Induktionsmotor. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Induktionsmotor mit einem gegenüber der Stirnseite seines Stators angeordneten selieibenförmigen Kurzschlussläufer. Alle be kannten derartigen Induktionsmotoren haben genutete Statoren, und zwar verengen sich die Nuten gegen die Stirnseite zu, so dass so- genannt.e halbgeschlossene Nuten entstehen.
Bei der Bewicklung dieser Statoren ist man daher gezwungen, die Drähte einzeln von der Stirnseite her in die Nuten einzubringen und sie nachher beispielsweise zu einer Zopfwick lung miteinander zu verbinden. Dieser Her- stellungsvoräang erheischt viel Arbeit und kommt daher sehr teuer zu stehen. Der hohe Gestehungspreis kann meist bei Motoren für grössere Leistungen noch verantwortet werden.
Man hat aber bisher vergeblich versucht, bil- liäe, kleine Motoren herzustellen, bei denen nicht. allein der Wirkungsgrad, sondern vor allem der Gestehungspreis die wiehtigste Rolle spielt. Es isst nun möglich, den Gestehungs preis von solchen Motoren dadurch erheblich herabzusenken, da.ss gemäss vorliegender Er findung die Statorpole Zähne bilden, deren Querschnitt. über der ganzen Zahnhöhe unver ändert ist.
Erfindungsgemäss kann man bei der Her stellung von solchen Induktionsmotoren so verfahren, dass man die Wicklungen für die einzelnen Statorpole auf einen Kern auf wickelt, der mindestens den gleichen Umfang hat wie diese Statorpole, die Wicklungen von diesem Kern abstreift, auf die Pole aufschiebt und die Anschlüsse erstellt..
Infolge der beim Motor nach der Erfin dung vorhandenen Form der Statorpole wird die Feldverteilung im Luftspalt im wesent- liehen rechteckig sein. Dieser Umstand be wirkt eine sehr starke Ausbildung der Ober wellen, welche das Drehmoment und den Wir kungsgrad der Maschine erheblich herab setzen.
Die elektrischen Eigenschaften des, erfin dungsgemässen Induktionsmotors können da durch wesentlich verbessert werden, dass man beispielsweise ein Weicheisenbleeh vorsieht, welches die läuferseitige Stirnseite des Stators überdeckt, und weiter noeh,dadurch, dass man im -NV eicheisenbleeh im wesentlichen in der Mitte zwischen den Polstirnseiten benachbar ter Pole Dickenverminderungen vorsieht.
Da- dureh kann die Streuung zwischen benach barten Polen (Nutenstreuung) und somit die Primärinduktivität der Maschine auf einen ;.ewünschten Wert gebracht werden. Infolge der dureh das Vorhandensein des, Bleches her vorgerufenen Verhältnisse der magnetischen Streuung können die durch die Nuten zwi schen den Polen hervorgerufenen Unstetig keit:en des magnetischen Feldes gemildert wer den. Im Blech entstehen ausserdem Induk tionsströme, die das Feld der Grundwelle gegen die Zahnmitte zu verstärken und die Oberwellen weitgehend vernichten.
Das Blech gestattet also in höchst einfacher Weise eine annähernd sinusförmige Feldverteilung zu er reichen. Ferner kann der Cxestehungspreis des Motors noch dadurch gesenkt werden, wenn der Motor mit einem Kurzsehlussläufer ver sehen wird, welcher aus einer Eisenscheibe be steht, die wenigstens auf der dein Stator zuge wendeten Seite mit einem Kupfermantel über deckt ist. Dieser Kupfermantel kann aus einer aufgespitzten Kupferschicht. oder aus Kupfer= scheiben bestehen, z.
B. aus zwei zii verschie denen Seiten der Eisenscheibe angeordneten Kupferscheiben. Des weitern kann in einer besondern Ausführungsform :des erfindungs gemässen Induktionsmotors auf der Achse des Kurzsehlussläufers drehbar ein Streukörper aufgebracht sein.
Besondere Ausführungsformen des erfin dungsgemässen Induktionsmotors können auch in bezug auf eine Normalebene zur Motorachse symmetrisch aufgebaut sein, und zwar so, dass die Axialschübe sich aufheben. So kann gegen über jeder Stirnseite des Stators ein Kurz- schlussläufer oder zwischen zwei sich gegen überliegenden Statoren ein Kurzsehlussläufer angeordnet sein.
