CH387160A - Elektrischer Lüfterantrieb für eine elektrische Maschine - Google Patents

Elektrischer Lüfterantrieb für eine elektrische Maschine

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CH387160A
CH387160A CH842261A CH842261A CH387160A CH 387160 A CH387160 A CH 387160A CH 842261 A CH842261 A CH 842261A CH 842261 A CH842261 A CH 842261A CH 387160 A CH387160 A CH 387160A
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CH
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machine
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ventilated
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CH842261A
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English (en)
Inventor
Heinz Dipl Ing Rosenberg
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Siemens Ag
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description


  Elektrischer     Lüfterantrieb    für eine elektrische Maschine    Bei elektrischen Maschinen, die einen ausgedehn  ten betriebsmässigen Drehzahlbereich aufweisen, ist  die Eigenbelüftung, das heisst Lüftung durch einen  am Läufer angebrachten oder von diesem mecha  nisch angetriebenen Lüfter, bekanntlich meist un  zweckmässig. Die vom Lüfter verbrauchte Leistung  ist verhältnisgleich der 3. Potenz seiner Drehzahl,  wodurch entweder die     Lüfterverluste    im obern Dreh  zahlbereich zu gross oder die geförderte Kühlmittel  menge und damit die Wärmeabfuhr im untern Dreh  zahlbereich zu klein sind. Letzteres ist in manchen  Fällen, z. B. bei     Hauptschlussmotoren,    insofern be  sonders nachteilig, als hier die abzuführenden Ver  luste mit sinkender Drehzahl ansteigen.

   Abgesehen  davon wird der Wärmeübergang von der Maschine  auf das Kühlmittel mit abnehmender Drehzahl be  kanntlich schlechter. Entsprechende Überlegung gilt  auch für nichtelektrische Maschinen, die mit wech  selnder Drehzahl betrieben werden, z. B. Verbren  nungskraftmaschinen.  



  Die aus den vorstehenden Gründen vielfach an  gewendete Fremdbelüftung ist zwar von der Dreh  zahl der zu belüftenden Maschine unabhängig, weist  jedoch einen bedeutenden Platzbedarf auf, erfordert  oft eigene Stromkreise und ist auch sonst technisch  aufwendig, insbesondere wenn zum     Lüfterantrieb     eine     Kommutatormaschine    mit ihren bekannten  Nachteilen (hoher Preis und Platzbedarf, erforder  liche Wartung) herangezogen werden muss.

   Will man  nun eine selbsttätige Anpassung der Luftmenge an  die jeweilige Beschaffenheit der Frischluft hinsicht  lich Temperatur und Dichte sowie an den     Drehzahl-          und    Belastungszustand der zu belüftenden Maschine  erzielen, würde dies bei Fremdbelüftung einen der  artigen Aufwand erfordern, dass eine solche an sich  oft sehr erwünschte Massnahme im allgemeinen  praktisch nicht in Frage kommt.

      Der erfindungsgemässe elektrische     Lüfterantrieb     vermeidet die angeführten Nachteile der bisher be  kannten Eigen- und     Fremdbelüftungssysteme    da  durch, dass als     Lüftermotor    eine     frequenzveränder-          lich    gespeiste,     kollektorlose        Drehfeldmaschine    vor  gesehen ist, die in zumindest einem Teil des Be  triebsbereiches asynchron mit einem bei steigender  Synchrondrehzahl des Lüfters drehzahlbegrenzend  anwachsenden Schlupf arbeitet. Dieser     Lüftermotor     kann auch einphasig gespeist sein, wobei die Dreh  feldwirkung in an sich bekannter Weise durch eine  Hilfsphase, z.

   B. mittels Spaltpol, bereits im Still  stand hervorgerufen ist oder erst im Lauf durch das  Überwiegen der Wirkung des     mitläufigen    Drehfeldes  gegen die des gegenläufigen     zustandekommt.     



