die Einphasenwicklung 13 läuft der Rotorinnenteil nach Ausführung einiger Drehschwingungen in eine der beiden möglichen Dreh­ richtungen an und läuft dann netzsynchron um. Bei einer zweipoligen Bauweise von Stator 10 und Rotor 16 und einer Netzfrequenz von 50 Hz des Stromes in der Statorwicklung 13 sind dies 3000 U/min. Da der Rotor­ innenteil 18 nicht durch die angeschlossene Last be­ aufschlagt ist, steht dem Anlauf des Motors insofern nichts entgegen. Beim Drehen des Rotorinnenteils 18 wird nun ein Drehfeld erzeugt, welches in dem Rotor­ außenteil 19 Ströme induziert und diesen in Drehung versetzt. Der Rotoraußenteil 19 läuft dann asynchron mit einem von der an der Motorwelle 17 angeschlossenen lastabhängigen Schlupf um.

Zur Festlegung der Umlaufrichtung des Rotors 16 ist eine Anlaufschaltung 25 vorgesehen, die in Fig. 3 im einzelnen dargestellt ist. Von dem Einphasenmotor sind in Fig. 3 der Stator 10 und der Rotor 16 schematisch angedeutet. Mit 26 und 27 sind die Wicklungsenden der Einphasenwicklung 13 bezeichnet. Diese sind über einen steuerbaren Schalter, der hier als Triac 28 ausgebildet ist, mit Anschlußklemmen 30, 31 verbunden, an welche beim Anschließen des Einphasenmotors an ein Netz eine Wechselspannung angelegt wird.

Die Anlaufschaltung 25 weist eine Nulldurchgangsdetekti­ onseinheit 32 auf, die bei jedem Nulldurchgang der an den Anschlußklemmen 30, 31 anliegenden Wechselspannung einen Steuerimpuls generiert. Hierzu weist die Null­ durchgangsdetektionseinheit 32 einen Spannungsdetek­ tor 33, der an die Anschlußklemmen 30, 31 angeschlossen ist, und einen diesem nachgeschalteten Frequenzverdopp­ ler 34 auf. Der Spannungsdetektor 33 generiert für die Dauer einer an seinem Eingang anliegenden, Null übersteigenden positiven Eingangsspannung eine etwa konstante Ausgangsspannung, so daß - wie in Fig. 4 im obersten Diagramm dargestellt ist - am Ausgang des Spannungsdetektors während jeder positiven Halb­ welle der an den Anschlußklemmen 30, 31 anliegenden Wechselspannung ein Rechteckimpuls erscheint. Am Ausgang des Frequenzverdopplers 34 stehen damit Steuerimpulse an, wie sie in Fig. 4 im Diagramm 2 dargestellt sind. Die Anstiegflanke eines jeden Steuer­ impulses fällt mit dem Nulldurchgang der Wechsel­ spannung zusammen. Der Ausgang des Frequenzverdopplers 34 ist mit einem Eingang einer Triggerlogik 35 ver­ bunden, deren Ausgang über einen Verstärker 36 an dem Steuereingang des Triac 28 angeschlossen ist.

Mit dem Ausgang des Spannungsdetektors 33 sind ein erstes Verzögerungsglied 37 und ein zweites Verzögerungs­ glied 38 der Anlaufschaltung 25 verbunden. Das Verzögerungsglied 37 erzeugt nach einer Verzögerungszeit t ₁ einen ersten Steuerimpuls, und das zweite Verzögerungsglied 38 erzeugt nach einer Verzögerungszeit t ₂ einen zweiten Steuerimpuls. Beide Steuerimpulse sind der Trigger­ logik 35 zugeführt. Die Verzögerungszeit t ₁ bzw. t ₂ beginnt jeweils mit Anliegen der Anstiegflanke der Rechteckimpulse vom Ausgang des Spannungsdetektors 33 am Eingang der beiden Verzögerungsglieder 37, 38 an zu zählen. Die Steuerimpulse am Ausgang des ersten und zweiten Verzögerungsgliedes 37 bzw. 38 sind in Fig. 4 im Diagramm 3 bzw. 5 dargestellt.

Die Anlaufschaltung 25 weist ferner ein drittes Verzögerungs­ glied 39 auf, dessen Ausgang mit dem zweiten Verzöge­ rungsglied 38 verbunden ist. Während einer dritten Verzögerungszeit t ₃ sperrt das dritte Verzögerungs­ glied 39 das zweite Verzögerungsglied 38, so daß trotz Anliegen der Rechteckimpulse vom Ausgang des Spannungsdetektors 33 die Generierung eines zweiten Steuerimpulses blockiert ist. Erst nach Ablauf der im dritten Verzögerungsglied 39 eingestellten dritten Verzögerungszeit t ₃ wird das zweite Verzögerungsglied 38 freigegeben, so daß mit dem folgenden Rechteckim­ puls am Eingang des zweiten Verzögerungsglied 38 nach der zweiten Verzögerungszeit t ₂ der zweite Steuerim­ puls generiert werden kann. Der Signalverlauf am Ausgang des dritten Verzögerungsglieds 39 ist in Fig. 4 im Diagramm 4 dargestellt.

