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DE1763298A1 - Slow running synchronous motor - Google Patents

Slow running synchronous motor

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Publication number
DE1763298A1
DE1763298A1 DE19681763298 DE1763298A DE1763298A1 DE 1763298 A1 DE1763298 A1 DE 1763298A1 DE 19681763298 DE19681763298 DE 19681763298 DE 1763298 A DE1763298 A DE 1763298A DE 1763298 A1 DE1763298 A1 DE 1763298A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
stator
synchronous motor
hollow rotor
rotor
ferromagnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19681763298
Other languages
German (de)
Inventor
Juferow Fedor Michajlowitsch
Kurakin Alexandr Sergejewitsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JUFEROW FEDOR MICHAJLOWITSCH
KURAKIN ALEXANDR SERGEJEWITSCH
Original Assignee
JUFEROW FEDOR MICHAJLOWITSCH
KURAKIN ALEXANDR SERGEJEWITSCH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to NL6805113A priority Critical patent/NL6805113A/xx
Application filed by JUFEROW FEDOR MICHAJLOWITSCH, KURAKIN ALEXANDR SERGEJEWITSCH filed Critical JUFEROW FEDOR MICHAJLOWITSCH
Priority to DE19681763298 priority patent/DE1763298A1/en
Publication of DE1763298A1 publication Critical patent/DE1763298A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/38—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary
    • H02K21/40—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary with flux distributors rotating around the magnets and within the armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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  • Power Engineering (AREA)
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Description

Langsamlaufender Synchronmotor Die Erfindung betrifft Synchronmotoren, insbesondere langsamlaufende Synchro'nmotoren mit elektromagnetischer Drehzahlreduktion. Aus dem UdSSR-Urheberschein 156 233 sind iangsamlaufende Synchronmotoren mit elektromagnetischer Drehzahireduktion bekannt, die aus einem Ständer und einem Läufer beste.hen, deren einander zugewandte Oberflächen offene Nuten besitzen, die zur Ausbildung voll Nutenoberwellen in den Magnetfeldern von Ständer und-Läufer dienen. Das Ständerfold wird durch zwei Ständerwicklungen, die unterschiedliche I#olzahl aufweisen und aus verschiedenen Stromquellen gespeist werden, erregt. Die elektromagnetische Drehzahlreduktion wird bei diesem Motor durch eine Wechselwirkung der Nutenoberwellen des-Stäu.-derG mit denen des Läufers erzielt. Das Vorhandensein von zwei Wicklungen im Ständer bedingt große Abmessun-en des Motors und eine nur geringe Ausnutzung des aktiven Materials der Maschine, da nicht alle Jubenoberwellen das Magnetfeldes als Nutzfelder wirken. AuL.--rdem zeigt sich eine hohe Anlaufzeit, die auf ein grof')es Tr,'ipjheitsmoment zurückzuführen ist.Slow-running synchronous motor The invention relates to synchronous motors, in particular slow-running synchronous motors with electromagnetic speed reduction. Slow-running synchronous motors with electromagnetic speed reduction are known from the USSR copyright certificate 156 233 , which consist of a stator and a rotor, whose surfaces facing each other have open grooves that are used to form full groove harmonics in the magnetic fields of the stator and rotor. The stator fold is excited by two stator windings that have a different number of I # ols and are fed from different power sources. The electromagnetic speed reduction in this motor is achieved through an interaction of the groove harmonics of the stäu.-derG with those of the rotor. The presence of two windings in the stator requires large dimensions of the motor and only a small utilization of the active material of the machine, since not all juben harmonics of the magnetic field act as useful fields. In addition, there is a long start-up time, which can be attributed to a large amount of time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen lanGsamlaufenden Synchronmotor anzugeben, der einen höheren Wirkungsgrad, vermindertes Gewicht und geringere HauptabmessunGen aufweist und sich durch verkürzte Anlaufzeit und niedrigeren Kupferaufwand auszeichnet.The invention is based on the object of a slow-running synchronous motor indicate the higher efficiency, reduced weight and smaller main dimensions and is characterized by a shortened start-up time and lower copper costs.

