Einphasen- Wechselatrom-Spaltpolmotor Es sind bisher eine grosse Anzahl Spalt polmotoren auf den Markt gekommen, welche alle nach dem gleichen Grundprinzip' aufge baut sind und alle die gleichen Nachteile haben: geringes zögerndes Anzugsmoment, grosse Erwärmung bei relativ kleinster spe zifiseher Leitung und geringem Wirkungs grad. Sie. wurden daher nur dort angewandt, #o diese Nachteile gegenüber ihren Vorteilen, der konstanten Drehzahl, Einfachheit und Betriebssicherheit in Kauf genommen werden konnten.
Ihre Arbeitsweise beruht darauf, dass ein Wechselmagnetfeld in zwei zeitlich und räumlich verschobene Teilfelder aufgespalten wird (daher der Name), welche auf einen üblielien Käfigrotor einwirken und darin in bekannter Weise ein Drehmoment erzeugen. Vom Grad dieser Aufspaltung, zeitlicher und -ninlieher Verschiebung der beiden Teilfelder m ä hängt neben andern Faktoren im wesentlichen die Grösse des Drehmomentes und damit der (,'esamtwirkruig ab.
Letztere beiden Bedingun- -err lassen sich in der bekannten Formel aus drücken, dass der Feldaxenwinkel a der beiden Teilfelder (I), und<B><U>0.</U></B> sein soll.: a =180 -y. , wobei y die zeitliche Phasenverschiebung zwi- schen den beiden magnetischen Teilfeldern darstellt. Eine weitere Forderung ist noch die, dass die beiden Statorteilfelder mit der Rotorwicklung magnetisch gut verkettet sein sollen, um deren Wirkung auf den Rotor gün stiger zu gestalten.
Alle diese Bedingungen sind in den bisher bekannten Motoren dieser Art nicht oder nur sehr mangelhaft erfüllt, worin ihre genannten Nachteile begründet sind.
Gegenstand vorliegender Erfindung be trifft nun einen Spaltpolmotor, bei welchem die genannten Mängel weitgehend aufgehoben sind, so dass diese Motoren ein günstigeres Anzugsmoment und einen relativ guten Wir kungsgrad bekommen.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Aus führungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Fig.1 zeigt einen Querschnitt durch den Stator und Rotor eines Spaltpolmotors in bis her üblicher Ausführung.
Fig. 2 zeigt den gleichen Querschnitt durch einen Motor gemäss der Erfindung in gleicher Grössenordnung.
Fig. 3 zeigt die Anordnung der Rotorkäfig- wicklung schematisch in der neuen Art der Verschränkung, und Fig. 4 zeigt beispielsweise die Blechpaket Nietisolation.
Aus Fig.1 ist die bisher übliche Anord nung der magnetischen Stato.reisenverhält- nisse bei Spaltpolmotoren dargestellt. In etwa 1/3-1/" der Polhalsbreite ist ein angenähert radialer Spalt angebracht, welcher den Hilfs pol mit der Kurzschlusswieklung k vom Hauptpol abtrennt.
Der von der Primärfeld wieklung w erzeugte Kraftfluss <B>0,</B> aus den beiden Joelien teilt sieh izi den Pollialszonen b und g gemäss den magnetischen Widerstän den in die Teilflüsse 01 und $2. Der magne tische Widerstand in der freien ungedrossel- teil Polhalszone b ist sehr gering, da. deren Querschnitt sogar grösser ist als in den beiden -lochen zusammen. Dagegen ist.
der Luftwider stand des Spaltes t bisher sehr gross gemacht worden, damit ein Teil des Kraftflusses er überhaupt in die gedrosselte Hilfszone g ein tritt und dort den \pliasenversehobenen Kraft- fluss I).= erzeugt. Durch diese Anordnung der Polhalszone und den grossen Luftspalt t wird die Phasenverschiebung zwischen den Teil feldern<B>01</B> und O#, aber nur sehr gering und ebenfalls der Feldaxenwinkel a, welcher be deutend kleiner als 90 ist, was sieh ungün stig auswirkt..
Fig.2 zeigt nun deutlich die magneti schen Statolverhältnisse in gleichem Mass stab bei einem Motor gemäss vorliegender Erfindung.
