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Synchronmotor mit ebenem Luftspalt
Das Anlassen üblicher Synchronmotoren erfolgt entweder mittels eines Hilfsmotors, z. B. eines synchronisierenden Asynchronmotors, oder asynchron bei verringerter Spannung unter Verwendung von Spartransformatoren. Der Synchronmotor fällt in Tritt, wenn er in die Nähe seiner Synchrondrehzahl kommt.
Diese Anlassverfahren bedingen gewisse zusätzliche Einrichtungen, welche die Installationskosten er- höhen ; ausserdem ist das Anlassmoment im allgemeinen verringert.
Gegenstand der Erfindung ist ein Ein-oder Mehrphasensynchronmotor mit ebenem Luftspalt. der zum Anlassen in einen Repulsionsmotor umgewandelt wird und daher für diesen Zweck keine Sondereinrichtungen benötigt.
Der übliche Repulsionsmotor besteht bekanntlich aus einer meist aus verteilten Windungen zusammengesetzten Primärwicklung (Induktor) und einer der Wicklung eines Dynamos entsprechenden Sekundärwicklung (Anker) mit einem Kollektor, der kurzgeschlossene Bürsten trägt, deren geometrische Verbindungslinie um einen gewissen Winkel, meist etwa 200, zur Polachse verschoben ist. Der Repulsionsmotor zeichnet sich durch ein maximales Drehmoment beim Anlassen aus.
Der Synchronmotor nach der Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, dass er einen zusätzlichen elektrischen Kreis, vorzugsweise aus lamellenförmigen Flachleiter in Gleichstromwicklung, aufweist, der auf einer Seite des Magnetkreises des Induktors des Motors befestigt ist und gegenüber der Ankerwicklung des Motors entsprechend justierte und fest verkeilte Bürsten aufweist, die unter Kurzschliessung der Windungen des Zusatzkreises beim Anlassen des so zu einem Repulsionsmotor umgewandelten Motors elektrisch verbunden sind, wobei eine in Abhängigkeit von der Drehzahl betätigte Einrichtung vorgesehen ist, um die Bürsten in der Nähe der Synchrondrehzahl abzuschalten.
Die Erfindung ermöglicht es, ohne Verwendung eines eigenen Anlasshilfsmotors und einer besonderen, komplizierten Apparatur eine automatische Anlasskupplung in einem Synchronmotor mit ebenem Luftspalt und lamellenförmigen Leitern zu erhalten, indem in den Motor eine feststehende Zusatzwicklung eingesetzt wird, die nur während des Anlaufes wirksam ist, und indem dieser Zusatzwicklung Kurzschlussbürsten zugeordnet werden, die bei einer gewählten Motordrehzahl, z. B. durch einen Zentrifugalkuppler, abgehoben werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung genauereschrieben. Fig. l zeigt einen Axialschnitt durch die obere Hälfte des Motors, Fig. 2 eine Teilansicht eines Schnittes nach der Linie II in Fig. l, Fig. 3 eine Teilansicht eines Schnittes nach der Linie III in Fig. l und 4 eine Teilansicht eines Schnittes nach der Linie IV in Fig. l.
Nach den Fig. l und 2 hat der Motor einen Statorinduktor, dessen Magnetkreis einen Ring 1 aus wei- chem Magnetmaterial aufweist, in den abwechselnd nord-und süd gerichtete Kerne 2 aus hartem Magnetmaterial eingebettet sind. Ein Ring 3 aus weichem Magnetmaterial bildet das Joch des Magnetkreises.
Ein weiterer Ring 4 aus weichem Magnetmaterial ist mit einem Luftspalt dem Ring 1 gegenüber angeordnet und dient als magnetisches Flussschlussjoch.
Auf der Innenseite des Magnetkreises 1 ist durch Kleben oder auf andere bekannte Weise ein elektrischer Kreis 5 in Form einer Isolierstoffscheibe befestigt, auf der nach bekannten Verfahren eine lamellen- förmige Flachwicklung, beispielsweise in Form der bei Gleichstrommotoren verwendeten Wellenwicklung aufgebracht ist.
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Im Luftspalt zwischen dem Magnetring 1 und dem Joch 4 ist ein Rotor ss drehbar, der allgemein aus einer Isolierstoffscheibe mit einer entsprechenden Wicklung aus lamellenförmigen Leitern besteht und den Anker des Synchronmotors bildet. Der Rotor 6 ist auf einer Nabe 7 befestigt, die ihrerseits auf eine Welle 8 aufgekeilt ist, welche z. B. in Kugellagern 9 drehbar ist. die in das Motorgehäuse bildenden Flanschen 10 und 11 montiert sind.