Diese Aufgabe wird bei einem langsamlaufenden Synchronmotor mit elektromagnetischer Drehzahlreduktion, der aus' konzontrisch angeordneten Ständern, zwischen.denen in einem ringfÖrmigen Luftspalt ein Hohlläufer ohne Wicklunag, angeordnet ist, Lagerschilden, einem Gehäuse und einer am AuRenständer angeordnete-n Wechselstromwicklung besteht, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den einander zugewandten Oberflächen des Innenständers 3 und des Außenständers eine gleiche Anzahl -offener Nuten vorgesehen ist, und daß der Hohlläufer als dünnwandiger Metallzylinder mit axialen ferromagnetisehen Zähnen und Schlitzen ausgeführt ist, dio offene Nuten nachbilden. Der Zylinder des Hohlläufers ist vorteilhaft aus ferromag-Iletischem Material gefertigt. Eine besondere Ausgestalt-ung der Erfindung liegt darin, daß der ilohlla;'ufer als unmagnetischer Metallzylinder ausgeführt ist und ferromagnetische Platten in dessen Oberfläche vorgesehen sinde die als Zähne wirken, Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Synchronmotor mit genutetem Außenständer mit einer Wicklung, genutetem Innenständer mit offenen Nuten und mit-innen angeordnetem Dauermagneten sowie einem genuteten ferromagnetischen Hohlläufer; Fig. einen erfindungsgemäßen Synchronmotor mit genutetetem Außenständer mit Wic£l--lung und offenen Nuten und mit genutetem Innenständer mit axialer Erregerwicklung und ferromagnetischem Hohlläufer; Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Motor mit genutetem Außenständer mit Wicklung und offenen Nuten und mit genu--# tetem Innenständerl, der von einem axial magnetisie'rten Dauerwagneten erregt ist; Fig. einen e±#findungsgemäßQn Hohlläufer, der'als ein ferromagnetischer Hohlzylinder mit in Form von Schlitzen ausgeführten durchgehenden Nuten an seiner Oberfläche ausgeführt ist; Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Hohlläufer, der einen dünnwandigen Hohlzylinder aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen darstellt und an der Zylinderoberfläche eim egossene ferromagnetische Plattenaufweist.This object is achieved according to the invention in a slow-running synchronous motor with electromagnetic speed reduction, which consists of 'concentrically arranged stator, between which a hollow rotor without winding is arranged in an annular air gap, end shields, a housing and an alternating current winding arranged on the outer stator that in the facing surfaces of the inner stator 3 and the outer stator an equal number of open grooves is provided, and that the hollow rotor is designed as a thin-walled metal cylinder with axial ferromagnetic teeth and slots that simulate open grooves. The cylinder of the hollow rotor is advantageously made of a ferromagic material. A special embodiment of the invention is that the ilohlla; 'ufer is designed as a non-magnetic metal cylinder and ferromagnetic plates are provided in its surface that act as teeth, 2 shows a synchronous motor according to the invention with a grooved outer stator with a winding, a grooved inner stator with open grooves and a permanent magnet arranged with the inside and a grooved ferromagnetic hollow rotor; 1 shows a synchronous motor according to the invention with a grooved outer stator with winding and open grooves and with a grooved inner stator with an axial excitation winding and a ferromagnetic hollow rotor; 4 shows a motor according to the invention with a grooved outer stator with winding and open grooves and with grooved inner stator, which is excited by an axially magnetized permanent magnet; FIG. 3 shows a hollow rotor according to the invention which is designed as a ferromagnetic hollow cylinder with through grooves in the form of slots on its surface; 6 shows a hollow rotor according to the invention, which is a thin-walled hollow cylinder made of aluminum or aluminum alloys and has a cast ferromagnetic plate on the cylinder surface.

