Kurzschlussläufermotor mit durch sein Magnetfeld verschiebbarem Läufer Verwendet man einen Läufermotor für Antriebe, bei denen es auf möglichst kurze Anlauf- und Bremszeiten ankommt, während die Einschalthäufigkeit gering ist, beispiels weise für Webstühle, dann würde die ge wünschte Wirkung nur in bezug auf schnelle Bremsung, bei welcher der Bremsanteil für den frei auslaufenden Motorläufer entfällt, eintreten, nicht aber in bezug auf den Hoch lauf, weil das Einschalten des Motors bei der geringen Schalthäufigkeit nicht bei noch um laufendem, sondern bei bereits stillstehendem Motor vor sieh geht und somit der besonders schnelle Hochlauf als Folge der eingesparten Läuferbesehleunigungsarbeit nicht eintritt.
Um auch in solchen Fällen einen schnellen Hoehlauf zu erhalten, sind zusätzliche Einrich tungen erforderlich, durch welche dafür ge sorgt wird, dass der Läufer des bei Läuferstill stand eingeschalteten Motors erst leer hoch läuft. und dann auf den Abtrieb kuppelt. Es ist zu diesem Zweck vorgeschlagen worden, den Motor mittels eines zweistufigen Schal ters einzuschalten, wobei sich auf der ersten Stufe ein geschwächtes Motorfeld ausbildet, das wohl den Motor zum Anlaufen bringt, jedoch nicht imstande ist, eine dem magne tischen Axialschub entgegenwirkende Rück haltefeder zu überwinden. Die Kupplung kann also zunächst nicht einfallen. Nachdem der Motor leer hochgelaufen ist, wird mit. der zweiten Schaltungsstufe das volle Feld ein- geschaltet.
Jetzt überwiegt die magnetische Axialkraft die Federkraft und der Motor kuppelt auf den Abtrieb. Als Schaltungsmittel kann die Stern-Dreieck-Schaltung oder eine Reihen-Parallelschaltung angewendet werden. In beiden Fällen aber ist die grosse Anzahl der zwischen Motor und Schalter erforder- liehen Leitungen unerwünscht, und zwar sind bei der Stern-Dreieck-Schaltung sechs und bei der Reihen-Parallelschaltung mindestens zehn Leitungen zwischen Motor und Schalter und zehn Klemmen am Klemmbrett erforderlich.
Ausserdem ist die Notwendigkeit der zwei maligen Schaltung bei jedem Anlauf des Mo tors störend, insbesondere deshalb, weil zwi schen der ersten und der zweiten Schaltung ein dem Hochlauf des Motors dienender be stimmter Mindestzeitraum liegen muss. Es ist zwar möglich, den Schaltungsvorgang durch eine Einrichtung zu vereinfachen, durch welche die Umschaltung nach dem Hochlauf des Motors selbsttätig erfolgt, durch eine solche Einrichtung wird aber die Steuerein richtung des Motors noch weiter wesentlich verteuert.
Die Erfindung ermöglicht, die genannten Nachteile zu vermeiden und betrifft einen Kurzschlussläufermotor mit durch sein Magnet feld versehiebbarem Läufer, dessen Verschieb barkeit zur Steuerung einer Kupplung benutzt wird, der dadurch gekennzeichnet ist, dass dem Kurzschlussring des Läufers, der sich beim- Einschalten des Motors dem Ständer nähert, ein als Eisenring mit U-förmigem Querschnitt ausgebildeter und am Motorschild angeord.. neter magnetischer R.ückschluss zugeordnet ist, so dass durch die Ringströme ein magne tisches Feld erregt wird,
welches einen magnetischen Axialschub ausbildet, der dem magnetischen Hauptaxialschub entgegenwirkt.
Ein derartiger Motor hat gegenüber einem selbstbremsenden Motor normaler Bauart den Vorzug, dass bei Betrieb in gleicher Drehrich tung erheblich höhere Schaltzahlen zu erzielen sind, da. die Besehleunigungsarbeit für den Läufer, die bei einem Motor normaler Bauart bei jedem Anlauf erneut aufzubringen ist, fast ganz entfällt und ausserdem die abtrieb- seitigen Anläufe im günstigen Arbeitsbereich des Motors vor sich gehen, bei einem Anlauf strom, der höchstens gleich dem Strom im Kippunkt sein kann.
Durch Anordnung einer zusätzlichen Sehwungmasse am Läufer kann dessen Aus laufzeit verlängert bzw. eine Arbeitsreserve ,geschaffen werden, die sich bei jeder Einschal tung wie eine Erhöhung des abtriebseitigen Anlaufmomentes auswirkt.
Die während des Hoehlaufes im Kurz sehlussring fliessenden hohen Ringströme erre gen über den - in der Hauptsache durch die bei Stillstand sehr geringen Luftspalte be stimmten - magnetischen Widerstand, ein so starkes magnetisches Feld, da.ss sich durch den von diesem erzeugten, entgegenwirkenden inugnetischen Axialschub der Haupta xial- schub überwinden lässt.
Er ersetzt damit die Rüekhaltefeder. Nach erfolgtem Hoehlauf des Motors wird der Geyeraxialschub mit dem :Abklingen der Anlaufströme und der Ver- -rösserung der Luftspalte nahezu zu Null.