Beiliegende Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des erfindungs, gemässen Induktionsmotors. Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens zu dessen Herstellung beschrie ben.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausfülirungsforin teilweise im Aufriss und teilweise im Längs schnitt.
Fig. 2 ist ein Seiteilriss davon ohne Kurz schlussläufer.
Fig. 3 und -I sind der Fig. 1 ähnliche Teilschnitte zweier weiterer Ausführungs formen.
Fig. 5 ist eine Ansicht des Kurzschluss- läufers eines dieser Ausführungsbeispiele, während die Fig. 6 und 7 je einen Axialschnitt von zwei verschieden aufgebauten Kurzsehlussläu-. fern veranschaulichen.
Die Fig. 8 zeigt in gegenüber dein .der Fig. 1 bis. 7 grösserem Massstab und im .Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 2 eine Einzel- heit eines die Statorpole überdeckenden Weicheisenbleehes und Fig. 9 zeigt einen ähnlichen Schnitt einer Variante dieser besonderen Ausführung des Weiehei.senbleehes.
Der Induktionsmotor der Fig. 1 und 2 hat ein Gehäuseschild 1, das zweckmässig aus einem Leichtmet.allgqissstück besteht und das eine Umfangsschulter 2 aufweist, auf welcher der Stator 3 sitzt.. Dieser bestellt. aus einem Ring, .der aus Weicheisenbä.n.dern zusammen gesetzt ist, der aber sehr vorteilhaft auch aus gesintertem Weicheisenpulver bestehen könnte und .durch Sintern eines Presslings gewonnen sein könnte.
Dieser Statorring 3 besitzt vier gleieh grosse Zähne bildende Statorpole, deren Querschnitt über der ganzen Zahnhöhe unver ändert ist. Zwischen den Zähnen befinden sich die Nuten (Lücken) 4. Die vom Schild 1 abgekehrte Seite der Statorpole ist durch ein Weicheisenblech 5 über deekt, welches eben falls einen Teil des 1Iotorgehäuses bildet. Auf einer mittels Kugellagern \6 im Schild 1 gela gerten Welle 7 sitzt ein Kurzsehlussläufer 8 fest.
Der Kurzschlussläufer bestellt aus einer Eisenseheibe 9, die wenigstens; auf der den Polen zugekehrten Seite von einem Kupfer mantel überdeckt ist. Der Läufer 8 kann z. B. einen Aufbau gemäss den Fi-. 6 oder 7 auf weisen. Im Beispiel der Fig.\6 ist die Eisen scheibe 9 auf beiden Seiten mit Kupferschei ben 10 versehen, deren umwebördelte Ränder in 11 miteinander verlötet. sind. Im Beispiel der Fig. 7 ist ausserdem noch eine Anzahl Kupfernieten 12 vorge:.ehen, welche diese bei den Scheiben 7.0 miteinander verbinden.
Die induzierten Kurzschlussst.rönie gehen dann durch die beiden Scheiben aussen dureli die Lötstelle und weiter innen durch die Nieten l?. Der Kupfermantel über der Eisenscheibe könnte .auch durch Aufspritzen einer Kupfer schicht auf die Eisenscheibe 9 erhalten wer den.
Dadurch, dass die Zähne, das heisst die Pole des Stators von ihrer Basis; weg über die ganze höhe, wenn voll der Stirnseite gesehen, den gleichen Querschnitt haben, kann man die Statorwindungen 13 in äusserst einfacher und billiger Weise aufbringen.
Man geht da bei vorzugsweise so vor, dass man auf einen Kern, der im wesentlichen den bleichen Um fang hat wie jeder dieser Statorpole, und zwar zweckmässigerweise auf einen !runden Kern, die Polwieklungen einzeln aufwickelt, dann vom Kern abstreift, darauf derart ver zieht, dass sie auf :die Pole aufgeschoben wer den können und dann auf jeden der Stator- pole je eine Polwicklung aufschiebt. Danach stellt man die erforderlichen Anschlüsse her, bringt den Stator am Schild an und verdeckt ihn mit dem Weicheisenblech 5.
Dabei ist darauf zu achten, dass enge Schlitze 11, die man in radialer Richtung im flachen, ringför migen, die Stirnseite des Stators überdecken den Teil des Weicheisenbleches, 5 vorgesehen hat, in die Mitte der Nuten 4 zwischen zwei benachbarten Polen zu liegen kommen. Man erhält dann die Anordnung, die im grossen Massstab in der Fig. 8 gezeigt ist.