  Als erfindungsgemässer     Lüfterantrieb    kann bei  spielsweise der an sich bekannte     Hysteresemotor     verwendet werden. Diese Maschine entwickelt, Kon  stanz ihres Polflusses vorausgesetzt (erzielbar, indem  die speisende Spannung proportional ihrer Frequenz  gehalten oder der Motor mit     Übersättigung    gefahren  wird), ein     frequenzunabhängiges    Maximalmoment.  Solange das vom Lüfter herrührende Belastungs  moment kleiner als dieses maximale Moment bleibt,  arbeitet die Maschine synchron.

   Bei jener Dreh  zahl, bei der das     Lüfterdrehmoment    die Grösse des  maximalen Momentes erreicht, kippt der Motor  aus dem Synchronismus und verbleibt bei weiter  steigender Synchronfrequenz auf dieser     Kippdreh-          zahl.    Vom genannten     Kipp-Punkt    an steigt bei Ver  nachlässigung der primären Eisen- und Kupfer  verluste des     Lüftermotors    die von diesem aufge  nommene Leistung entsprechend der Konstanz des  an den Lüfter abgegebenen Drehmomentes nur  linear mit der Synchrondrehzahl, während sie bei  synchronem     Lüfterantrieb    mit der 3. Potenz dieser  Drehzahl zunehmen würde.

   Diese Einsparung an      Lüftungsleistung ist ein durch die Drehzahlkonstanz  bzw.     -begrenzung    bedingter wesentlicher Vorteil des  erfindungsgemässen     Lüfterantriebes,    den dieser mit  einer der üblichen Fremdlüftungen gegenüber einer  Belüftung mit unbegrenzt veränderlicher Drehzahl  gemeinsam hat. Die Differenz     zwischen    aufgenom  mener und abgegebener - hier konstanter - Leistung  des     Lüftermotors    wird in dessen Sekundärkreis in  Wärme, im vorliegenden Beispiel in     Ummagnetisie-          rungswärme,    verwandelt.  



  Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen An  triebes, der ihn auch von den bisher bekannten       Fremdlüftungsantrieben    unterscheidet, liegt darin,  dass die Drehzahlgrenze nicht starr, sondern durch  das     Lüftermoment    bedingt ist. Es wird daher, wenn  unter sonst gleichbleibenden Verhältnissen das       Lüftermoment    abnimmt, z. B. infolge     Verschmutzung     der Luftwege oder Verringerung des spezifischen  Gewichtes der Luft (etwa infolge zunehmender See  höhe     und/oder        Frischlufttemperatur),    das Drehzahl  niveau steigen, womit der von den genannten Um  ständen herrührenden Verschlechterung der Wärme  abfuhr entgegengewirkt wird.  



  Der erfindungsgemässe Antrieb kann auch für  andere Kühlmittel als nur Luft, ebenso bei geschlos  senem     Kühlmittelkreislauf    Verwendung finden.  



  Für den erfindungsgemässen     Lüfterantrieb    kann  ferner eine Induktionsmaschine, bei der also das  Drehmoment durch vom Drehfeld induzierte Sekun  därströme entsteht, herangezogen werden.  



  Eine solche Maschine läuft wohl niemals genau,  jedoch bis zu einer gewissen Belastung angenähert  synchron, und es wird daher der Lüfter bis zu der  dieser Belastung entsprechenden Drehzahl mit dem  antreibenden Drehfeld praktisch synchron laufen,  um von da an infolge der steilen (quadratischen)  Drehzahlabhängigkeit seines Lastmomentes immer  mehr hinter dem Drehfeld     zurückzubleiben.    Je nach  dem Momentverlauf des     Lüftermotors    über dem  Schlupf, der von der Motorauslegung, dem     Fre-          quenzgang    der speisenden Spannung und dem Sätti  gungszustand abhängt, steigt dann die     Lüfterdreh-          zahl    mit weiterer Zunahme der Synchrondrehzahl  immer weniger,

   bleibt schliesslich praktisch konstant  oder sinkt sogar wieder. Letzteres kann unter Um  ständen eine erwünschte Zuordnung der Luftmenge  zur Drehzahl und damit zum Belastungszustand einer  zu belüftenden Maschine ergeben.  



  In den     Fig.    1 und 2 ist die Wirkungsweise des       Lüfterantriebes    bei Verwendung einer Induktions  maschine als     Lüftermotor    graphisch dargestellt.  



