CH367240A - Two-speed synchronized asynchronous motor - Google Patents

Two-speed synchronized asynchronous motor

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Publication number
CH367240A
CH367240A CH1224460A CH1224460A CH367240A CH 367240 A CH367240 A CH 367240A CH 1224460 A CH1224460 A CH 1224460A CH 1224460 A CH1224460 A CH 1224460A CH 367240 A CH367240 A CH 367240A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
poles
rotor
grooves
asynchronous motor
speed synchronized
Prior art date
Application number
CH1224460A
Other languages
French (fr)
Inventor
Bertram Honsinger Vernon
Andrew Andersen Wilhelm
Erik Haegh Jan
Original Assignee
Allis Chalmers Mfg Co
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47KSANITARY EQUIPMENT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; TOILET ACCESSORIES
    • A47K10/00Body-drying implements; Toilet paper; Holders therefor
    • A47K10/24Towel dispensers, e.g. for piled-up or folded textile towels; Toilet-paper dispensers; Dispensers for piled-up or folded textile towels provided or not with devices for taking-up soiled towels as far as not mechanically driven
    • A47K10/32Dispensers for paper towels or toilet-paper
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • H02K19/14Synchronous motors having additional short-circuited windings for starting as asynchronous motors

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  • Public Health (AREA)
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  • Power Engineering (AREA)
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Description

  

  Moteur asynchrone synchronisé à deux     vitesses       La présente     invention    concerne un moteur asyn  chrone synchronisé à deux vitesses.  



  Dans le domaine de la     transmission    de puissance,  on a souvent besoin de moteurs électriques à plu  sieurs vitesses, dont chacune est maintenue d'une  manière très précise. On peut     utiliser,    par exemple,  dans ce but un moteur asynchrone synchronisé com  portant un dispositif     permettant    de modifier la fré  quence du courant     d'alimentation,    afin de modifier  la vitesse de rotation. Dans la plupart des cas, on n'a  toutefois pas la possibilité de modifier la fréquence  d'alimentation des moteurs d'entraînement. Un autre  moyen pour obtenir une série de vitesses avec un  moteur asynchrone synchronisé est d'équiper celui-ci  d'un train d'engrenages ou d'un jeu de poulies, relié  à son arbre d'entraînement.

   La série de vitesses d'un  tel ensemble est plus ou moins     limitée    et l'équipement  nécessaire est encombrant et coûteux. De plus, cet  équipement est souvent trop volumineux pour cer  taines applications. Un autre inconvénient de ces  dispositifs est d'exiger des accessoires nombreux et  compliqués pour modifier la vitesse.  



  Le moteur électrique selon la présente invention  supprime certains de ces     inconvénients,    du fait qu'il  est d'une construction simple et peut fonctionner à  deux différentes vitesses synchrones. La vitesse du  moteur peut être modifiée, en effet, par simple per  mutation des bornes du stator. De plus, le moteur  peut être aisément combiné avec un train d'engre  nages ou un jeu de     poulies    normal, de manière à dou  bler la série des vitesses     obtenables    d'ordinaire avec  un moteur asynchrone synchronisé normal à une  seule vitesse comportant un tel équipement.  



  L'un des buts de l'invention est donc de fournir  un moteur asynchrone synchronisé à deux vitesses,  d'une construction simple et d'un fonctionnement         efficace,        susceptible    de fournir approximativement  le même couple aux deux vitesses synchrones.  



  Le moteur asynchrone synchronisé à deux     vitesses     selon l'invention     comporte    un stator agencé de façon  à pouvoir fournir deux jeux de     pôles    inducteurs de  nombres différents déterminant lesdites deux     vitesses,     un rotor     tournant    dans ce stator et comportant plu  sieurs pôles     saillants    espacés     circonférentielle-          ment    et     présentant    des encoches pour des conduc  teurs, les     pôles    saillants adjacents étant séparés par  des rainures     axiales,

      ces encoches et ces     rainures     axiales     étant        remplies    de matériau non magnétique,  mais électriquement conducteur,     ces        remplissages     constituant des conducteurs qui sont     interconnectés     aux     extrémités    du rotor de     manière    à constituer une  cage d'écureuil.

   Ce moteur est caractérisé en ce que  chacun des pôles alternés du rotor est subdivisé par  au moins une     rainure    longitudinale,     partant    de la  périphérie du rotor, de sorte que, lors du fonction  nement à une     première    vitesse synchrone, lesdites  rainures longitudinales et lesdites rainures     axiales     s'opposent au passage du     flux    transversal, tandis que,  lors du fonctionnement à la deuxième vitesse syn  chrone, seules lesdites rainures axiales s'y opposent.  



