DE2253044C2

DE2253044C2 - Hysteresis motor

Info

Publication number: DE2253044C2
Application number: DE19722253044
Authority: DE
Inventors: Karl Hanns Dipl.-Ing 5101 Oberforstbach Meyer
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1972-10-28
Filing date: 1972-10-28
Publication date: 1982-09-23
Also published as: DE2253044A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hysteresemotor mit einem genuteten Stator und einem Rotor, dessen dem Stator zugewandte zylindrische Wandung aus Eisen mit hystere< ^v>ehen Eigenschaften besteht.The invention relates to a hysteresis motor consists properties with a slotted stator and a rotor, whose side facing the stator cylindrical wall around of iron with hysteresis ^<v>.

Bei einem Hysteresemotor weicht das vom Stator erzeugte elektromagnetische Drehfeld infolge der Wicklungs- und Nutungsoberwdlen von der Idealform, der idealen Kreisdrehfeldform, seiir stark ab. Die auftretenden Oberwellen beeinflussen die Motoreigenschaften sehr ungünstig, da sowohl die abgegebene Leistung und der Wirkungsgrad als auch die Laufruhe des Motors weit unter den Werten liegen, die sich bei der Ausbildung eines idealen Kreisdrehfeldes ergeben würden.In the case of a hysteresis motor, the rotating electromagnetic field generated by the stator gives way as a result of the Winding and grooving tops of the ideal shape, the ideal circular rotating field shape, are strongly different. the Occurring harmonics have a very unfavorable effect on the motor properties, as both the output The power and efficiency as well as the smoothness of the engine are far below the values that can be found in the formation of an ideal circular rotating field would result.

Es hat sich gezeigt, daß die Feldlinien der Feldoberwellen nur in eine Oberflächenschicht des Rotors eindringen. Das bedeutet aber, daß die störenden Oberwelleneffekte auch nur in der äußersten Rotorringzone zur Wirkung kommen. Während des synchronen Umlaufens des Rotors verursachen die Feldoberwellen sehr große Ummagnetisierungsverluste und Bremsmomente, welche letztlich die abgegebene mechanische Leistung wesentlich verringern oder, anders ausgedrückt, die abgegebene mechanische Leistung entspricht der Grundwellenleistung abzüglich der Verluste durch die Oberwelleneffekte.It has been shown that the field lines of the field harmonics only in a surface layer of the Penetrate the rotor. However, this means that the disturbing harmonic effects only occur in the outermost rotor ring zone come into effect. The field harmonics cause the synchronous rotation of the rotor very large magnetic reversal losses and braking torques, which ultimately affect the mechanical Significantly reduce the power or, in other words, correspond to the mechanical power output the fundamental power minus the losses due to the harmonic effects.

Aus der GB-PS 5 76 249 ist es bekannt, eine Büchse aus magnetisch lettfähigem Werkstoff an den Statorpolen zu befestigen. Der magnetisch leitfähige Werkstoff bietet dabei einen magnetischen Nebenweg für gewisse Oberwellen des Statorfeldes, damit diese Oberwellen nicht auf den Hystereserotor einwirken können. Die Oberwellen sollen sich mittels der magnetisch leitfähigen Büchse im Stator von Zahn zu Zahn schließen. Der Rotor soll gegen diese Oberwellen abgeschirmt werden. Um dies zu erreichen, wird ein magnetisch leitfähiger Büchsenwerkstoff eingesetzt.From GB-PS 5 76 249 it is known to attach a sleeve made of magnetically lettable material to the stator poles to fix. The magnetically conductive material offers a magnetic bypass for certain Harmonics of the stator field so that these harmonics cannot affect the hysteresis rotor. the Harmonics should close from tooth to tooth by means of the magnetically conductive sleeve in the stator. Of the The rotor should be shielded against these harmonics. To do this, a magnetically conductive one becomes Bush material used.

Die weichmagnetische Büchse bzw. deren Brücken von Zahn zu Zahn werden aber außer von den Oberwellen auch von der Grundwelle wahrgenommen.The magnetically soft bushing or its bridges from tooth to tooth are, however, except for the Harmonics also perceived from the fundamental wave.