Man sieht, dass diese Anordnung vom elektrotechnischen Standpunkt den bekannten genuteten Stato- ren mindestens gleichwertig ist, und die Schlitze 14 haben die Aufgabe, den magneti- esehen Fluss verstärkt in den WiTkungsbereich des Kurzschlussläufers zu bringen. Anstatt Schlitzen 14 könnte man an den gleichen Stel len in bezug auf den Stator auch Kerben 15 in der den Polen zugewendeten Seite des Weicheisenbleches 5 vorsehen, wie Fig. 9 zeigt..
Es sei aber darauf hingewiesen, dass weder Dickenverminderungen des Weich eisenbleches 5 in,der Art. der Einschnitte 14 oder der Kerben 15, noch überhaupt das Weicheisenblech 5 unbedingt erforderlich sind. Diese Massnahmen erhöhen aber die Güte des Motors in beträchtlicher Weise. In der Praxis wird man die Kanten der Stator- zähne, wie bei 16 der Fig. 2 angedeutet, ab runden, zwecks Schonung der Statorwicklun- gen.
Auf einer Absetzung 20 der Nabe 19 des Stators 3 ist ein Streukörper 21 frei drehbar gelagert., weleher Streukörper 21 durch einen Sprengring 22 gegen axiale Verschiebung ge sichert ist. Der Streukörper 21 ist kreuzför mig ausgebildet, wobei im Betrieb des Motors bei Nennspannung oder im Stillstand des Motors die Schenkel 23 über den Nuten zwi schen zwei benachbarten Zähnen zu liegen kommen. Die Achsen der Schenkel 23 sind dabei gegen die Mittellinien der Nuten derart versetzt, dass der eine seitliche Schenkelrand näher der in der vorgesehenen Umdrehungs- riehtung des Streukörpers folgenden Zahn liegt.
Ein Stift 24 sichert den Streukörper gegen allfällige Verdrehungen in der uner wünschten Richtung. An einem Schenkel des Streukörpers 21 und an einer Schraube 25 des Gehäuseschildes 1 ist die Feder 26 ange hängt, die den Streukörper in die Ruhestel lung zieht, in welcher er am Stift 24 anliegt und welche so dimensioniert ist, dass sie erst nach Überschreitung des bei der Nennspan nung auf den Streukörper einwirkenden Drehmomentes eine Verdrehung dieses Streu körpers im Sinne :
des Pfeils zulässt Die Wirkungsweise des Motors nach den Fig. 1 und 2 unterscheidet sich nicht von der jenigen eines gewöhnlichen Induktionsmotors mit @stirnseitigem Kurzschlussläufer, indem der Statorstrom bzw. das durch ihn erzeugte Wechselfeld ein Wechselfeld im Kurzschluss- läufer erzeugt, welches dank der Remanenz der Eisenteile dieses Kurzsehlussläufers dem Rotorfeld nacheilt.
Der Streukörper 21, der an sieh einen gesonderten Kurzschlussläufer darstellt, dient der Veränderung des induk tiven Widerstandes des Statorkreises. Wenn beispielsweise eine höhere als die Nennspan nung auf den Statorkreis einwirkt, so ver dreht sich der Regler 21 dank der bereits er wähnten Dimensionierung der Feder 26 in Richtung des Pfeils.
Seine Schenkel 23 wer den gegen den näherliegenden Zahn des Sta- tors hingezogen, wodurch sich der magneti- sche Widerstand verkleinert bzw. der induk tive Widerstand des Statorkreises erhöht.
Durch eine entsprechende Dimensionierung kann nun erreicht werden, dass durch diese Erhöhung des induktiven Widerstandes die Stärke des auf den Kurzschlussläufer wirken den Feldes und damit das auf den Kurz schlussläufer wirkende Drehmoment unabhän gig von der Speisespannung praktisch kon- stant gehalten werden kann, und die Umdre hungszahl des Läufers, unbekümmert um die 1Toto,--spannLrng, praktisch konstant bleibt, indem eine Erhöhung der Speisespannung durch die Vergrösserung des induktiven Wi derstandes kompensiert wird.
Die sich von der Basis der Statorpole bis zu deren Stirnseite nicht verengenden Nuten 4 vereinfachen, wie bereits erwähnt, das An bringen der Wieklungen 13. Die Statoren kön nen somit. als Massenartikel äusserst billig her gestellt werden. Dies trifft ebenfalls für die beschriebenen Kurzschlussläufer zu.