Im eigentlichen Polhals, als Träger der primären Feldwicklung, ist im ungedrossel- ten Teil desselben eine derartige Aussparung angebracht, dass der verbleibende Weg des Kraftflusses 01 einen langgestreekten ina- gnetischen Isthmus bildet, welcher vom Weg des Kraftflusses<B>15</B>2 in peripherer Rich tung räumlich so weit gespreizt ist, dass zw fi schen den Teilfeldern ein Feldaxenwinkel zwischen $0 und 1.20 elektrisch,
am besten annähernd 90 =100 elektrisch entsteht, und das Verhältnis $.2 : 0i. nicht unter den Wert 1/3 sinkt, wobei die Stäbe der Käfipvicklu-cig des Rotors statt wie üblich um 1 bis \_' Nutenteilungen um etwa eine Hauptpolteilung verschränkt und in geschlossenen Nuten un tergebracht sind.
Wie aus Fig. ? ersichtlich ist, entsteht zu nächst in der Jochzone a sowie im Isthmus b ein Kraft.fluss 01, welcher sieh über die Pol fläche m-n verbreitet.
Zu diesem Kraftflul3 addiert sieh zunächst ein Teil vom rechtsseiti gen Kraftfluss h,./2 aus der Zone h über Zone f und e und treibt im Isthmus b die magne tische Sättigung sehr hoch, das heisst weit über die Kniegreime der Magnetisierungs- kurve. Dadurch fällt in Zone b die Permeabi- litä.t ,u, derart, dass eine magnetische Stauung auftritt, wonach sich der grössere Teil von 0,. mit grosser Verzögerung in der Zone g des Hilfspols entwickelt,
was den Zweck der All ordnung erfüllt. Dadurch wird also erreicht, dass die freie Hauptpolzone b sofort zu Be ginn der ansteigendenIl-IK einer Halbperi ode voll. gesättigt. wird, und mit grosser Ver zögerung y) ebenfalls die Hilfspolzone g, in welcher nun ein weit grösserer Kraftfluss auf tritt als bei der bisherigen üblichen Bauart dieser Motoren.
Bei abnehmender MMK der ersten Halbperiode spielen sich die Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab, was wiederum sehr günstig ist und daher der Arbeitsweise einer üblichen Zweiphasenwieklung sehr nahe kommt.
Dadurch wird aber nicht nur der Phasenverschiebungswinkel y zwischen den beiden Teilfeldern 01 und 02 nahe an 90 gebracht, sondern durch die neuartige Anord nung des Polspaltes und der Aussparung d der Feldaxenwinkel zwischen x und y, a, räumlich sogar mehr als 90 auseinandergespreizt. Da mit. ist aber auch die eingangs erwähnte Grundbeding"ung über die räumlichen und zeitlichen Winkelgrössen der Teilfelder prak tisch weitgehend erfüllt.
Wichtig ist hierbei natürlich die Art, der Anordnung und Dimen sionierung der Aussparung l im Polhals, wel- eine nur als Beispiel die in Fig. 2' gezeichnete Form haben kann. Vorteilhaft wird sie kom biniert mit der Bohrung für die Blechpaket niete, des Stators, oder wenigstens mit Rüek- sieht auf diese.
Sehr wichtig ist auch, dass der magnetische Isthmus im Polhals für den ungedrosselten Teilkraftfluss 01 eine mög lichst. grosse Länge aufweist, damit er wirk sam wird, um nicht vom Kraitfluss überbrückt zu werden und zugleich vom gedrosselten Teil kraftflussweg h2 räumlich möglichst weit ent fernt resp. gespreizt ist. Der Isthmus, welcher bei den magnetischen Vorgängen eine Haupt rolle spielt, könnte auch mit andern Mitteln erreicht werden, z. B. durch aneinandergezo- gene Lochungen oder dergleichen im freien Polhals.
Dadurch, dass die Aufspaltung des Pri märfeldes (I),. in zwei Teilfelder 01 und 0;; praktisch allein im aktiven Material des Pol halses stattfindet, ist es nicht, mehr nötig, den Luftspalt t dieser Motoren gross zu machen oder abgestuft, sondern er kann so klein gehalten werden, wie es die fabrikatorischen Bedingungen zulassen.