Ein Teil der Grundwelle schließt sich also ebenfalls über die Brücken und steht damit der Drehfeldbildung nicht mehr zur Verfügung. Hinzu kommt, daß die Grund- und Oberwellen die Brücken leicht bis in den Sättigungszus stand belasten. Damit werden sie teilweise unwirksam. Man könnte daran denken, die Brücken, um die Sättigung zu umgehen, dicker zu machen. Dadurch fließt aber ein um so größerer Teil der Grundwelle über die Brücken, und das Drehmoment wird weiter reduziert Bei der Konstruktion nach der GB-PS ist atso zu entscheiden zwischen schneller Sättigung oder Nebenschluß. Beides ist ungünstig. A part of the fundamental wave also closes over the bridges and is therefore no longer available for the generation of the rotating field. In addition, the fundamental and harmonics load the bridges slightly up to the saturation point. This makes them partially ineffective. One could think of making the bridges thicker to bypass saturation. As a result, however, the greater part of the fundamental wave flows over the bridges, and the torque is further reduced. When designing according to the GB-PS, a decision must be made between rapid saturation or shunt. Both are unfavorable.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Hysteresemotor zu schaffen, bei dem die störenden OberwelleneffekteIt is the object of the invention to create a hysteresis motor in which the disruptive harmonic effects

is im Rotor keine Bremswirkung verursachen.cause no braking effect in the rotor.

Die gestellte Aufgabe ist bei einem Hysteresemotor der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung die äußere Rotorringschicht, in welche außer der elektromagnetischen Grundwelle auch die höher harmonischen Oberwellen eindringen, vom Rotor getrennt und an den Stator angelegt ist, wobei diese am Stator festliegende äußere Rotorringschicht die Statorspule überbrückt.The problem posed is achieved in a hysteresis motor of the type mentioned in that according to of the invention, the outer rotor ring layer, in which, in addition to the fundamental electromagnetic wave, also the higher harmonic waves penetrate, separated from the rotor and applied to the stator, with this on Stator fixed outer rotor ring layer bridges the stator coil.

Bei einem derartig ausgebildeten Hysteresemotor sind die höher harmonischen Oberwellen nur in der am Stator festliegenden Rotorringschicht wirksam und können deshalb in der Wandung des drehbaren Rotorteils keine störenden Bremseffekte hervorrufen. Die Dimensionierung der an den Stator angelegten Rotorringschicht ist unkritisch. Der wesentliche Teil der elektromagnetischen Oberwellenfelder erstreckt sich über die Spalte zwischen den Magnetpolen hinweg, und zwar durch die festliegende Rotorringschicht. Die Oberwellen erreichen den Rotor nicht mehr und können ihn folglich nicht mehr ummagnetisieren und Bremsmomente erzeugen. Die Grundwelle dagegen erreicht aufgrund ihrer großen Eindringtiefeden Rotor und kann ohne Störung durch Oberwellen des AntriebsdrehTioment erzeugen.With a hysteresis motor designed in this way, the higher harmonic harmonics are only in the am Stator fixed rotor ring layer effective and can therefore in the wall of the rotatable Rotor part do not cause disruptive braking effects. The dimensioning of the applied to the stator The rotor ring layer is not critical. The major part of the electromagnetic harmonic fields extends across the gaps between the magnetic poles, through the fixed rotor ring layer. the Harmonics no longer reach the rotor and consequently can no longer remagnetize it and braking torques produce. The fundamental wave, on the other hand, reaches the rotor due to its great depth of penetration and can without interference from harmonics of the drive torque produce.

Ein weiterer Vorteil besteht in der vjpempfindlichkeit gegen Betriebsspannungsschwankungen. Beim Feldbild ändert sich bei solchen Schwankungen die räumliche Verteilung von Grundwelle und Oberwellen fast gar nicht. Die Einwirkgrenzen der Oberwellen bleiben weitgehend konstant. Die durch die Aufteilung des Hysteresematerials bewirkte Verbesserung bleibt also auch bei Spannungsänderungen erhalten.Another advantage is the sensitivity to vjp against fluctuations in operating voltage. In the field image, the spatial one changes with such fluctuations Distribution of fundamental and harmonics hardly at all. The limits of action of the harmonics remain largely constant. The improvement brought about by the division of the hysteresis material therefore remains preserved even with voltage changes.