  Une forme d'exécution de     l'invention    est illustrée,  à titre d'exemple, par les     dessins        annexés,    dans les  quels  la     fig.    1 est une vue en     coupe    d'un moteur asyn  chrone synchronisé dont les enroulements     statoriques     sont couplés de manière à fonctionner en moteur  à quatre pôles.  



  La     fig.    2 est une vue en coupe du même moteur,  mais dont     les    enroulements     statoriques    sont couplés  de manière à fonctionner en moteur à huit pôles.  



  La     fig.    3 est une vue en perspective du rotor,  dont des parties ont été enlevées.      La     fig.    4 est un schéma des     connexions    des en  roulements     statoriques    pour     fonctionnement    à quatre  pôles.  



  La     fig.    5 est un schéma des connexions des en  roulements     statoriques    pour fonctionnement à huit  pôles.  



  La     fig.    6 est une vue d'une lame     rotorique    selon  une variante, dans laquelle les pôles saillants alternés  présentent deux rainures radiales, et  la     fig.    7 est une vue d'une lame     rotorique    selon  une variante de la     fig.    1, dans laquelle tous les pôles  sont d'égales dimensions.  



  En se référant à ces dessins, le moteur asyn  chrone synchronisé à deux vitesses 10 représenté  comporte un rotor cylindrique 11 monté sur un arbre  12 et pouvant     tourner    à l'intérieur d'un stator 13,  relativement à celui-ci. Le stator 13 est du type nor  malement utilisé pour les moteurs     asynchrones,    sauf  qu'il comporte un enroulement     unique    muni d'un jeu  supplémentaire de barres de connexion, de sorte que  l'enroulement     statorique    peut être connecté pour       fournir    sélectivement deux jeux de     pôles    inducteurs,  ou bien le stator     comporte    deux     euroulements    ou plus,

    disposés chacun de     manière    à     fournir    deux nombres       différents    de pôles inducteurs. Le stator et les deux  jeux de pôles inducteurs 14 sont représentés schéma  tiquement pour quatre pôles     (fig.    1) et huit pôles       (fig.    2). Dans la description qui va suivre, le stator  sera considéré comme. ayant quatre ou huit pôles,  à titre d'illustration, mais il va de soi qu'il pourrait  également     comporter    n'importe quel nombre pair de  pôles     dans    le     premier    jeu et le double de ce nombre  dans le deuxième jeu.  



  Le rotor 11 consiste en un corps magnétique 17,  de préférence feuilleté. Ce corps     comporte    plusieurs  pôles     saillants    18 et 18a, égal au plus grand nombre  de pôles du stator. Les pôles saillants sont séparés  par des rainures axiales 19 et peuvent être classés en  pôles primaires 18 et pôles secondaires 18a. Les pô  les primaires 18 sont ceux conjugués avec les pôles       inducteurs    du stator, lorsque le moteur fonctionne  avec quatre ou huit pôles. Les pôles secondaires 18a  sont ceux qui ne sont     conjugués    avec les pôles induc  teurs du stator, que lorsque le moteur     fonctionne    en  machine à huit pôles.

   Les grandeurs des pôles     sail-          lants    18 et 18a,     ainsi    que la grandeur des rainures  19 séparant les pôles saillants adjacents, sont déter  minées par les caractéristiques de performance dési  rées du moteur. En général, et comme cela est in  diqué aux     fig.    1, 2, 3 et 6, les pôles     primaires    18 ont  une largeur     circonférentielle    plus grande que les pôles  secondaire 18a, bien que     dans    certains     cas    il soit  désirable que tous les pôles soient de même largeur       circonférentielle,    comme l'indique la     fig.    7.  



  Comme l'indiquent     les        fig.    1 à 3, les pôles sail  lants primaires 18 sont subdivisés chacun par une  rainure longitudinale 20,     partant    de la périphérie et  pénétrant     radialement    jusque près de l'alésage cen  tral 22 du rotor. La     partie    intérieure radiale de  chaque rainure longitudinale 20 est reliée à l'extré-    mité intérieure d'une rainure 20 d'un pôle primaire  adjacent, par une rainure de     connexion    23.

   Ces rai  nures 20 et 23 servent à diviser le rotor en segments  isolés     magnétiquement    et elles s'opposent au passage  du     flux    transversal, qui est indiqué par les traits in  terrompus aux     fig.    1 et 2.  



