CH211546A - Low power single phase capacitor motor. - Google Patents

Low power single phase capacitor motor.

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CH211546A
CH211546A CH211546DA CH211546A CH 211546 A CH211546 A CH 211546A CH 211546D A CH211546D A CH 211546DA CH 211546 A CH211546 A CH 211546A
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capacitor motor
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poles
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pole
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German (de)
Inventor
Gloeilampenfabrieken N Philips
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Philips Nv
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/04Asynchronous induction motors for single phase current
    • H02K17/08Motors with auxiliary phase obtained by externally fed auxiliary windings, e.g. capacitor motors

Description

  

  Einphasenkondensatormotor geringer Leistung.    Die Erfindung bezieht sich auf einen  Einphasenkondensatormotor geringer Lei  stung und ist insbesondere durch die Verwen  dung von ausgeprägten lamellierten Polen  gekennzeichnet, die mit abnehmbaren, mas  siven Polschuhen versehen sind, die zusam  men einen Ring bilden. Dieser Ring kann  in einem Gebiete zwischen den Polen mit einer  Reihe von Öffnungen versehen sein, die in  bezug auf die Richtung der Rotorwelle schräg  verläuft.  



  Insbesondere für Einphasenmotoren ge  ringer Leistung, wie zum Beispiel Grammo  phonmotoren, die an das Stadtnetz ange  schlossen werden können, ist es im Hinblick  auf den Wirkungsgrad günstig, die erfor  derliche Phasenverschiebung für das Stator  drehfeld mittels eines Kondensators zu er  zeugen.  



  Aus wirtschaftlichen Erwägungen ist es  ferner erwünscht, bei einem derartigen Motor  ausgeprägte Pole zu benutzen, da dies die  Verwendung von einfachen zylindrischen    Stromspulen, anstatt der in Schlitzen an  geordneten Formspulen, ermöglicht. Dadurch,  dass man die     beiden    letztgenannten Merkmale       (Verwendung    eines     Kondensators    und aus  geprägter Pole) mit den übrigen, oben  erwähnten Merkmalen kombiniert, wodurch  in dem Luftspalt des Motors eine günstige  Feldverteilung auftritt,     wird    ein Motor ge  ringer Leistung erhalten, der sich auf ein  fache und billige Weise herstellen lässt und  ausser einem hohen Wirkungsgrad (z.

   B. 10 % )  ein zum Beispiel für Grammophonmotoren  erwünschtes und erforderliches konstantes  Drehmoment besitzt. Da die Polschuhe zweck  mässig aus massivem Material hergestellt wer  den, ist es praktisch möglich, die Abmessun  gen in der Richtung der Rotorwelle grösser  als die Stapelhöhe der Statorbleche zu  machen, was an Hand der Figuren der bei  liegenden Zeichnung noch näher erläutert  wird.

   Es kann infolgedessen der     aus    dem       Stator    austretende     magnetische        graftfluss     beim     -Übergang    in die Polschuhe sich über      eine grössere Oberfläche verteilen, was zur  Folge hat, dass der magnetische Widerstand  des Luftspaltes bei dem gleichen Spielraum  zwischen Stator und Rotor der Oberfläche  umgekehrt proportional verringert wird. Von  dem kleinsten Spielraum, der bei Massen  herstellung mechanisch noch zu erzielen ist,       ausgehend,    bedeutet dies, dass der Motor aus  dem Netz einen kleineren Strom aufnimmt.

    Dieser Vorteil tritt bei     Verwendung    von  lamellierten Polschuhen nicht auf, da in die  sem Fall der Kraftfluss bei seiner Verbrei  terung die zwischen den Lamellen liegenden  Isolationsschichten in Reihe durchsetzen  muss und dadurch der Vorteil der Verbreite  rung wieder verloren geht.  



  Ein weiterer Vorteil von massiven und  axial längeren Polschuhen besteht darin, dass  die Statorstreuung erheblich herabgesetzt  wird, was der Grösse des Drehmomentes zu  gute kommt.  