Schließlich läßt sich die Leistung des Motors mit Hilfe der an die Statorpole angelegten Rotorringschicht aus Hysteresematerial verbessern.Finally, the power of the engine can be checked with the help the rotor ring layer made of hysteresis material applied to the stator poles.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die am Stator festgelegte Rotorringschicht eine rad'ale Stärke auf, welche der Statornutschlitzbreite entspricht. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Stärke der am Stator festgelegten Rotorringschicht etwa der Tiefe entspricht, in welche die Oberwellen einzudringen vermögen.According to a further embodiment of the invention, the rotor ring layer fixed on the stator has a rad'ale strength, which corresponds to the width of the stator slot slot. It has been shown to be such a strength the rotor ring layer fixed on the stator corresponds approximately to the depth into which the harmonics penetrate capital.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bestehen die am Stator festgelegte Rotorringschicht und die zylindrische hysteretische Wandung des Rotors aus den gleichen Hysteresewerkstoffen. Wenn also die Statorwandung aus hartmagnetischem Eisen besteht, dann wird auch die Rotorringschicht aus eben demselben hartmagnetischen Material bestehen. Zwingend notwendig ist jedoch die Verwendung gleicher Materialien nicht.According to a further embodiment of the invention, the rotor ring layer fixed on the stator is made and the cylindrical hysteretic wall of the rotor made of the same hysteresis materials. So if the If the stator wall is made of hard magnetic iron, then the rotor ring layer is also made of flat consist of the same hard magnetic material. However, it is imperative to use the same Materials not.

Bei dem Hysteresemotor nach der Erfindung ist also die äußere Motorzone, im vorliegenden Fall als äußereIn the case of the hysteresis motor according to the invention, the outer motor zone is, in the present case, the outer one

Rotorringschicht bezeichnet, mechanisch von der Rotorwandung getrennt, so daß sich das Bremsmoment der Oberwellen nur im Stator bemerkbar macht, während die Beschleunigungsmomente im Rotor wirksam sind. Der Motor kann damit ohne Bremsung durch die Oberwellen sein volles Drehmoment abgeben.Rotor ring layer referred to, mechanically from the The rotor wall is separated so that the braking torque of the harmonics is only noticeable in the stator, while the acceleration torques are effective in the rotor. The motor can thus without braking deliver its full torque through the harmonics.

Es ist an sich bei Asynchronmotoren bekannt, Störfelder von einem Rotor fernzuhalten. Um dies zu bezwecken, wird unmittelbar anschließend an die Magnetpole des Stators in den Luftspalt ein zylindrischer Ring eingesetzt, welcher aus gesintertem Eisen mit einem weiten Bereich magnetischer Permeabilität bestehen kann (britische Patentschrift 7 83 249). Dieser britischen Patentschrift ist aber nicht zu entnehmen, auf weiche Weise bei einem Hysteresemotor das im Rotor auftretende Bremsfeld eliminiert werden kann.It is known per se in asynchronous motors to keep interference fields away from a rotor. To do this too aim, a cylindrical one is placed immediately after the magnetic poles of the stator in the air gap Ring used, which is made of sintered iron with a wide range of magnetic permeability may exist (British Patent 7 83 249). However, this British patent does not appear on soft way with a hysteresis motor the braking field occurring in the rotor can be eliminated.

Weiterhin ist es aus der britischen Patentschrift 6 29 897 bekannt, die Pole gegenseitig zu verbinden, gegebenenfalls unter Einfügung eines durchgehenden Zylinders. Die Brücken zwischen den Polen sollen dabei so dünn wie möglich sein, da es darauf ankommt, die störenden Hystereseverluste zu vermindern.It is also known from British patent specification 6 29 897 to mutually connect the poles, possibly with the addition of a continuous cylinder. The bridges between the poles are supposed to be be as thin as possible, since it is important to reduce the annoying hysteresis losses.