       Fig.    1 bezieht sich auf den Betrieb des Lüfter  motors mit praktisch konstantem magnetischem Fluss.  Dies kann entweder durch ausreichende     übersätti-          gung    erzielt werden, wobei es meist zweckmässig ist,  dem Motor einen Widerstand vorzuschalten, oder  durch Speisung mit einer     frequenzproportionalen     Spannung.

   Die Kurve a stellt den Verlauf der Qua  dratwurzel aus der Masszahl des     Motormomentes        Mhi     über der     Schlupfdrehzahl        n,    dar, die Geraden b die    Quadratwurzeln aus der Masszahl des     Lüfterdreh-          momentes    ML über der     Lüfterdrehzahl        nL.        Schlupf-          und        Lüfterdrehzahl    ergeben als Summe die jeweilige  Synchrondrehzahl n des antreibenden Drehfeldes.

    Daraus sowie aus der Bedingung<I>ML<B>=</B>Mm</I> folgt  unmittelbar die aus     Fig.    1 hervorgehende     graphische          Ermittlung    der     zu    verschiedenen Synchrondrehzahlen       n1,        n2,   <I>n3 ...</I> gehörenden     Lüfterdrehzahlen        n1,1,        nL2,          nL3    ..., die sich bei genügend     flachem    Verlauf der  Kurve a nur wenig voneinander unterscheiden.

    Durch     Stromverdrängungsläufer    kann der flache Ver  lauf von a     gefördert    und in einem gewissen Bereich  sogar vollkommen     abszissenparallel    gestaltet werden.  



       Fig.2    stellt die Verhältnisse bei Speisung mit  veränderlicher Frequenz (entspricht wieder veränder  licher Synchrondrehzahl n), jedoch konstanter Span  nung dar. Da sich nun der Fluss etwa reziprok zur  Synchrondrehzahl     ändert,    tritt an die Stelle der  Kurve a in     Fig.    1 eine Kurvenschar     a1,        a2,    a3...,  von der jede Kurve einer Synchrondrehzahl     n1,        n2,     n ;<B>...</B>     zugeordnet    ist. Bei genügend hohem Wider  stand des Sekundärkreises ergibt sich in dem hier in  Betracht kommenden Bereich der dargestellte Ver  lauf der Kurven a.

   Werden für die verschiedenen  Synchrondrehzahlen     n1,        n2   <I>...</I> die die über     nL     darstellenden Geraden     b1,        b2   <I>...</I> gelegt
EMI0002.0066  
   und mit der  der jeweiligen Synchrondrehzahl zugeordneten Kurve       a1,        a2   <I>. ..</I> zum Schnitt gebracht, so ergibt sich auch  hier ein weiter Bereich der Synchrondrehzahlen,  innerhalb dessen die     Lüfterdrehzahl        nL    nur geringe  Änderungen erfährt.  



  Ein bis zu einer gewissen Drehzahl zwecks Ver  meidung von     Schlupfverlusten    erwünschter vollkom  mener Synchronismus kann auch dadurch erzielt  werden, dass der     Lüftermotor    hierfür als     Reluktanz-          maschine    ausgebildet ist     und;oder    in seinem sekun  dären Teil ein vorzugsweise von permanenten Ma  gneten erzeugtes Gleichfeld führt.  



  Die vorstehend genannten Arten der Lüfter  motor-Ausbildung können sinngemäss kombiniert  werden.  



  Es kann eine Vereinfachung und Verbilligung des  erfindungsgemässen Antriebes ergeben, wenn der       Lüfterkörper    selbst, vorzugsweise dessen Nabe, als  aktiver Teil des     Lüftermotors,    insbesondere     als     dessen nicht elektrisch gespeister Teil, ausgebildet  ist. Im letztgenannten Fall kann er z. B. als Wirbel  strom-     und/oder        Hysterese-Anker    ausgebildet sein  bzw. zur Erzielung eines synchronen Betriebs  bereiches ausgeprägte Pole     (Reluktanzanker)    und/  oder Permanentmagnete erhalten. Unter Umständen  ist es auch zweckmässig, nur einen Teil des mit dem  Lüfter gekuppelten Motorteils für die angegebene  Ausbildung heranzuziehen, z.