  Da die Polschuhe abnehmbar sind, wird  bekanntlich noch der weitere Vorteil erzielt,  dass sich die Feldspulen von innen aus leicht  auf die als Spulenkerne wirkenden Pole  schieben lassen.  



  Einige Ausführungsbeispiele des Gegen  standes der Erfindung sind auf der Zeich  nung dargestellt.  



  Fig. 1 und 2 sind ein Längsschnitt und       ein    Querschnitt eines erfindungsgemässen  Motors; die  Fig. 3 bis 8 stellen verschiedene Ausfüh  rungsarten von Polschuhen dar, wie sie im  Motor nach Fig. 1 angewendet werden  können.  



  In Fig. 1 und 2 ist der Stator 1 aus einer  Anzahl von Blechen aufgebaut, die mittels  vier durch die Löcher 2 durchzusteckenden  Bolzen zusammengepresst sind. Der Stator ist  in diesem Fall mit vier ausgeprägten Polen  3 versehen, um welche herum die Strom  spulen 4 angeordnet sind. Jeder Pol ist mit  einem Polschuh 5 versehen, der die in Fig. 3  schaubildlich dargestellte Form hat. Die  Polschuhseiten 6 verlaufen in Richtung der    Welle i des Rotors 7a, schräg in bezug auf  diese Welle. Es wird dadurch erreicht, dass  der magnetische Widerstand in der Richtung  des in Fig. 3 dargestellten Pfeils 8, das heisst  der ausserhalb der Pole hervorragenden Teile,  zunimmt. Einer der Polschuhe 5 der Fig. 3  ist in Fig. 4 in abgewickeltem Zustand dar  gestellt.  



  Die obenbeschriebene Ausführung macht  es möglich, den Polbogen a (Fug. 4), gleich       2/,    der Polteilung =     2/,    X 180   = 120   zu  machen. Es kann dadurch bekanntlich er  reicht werden, dass die     Verteilung    des Dreh  feldes auf den Umfang des Rotors möglichst  sinusförmig ist, was der Konstanz des an  treibenden Drehmomentes zugute kommt.  Ausserdem nimmt dadurch das häufig vor  kommende, von höheren harmonischen Fel  dern herrührende Summgeräusch ab. Diese  Massnahme kann viermal längs des Rotor  umfanges wiederholt werden, da der Motor  zweipolig ist und der Stator gleichsam vier  Zähne und vier Nuten hat. Die Polschuhe  können mittels einer Kopfschraube 9 (Fug. 1)  an den Polen befestigt werden.  



  Aus Fig. 2 ist deutlich ersichtlich, dass  die axiale Abmessung l der Polschuhe 5 grö  sser als die     Stapelhöhe    h des     Stators    1 ist.  Beim Austreten aus dem     Stator    verbreitert  sich der magnetische     Kraftfluss    daher in  einem Verhältnis     l/h.     



  Das elektrische Schema kann sehr einfach  ausgeführt sein. Die Spulen einander gegen  überliegender Zähne können in Reihe oder  parallel geschaltet werden. Der eine Satz von  Spulen wird unmittelbar aus dem Einphasen  wechselstromnetz 10 gespeist und der andere  Satz von Spulen ist über einen Kondensator  11 an dieses Netz angeschlossen.  



  Die Schlitze zwischen den Polschuhen in  der schaubildlichen     Fig.    3 können zum Bei  spiel mit Kupfer oder einem sonstigen     un-          magnetischen    Material zugelötet sein. Es  wird dadurch der Vorteil erzielt, dass ein  ringförmiges mechanisches Ganzes entsteht,  das zwischen die Pole eingeklemmt werden      kann, so dass sich weitere     Befestigungsmittel     erübrigen.