Wie aus dem Diagramm 6 in Fig. 4 ersichtlich ist, ist die Triggerlogik 35 derart aufgebaut, daß sie sowohl den ersten Steuerimpuls des ersten Verzögerungsgliedes 37 (Diagramm 3 in Fig. 4) als auch den zweiten Steuer­ impuls des zweiten Verzögerungsgliedes 38 (Diagramm 5 in Fig. 4) nach Verstärkung unmittelbar auf den Steuer­ eingang des Triac 28 gibt, während sie die Steuerim­ pulse am Ausgang des Frequenzverdopplers 34 erst nach Ablauf der dritten Verzögerungszeit t ₃ und der zweiten Verzögerungszeit t ₂ zu dem Steuereingang des Triac 28 durchläßt. Der Signalverlauf am Ausgang der Trigger­ logik 35 ist im Diagramm 6 der Fig. 4 dargestellt.

Zum Starten der Anlaufschaltung 25 ist eine Spannungsüber­ wachungsvorrichtung 29 vorgesehen, die an den Anschluß­ klemmen 30, 31 angeschlossen ist und ausgangsseitig sowohl mit dem Spannungsdetektor 33 als auch mit dem zweiten Verzögerungsglied 37 und dem dritten Verzögerungsglied 39 verbunden ist. Die Spannungsüberwachungsvorrichtung 29 ist derart ausgebildet, daß sie die Anlaufschaltung 25 startet, nachdem 90% ihrer Versorgungs­ gleichspannung erreicht ist.

Dies ist im Zeitpunkt t ₀ (Fig. 4) der Fall. Von die­ sem Startzeitpunkt t ₀ an beginnt das dritte Verzöge­ rungsglied 39 das zweite Verzögerungsglied 38 zu sperren und die dritte Verzögerungszeit t ₃ einzustellen, nach deren Ablauf das zweite Verzögerungsglied 38 wie­ der freigegeben wird. Zum Zeitpunkt t ₀ werden außerdem der Spannungsdetektor 33 und das erste Verzögerungs­ glied 37 aktiviert.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Anlauf­ schaltung 25 ist nunmehr wie folgt:

Bei abgeschaltetem Einphasenmotor nimmt der Rotor 16 infolge der Asymmetrie des Luftspaltes 15 eine Ruhe­ lage ein, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Der von dem Permanentmagneten erzeugte Magnetfluß Φ _PM hat dabei die in Fig. 1 dargestellte Flußrichtung oder ist zu dieser um 180° gedreht. Nach Anliegen einer Versor­ gungs-Wechselspannung an die Anschlußklemmen 30, 31 des Einphasenmotors wird die Anlaufschaltung 25 von der Spannungsüberwachungsvorrichtung 29 gestartet, nach­ dem 90% der Versorgungsspannung erreicht sind. Mit dem Starten der Anlaufschaltung 25 beginnt das dritte Ver­ zögerungsglied 39 das zweite Verzögerungsglied 38 zu sperren und der Spannungsdetektor 33 die Wechselspan­ nung an den Eingangsklemmen 30, 31 auf Nulldurchgang zu überprüfen. Mit jedem Nulldurchgang steht am Ausgang des Frequenzverdopplers 34 ein Steuerimpuls an, der jedoch nicht über die Triggerlogik 35 an den Triac 38 gelangen kann. Mit dem ersten Rechteckimpuls am Aus­ gang des Spannungsdetektors 33 wird das erste Zeit­ verzögerungsglied 37 gestartet, das nach der Verzö­ gerungszeit t ₁ einen ersten Steuerimpuls generiert, der über die Triggerlogik 35 den Triac 28 öffnet. Damit fließt für etwa eine Halbperiode ein positiver Strom in der Einphasenwicklung 13. Hat der Rotor 16 die in Fig. 1 dargestellte Ruhelage eingenommen, so stärkt der durch die stromdurchflossene Einphasenwicklung 13 erzeugte Fluß Φ _W den von den Permanentmagneten hervorgerufenen Fluß Φ _PM . Der Rotor 16 dreht sich demzufolge in Richtung seiner neutralen Lage, die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet und mit 40 bezeichnet ist. Hat jedoch der Rotor 16 eine Ruhelage eingenommen, bei welcher der Fluß Φ _PM um 180° gedreht ist, so wird der von den Permanentmagneten erzeugte Magnetfluß Φ _PM von dem Fluß Φ _W geschwächt. Der Rotor 16 dreht sich demzufolge noch weiter aus seiner neutralen Lage, so daß sich der Winkel α vergrößert, und dreht sich dann, bei genügend hohem Strom i in der Einphasenwicklung 13, schlagartig um eine halbe Umdrehung und verharrt dort nach einigen Pendelungen. Damit ist der Rotor 16 positioniert, d. h. er nimmt stets die in Fig. 1 dargestellte definierte Ruhelage ein, in welcher der von den Permanentmagneten erzeugte Fluß Φ _PM immer in die gleiche Richtung weist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Nach Ablauf der vom dritten Verzögerungsglied 39 vorge­ gebenen dritten Verzögerungszeit t ₃ wird die Sperrung des zweiten Verzögerungsgliedes 38 aufgehoben. Die Ver­ zögerungszeit t ₃ ist dabei so bemessen, daß durch die halbe Drehung des Rotors 16 hervorgerufene Rotorschwin­ gungen in dieser Zeit zuverlässig abgeklungen sind. Nach­ dem das zweite Verzögerungsglied 38 freigegeben wor­ den ist, wird mit dem nach Freigabe ersten Rechteck­ impuls am Ausgang des Spannungsdetektors 33 das zwei­ te Verzögerungsglied 38 gestartet und erzeugt nach einer Verzögerungszeit t ₂ einen zweiten Steuerimpuls, der über die Triggerlogik 35 an den Steuereingang des Triac 28 gelangt. Gleichzeitig wird mit dem zweiten Steuerimpuls die Sperrung der an dem Frequenzverdopp­ ler 34 anstehenden Steuerimpulse in der Trigger­ logik 35 aufgehoben, so daß in der weiteren Folge bei jedem Nulldurchgang der Wechselspannung der Triac 28 durchgeschaltet wird. Die erste Durchschal­ tung des Triac 28 nach Ablauf der Verzögerungszeit t ₃ wird von dem zweiten Steuerimpuls ausgelöst. Die zweite Verzögerungszeit t ₂ ist dabei so eingestellt, daß beim Durchschalten des Triac 28 die an der Einphasenwick­ lung 13 anliegende Wechselspannung negative Polarität aufweist (vergl. Fig. 4, Diagramm 7). Aufgrund des nunmehr anfänglich negativen Stromes beginnt sich der Rotor 16 im Uhrzeigersinn zu drehen und rastet sofort in den Synchronismus ein. Der auf diese Weise gestartete Einphasenmotor besitzt eine eindeutige Drehrichtung im Uhrzeigersinn.

Zur Erzielung eines positiven Stromimpulses zwecks Posi­ tionierung des Rotors 16 und zur anschließenden Aufschal­ tung der Wechselspannung nach Ablauf der Verzögerungs­ zeit t ₃ mit negativer Polarität ist die erste Verzöge­ rungszeit im ersten Verzögerungsglied 37 höchstens einer Viertelperiode der Wechselspannung bemessen oder beträgt ein ganzzahliges Vielfaches davon, und ist die zweite Verzögerungszeit des zweiten Verzögerungsgliedes 38 größer als eine Halbperiode und gleich oder kleiner einer Drei­ viertelperiode der Wechselspannung eingestellt oder be­ trägt ein ganzzahliges Vielfaches davon. Die Folge dieser Bemessung ist, daß zur Positionierung des Rotors 16 für etwa eine Halbperiode des von dem Strom i in der Einphasenwicklung 13 hervorgerufene Wechselfeldes der Stator 10 mit vorgegebener Polari­ tät erregt ist und nach Ablauf einer durch die Verzö­ gerungszeit t ₃ vorgegebenen Wartezeit das Wechsel­ feld mit umgekehrter Polarität auf den Stator 10 auf­ geschaltet wird (Fig. 4, Diagramm 7). Die Zeitver­ zögerungsglieder 37, 38, 39 werden vorzugsweise als monostabile Kippstufen (Monoflops) ausgeführt.