  Les pôles 18 et 18a comportent également des  encoches 25 d'enroulement de moteur asynchrone.  Dans la     forme    de     réalisation    illustrée par les     fig.    1,  2 et 3, les rainures longitudinales de     subdivison    20,  les rainures de connexion 23, les encoches d'enroule  ment 25 et les rainures axiales 19 sont remplies d'un  matériau non magnétique, mais électriquement con  ducteur, et interconnectées aux extrémités du rotor  par des anneaux 27, de manière à constituer une  cage d'écureuil. De ce fait, le moteur présente les  bonnes caractéristiques de démarrage d'un moteur  à     induit    en court-circuit.

   A la     fig    3, les     encoches     d'enroulement 25, les rainures     longitudinales    de sub  division 20 et les rainures axiales 19 sont représen  tées obliques par rapport à l'axe du rotor, dans le but       d'améliorer    les caractéristiques d'induction du mo  teur. La structure du rotor convient particulièrement  au moulage en aluminium.  



  Dans un moteur à     induction,    le couple de     sortie     est une     fonction    de la réactance directe et de la réac  tance transversale. Lorsque l'enroulement     statorique     est connecté pour quatre pôles, l'axe     direct    29 dans  ce moteur 10 est aligné avec les pôles     saillants    pri  maires 18 et l'axe transversal 30 est décalé de 90  degrés électriques par rapport à l'axe direct.

   Le cou  ple de sortie (CR) est     proportionnel    à une     constante     (K) fois la     différence    entre l'inverse de la réactance  transversale     x,,    et l'inverse de la réactance directe     xd     
EMI0002.0072     
    Pour obtenir un couple de     sortie    maximal, la réac  tance transversale doit être réduite le plus possible et  la réactance directe maintenue le plus près possible  de son maximum.

   La réactance étant     proportionnelle     au flux, il faut par     conséquent    réduire à un     minimum     le flux     transversal.    Dans un rotor, cela est     réalisable     en augmentant la réluctance dans le parcours de ce  flux.  



  Lors du fonctionnement en moteur à huit pôles,  selon     fig.    2, l'axe     direct    29 traverse la     ligne    centrale  des pôles saillants primaires 18 et celle     des    pôles  saillants secondaires 18a, tandis que l'axe transver  sal 30 passe à     mi-distance    de ces pôles. Le moteur  tourne à la vitesse synchrone, uniquement du fait de  la réluctance.

   Dans ces conditions, les     rainures    de  subdivision 20 et les rainures de connexion 23 ont  très peu d'effet sur le fonctionnement du moteur, car  elles ne s'opposent pas au     flux        transversal    (en     traits     interrompus, aux     fig.    1 et 2) et n'interfèrent pas  notablement avec le flux     direct    (en traits pleins).  



  D'autre part, lorsque le moteur fonctionne en  machine à quatre pôles, comme indiqué à la     fig.    1,  les pôles saillants secondaires 18a sont situés à mi-      distance entre les pôles primaires et sont directement  alignés avec l'axe transversal 30, ce qui offre un bon  parcours magnétique dans la direction de cet axe,  alors qu'on cherche au contraire à supprimer le plus  possible ce flux, pour améliorer la caractéristique de  couple du moteur.  



  Les rainures de subdivision 20 et les rainures de  connexion 23 sont donc ménagées dans les pôles pri  maires et à l'intérieur du noyau du rotor, afin de  s'opposer au passage du     flux    transversal. De plus,  les rainures axiales 19 de part et d'autre des pôles  secondaires     18a    s'opposent,     elles    aussi, au passage  du flux transversal, bien     qu'elles    ne soient pas idéale  ment situées par rapport à l'axe transversal. Il s'en  suit que les rainures de subdivision 20 et les rainures  de connexion 23 doivent être suffisamment larges  pour éliminer le flux transversal du moteur, qui con  tourne les rainures 19.

   Lorsqu'il fonctionne en ma  chine à quatre pôles, le moteur est analogue, en ce  qui concerne la     construction    et le fonctionnement,  excepté les pôles secondaires 18a, au moteur décrit  et dessiné dans le brevet suisse     NQ    339665.  



  La largeur     circonférentielle    des rainures 19 est  déterminée par la largeur     circonférentielle    des pôles  saillants. Les rainures sont toutefois prévues pour  réduire au minimum le flux transversal. En consé  quence, leur profondeur doit être suffisante pour  réduire le flux transversal sur toute leur étendue.  