,g Der Motor nach Fig. 1 enthält einen Außenständer 1 mit einer Wicklung 2, einen aus gegeneinander isolierten Blechen auf-., g The motor according to FIG. 1 contains an outer stator 1 with a winding 2, one made of mutually insulated metal sheets.

gebauten Innenständer 3 mit offenen Nuten an seiner Oberflächei eine an den Lagerschildern 5 starr befestigte Err egeiwicklung zk, einen geschlitzten ferromagnetischen Hohlläufer 61 der auf einer sich innerhalb des ortsfesten Innenständers frei drehenden Welle 7 sitzt7 ein Gehäuse 8 und Lager g. Die Wicklungen 2 und 4 des Ständers.1 bzw. 3 sind mit verschiedenen Polpaarzahlen pl und P2 gefertigt. Die Polpaarzahlen der Wicklungen 2 und 4 sind so gewählt, daß zwischen den Wicklungen keine direkte induktive Kopplung besteht. Der innere und der äußere Ständer 3 und 1 haben auf den-einander zugewandten Flächen die gleiche Anzahl offener ]guten Zl. Beim Läufer 6 wird die Zahl der Schlitze und damit die Zahl der offenen Nuten Z 2 nach der Gleichung Die Erfullung dieser Gleichung ermöglicht eine maximale Ausnutzung der Maschine. Durch die Anordnung zweier Wicklungen 2 und 4 im Innenständer 3 und Außenständer 1 ist das Volumen der Maschine besser ausgenutzt und die Außenabmessungen bleiben relativ gering.built inner stand 3 with open grooves on its surface one to the bearing plates 5 rigidly attached Err egeiwick zk, a slotted ferromagnetic hollow rotor 61 which sits on a freely rotating shaft 7 within the stationary inner stand 7 a housing 8 and bearing g. The windings 2 and 4 of the stator. 1 and 3 are made with different numbers of pole pairs pl and P2. The number of pole pairs of windings 2 and 4 are chosen so that there is no direct inductive coupling between the windings. The inner and outer uprights 3 and 1 have the same number of open / good Zl on the surfaces facing each other. In the case of the rotor 6 , the number of slots and thus the number of open grooves is Z 2 according to the equation Satisfying this equation enables maximum utilization of the machine. By arranging two windings 2 and 4 in the inner stand 3 and outer stand 1 , the volume of the machine is better utilized and the outer dimensions remain relatively small.

Der Hohlläufer 6 besitzt ein kleines Trägheitsmoment., was die Anlaufzeit der Maschine verkürzt.The hollow rotor 6 has a small moment of inertia, which shortens the start-up time of the machine.

Den Anlauf des Motors bewirkt das asynchrone Moment" das durch die Wechselwirkung zwischen den Wirbelströmen im Hohlläufer 6 und dem magnetischen Feld der Wicklung 2 erzeugt wird.The start-up of the motor is caused by the asynchronous torque "which is generated by the interaction between the eddy currents in the hollow rotor 6 and the magnetic field of the winding 2.

Der Motor nach Fig. 2 zeichnet sich durch einen Innenständer -aus, der einen Dauermagneten 10 und einen genuteten ferromagnetischen Kran 11 besitzt.The motor according to FIG. 2 is characterized by an inner stand which has a permanent magnet 10 and a grooved ferromagnetic crane 11 .

Die Polzahl der Wicklung 2- und äes Dauermagneten 10 ist so gewählt, daß der Dauermagnet, 10 nicht entmagnetisiert wird. Die Nutzahl Zi des Innen- und des Außenständers, die Nutzahl Z2- des Iäufers 6 sowie die Polpaarzahl p,1 der Wicklung 2 und P2 des Magneten 10 müssen Gleichung 1 erfüllen, Bei Anwendung des Dauexmagneten 10 wird der Wirkungsgrad der Maschine verbessert und der,Kupferaufwand vermindert. Der in Fig. 3 dargestellte Motor zeichnet sich dadurch aus, daß ein genuteter Kern 12 des Innenständers in Richtung der Achse einer Ringspule 13 erregt wird, die koaxial zum Innenständer l'e- angeordnet ist.The number of poles of the winding 2 and the permanent magnet 10 is chosen so that the permanent magnet 10 is not demagnetized. The number of slots Zi of the inner and outer stator, the number of slots Z2- of the rotor 6 and the number of pole pairs p, 1 of winding 2 and P2 of magnet 10 must satisfy equation 1, When using the Dauex magnet 10 , the efficiency of the machine is improved and the copper expenditure is reduced. The motor shown in Fig. 3 is characterized in that a grooved core 12 of the inner stator is excited in the direction of the axis of a ring coil 13 which is arranged coaxially to the inner stator 1'e.