In Fig. 1 der Zeichnung ist der Aufbau eines solchen Motors beispielsweise dargestellt und seine Wirkungsweise in der nachfolgen den Beschreibung erläutert.
Mit 1 ist der Ständer und mit 2 der auf der Welle 3 mittels einer Läuferbüehse dreh- und v ersehiebbare Läufer eines hier beispiels weise mit konischem Läufer ausgebildeten Versehiebeankermotors bezeichnet. Der Kurz- schlussring 4 an der grösseren Kegelseite des Läufers wird bei ausgeschaltetem Motor von dem am Lagerschild 5 befestigten Eisenring 6 umfasst. In der einen Endlage des Läufers, die in der obern Hälfte der Fig. 1 dargestellt ist, liegt die Läuferbüchse 7 am Lagerschild 5 an.
In dieser Stellung ist der Abstand zwischen dem Eisenring und der Stirnfläehe des Kurz schlussringes nur gerade so gross, dass eine Berührung beider Teile bei umlaufendem Läufer vermieden wird.
Wenn der Motor eingeschaltet wird, durch setzt das Motorfeld den kegeligen Luftspalt- raum, wobei zwischen den Kegelmänteln von Ständer und Läufer eine magnetisehe Zug- kraft entsteht, die a-_ial in Richtung der Kegelverengung wirkt.. In Fig. \? ist diese magnetische Axialkraft in ihrem normalen Verlauf als Funktion der Drehzahl durch die Kurve a dargestellt.
Während des Anlaufes wird die Läuferwicklung von dem von seinem Stillstandswert bis zur Betriebsgrösse absin kenden Läuferstrom durchflossen, wie es die Kurve b zeigt.
Der den Kurzsehlussring 4 durehfliessende Läuferstrom erzeugt einen magnetischen Fluss, der den Kurzsehlussring umfasst und dessen Verlauf durch die mittleren Kraftlinien R angegeben ist. Im Luftspaltraum zwischen dem Eisenring 6 und der gegenüberliegenden Läuferstirnflä.che tritt eine an den Stirn- fläehen angreifende axiale magnetische Zug kraft auf, die der im kegeligen Luftspaltraum wirkenden Zugkraft entgegengesetzt gerichtet. ist.
Ihr Verlauf ist. durch die Kurve c gekenn zeichnet. Bezeichnend für diese negative Zug- kraft ist, dass sie entsprechend dem Absinken des Läuferstromes im Bereich der Betriebs- drehzahlen sehr klein und bei Synchronismus zu Null wird.
Die Zugkraft im kegeligen Luftspaltraum wirkt zugleich mit der am K.urzschlussring erzeugten, so dass sieh die resultierende Zug kraft als Summe der Kurven a und c als Kurve d ergibt.
Durch die Wahl der Abmessungen, z. B. der Kegelsteigung, hat man es nun in der Hand, die Kurven a und c so aufeinander abzustimmen, dass die resultierende d im Iloehlaufbereieh, also im Bereich des hohen Läuferstromes negativ und im Bereieh der Betriebsdrehzahlen positiv wird, und zwar, da der magnetische Widerstand des Stirn feldes zufolge der gleichzeitig mit dem Hoch lauf stattfindenden Vergrösserung des stirn- seitigen Luftspaltes sehr gross wird, etwa gleich der Leerlaufaxialkraft im kegeligen Luftspaltraum.
Dieser Axialkraftverlauf hat zur Folge. dass der Läufer 2 nach dem Einschalten des Motors zunächst leer hochläuft. Beim Über gang in den Betriebsdrehzahlbereich wird die Axialkraft positiv und verschiebt den Läufer, der sich dann mit seinem Kupplungsteil 9 auf den Kupplungsteil 10 kuppelt, wobei die Bremse 11 unter Überwindung der Brems feder 12 gelöst wird. Damit. ist die Leistungs abgabe eingeleitet.
Wenn der Motor abgeschaltet wird, dann kehrt der Kupplungsteil 10 unter dem Ein fluss der Feder 12 in seine Ausgangslage ztirüek und verschiebt dabei gleichzeitig den Kupplungsteil 9 mit dem Läufer 2. Durch die diesem erteilte Schwungkraft wird der Läufer weiter verschoben als die Kupplungsscheibe 10 und gelangt dabei ebenfalls in seine Aus gangslage. Für den Fall, dass die Schwung kraft hierzu nicht ausreicht, kann zwischen den Kupplungsteilen 9, 10 eine schwache Druekfeder eingefügt werden.
Der Erfindungsvorschlag ist auch für einen Einphasenasinchron.motor vorteilhaft anwendbar, wenn dieser mit einer Wechsel stromwicklung ausgerüstet wird, deren Hilfs- Strang ein phasenv ersehiebendes Mittel zuge ordnet ist, welches so gewählt und bemessen ist, dass der Motor unbelastet noch anläuft. Diese Bemessung stimmt etwa mit der Be messung eines phasenverschiebenden Mittels überein, über welches die Hilfswicklung auch nach dem Hochlauf eingeschaltet bleiben kann, wobei ein leistungsteigernder und ge räuschmindernder Effekt erreicht wird.
Die Axialkraftausbildung ist im Grundsätzlichen die gleiche wie bei Drehstrommotoren, der Läufer bleibt demnach so lange ungekuppelt, bis er nahezu hochgelaufen ist.