   B. dadurch, dass die       Lüfternabe    wohl im synchronen Betrieb, etwa als       Reluktanzanker,    wirkt, hingegen nach dem Kippen  aus dem Synchronismus der asynchrone Betrieb  durch einen     geblechten        Kurzschlussläufer,    der neben  der     Lüfternabe    angeordnet und mit ihr gemeinsam  vom Primärteil des Motors umfasst ist, erzielt wird.      Der erfindungsgemässe     Lüfterantrieb    ist vorteil  haft ganz allgemein dort anwendbar, wo einerseits  eine Stromquelle veränderlicher Frequenz verfügbar  ist und anderseits das technische Bedürfnis besteht,  einen Lüfter mit wenig oder praktisch gar nicht ver  änderlicher, zumindest jedoch begrenzter Drehzahl  zu betreiben.

      Bei Anwendung des     Lüfterantriebes    zur Belüf  tung drehzahlveränderlich betriebener Maschinen  wird der     Lüftermotor    vorzugsweise derart betrieben,  dass sich seine Synchrondrehzahl gleichsinnig, insbe  sondere verhältnisgleich mit der Drehzahl einer zu  belüftenden Maschine ändert. Dies lässt sich immer,  das heisst unabhängig von der Maschinenart, dadurch  erzielen, dass der     Lüftermotor    von einem durch eine  zu belüftende Maschinen angetriebenen Stromerzeu  ger gespeist ist, der eine mit der Drehzahl wachsende  Frequenz abgibt. Unter Umständen kann ein bereits  für andere Zwecke vorgesehener Stromerzeuger hier  für herangezogen bzw. zusätzlich ausgebildet werden.

    Beispielsweise kann die Lichtmaschine eines Kraft  fahrzeuges dazu verwendet werden, um mit drehzahl  proportionaler Frequenz einen erfindungsgemässen       Lüftermotor    zu speisen und auf diese Weise die     Ver-          brennungskraftmaschine    drehzahlbegrenzt zu be  lüften.  



  Bei einer drehzahlveränderlichen elektrischen  Maschine ist ein besonderer Stromerzeuger zur Spei  sung des erfindungsgemässen     Lüfterantriebes    meist  entbehrlich, da dann gewöhnlich eine in Zuordnung  zur Drehzahl veränderliche Frequenz bereits zur  Verfügung steht. Wird z. B. ein     Asynchronmotor    mit  veränderlicher Frequenz gespeist oder eine Synchron  maschine drehzahlveränderlich betrieben, so kann  erfindungsgemäss der     Lüftermotor    für diese Maschine  mit der sie speisenden bzw. von ihr erzeugten Fre  quenz arbeiten. Der     Lüftermotor    kann dabei sowohl  im     Nebenschluss    als auch im     Hauptschluss    zu der zu  belüftenden Maschine geschaltet sein.

   Letztere Mass  nahme bringt eine vielfach     erwünschte    Lastabhängig  keit der     Lüfterdrehzahl        mit    sich, da dann mit stei  gender Belastung entsprechend der Feldverstärkung  im     Lüftermotor    auch die Drehzahlbegrenzung des  Lüfters in einen höheren Bereich verlegt wird.

   Es  kann auch     Nebenschluss-    mit     Hauptschlussspeisung          kombiniert    werden, etwa durch Anordnung der be  treffenden Teilwicklungen im     Lüftermotor    selbst  oder durch Anschluss dieses Motors an die Sekundär  wicklung eines     Compoundierungs-Transformators,     der in an sich bekannter Weise mittels zweier Pri  märwicklungen eine     strom-    und eine spannungs  abhängige     Durchflutung    addiert.  