  Les parcours des flux sont indiqués à la     fig.    1,  pour le moteur fonctionnant en machine à quatre  pôles et, à la     fig.    2, pour le moteur     fonctionnant    en  machine à huit pôles. Le flux direct ou utile est in  diqué en traits pleins et le flux transversal en traits  interrompus. Ces     fig.    montrent que, lorsque le mo  teur fonctionne en machine à quatre pôles, les rai  nures axiales 19 et les rainures 20 et 23 s'opposent  toutes efficacement au passage du flux transversal,  tandis que, lorsque le moteur fonctionne en ma  chine à huit pôles, seules les rainures 19 s'y opposent.  



  Le stator 13 comporte plusieurs groupes de bo  bines 34 normales et des conducteurs qui en partent.  Les enroulements     statoriques    doivent être convenable  ment connectés, de manière à fournir soit quatre,  soit huit pôles et permettre au moteur de fonctionner  à deux vitesses synchrones. Les     fig.    4 et 5 sont des  schémas des connexions conventionnels pour enroule  ments d'un moteur asynchrone à couple variable et  à deux vitesses. Lors du fonctionnement à quatre  pôles du moteur asynchrone, comme l'indique la       fig.    4, les conducteurs 35, 36 et 37 sont reliés à une  source de tension, de façon que le courant dans les  groupes de bobines adjacents 34 à la périphérie du  stator s'écoule en directions opposées.

   Il en résulte  quatre pôles magnétiques espacés dont les pôles  adjacents sont de polarités contraires. D'autre part,  lors du fonctionnement à huit pôles, comme l'indique  la     fig.    5, les conducteurs 40, 41 et 42 sont reliés  à une source de tension, de façon que le courant  dans les groupes de bobines adjacents à la périphérie  du stator s'écoule dans la même direction. II en    résulte quatre pôles magnétiques espacés, de même  polarité, les espaces entres ces pôles     constituant    des  pôles de polarité opposée, du fait du flux produit  par le courant circulant dans les     groupes    de     bobines.     L'enroulement couplé pour huit pôles     constitue    un  enroulement à pôles conséquents.

   Avec ces deux  couplages des enroulements, le couple du moteur  asynchrone est     différent    pour chacune des     vitesses    de  rotation, de sorte qu'il s'agit d'un moteur à couple  variable. En outre, avec ce type de moteur asyn  chrone, la vitesse n'est pas constante.  



  Pour supprimer ces inconvénients du couple va  riable à deux     vitesses    de rotation     différentes,    les mo  teurs asynchrones- étaient jusqu'ici     construits    de ma  nière que les bobines     statoriques    constituent un cir  cuit en double étoile, pour le fonctionnement à quatre  pôles, et un circuit en     triangle    simple, pour le fonc  tionnement à huit pôles. Ces     circuits    sont bien con  nus, de sorte qu'ils ne sont pas indiqués dans les  dessins annexés. Ces couplages permettent de réaliser  un moteur asynchrone à couple constant, sensible  ment le même aux deux vitesses de rotation.

   Le mo  teur ne     fonctionne    toutefois pas à vitesse constante,  pour l'un comme pour l'autre des deux couplages des  enroulements inducteurs.  



       Etant    donné que le moteur asynchrone synchro  nisé qui vient d'être décrit tourne d'une manière  constante aux deux différentes vitesses synchrones, il  semblerait logique d'utiliser des enroulements     stato-          riques    donnant un couple constant et le rotor décrit  pour réaliser un moteur ayant deux différentes vites  ses     constantes    et un couple constant à chacune de  ces vitesses. Pour cela, il faudrait un rotor comme  celui indiqué en 11 et l'enroulement unique pour  deux vitesses, à pôles conséquents et à couple cons  tant, décrit ci-dessus.

   Un tel moteur donne toutefois  les deux résultats défavorables suivants  1     o    Comparé au     flux    par pôle lors du     fonctionne-          ment    à huit pôles, le     flux    par pôle du     fonctionne-          ment    à quatre pôles n'est pas suffisant pour  obtenir un couple constant aux deux     vitesses.     Pour cela, le rapport entre ces flux devrait être       suffisamment    grand pour surmonter l'effet con  trariant des pôles secondaires 18a dans les axes  transversaux, lors du fonctionnement à     quatre     pôles.  



       2o    Le rotor 11 du type asynchrone     synchronisé    dés  équilibre plus fortement les réactances du mo  teur que ne le fait un rotor normal à cage  d'écureuil du type asynchrone, de sorte qu'il en  résulterait des courants de plus forte intensité et,  par conséquent, des pertes plus élevées, dans un  enroulement     statorique    en triangle. De ce fait, un  tel moteur asynchrone     synchronisé    aurait un très  mauvais rendement lors du fonctionnement à huit  pôles.  