Des wei teren gestattet,die sehr gedrungene Bauweise der beschriebenen Aiusführunbsbeispiele, die Dimensionen verschiedener Kleinapparate noch wesentlich zu verringern, ohne dass da durch eine geringere Motorkraft in Kauf ge nommen werden müsste. Dies rührt haupt- sächlich :davon her, dass die scheibenförmige Ausgestaltung des, Läufers einen relativ sehr grossen Hebelaxm für den Angriff der elek tromagnetischen Kräfte bildet.
Der Streukör per macht ,den Motor weitgehend unabhängig von Überspannungen, so da.ss auf alle die bekannten Spannungsumschalteinrichtungen, insbesondere bei Geräten des täglichen Ge brauches, verzichtet werden kann.
Am Induktionsmotor könnten ferner Kurz schlussringe auf die Zähne des Stators auf ge.. setzt sein, so dass ein am Läufer angreifendes Drehfeld erzeugt und der magnetische Fluh in einen Wirkfluss und in einen Blindfluss aufgeteilt wird.
Der Läufer kann aus gehär tetem Stahl bestehen; er läuft in diesem Falle zunächst asynchron an; infolge der Remanenz des Stahlläufers bilden sich in ihm orientierte Magnetpole aus, -die sich mit dem Drehfeld verketten, so @dass der Anker schliesslich spn- ehron mit dem Drehfeld und damit mit der Frequenz des erregenden Wechselstromes läuft. .
Der Motor kann auch als - < Motor mit drei Statorfeldern ausgebildet werden von denen eines. gegenüber den beiden andern elektrisch verschoben ist. Der Läufer bekommt eine Kurzschlusswicklung. Die genannte dritte Feldwicklung kann z.
B. kapazitiv an das Wechselstromnetz angesehlossen werden, @vo- dureh ein Drehfeld entsteht, demzufolge der Motor erst asvnehron läuft., dann mit dem zu erwartenden Schlupf entspreehend der Pol zahl annähernd frequenzproportional dreht.
In den Fig. 3 und 4 sind -Motoren dar---e.- stellt, .die in bezu- auf eine Normalebene zur Motorachse svmnretriseh -ebaut sind und bei denen sich die Axialsehübe aufheben. Beim Beispiel nach Fig. 3) wird dies dadurch erreicht, dass auf beiden Seiten des Stator:s ein Kurzschlussläufer angeordnet ist. Der Aufbau ist kurz der folgende.
Auf einem Lager 30 für die Rotorenwelle 31 ist. eine Aluminiumseheibe 3? aufgesetzt, die Ein schnitte besitzt, in welchen die Pole 33 des döppeltwirkenden Stators eingelassen sind. Auf dem Lager 30 sitzen ferner die beide Statorstirnseiten überdeekenden Weieheisen- scheiben 34.
Diese als Presslinge erhaltenen Bauteile bilden zusammen mit. dem Ring 3 das Motorgehäuse. Die Ausbildun - der Sta- torpole und der Kurzsehlussläufer 36 sowie das Aufbringen der Statorwindungen 37 braucht nieht näher beschrieben zu werden, da sie nicht anders sind als beim ersten Aus führungsbeispiel.
Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4- dreht. die Rotorwelle 38 in z-vei La-ern 39, die in Blechgehäuseteile 40 ein -wetzt sind, welche durch einen bleeliernen Gehäuserin- .11 zu.- sammengehalten werden.
Die beiden @Statoreri .l.\3, deren einander und dem einzigen Kurz sehlussläufer 43 zugekehrten Stirnseiten je durch ein Weieheisenbleeli -11 überdeekt sind, tragen die wieder als Spulen aufgebraehten Windungen 45. Die Einzelheiten \des Auf baues des Stators 4-? und des hurzsehlul-.lläu- fers -M3 sind wieder dieselben wie weiter oben beschrieben.
Auch die elektrische Wirkun n-s- weise ist dieselbe, aber .die Axialsehübe sind aufgehoben, da, die Anziehungskräfte der bei den Statoren auf den einzigen Kurzschlussläu- fer einander entgegengesetzt gerichtet sind.
Auch bei den Beispielen nach den Fig. 3 und 4 könnten Streukörper vorgesehen wer- den, wie überhaupt alle gezeigten Eigenheiten und Neuerungen miteinander in beliebig zweckmälioer Weise kombiniert werden kön nen.