  Der     Lüftermotor    und eine mit ihm gleichfrequent  arbeitende, zu belüftende Maschine können mit ver  schiedenen     Polzahlen    ausgeführt sein. Ist die Pol  zahl des     Lüftermotors    kleiner, also seine Synchron  drehzahl grösser als die der Maschine, so ist dadurch  der sehr     vorteilhafte    Effekt erzielbar, den Lüfter  mit einer Drehzahl zu betreiben, die ganz oder teil-    weise über der Maschinendrehzahl liegt, was- für den       Platzbedarf    von     Lüfter    und     Lüfterantrieb,    fallweise  für die Erreichbarkeit der nötigen Luftförderung  überhaupt, ausschlaggebend sein kann.

   Das nach  stehende Beispiel möge dies verdeutlichen:  Eine 10polige Synchronmaschine arbeite im  Drehzahlbereich von     1000-2000        U./min.    Um die  erforderliche     Kühlluftmenge    bei tragbarem Platz  bedarf des Lüfters zu fördern, benötigte dieser eine  Drehzahl von     mindestens    5000     U./min.    Würde der  Lüfter in bekannter Weise     mit    der     übersetzung    1 :

   5  von der Maschine mechanisch angetrieben, so er  hielte er bei deren unterster Drehzahl wohl die erfor  derlichen 5000     U./min,    jedoch würde     diese    Drehzahl  im angegebenen Betriebsbereich bis 20000     U./min     steigen können, was ausser mechanischen und akusti  schen Problemen noch die untragbare Folge ergäbe,  dass die Lüftung hierbei das<B>(2000015000)3</B>     =        64-          fache    der nötigen Leistung verbrauchen würde.

   Wird  jedoch der Lüfter durch einen 2poligen, von der  Synchronmaschine gespeisten     Drehfeldmotor    ange  trieben, dessen Schlupf bei einer Synchrondrehzahl  von 5000     U./min    noch sehr klein ist, aber von da  an     drehzahlbegrenzend    wächst,

   so ergibt sich im       ganzen    Drehzahlbereich der zu belüftenden Maschine  nur die erforderliche     Lüfterdrehzahl    von etwa       5000        U./min.    Die     Luftspaltleistung    des     Lüftermotors     beträgt dabei höchstens das 4fache der     Lüfterleistung          (entsprechend        75%        Schlupf        bei        20        000        U./min        Syn-          chrondrehzahl),

      also bloss     1/16    der sich bei mechani  schem Antrieb an der obern Drehzahlgrenze erge  benden     Lüfterverluste.     



  Umgekehrt kann es bei sehr hochtourigen Ma  schinen unter Umständen - vor allem im Hinblick  auf Geräuschentwicklung - zweckmässig sein, den  Lüfter mit einer     Drehzahl    zu betreiben, die unter  halb der kleinsten betriebsmässigen Maschinendreh  zahl     liegt,    was durch entsprechendes Polzahlver  hältnis erreicht werden kann.  



  Eine     erfindungsgemäss    belüftete Maschine kann  auch mit     einer    zusätzlichen Lüftung anderer Art,  insbesondere mit einem an sich bekannten, mit der  Maschinenwelle starr verbundenen Lüfter, versehen  sein, wodurch eine weitere     Einflussmöglichkeit    auf  die Drehzahlabhängigkeit der Gesamtlüftung gegeben  ist.  



  Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfin  dung besteht darin, dass der Lüfter und sein Antrieb  mit einer     zu    belüftenden Maschine, vorzugsweise  koaxial, zusammengebaut und     insbesonders    der  Lüfter auf der Maschinenwelle gegen diese drehbar  angeordnet ist. Dadurch lässt sich einerseits beträcht  liche Raumersparnis erzielen, anderseits können be  quem Sicherheitsmassnahmen für den Fall eines Ver  sagens des     Lüftermotors    getroffen werden. Soll z. B.

    der Lüfter im ordnungsgemässen Betrieb stets rascher  als die zu belüftende Maschine laufen und ist für  beide der gleiche und gleichbleibende     Drehsinn    vor-      gesehen, so wird durch Anordnung einer über  holungskupplung zwischen Maschinenwelle und  Lüfter erreicht, dass bei     gestörtem        Lüftermotor    der  Lüfter nicht stillgesetzt, sondern wenigstens mit der  Maschinendrehzahl betrieben wird.