  Ces inconvénients sont tous deux supprimés en  utilisant les enroulements indiqués aux     fig.    4 et     .5,     qui constituent un enroulement unique pour deux      vitesses, à pôles conséquents et à couple variable, en  combinaison avec le rotor 11. Cet enroulement per  met soit un couplage en double étoile     (fig.    4) pour       fonctionnement    à quatre pôles, soit un couplage en  étoile simple, à pôles conséquents     (fig.    5) pour fonc  tionnement à huit pôles. Ces couplages donnent le       rapport    des     flux    par pôle désiré et, par conséquent,  un couple sensiblement constant aux deux vitesses.  



  Une variante de la construction du rotor feuilleté  est représentée à la fia. 6, où les pôles primaires 18  sont subdivisés par une paire de rainures longitudi  nales espacées 35, s'étendant à l'intérieur du rotor,  en partant de la périphérie. L'extrémité intérieure  de chacune de ces rainures 35 est reliée par une rai  nure de connexion 40 à l'extrémité intérieure d'une  rainure de subdivision 35 d'un pôle primaire ad  jacent.  



  La construction du rotor feuilleté représentée à la       fig.    7 est une variante de celle de la     fig.    1, tous les  pôles saillants ayant la même grandeur.



  The present invention relates to a synchronized two-speed synchronized asynchronous motor.



  In the field of power transmission, there is often a need for electric motors with several speeds, each of which is maintained in a very precise manner. For example, it is possible to use for this purpose a synchronized asynchronous motor comprising a device making it possible to modify the frequency of the supply current, in order to modify the speed of rotation. In most cases, however, it is not possible to change the supply frequency of the drive motors. Another way to obtain a series of speeds with a synchronized asynchronous motor is to equip the latter with a gear train or a set of pulleys, connected to its drive shaft.

   The series of speeds of such an assembly is more or less limited and the necessary equipment is bulky and expensive. In addition, this equipment is often too bulky for certain applications. Another drawback of these devices is that they require numerous and complicated accessories to modify the speed.



  The electric motor according to the present invention overcomes some of these drawbacks, because it is of simple construction and can operate at two different synchronous speeds. The speed of the motor can be modified, in fact, by simply changing the terminals of the stator. In addition, the motor can easily be combined with a normal gear train or set of pulleys, so as to double the series of speeds usually obtainable with a normal single-speed synchronized asynchronous motor having such equipment. .



  One of the aims of the invention is therefore to provide a two-speed synchronized asynchronous motor, of simple construction and efficient operation, capable of supplying approximately the same torque at the two synchronous speeds.



  The synchronized two-speed asynchronous motor according to the invention comprises a stator arranged so as to be able to provide two sets of inductor poles of different numbers determining said two speeds, a rotor rotating in this stator and comprising several salient poles spaced circumferentially and having notches for conductors, the adjacent salient poles being separated by axial grooves,

      these notches and these axial grooves being filled with a non-magnetic material, but electrically conductive, these fillings constituting conductors which are interconnected at the ends of the rotor so as to constitute a squirrel cage.

   This motor is characterized in that each of the alternating poles of the rotor is subdivided by at least one longitudinal groove, starting from the periphery of the rotor, so that, when operating at a first synchronous speed, said longitudinal grooves and said axial grooves oppose the passage of the transverse flow, while, during operation at the second synchronous speed, only said axial grooves oppose it.



  One embodiment of the invention is illustrated, by way of example, by the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a sectional view of a synchronized asynchronous chrone motor, the stator windings of which are coupled so as to operate as a four-pole motor.



  Fig. 2 is a sectional view of the same motor, but whose stator windings are coupled so as to operate as an eight-pole motor.



  Fig. 3 is a perspective view of the rotor, parts of which have been removed. Fig. 4 is a diagram of the connections of the stator bearings for four-pole operation.



  Fig. 5 is a diagram of the connections of the stator bearings for eight-pole operation.



  Fig. 6 is a view of a rotor blade according to a variant, in which the alternating salient poles have two radial grooves, and FIG. 7 is a view of a rotor blade according to a variant of FIG. 1, in which all the poles are of equal size.