   Durch das Vorhandensein von  Schlitzen, Löchern oder sonstigen schwä  cheren Stellen besteht die Möglichkeit, dass  der Ring beim     Einpressen    einigermassen von  der Kreisform     abweicht.    Dies ist jedoch un  bedenklich, da dies eine vorteilhafte Zu  nahme des magnetischen Widerstandes vom  Luftspalt zu den Polschuhseiten bedeutet.  



  In den Fig. 5 bis 7 sind verschiedene an  dere Ausführungsformen der zu einem ring  förmigen Ganzen vereinigten Polschuhe dar  gestellt. In Fig. 5 sind aus einem Metall  streifen Schlitze 12 herausgestanzt. Dieser  Metallstreifen wird dann zu einem Ring ge  bogen und zwischen die Polschuhe einge  klemmt.  



  In Fig. 6 sind zur Erhöhung des magne  tischen Widerstandes an den erwünschten  Stellen Löcher 13 gebohrt.  



  In Fig. 7, die einen Längsschnitt durch  den Metallstreifen darstellt, sind Nuten 14  ausgefräst, die den gleichen Richtungsver  lauf wie die Schlitze oder Löcher in den vor  hergehenden Figuren haben.  



  In Fig. 8 ist schliesslich ein vollkommen  geschlossener Metallring dargestellt, bei dem  überraschenderweise gleichfalls die gleiche  Wirkung wie bei Anwendung von schrägen  Schlitzen oder dergleichen auftritt. Die erfor  derliche magnetische Kraftflussverteilung zwi  schen Polen und Rotor, die infolge der oben  beschriebenen Massnahmen auf erzwungene  Weise erfolgte, tritt dabei wahrscheinlich  zwangsläufig auf, was eine Erklärung der  guten Wirkung sein dürfte.

   Die in diesem  dünnen Ring auftretenden Wirbelstromver  luste sind bei Motoren einer derart geringen  Leistung wie hier vorgesehen ist, praktisch  nicht     bemerkbar.    Obwohl die geschlossene  Ringform mit einer Abnahme des Dreh  momentes, z.     B..    um 20%, einhergeht, wird  dieser Nachteil von den Vorteilen einer ein  facheren und billigeren Herstellung in jenen  Fällen, in denen nicht das Äusserste von der  Motorleistung verlangt wird, vollkommen  ausgeglichen. Für einen Grammophonmotor    bleibt das     Drehmoment    noch reichlich aus  reichend.

   Es ist in diesem Fall zum Beispiel  möglich, einen Motor mit einem Volumen von  70 X 70 X 30     meng    zu bauen, der bei 2000       Umdrehungen    in der Minute ein Drehmoment  von gut 50 gr. cm. liefert.  



  Der Rotor in dem obenbeschriebenen Mo  tor kann von der gewöhnlichen     kurzschluss-          ankertype    sein.  



  Ein Drehmoment bis zu zum Beisipel  350 gr. cm. bei 2000 Umdrehungen in der  Minute lässt sich mit einem Wirkungsgrad  von<B>10%</B> und mehr mit dem     erfindungs-          gemässen    Motor leicht erzielen, im Gegensatz  zu den im Handel befindlichen Motoren ge  ringer Leistung, die im allgemeinen bei     einem     etwa dreimal grösseren Volumen     nur        ein     Drehmoment von etwa 50 gr. cm. bei 1000  Umdrehungen in der Minute und mit einem  Wirkungsgrad von 1 bis 3 % liefern.  



  Der Motor gemäss der Erfindung ist nicht  nur als Grammophonmotor besonders geeig  net, sondern kann im allgemeinen überall  dort Anwendung     finden,    wo ein gedrungener  Motor geringer Leistung erwünscht ist, zum  Beispiel in (Radio-)Geräten zum Antrieb von  bewegbaren     Organen    mit     Fernbedienung.  



  Low power single phase capacitor motor. The invention relates to a single-phase capacitor motor of low performance and is characterized in particular by the use of pronounced laminated poles which are provided with removable, solid pole pieces which together men form a ring. This ring can be provided in an area between the poles with a series of openings which run obliquely with respect to the direction of the rotor shaft.