Dieses Erregungsverfahren hat eine Verminderung der erforderlichen Magnetisierungsdurchflutung der Spule des Innenständers 12, eine bessere Ausnutzlin der durch diese Spule erregten Nutenfelder und eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Maschine zur Folge.This excitation process has a reduction in the required Magnetization flow of the coil of the inner stator 12, a better utilization the groove fields excited by this coil and an improvement in efficiency of the machine.

Der Außenständer 1 und der Innenständer 12 besitzen gleiche Nutenzahl Z 11 Die Zahl der offenen Nuten Z 2 des Läufers 6 wird nach der folgenden Gleichung gewählt: Z P (3) 2 1 Darin bedeutet p die Polpaarzahl der Wicklung-2.The outer stator 1 and the inner stator 12 have the same number of slots Z 11 The number of open slots Z 2 of the rotor 6 is selected according to the following equation: Z P (3) 2 1 where p means the number of pole pairs of winding-2.

Die Ringspule 13 kann auf einem oder auf beiden lagerschil-. den 14 angeordnet sein. Sitzt sie auf zwei Schilden 14, wird eine,magnetische 83mmetrie der Maschine zur Welle erzielt und das Volumen der Maschine ist besser ausgenutzt. Die Lagerschilde 14 und das Gehäuse 15 sind aus ferromagnetischem Stoff gefertigt und dienen somit als Ziagnetjoch für das Magnetfeld der Spule 13, während die Welle 16 aus unmagnetischem Stoff gefertigt ist, was den magnetischen Streufluß der Spule 13 vermindert,.The ring coil 13 can be on one or both of the bearing shield. the 14 be arranged. If it sits on two shields 14, a magnetic 83mmetrie of the machine to the shaft is achieved and the volume of the machine is better used. The end shields 14 and the housing 15 are made of ferromagnetic material and thus serve as a Ziagnetjoch for the magnetic field of the coil 13, while the shaft 16 is made of non-magnetic material, which reduces the magnetic leakage flux of the coil 13.

Der Motor nach Fig. 4 zeichnet sich dadurch aus, daß der genutete Kern des Innenständers 12 von einem axialmag-netisierten Dauermagneten 17 erregt ist, wodurch der Wirkungsgrad der Maschine verbessert und der Kupferaufwand vermindert wird.The motor according to FIG. 4 is characterized in that the grooved core of the inner stator 12 is excited by an axially magnetized permanent magnet 17 , whereby the efficiency of the machine is improved and the copper expenditure is reduced.

Der Hohlläufer nach Fige 5 stellt einen dünnwandigen ferromagnetischen Zylinder 18 dare der au21seiner Oberfläche durchgehende Nuten aufweist, die in Form von Schlitzen 19 ausgeführt sind. Die Läufernuten dienen zum Ausbilden von Nutenoberwellen im Nutzfeld der Maschine.The hollow rotor according to FIG. 5 represents a thin-walled ferromagnetic cylinder 18 which has continuous grooves on its surface which are designed in the form of slots 19 . The rotor slots are used to create slot harmonics in the machine's useful field.

Durch die Dünnwandigkeit des Zylinders 18 ist das Trägheitsmoment des Läufers gering, was die Anlaufgeschwindigkeit des Motors verkürzt.Due to the thin walls of the cylinder 18 , the moment of inertia of the rotor is low, which shortens the start-up speed of the motor.