  Referring to these drawings, the illustrated two-speed synchronized chronic asynchronous motor 10 has a cylindrical rotor 11 mounted on a shaft 12 and rotatable within a stator 13, relative thereto. The stator 13 is of the type normally used for asynchronous motors, except that it has a single winding with an additional set of connection bars, so that the stator winding can be connected to selectively provide two sets of poles. inductors, or the stator has two or more euroulements,

    each arranged to provide two different numbers of field poles. The stator and the two sets of field poles 14 are shown diagrammatically for four poles (fig. 1) and eight poles (fig. 2). In the description which follows, the stator will be considered as. having four or eight poles, for illustration, but it stands to reason that it could also have any even number of poles in the first set and double that number in the second set.



  The rotor 11 consists of a magnetic body 17, preferably laminated. This body has several salient poles 18 and 18a, equal to the greatest number of poles of the stator. The salient poles are separated by axial grooves 19 and can be classified into primary poles 18 and secondary poles 18a. The primary poles 18 are those combined with the inductor poles of the stator, when the motor operates with four or eight poles. The secondary poles 18a are those which are combined with the inductor poles of the stator only when the motor is operating as an eight-pole machine.

   The sizes of the protruding poles 18 and 18a, as well as the size of the grooves 19 separating the adjacent salient poles, are determined by the desired performance characteristics of the motor. In general, and as indicated in figs. 1, 2, 3 and 6, the primary poles 18 have a greater circumferential width than the secondary poles 18a, although in some cases it is desirable that all the poles be of the same circumferential width, as shown in FIG. 7.



  As shown in Figs. 1 to 3, the primary protruding poles 18 are each subdivided by a longitudinal groove 20, starting from the periphery and penetrating radially as far as close to the central bore 22 of the rotor. The radial inner part of each longitudinal groove 20 is connected to the inner end of a groove 20 of an adjacent primary pole, by a connecting groove 23.

   These grooves 20 and 23 serve to divide the rotor into magnetically isolated segments and they oppose the passage of the transverse flux, which is indicated by the broken lines in figs. 1 and 2.



  The poles 18 and 18a also have asynchronous motor winding notches 25. In the embodiment illustrated by FIGS. 1, 2 and 3, the longitudinal subdivision grooves 20, the connecting grooves 23, the winding slots 25 and the axial grooves 19 are filled with a non-magnetic, but electrically conductive material, and interconnected at the ends of the rotor by rings 27, so as to constitute a squirrel cage. As a result, the motor exhibits the good starting characteristics of a short-circuited armature motor.

   In fig 3, the winding notches 25, the longitudinal sub-division grooves 20 and the axial grooves 19 are shown oblique with respect to the axis of the rotor, in order to improve the induction characteristics of the mo tor. The rotor structure is particularly suitable for aluminum casting.



  In an induction motor, the output torque is a function of the forward reactance and the transverse reactance. When the stator winding is connected for four poles, the direct axis 29 in this motor 10 is aligned with the primary salient poles 18 and the transverse axis 30 is offset 90 electrical degrees from the direct axis.

   The output neck (CR) is proportional to a constant (K) times the difference between the inverse of the transverse reactance x ,, and the inverse of the forward reactance xd
EMI0002.0072
    To obtain maximum output torque, the transverse reactance should be reduced as much as possible and the forward reactance kept as close as possible to its maximum.

   The reactance being proportional to the flux, it is therefore necessary to reduce the transverse flux to a minimum. In a rotor, this is achieved by increasing the reluctance in the path of this flux.



  When operating as an eight-pole motor, according to fig. 2, the direct axis 29 crosses the central line of the primary salient poles 18 and that of the secondary salient poles 18a, while the transverse axis 30 passes midway between these poles. The motor rotates at synchronous speed, only because of the reluctance.

   Under these conditions, the subdivision grooves 20 and the connection grooves 23 have very little effect on the operation of the motor, as they do not oppose the transverse flow (in broken lines, in Figs. 1 and 2) and do not significantly interfere with the direct flow (in solid lines).



  On the other hand, when the motor operates as a four-pole machine, as shown in fig. 1, the secondary salient poles 18a are located midway between the primary poles and are directly aligned with the transverse axis 30, which offers a good magnetic path in the direction of this axis, whereas one seeks on the contrary to remove this flux as much as possible, to improve the torque characteristic of the motor.



  The subdivision grooves 20 and the connection grooves 23 are therefore provided in the primary poles and inside the core of the rotor, in order to oppose the passage of the transverse flow. In addition, the axial grooves 19 on either side of the secondary poles 18a also oppose the passage of the transverse flow, although they are not ideally located relative to the transverse axis. As a result, the subdivision grooves 20 and the connection grooves 23 must be wide enough to eliminate the cross flow of the motor, which turns the grooves 19.

