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.