Claims (8)

1. Einphasenmaschine mit einem Rotor, der aus einem Permanentmagnete tragenden, auf einer Rotorwelle freidrehenden Rotorinnenteil und aus einem diesen umschließenden, mit der Rotorwelle starr verbun­ denen Rotoraußenteil besteht, und mit einem durch ein elektrisches Wechselfeld elektromagnetisch erregten Stator, der den Rotor unter Bildung eines asymmetrischen Luftspaltes zumindest teil­ weise umschließt, dessen Asymmetrie derart ausge­ bildet ist, daß sich bei nicht erregtem Stator der Rotorinnenteil in eine Ruhelage einstellt, in welcher die Richtungen der von den Permanentmagne­ ten und von dem Wechselfeld erzeugten Magnetflüsse im Rotor gegeneinander um einen spitzen Winkel gedreht sind, gekennzeichnet durch eine Anlaufschaltung (25), die etwa für eine Halbperiode des Wechselfeldes den Stator (10) mit vorgegebener Polarität erregt und nach einer vorgegebenen Wartezeit zum Abklingen evtl. Rotorschwingungen das Wechselfeld mit umgekehrter Polarität auf den Stator (10) aufschaltet.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stator (10) eine Einphasenwicklung (13) trägt, die über einen steuerbaren Schalter (28) mit Anschlußklemmen (30, 31) für eine elektrische Wechselspannung ver­ bunden ist, und daß die Erregung des Stators (10) und die Aufschaltung des Wechselfeldes durch je­ weiliges Schließen des Schalters (28) mit vom Nulldurchgang der Wechselspannung an gerechneten Verzögerungszeiten (t ₁, t ₂) erfolgt.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den Anschluß­ klemmen (30, 31) eine Nulldurchgangsdetektions­ einheit (32) angeschlossen ist, die bei jedem Nulldurchgang der Wechselspannung einen Steuer­ impuls generiert, daß ein erstes Verzögerungs­ glied (37) mit einer von einem Nulldurchgang der Wechselspannung an laufenden ersten Verzö­ gerungszeit (t ₁) und ein zweites Verzögerungs­ glied (38) mit einer von einem Nulldurchgang der Wechselspannung an laufenden zweiten Verzögerungs­ zeit (t ₂) zur Erzeugung jeweils eines Steuerim­ pulses vorgesehen sind, daß ein drittes Verzö­ gerungsglied (39) mit einer von Anlegen der Wechselspannung an laufenden dritten Verzögerungs­ zeit (t ₃) zur Erzeugung eines Freigabesignals für das zweite Verzögerungsglied (38) vorgesehen ist und daß mit der Nulldurchgangsdetektionsein­ heit (32) und dem ersten und zweiten Verzögerungs­ glied (37, 38) eine Triggerlogik (35) verbunden ist, welche die Steuerimpulse des ersten und zweiten Verzögerungsgliedes (37, 38) und nach Ablauf der zweiten und dritten Verzögerungszeit (t ₂;t ₃) die Steuerimpulse am Ausgang der Nulldurchgangsdetek­ tionseinheit (32) auf den Steuereingang des elektro­ nischen Schalters (28) aufschaltet.

4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektroni­ sche Schalter als Triac (28) ausgebildet ist.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nulldurch­ gangsdetektionseinheit (32) einen Spannungsdetektor (33), der für die Dauer einer an seinem Eingang an­ liegenden, Null übersteigenden oder unterschreiten­ den Eingangsspannung eine etwa konstante Ausgangs­ spannung erzeugt, und einen an dem Ausgang des Spannungsdetektors (33) angeschlossenen Frequenz­ verdoppler (34) aufweist, daß die am Ausgang des Spannungsdetektors (33) mit einer der Wechselspan­ nungsfrequenz entsprechenden Impulsfolgefrequenz anstehenden Spannungsimpulse am Eingang des ersten und zweiten Verzögerungsgliedes (37, 38) liegen und daß die am Ausgang des Frequenzverdopplers (34) mit doppelter Wechselspannungsfrequenz anstehenden Steuerimpulse der Triggerlogik (35) zugeführt sind.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Verzögerungs­ zeit (t ₁) im ersten Verzögerungsglied (37) höchstens einer Viertelperiode der Wechselspannung entspricht oder ein ganzzahliges Vielfaches davon beträgt.

7. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ver­ zögerungszeit (t ₂) des zweiten Verzögerungsgliedes (38) größer als eine Halbperiode und gleich einer oder kleiner als eine Dreiviertelperiode der Wechsel­ spannung eingestellt ist oder ein ganzzahliges Vielfaches davon beträgt.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 4-7, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Spannungsüberwachungsvorrichtung (29) vor­ gesehen ist, die beim nach Anlegen der Wechsel­ spannung erstmaligen Erreichen eines Vorgabewertes der Versorgungsspannung der Anlaufschaltung (25) einen Ausgangs­ impuls generiert, der als Startimpuls an dem Spannungsdetektor (33) und dem zweiten und dritten Verzögerungsglied (38, 39) liegt.