Die Erfindung wird anhand des in der Zebhnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutertThe invention is explained in more detail using the exemplary embodiment shown in the figures

In der Zeichnung ist ein Teil eines Schnittes durch einen Hysteresemotor wiedergegeben. Die Eisenpole sind dabei mit 1 bezeichnet. Zwischen den Polen 1 befinden sich die Nutschlitze 3. Die Nuten S sind mit Wicklungen 7 angefülltThe drawing shows part of a section through a hysteresis motor. The iron poles are denoted by 1. The slot slots 3 are located between the poles 1. The slots S are with Windings 7 filled

Gegen die Polflächen 9 der Pole 1 ist ein Ring IiAgainst the pole faces 9 of the poles 1 is a ring Ii

gelegt, der sich längs des ganzen Motorluftspaltes 13 erstreckt. Der Ring 11 besteht ebenso wie die äußere Wand 15 des Rotors 17 aus hartmagnetischem Material.placed, which extends along the entire engine air gap 13. The ring 11 is just like the outer one Wall 15 of rotor 17 made of hard magnetic material.

Der Ring 11 liegt am Stator (1 bis 9) fest, während dieThe ring 11 is fixed to the stator (1 to 9), while the

äußere Rotorwandung 15 umlaufen kann.outer rotor wall 15 can rotate.

Der Stator (1 bis 9) enthält eine Drehstromwicklung.The stator (1 to 9) contains a three-phase winding.

ίο Wird diese von einem Drehstromsystem gespeist, dann bildet sich eine magnetische Grundwelle aus, die über die Pole ί und den Ring 11 sowie den Luftspalt 13 in die äußere Wandung 15 des Rotors 17 eindringt, !n der Wandung 15 des Rotors 17 bildet sich damit ein Drehmoment aus, welches den Rotor 17 in Umlauf versetzt. Die Oberwellen, welche ein Bremsmoment erzeugen, bleiben indem Ring 11, der eigentlich ein Teil des Rotors 17 ist. Wie die dargestellten Pfeile 19 wiedergeben, erstrecken sich die Oberwellenfelder im wesentlichen über die Nutschlitze 3 hinweg. An der inneren Wand 21 des Ringes 11 hat r :h das Feld der elektromagnetischen Grundweüe nach dem .Abnehmen des Oberweilengehaltes derart vergleichmäßigt, daß die Feldlinien 23 der Grundwelle im wesentlichen radial in den Luftspalt 13 eintreten und diesen durchqueren.If this is fed by a three-phase system, a magnetic basic wave is formed which penetrates the outer wall 15 of the rotor 17 via the poles ί and the ring 11 and the air gap 13, so that the wall 15 of the rotor 17 is formed a torque which sets the rotor 17 in rotation. The harmonics, which generate a braking torque, remain in the ring 11, which is actually a part of the rotor 17. As shown by the arrows 19 shown, the harmonic fields extend essentially across the slot 3. On the inner wall 21 of the ring 11, r: h has equalized the field of the basic electromagnetic wave after the decrease in the upper weight content in such a way that the field lines 23 of the basic wave enter the air gap 13 essentially radially and traverse it.

Das Innere des Rotors kann entweder mit Luft oder Eisen ausgefüllt sein.The inside of the rotor can be filled with either air or iron.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Hysteresis motor with a grooved stator and a rotor, the one facing the stator cylindrical wall made of iron with hysteretic properties, characterized in that that the outer rotor layer (11), in which other than the basic electromagnetic wave the higher harmonic waves also penetrate, separated from the rotor (1) and sent to the stator (1 to 9) is applied, whereby this is fixed on the stator outer rotor ring layer bridges the stator poles (t).

Z hysteresis motor according to claim 1, characterized in that the stator (1 to 9) defined rotor ring layer (11) has a radial thickness which corresponds to the width of the stator slot slot.

3. Hysteresis motor according to claims 1 and / or 2, characterized in that the on the stator (1 to 9) fixed rotor ring layer (ti) and the cylindrical hysteretic wall (S3) of the rotor (17) consist of the same hysteresis materials.