Der Anker wird über die in den Fig. 1 und 3 dargestellten Schleifringe 12 gespeist, die auf einem auf der Nabe 7 sitzenden Isolierstoffring 13 befestigt und durch Leitungen 14 mit der Wicklung des Rotors 6 verbunden sind. Die an das Speisenetz angeschlossenen feststehenden Bürsten 15 leiten den Strom zu den Schleifringen 12. Die Wicklungswindungen des Kreises 5 sind durch an einem Zentrifugalkuppler 17 befestigte Bürsten 16 kurzgeschlossen, die durch Leitungen 18 mit der Metallmasse des Zentralfugalkupplers verbunden sind. Der in bekannterWeise gebaute Kuppler wird durch die Nabe 7 des Rotors mitgedreht und ist auf der Nabe axial verschiebbar. Die Lage der Bürsten ist derart, dass ihre geometrische Verbindungslinie in einem optimalen Winkel zu den Polen steht.
In der Nabe 7 und in der Scheibe des Rotors 6 sind Ausnehmungen vorgesehen, die eine axiale Verschiebung der Bürsten 16 gestatten.
Durch die Wirkung von auf den Kuppler 17 wirkenden Federn 19 stehen beim Anlassen die Bürsten 16 in Kontakt mit den Lamellen der Wicklung des Kreises 5. Bei Erreichen der Synchrondrehzahl ist die wirksame Zentrifugalkraft grösser als die von den Federn 19 auf den Kuppler 17 ausgeübte Kraft, so dass der Kuppler 17 auf der Nabe 7 gleitet und der Kontakt der Bürsten auf der Wicklung des Kreises 5 unterbrochen wird, wobei die Verschiebung-des Kupplers grösser ist als der Kompressionsweg der Feder 19 der Bür- sten.
Der Motor arbeitet wie folgt :
Beim Anlassen spielt die Wicklung 6 die Rolle der Primärwicklung eines Repulsionsmotors ; der von ihr im Luftspalt erzeugte Fluss induziert einen Strom in der Sekundärwicklung 5. Da Induktorfluss und induzierter Fluss nahezu gegenphasig verlaufen, sind die beiden benachbarten Pole des Induktors und des Ankers gleichnamige Pole, die in etwa dem gleichen Augenblick ihre maximale Induktion durchlaufen und einander abstossen. Das Drehmoment ist maximal beim Anlassen und ermöglicht somit ein leichtes Anlassen des Motors.
Sobald bei Synchrondrehzahl die Kurzschlussbürsten 16 vom Kreis 5 abgehoben worden sind und damit unwirksam sind, läuft der Motor als Synchronmotor weiter, wobei das von den Magnetkernen 2 des Ringes 1 erzeugte feststehende Feld wie bei üblichen Motoren das In-Trittfallen gestattet.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein Einphasenmotor dargestellt. Die Erfindung ist auch für den Fall eines Mehrphasensynchronmotors anwendbar.
Ebenso wird der Rahmen der Erfindung nicht durch Abwandlungen der Form oder der Lage gewisser Motorbestandteile überschritten, insbesondere nicht dadurch, dass der Induktor des Synchronmotors beweglich und sein Anker fest angeordnet werden, in welchem Falle die Verbindung zwischen dem Zentrifugalkuppler und den Kurzschlussbürsten entsprechend einzurichten ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Synchronmotor mit ebenem Luftspalt, dadurch gekennzeichnet, dass er einen zusätzlichen elektrischen Kreis (5), vorzugsweise aus lamellenförmigen Flachleitern in Gleichstromwicklung, aufweist, der auf einer Seite des Magnetkreises des Induktors (1) des Motors befestigt ist und gegenüber der Ankerwicklung des Motors entsprechend justierte und fest verkeilte Bürsten (16) aufweist, die unter Kurzschliessung der Windungen des Zusatzkreises (5) beim Anlassen des so zu einem Repulsionsmotor umgewandelten Motors elektrisch verbunden sind, wobei eine in Abhängigkeit von der Drehzahl betätigte Einrichtung (17) vorgesehen ist, die die Bürsten (16) in der Nähe der Synchrondrehzahl ausschaltet.