Der in Fig. 6 dargestellte Ilohlläufer ist als unmagnetischer Metallzylinder 20 aus Aluminium oder aus Aluminiumlegierungen ausgebildet und weist an seiner Oberfläche axialeeingegossene ferromagnetische Platten 21 auf, die die Läuferzähne ersetzen. Die Stärke der Platten ist gleich der der Zylinderwand und ihre Breite heträgt etwa die Hälfte einer Läufernutteilung. Die Ausführung des Hohlzylinders aus unmagnetischem Metall mit eingegossenen ferromagnetischen Platten ermöglicht es7 die magnetischen Streuflüsse der Wicklung 2 zu vermindern" die Ausnutzung des aktiven Mat erials der Mgschl:ne zu erhöhen und das Anzugsmoment insbesondere durch Anwendung von Aluminium- oder Aluminiumlegierungen zu erhöhen. Langsamlaufende Synchronmotoren mit elektromagnetischer Reduktion.der Drehzahl sind als schnellwirkende Synchronantriebe mit kleiner Drehzahl'in verschiedenartigen automatischen Einrichtungen anwendbar, wie in der Elektronik bei Tonbandantrieben, in Zeitrelais und anderen Geräten, wo hohE Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer des Motors erforderliQh sind. 6 is designed as a non-magnetic metal cylinder 20 made of aluminum or aluminum alloys and has axially cast ferromagnetic plates 21 on its surface, which replace the rotor teeth. The thickness of the plates is equal to that of the cylinder wall and their width is about half of a runner slot pitch. The design of the hollow cylinder made of non-magnetic metal with cast-in ferromagnetic plates enables the magnetic leakage fluxes of the winding 2 to be reduced, the utilization of the active material of the magnets to be increased and the tightening torque to be increased, in particular by using aluminum or aluminum alloys. Slow-running synchronous motors with electromagnetic reduction of the speed can be used as fast-acting synchronous drives with low speed in various types of automatic devices, such as in electronics for tape drives, in timing relays and other devices where high reliability and a long service life of the motor are required.

Claims (2)

Patentanspräche 1. Langsamlaufender Synchronmotor mit elektromagnetischer Drehzahlreduktion, der aus konzentrisch angeordneten-Ständern, zwischen denen in einem ringförmigen Luftspalt ein Hohlläufer ohne Wicklung angeordnet ist, Lagerschilden, einem Gehäuse und einer am Außenständer'angeordneter Wöchselstromwicklung besteht, d a d u r c h g e, -k e n n z e i c h n e t , daß in den einander zugewandten Oberflächen des Innenständers 3 und des Außenständers 1 eine gleiche Anzahl offener Nuten vorgesehen ist, und daß der Hohlläufer (6) als dÜnnwandiger.Metallzylinder mit axialen ferromagnetischen Zähnen und Schlitzen (ic» ausgeführt ist, die offene Nuten nachbilden. Patentanspräche 1. Low-speed synchronous motor with electromagnetic speed reducers consisting of concentrically arranged-uprights, between which a hollow rotor is arranged without coil in an annular air gap, bearing plates, a housing and a is the Außenständer'angeordneter Wöchselstromwicklung, d a d u rch g e, - denotes that an equal number of open grooves in the facing surfaces of the inner stator 3 and the outer stator 1, and in that the hollow rotor (6) is designed as dÜnnwandiger.Metallzylinder with axial ferromagnetic teeth, and slots (ic "replicate the open grooves . 2. Langsamlaufender Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (18) des Hohlläufers aus ferromagnetischem Material gefertigt ist.
2. Slow-running synchronous motor according to claim 1, characterized in that the cylinder (18) of the hollow rotor is made of ferromagnetic material.
DE19681763298 1968-04-10 1968-04-30 Slow running synchronous motor Pending DE1763298A1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2928052A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Electric machine with permanently excited internal stator and outer stator having windings

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2928052A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Electric machine with permanently excited internal stator and outer stator having windings
US9935534B2 (en) 2014-04-01 2018-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Electric machine with permanently excited inner stator

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NL6805113A (en) 1969-10-14

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