Es wird dadurch nicht nur die vorbeschriebene Isthmus-Wirkung un terstützt, sondern auch die Amperewindungs- zahl auf dem Stator zur Magnetisierung des Luftspaltes stark reduziert, wodurch auch die Kupferverluste kleiner werden und damit der Wirkungsgrad günstiger.
Wie schon eingangs erwähnt, ist es wich tig, dass das Hauptpolfeld und das Hilfspol feld mit der Rotorwicklung gut verkettet sind, damit die Drehmomentbildung stetig wird und die Motoren auch geräuschlos lau fen. Bei Spaltpolmotoren bisheriger Ausfüh rung wurde dies nie erreicht, und diese ver- ursaehen daher Geräusch, wenn sie einiger massen magnetisch belastet sind.
Versuche zeigten nun, dass durch eine genügend grosse Verdrehung resp. grössere Verschränkung der Käfigwicklung als bisher üblich, entsprechend ungefähr der IIauptpolteilung resp. dem Hauptpolbogen, eine ähnliche günstige Wir kung des Statorfeldes auf die Rotorwicklung erreicht wird wie bei den bekannten Mehr phasenmotoren mit übergreifenden Phasen- Wieklungen.
Fig. ; zeigt schematisch die neuartige Ver schränkung der Rotorkäfigwicklung im Mo tor, das heisst um ungefähr eine Hauptpol.tei- lunn resp. 1-lauptpolbogenlänge H, so da.ss eine Anzahl Käfigstäbe gleichzeitig die Hauptpol- und die Hilfspolfläehe bedecken.
Die Wir kung einer derartigen Verschränkung der Käfigwicklung zeigt sich in einem gleich mässigen und erhöhten Drehmoment des Ro tors und in sehr geräuscharmem Lauf, was für manche Zwecke sehr erwünscht ist. Eine der artige, stark verschränkte Rotorkäfigwicklung lässt sieh naturgemäss rationell nur auf giess technischem Weg erreichen, was für die Her stellung des Rotors nur von Vorteil ist. Zahlreiche Spaltpolmotoren zeigten ferner, dass deren Blechpaketnieten nie isoliert wer den.
Diese bilden daher mit den äussersten Statorblechen gemeinsame Kurzschlusswindun- gen, durch welche der gesamte Kraftfluss pulsiert und daher meistens starke, uner wünschte, schädliche, zusätzliche Belastungs ströme entstehen lassen. Es ist daher unbe dingt zweckmässig, selbst in kleinen Spaltpol motoren diese Nieten sorgfältig zu isolieren, um diesen Nachteil zu verhüten. Diese Isolie rung kann zum Beispiel durch einen Papier streifen erfolgen, wie in Fig.4 schematisch dargestellt ist. Darin ist i die Paketniete und p ein Pressspanstreifen, dessen vorstehende Enden in die Aussparung l treten können.
Vorteilhaft wird daher die Lochung für die Paketniete mit der Aussparung l kombiniert, wie. in gezeichnetem Beispiel, was die rasche Herstellung des Blechpaketes sehr erleichtert.
Die Paketniete . könnte aber auch durch chemische Behandlung selbstisolierend ge macht werden, so dass der Papierstreifen weg fallen würde, was die Fabrikation etwas er leichtern würde.
In Fig.l- ist eine vielfach übliche zwei polige Statorausführung in Kreisform ge zeichnet und in Fig.2 im gleichen Grössen verhältnis (gleicher Rotordurchmesser) eine rechteckige Form.
Man sieht ohne weiteres, dass letztere Form die günstigere ist, da sie bei gleichem Rotordurchmesser eher weniger Blechmaterial benötigt und mehr Platz bietet für die Primärwicklung w-w. Als besonders günstiges Verhältnis erweist sich ein rechteck- förmiges Blech mit den Seitenlängen im Ver hältnis 1 :1,2 mit Abweichungen von 10 1/o. Die Wahl dieses Verhältnisses ist für die Ge staltung von zweipoligen Motoren sehr günstig und daher wichtig.