  In particular for low-power single-phase motors, such as gramophone motors that can be connected to the city network, it is beneficial in terms of efficiency to generate the necessary phase shift for the stator rotating field using a capacitor.



  For economic considerations, it is also desirable to use salient poles in such a motor, since this enables the use of simple cylindrical current coils, instead of the shaped coils arranged in slots. By combining the two last-mentioned features (use of a capacitor and coined poles) with the other features mentioned above, whereby a favorable field distribution occurs in the air gap of the motor, a low-power motor is obtained that is easy to use and can be produced cheaply and, in addition to a high degree of efficiency (e.g.

   B. 10%) has a desired and required constant torque, for example for gramophone motors. Since the pole shoes are made of solid material, it is practically possible to make the dimensions in the direction of the rotor shaft greater than the stack height of the stator laminations, which will be explained in more detail with reference to the figures in the accompanying drawing.

   As a result, the magnetic flux exiting the stator during the transition to the pole shoes can be distributed over a larger surface, which means that the magnetic resistance of the air gap is reduced in inverse proportion to the surface with the same clearance between the stator and rotor. Starting from the smallest margin that can still be achieved mechanically with mass production, this means that the motor draws a smaller current from the mains.

    This advantage does not occur when using lamellar pole pieces, since in this case the flow of force when it is widened has to pass through the insulation layers between the lamellas in series and the advantage of widening is lost again.



  Another advantage of massive and axially longer pole pieces is that the stator leakage is considerably reduced, which benefits the magnitude of the torque.



  Since the pole shoes are removable, it is known that the further advantage is achieved that the field coils can easily be pushed onto the poles acting as coil cores from the inside.



  Some embodiments of the subject matter of the invention are shown on the drawing voltage.



  Figures 1 and 2 are a longitudinal section and a cross section of an engine according to the invention; 3 to 8 represent different types of Ausfüh approximately pole pieces, as they can be used in the motor of FIG.



  In FIGS. 1 and 2, the stator 1 is constructed from a number of metal sheets which are pressed together by means of four bolts to be pushed through the holes 2. The stator is provided in this case with four salient poles 3, around which the current coils 4 are arranged. Each pole is provided with a pole piece 5 which has the shape shown diagrammatically in FIG. 3. The pole shoe sides 6 run in the direction of the shaft i of the rotor 7a, obliquely with respect to this shaft. The result is that the magnetic resistance increases in the direction of the arrow 8 shown in FIG. 3, that is to say the parts protruding outside the poles. One of the pole shoes 5 of FIG. 3 is shown in FIG. 4 in the developed state.



  The design described above makes it possible to make the pole arc a (Fig. 4) equal to 2 /, the pole pitch = 2 /, X 180 = 120. As is known, it can be achieved that the distribution of the rotary field on the circumference of the rotor is as sinusoidal as possible, which benefits the constancy of the driving torque. In addition, this also reduces the humming noise that occurs frequently and comes from higher harmonic fields. This measure can be repeated four times along the circumference of the rotor, since the motor has two poles and the stator has four teeth and four grooves. The pole shoes can be attached to the poles by means of a head screw 9 (Fig. 1).



  From FIG. 2 it can be clearly seen that the axial dimension l of the pole shoes 5 is greater than the stack height h of the stator 1. When exiting the stator, the magnetic flux therefore widens in a ratio of 1 / h.



  The electrical scheme can be made very simple. The coils of opposing teeth can be connected in series or in parallel. One set of coils is fed directly from the single-phase AC network 10 and the other set of coils is connected to this network via a capacitor 11.



  The slots between the pole pieces in the diagrammatic FIG. 3 can for example be soldered shut with copper or another non-magnetic material. This achieves the advantage that an annular mechanical whole is created which can be clamped between the poles, so that further fastening means are unnecessary.