   When operating in a four-pole manner, the motor is analogous in construction and operation, except the secondary poles 18a, to the motor described and drawn in Swiss patent NQ 339665.



  The circumferential width of the grooves 19 is determined by the circumferential width of the salient poles. The grooves are, however, provided to minimize cross flow. Consequently, their depth must be sufficient to reduce the transverse flow over their entire extent.



  The flow paths are shown in fig. 1, for the motor operating as a four-pole machine and, in fig. 2, for the motor operating as an eight-pole machine. The direct or useful flow is indicated in solid lines and the transverse flow in broken lines. These figs. show that, when the motor is operating as a four-pole machine, the axial grooves 19 and the grooves 20 and 23 all effectively oppose the passage of the transverse flow, while, when the motor is operating as an eight-pole machine, only the grooves 19 oppose it.



  The stator 13 comprises several groups of normal coils 34 and conductors which leave therefrom. The stator windings must be properly connected, so as to provide either four or eight poles and allow the motor to operate at two synchronous speeds. Figs. 4 and 5 are diagrams of conventional connections for windings of a two-speed variable torque asynchronous motor. When operating the asynchronous motor with four poles, as shown in fig. 4, the conductors 35, 36 and 37 are connected to a voltage source, so that the current in the adjacent groups of coils 34 at the periphery of the stator flows in opposite directions.

   This results in four spaced magnetic poles whose adjacent poles are of opposite polarities. On the other hand, during eight-pole operation, as shown in fig. 5, the conductors 40, 41 and 42 are connected to a voltage source, so that the current in the groups of coils adjacent to the periphery of the stator flows in the same direction. This results in four spaced magnetic poles of the same polarity, the spaces between these poles constituting poles of opposite polarity, due to the flux produced by the current circulating in the groups of coils. The eight pole coupled winding constitutes a consistent pole winding.

   With these two winding couplings, the torque of the asynchronous motor is different for each of the rotational speeds, so it is a variable torque motor. In addition, with this type of asynchronous motor, the speed is not constant.



  To eliminate these drawbacks of the variable torque at two different rotational speeds, asynchronous motors have hitherto been constructed in such a way that the stator coils constitute a double-star circuit, for four-pole operation, and a circuit. in single delta, for eight-pole operation. These circuits are well known, so that they are not indicated in the accompanying drawings. These couplings make it possible to produce an asynchronous motor with constant torque, substantially the same at both speeds of rotation.

   However, the motor does not operate at constant speed for either of the two field winding couplings.



       Given that the synchronized asynchronous motor which has just been described rotates in a constant manner at the two different synchronous speeds, it would seem logical to use stator windings giving a constant torque and the described rotor to produce a motor having two different constant speeds and a constant torque at each of these speeds. For this, a rotor like that indicated in 11 and the single winding for two speeds, with consequent poles and constant torque, described above would be needed.

   However, such a motor gives the following two unfavorable results 1 o Compared to the flux per pole in the eight-pole operation, the flux per pole of the four-pole operation is not sufficient to obtain a constant torque at both speeds . For this, the ratio between these fluxes should be large enough to overcome the contradictory effect of the secondary poles 18a in the transverse axes, during four-pole operation.



       2o The rotor 11 of the synchronized asynchronous type unbalances the reactances of the motor more strongly than does a normal squirrel cage rotor of the asynchronous type, so that currents of higher intensity would result and, consequently , higher losses, in a delta stator winding. Therefore, such a synchronized asynchronous motor would have a very poor efficiency when operating at eight poles.



  These drawbacks are both eliminated by using the windings shown in Figs. 4 and .5, which constitute a single winding for two speeds, with consequent poles and variable torque, in combination with the rotor 11. This winding allows either a double star coupling (fig. 4) for four-pole operation, or a simple star coupling with substantial poles (fig. 5) for eight-pole operation. These couplings give the desired ratio of fluxes per pole and, consequently, a substantially constant torque at both speeds.



  A variation of the construction of the laminated rotor is shown in fig. 6, where the primary poles 18 are subdivided by a pair of spaced longitudinal grooves 35, extending inside the rotor, starting from the periphery. The inner end of each of these grooves 35 is connected by a connecting groove 40 to the inner end of a subdivision groove 35 of an adjacent primary pole.



  The construction of the laminated rotor shown in FIG. 7 is a variant of that of FIG. 1, all the salient poles having the same magnitude.

