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Hysteresis-Motor
Die Erfindung bezieht sich auf Hysterès1s- Motoren, d. h. auf eine Motorenbauart, welche zu ihrer
Verwirklichung zahlreiche Nuten im Primärteil und kleine Nutenöffnungen erfordert. Diese Bedingungen ergeben sich aus dem Umstand, dass jeder Punkt der Oberfläche des hysteretischen Körpers bei der relativen Bewegung zwischen Primärteil und Sekundärteil einer plötzlich wechselnden Induktion ausgesetzt ist. Die parasitären Hysterese-Verluste können infolge ihrer Wirkung mit Nutenfrequenz den grössten Teil oder sogar die gesamte Leistung der Grundfrequenz aufzehren.
Es ist nicht schwierig, den Primärteil des Motors mit vielen Nuten auszustatten ; es ist aber äusserst schwierig, diese Nuten mit kleinen Nutenöffnungen auszustatten.
Durch die deutsche Patentschrift Nr. 835479 ist ein Hysteresis-Motor bekannt geworden, für dessen Entwicklung der Wunsch massgebend war, die Feldkurve zu harmonisieren und demgemäss eine Vergleichmässigung der Felddichte über den Umfang des primären Motorteils zu bewirken, indem die die Wicklungen enthaltenden Nuten des Primärteils gegenüber dem Sekundärteil durch eine Überbrückung am magnetischem Werkstoff verschlossen wurden. Nach der deutschen Patentschrift Nr. 835479 wurde hiefür eine Lösung in Vorschlag gebracht, die in. mechanischer und in elektrischer Hinsicht gewisse Mängel aufweist.
In mechanischer Hinsicht ist es bei dieser Lösung nachteilig, dass die die Nuten gegenüber dem Sekundärteil abschliessende Hülse aus hysteretischem Material einerseits die Festigkeit des Primärteils. wesentlich mitbestimmen muss, anderseits aber eine nur geringe Stärke besitzen darf, wenn der Feld- nebenschluss keine unzulässig hohen Werte annehmen soll. Ein beträchtlicher Feldnebenschluss wird sich aber wegen des notwendigen geschlossenen Zusammenhangs der Hülse nicht vermeiden lassen. Daraus ergibt sich zwangsläufig ein erheblicher Nachteil in elektrischer Hinsicht und eine weitgehende Begrenzung der Leistungsfähigkeit des Motors, denn der Feldnebenschluss hat eine entsprechende Verringerung der hysteretischen Wirkung zur Folge.
In den Zonen, die unter den stegartigen Brückenteilen der Hülse liegen, geht im Luftspalt praktisch kein Feld in den Sekundärteil über, wenn ein normaler Luftspalt zwischen Primärteil und Sekundärteil Anwendung findet. Die Folge davon ist, dass bei normalem Luftspalt die schädliche Nuten-Lücken-Wir- kung genau in der gleichen Weise auftritt, wie es der Fall ist, wenn die Nuten des Primärteils offen sind.
Bei dem Motor nach dem deutschen Patent Nr. 835479 kann ein brauchbarer Effekt nur dann erzielt werden, wenn der Luftspalt zwischen Primärteil und Sekundärteil äusserst klein ist, da in diesem Fall das Feld unter den Stegen im Nebenschluss zu den Stegen selbst übergehen muss. Bei den praktisch nach dem Konstruktionsprinzip des Patents Nr. 835479 ausgeführten Motoren ist tatsächlich ein solcher ungewöhnlich kleiner Luftspalt angewendet worden Damit ist aber eine grosse praktische Schwierigkeit in Kauf genommen, weil mit kleiner werdendem Luftspalt die mechanischen Schwierigkeiten der MotorZusammensetzung ausserordentlich zunehmen. Es ist eine ungewöhnlich hohe Präzision erforderlich, welche die Fertigung der Motoren verteuert. Die geringste Verlagerung hat einseitige magnetische Kräfte zur Folge, die eine starke Lagerbelastung und grosse Lagergeräusche zur Folge hat.
Mit kleiner werdendem Luftspalt wird der Motor zugleich gegen Verschmutzung durch Staubteilchen ausserordentlich empfindlich.
Wenn Staubteilchen aus Eisen in den Luftspalt hineingezogen werden, so muss mit einer Blockierung des Läufers gerechnet werden. Selbstverständlich ist ein sehr enger Luftspalt auch für die Belastbarkeit des Motors ungünstig, weil sich praktisch keine wirksame Kühlung verwirklichen lässt.
Die Erfindung stellt nun gewissermassen einen Kompromiss zwischen einem Hysteresis-Motor mit offener Nut und einem Hysteresis-Motor nach dem deutschen Patent Nr. 835479 dar. Die Mängel, die bei
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dem bekannten Motor hinsichtlich der Fertigungsschwierigkeiten bestehen, sind bei der erfindungsgemä- ssen Lösung vermieden. Der Luftspalt kann normal sein. Die Nuten können eine ausreichend weite Öff- nung behalten, so dass das Einbringen der felderzeugenden Wicklungen ohne nennenswerte Schwierigkeit möglich bleibt. Die Abstilrze des magnetischen Feldes, wie sie bei offenen Nuten auftreten, sind nach i der vorliegenden Erfindung durch nachträgliches Verschliessen der Nuten durch Verschlusskeile und durch spezielle Ausbildung dieser Keile vermieden.