   Due to the presence of slots, holes or other weaker points, there is a possibility that the ring deviates somewhat from the circular shape when it is pressed in. However, this is unproblematic, since this means an advantageous acquisition of the magnetic resistance from the air gap to the pole shoe sides.



  In Figs. 5 to 7 various other embodiments of the combined to form a ring-shaped whole pole pieces are provided. In Fig. 5, slots 12 are punched out of a metal strip. This metal strip is then bent into a ring and wedged between the pole pieces.



  In Fig. 6 holes 13 are drilled at the desired locations to increase the magnetic resistance.



  In Fig. 7, which shows a longitudinal section through the metal strip, grooves 14 are milled out, which run the same Richtungsver as the slots or holes in the previous figures.



  Finally, FIG. 8 shows a completely closed metal ring, in which, surprisingly, the same effect occurs as when inclined slots or the like are used. The necessary distribution of magnetic force flux between the poles and the rotor, which took place in a forced manner as a result of the measures described above, probably inevitably occurs, which should explain the good effect.

   The eddy current losses occurring in this thin ring are practically not noticeable in motors with such a low power as provided here. Although the closed ring shape with a decrease in the torque, z. B. by 20%, this disadvantage is completely offset by the advantages of a simpler and cheaper production in those cases in which the utmost is not required of the engine power. The torque is still sufficient for a gramophone motor.

   In this case it is possible, for example, to build a motor with a volume of 70 X 70 X 30 quantity, which at 2000 revolutions per minute has a torque of a good 50 gr. Cm. supplies.



  The rotor in the above-described motor can be of the ordinary short-circuit armature type.



  A torque of up to 350 gr. Cm. at 2000 revolutions per minute can easily be achieved with an efficiency of <B> 10% </B> and more with the motor according to the invention, in contrast to the commercially available motors of low power, which are generally about three times larger volume only a torque of about 50 gr. cm. deliver at 1000 revolutions per minute and with an efficiency of 1 to 3%.



  The motor according to the invention is not only particularly suitable as a gramophone motor, but can generally be used wherever a compact, low-power motor is desired, for example in (radio) devices for driving movable organs with remote control.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Einphasenkondensatormotor geringer Lei stung, dadurch gekennzeichnet, dass aus geprägte, lamellierte Pole vorgesehen sind, die mit abnehmbaren, massiven Polschuhen versehen sind, die zusammen einen Ring bil den. UNTERANSPRÜCHE: 1. Kondensatormotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring in einem Gebiete zwischen den Polen mit einer Reihe von Öffnungen versehen ist, die in bezug auf die Richtung der Rotor welle schrägt verläuft. Claim: single-phase capacitor motor low performance, characterized in that embossed, laminated poles are provided, which are provided with removable, solid pole pieces which together form a ring. SUBClaims: 1. Capacitor motor according to claim, characterized in that the ring is provided in an area between the poles with a series of openings which extends obliquely with respect to the direction of the rotor shaft. 2. Kondensatormotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Ring schräg verlau fende Schlitze aufweist. 3. Kondensatormotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring schräg verlaufende Nuten aufweist. 4. Kondensatormotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Polbogen etwa zwei Drittel des Polstiches beträgt. 5. Kondensatormotor nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring ausschliess lich durch Einklemmung zwischen den Polen befestigt ist. 2. Capacitor motor according to claim and dependent claim 1, characterized in that the ring has obliquely running slots. 3. Capacitor motor according to claim, characterized in that the ring has oblique grooves. 4. capacitor motor according to claim and dependent claim 1, characterized in that the pole arc is about two thirds of the pole stitch. 5. capacitor motor according to claim and dependent claims 1 and 4, characterized in that the ring is fastened exclusively Lich by clamping between the poles.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0069933A1 (en) * 1981-07-17 1983-01-19 Laing, Karsten, Dipl.-Ing. Stator for spherical motors

Cited By (2)

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US4471253A (en) * 1981-07-17 1984-09-11 Karsten Laing Stator for ball motors

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