 

Claims (1)

REVENDICATION Moteur asynchrone synchronisé à deux vitesses comportant un stator agencé de façon à pouvoir four nir deux jeux de pôles inducteurs de nombres diffé rents déterminant lesdites deux vitesses, un rotor tournant dans ce stator et comportant plusieurs pôles saillants espacés circonférentiellement et présentant des encoches pour des conducteurs, les pôles sail lants adjacents étant séparés par des rainures axiales, ces encoches et ces rainures axiales étant remplies de matériau non magnétique, mais électriquement con ducteur, ces remplissages constituant des conducteurs qui sont interconnectés aux extrémités du rotor de manière à constituer une cage d'écureuil, CLAIM Two-speed synchronized asynchronous motor comprising a stator arranged so as to be able to provide two sets of inductor poles of different numbers determining said two speeds, a rotor rotating in this stator and comprising several salient poles spaced circumferentially and having notches for conductors, the adjacent projecting poles being separated by axial grooves, these notches and these axial grooves being filled with non-magnetic material, but electrically conductive, these fillings constituting conductors which are interconnected at the ends of the rotor so as to constitute a cage squirrel, caractérisé en ce que chacun des pôles alternés du rotor est sub divisé par au moins une rainure longitudinale, par tant de la périphérie du rotor, de sorte que, lors du fonctionnement à une première vitesse synchrone, lesdites rainures longitudinales et lesdites rainures axiales s'opposent au passage du flux transversal, tandis que, lors du fonctionnement à la deuxième vitesse synchrone, seules lesdites rainures axiales s'y opposent. SOUS-REVENDICATIONS 1. Moteur asynchrone synchronisé à deux vites ses selon la revendication, caractérisé en ce que les dites rainures longitudinales s'étendent radialement à l'intérieur du rotor. 2. characterized in that each of the alternating poles of the rotor is subdivided by at least one longitudinal groove, through both the periphery of the rotor, so that, when operating at a first synchronous speed, said longitudinal grooves and said axial grooves s' oppose the passage of the transverse flow, while, during operation at the second synchronous speed, only said axial grooves oppose it. SUB-CLAIMS 1. Asynchronous two-speed synchronized motor according to claim, characterized in that said longitudinal grooves extend radially inside the rotor. 2. Moteur asynchrone synchronisé à deux vitesses selon la revendication, caractérisé en ce que chaque pôle alterné est subdivisé par une paire de rainures longitudinales espacées, s'étendant de la périphérie à l'intérieur du rotor. 3. Moteur asynchrone synchronisé à deux vitesses selon la revendication et la sous-revendication 1, ca ractérisé en ce que l'extrémité intérieure de chacune des rainures de subdivision longitudinales est reliée à l'extrémité intérieure d'une rainure de subdivision longitudinale adjacente d'un pôle alterné adjacent. 4. Two-speed synchronized asynchronous motor according to claim, characterized in that each alternating pole is subdivided by a pair of spaced longitudinal grooves extending from the periphery to the interior of the rotor. 3. Two-speed synchronized asynchronous motor according to claim and sub-claim 1, characterized in that the inner end of each of the longitudinal subdivision grooves is connected to the inner end of an adjacent longitudinal subdivision groove. 'an adjacent alternate pole. 4. Moteur asynchrone synchronisé à deux vitesses selon la revendication et les sous-revendications 1 et 3, caractérisé en ce que lesdites rainures de sub division longitudinales sont remplies d'un matériau non magnétique, mais électriquement conducteur, ces remplissages étant interconnectés aux extrémités du rotor. 5. Moteur asynchrone synchronisé à deux vitesses selon la revendication et les sous-revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits pôles saillants alter nés du rotor ont une longueur circonférentielle plus grande que les autres pôles saillants. 6. Two-speed synchronized asynchronous motor according to claim and sub-claims 1 and 3, characterized in that said longitudinal sub-division grooves are filled with a non-magnetic material, but electrically conductive, these fillings being interconnected at the ends of the rotor. 5. Two-speed synchronized asynchronous motor according to claim and sub-claims 1, 3 and 4, characterized in that said alternate salient poles of the rotor have a greater circumferential length than the other salient poles. 6. Moteur asynchrone synchronisé à deux vitesses selon la revendication et les sous-revendications 1 et 3 à 5, caractérisé en ce que l'enroulement statorique est agencé de manière à pouvoir être couplé soit en double étoile pour fournir N pôles inducteurs, soit en simple étoile et à pôles conséquents pour fournir 2N pôles inducteurs. Two-speed synchronized asynchronous motor according to claim and sub-claims 1 and 3 to 5, characterized in that the stator winding is arranged so as to be able to be coupled either in a double star to provide N field poles, or in a single star and with consequent poles to provide 2N inductor poles.
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