Nutenverschlusskeile aus magnetisch leitendem Material sind bei andern Motoren an sich bekannt.
Nutenverschlusskeile nach der brit. Patentschrift Nr. 624, 541 können bei Hysteresis-Motoren jedoch nicht angewandt werden, da die Keile mit der Zahnkopffläche nicht bündig abschliessen. Dadurch ergebensich wieder Inhomogenitäten im Feld, die gerade vermieden werden sollen. Dieser Nachteil ist zwar bei Kei- len nach der deutschen Patentschrift Nr. 846582 vermieden, hier wird jedoch eine Vielzahl von Schlitzen im Keil gefordert, die einmaldie beim Hysteresis-Motor erwünschten Wirbelströme schwächen und vor al- lem die erfindungsgemäss beabsichtigte Wirkung des Keils als Verlängerung des Zahnkopfes erheblich be- einträchtigen, da im mittleren Teil solcher Keile kein nennenswertes Feld in den Luftspalt übertreten kann. Diese Keile wirken bei Hysteresis-Motoren also etwa wie eine halbgeschlossene Nut.
DieErfindunggehtdemgemässvon einemHysteresis-Motor mit in offeneNutendes aus einem einzigen
Eisenkörper bestehenden Primärteils von der Luftspaltseite her eingebrachter Wicklung aus.
Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass die Nutschlitze des Primärteils in der magnetisch wirkenden Breite mittels magnetfeldleitender Einlagen verkleinert sind, wobei eine magnetische Über- brückung der Nuten und eine Sättigung der magnetfeldleitenden Einlagen durch schmale Spalte verhindert ist und wobei die Aussenflächen der Einlagen mit der Zahnaussenfläche bündig sind, so dass der Arbeit- luftspalt zwischen Primär-und Sekundärteil auch in der Fläche über den Nutschlitzen gleich ist.
Der Gegenstand der Erfindung soll an Hand der Zeichnung noch näher erläutert werden. In der Zeich- nung zeigen : Fig. 1 den Querschnitt eines Motors mit innen liegendem Sekundärteil ; Fig. 2 einen Längs- schnitt durch den Sekundärteil des Motors. nach Fig. l ; Fig. 3 den Querschnitt durch einen Motor mit aussen liegendem Sekundärteil ; Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Sekundärteil des Motors nach Fig. 3 und
Fig. 5A und 5B perspektivische Darstellungen von Verschlusskeilen für die zwischen den Polschuhen des
Primärteils liegenden Nutenöffnungen.
Der Motor nach Fig. 1 und 2 besteht aus einem Primärteil l, welcher Polschuhe 2 trägt und Nuten 3 für die Aufnahme der felderzeugenden Wicklungen enthält, und einem Sekundärteil, welcher einen Trä- gerkörper 4 und eine aus Segmenten 5 zusammengesetzte hysteretische Schicht aufweist. Bei Ausbildung des Primärteils 1 als Rotor bildet der Sekundärteil den Stator. Umgekehrt kann der Sekundärteil als Rotor ausgebildet sein, wenn der äussere Primärteil feststeht. Wie Fig. 2 zeigt, ist der Trägerkörper aus zwei
Hälften 4a, 4b zusammengesetzt, die mittels Schrauben miteinander verspannbar sind und eine schwal- benschwanzförmige Ringnut 4c für die Einlagerung der hysteretischen Segmente 5 bilden.
Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Motor liegt der Primärteil 10 innen und wird von dem Sekundär- teil umschlossen. Der Sekundärteil besteht aus der dem Primärteil zuweisenden, aus Segmenten 11 zusam- mengesetzten Schicht und einem zylindrischen Trägerkörper 12 aus magnetisch nicht leitendem Material, z. B. Aluminium, sowie einem ferromagnetischen Aussenmantel 13. Auch bei diesem Motor kann der Pri- märteil Stator oder Rotor und der Sekundärteil in entsprechender Weise Rotor oder Stator sein.
Bei beiden Ausführungsformen sind die Wickelnuten des Primärteils durch keilförmige Einsätze 22 ge- schlossen. In Fig. 5A und 5B sind zwei verschiedene Ausführungsmöglichkeiten für diese Einsätze veran- schaulicht, welche aus magnetischem Material bestehen und dadurch zur Harmonisierung der Feldkurve im Primärteil beitragen. Es wird dadurch ein besonders ruhiger Lauf des hysteretischen Motors erreicht.
Nach Fig. 5A besitzt der Streifen 22a U-Profil. Die nach Einfügung des Einsatzes in die Wickelnut des Primärteils bestehende Federung in der Umfangsrichtung wird durch die Schlitze 22b bewirkt. Der
Einsatz 22c nach Fig. 5B ist ähnlich ausgeführt wie der Einsatz nach Fig. 5A. In diesem Falle ist aber nur ein Längsschlitz 22d für die Erzeugung einer Federwirkung vorgesehen.