   Für einen ein  phasig ohne Hilfsphase betriebenen     Lüftermotor    lie  fert eine solche     17berholungskupplung    ausserdem die       erforderliche        Anlaufhilfe.    Der letztgenannte Effekt  kann, und zwar unabhängig vom absoluten und rela  tiven Drehsinn von Maschine und Lüfter, auch durch  eine     Fliehkraftkupplung,        vorzugsweise    Reibungs  kupplung, die sich während des Anlaufes bei     über-          schreitung    einer bestimmten Drehzahl selbsttätig  löst, erzielt werden.

   Da es sich hier nur um kleine  zu übertragende Drehmomente handelt, genügt für  die     Fliehkraftkupplung    eine einfache und billige Aus  führung, z. B. mit radial arbeitenden vorgespannten  Blattfedern, die an einem der zu kuppelnden Teile  befestigt und im Ruhezustand mit dem     andern    Teil  kraftschlüssig verbunden sind und sich im Lauf  durch     Fliehkraftwirkung    von ihm abheben. Wird  die     Fliehkraftkupplung    mit einer z.

   B. elektromagne  tisch wirkenden Lösungssperre versehen, die bei  Stromausfall am     Lüftermotor    wirksam ist, so dass  bei genannter Störung Lüfter und Maschine dreh  zahlunabhängig gekuppelt bleiben, so ergibt sich  wieder eine Sicherheit bei Ausfall des elektrischen       Lüfterantriebes.     



  Die Lagerung des Lüfters auf der Maschinen  welle kann, insbesondere im Hinblick auf die meist  geringe Lagerbeanspruchung, oft mit selbstschmieren  den Lagern erfolgen, womit die betreffende     Wartung     des     Lüfterantriebes        entfällt.     



  Bei koaxialem Zusammenbau von     Lüftermotor     und zu belüftender Maschine kann eine Primärwick  lung des     Lüftermotors    zumindest teilweise mit einer  Wicklung der genannten Maschine vereinigt sein. Es  wird weiter     als    Variante der     Erfindung    vorgeschla  gen, den relativ zum Lüfter drehbaren Teil des       Lüftermotors    mit dem Läufer einer zu     belüftenden     Maschine starr zu verbinden.

   Hinsichtlich des  Lüfters werden dann Maschinendrehzahl und Lüfter  motordrehzahl     addiert    bzw.     subtrahiert,    das heisst,  die Synchrondrehzahl des den     Lüfterantrieb    bewir  kenden Drehfeldes enthält in diesem Fall auch die  Maschinendrehzahl als Komponente. Es ist bei dieser  Anordnung bequem möglich, den     Lüftermotor    durch  direkten Anschluss an eine Läuferwicklung der zu  belüftenden Maschine zu speisen bzw. mit einer  solchen Wicklung zumindest teilweise zu vereinigen.  



  Dafür zeigt     Fig.    3 ein Ausführungsbeispiel:  Ein für     frequenzveränderliche    Speisung bestimm  ter     Asynchronmotor    ist mit einem erfindungsgemässen       Lüfterantrieb    ausgestattet. Gehäuse und Lagerschild  sind der Einfachheit halber nicht gezeichnet.

   Das  wie üblich ausgebildete     Ständerpaket    1 mit der     Stän-          derwicklung    2 umfasst das     Läuferblechpaket    3 mit  einem     Kurzschlusskäfig.    Dieser erhält auf der dem  Lüfter abgewendeten Seite den Stirnring 4, während  auf der     andern    Seite die     Käfigstäbe    5 über das Paket    hinaus     verlängert,    radial nach innen gekröpft, durch  das von     ihnen    getragene     Blechpaket    6 des Lüfter  motors geführt und dann durch den Stirnring 7 mit  einander verbunden sind.

   Die Läuferströme der zu  belüftenden Maschine erzeugen im Paket 6 ein Dreh  feld, das gegenüber diesem Paket mit     Schlupfdreh-          zahl,    also gegenüber dem Ständer mit der     jeweiligen     Synchrondrehzahl der     Hauptmaschine    umläuft und  sich über dem auf der Nabe 8 des Lüfters 9 sitzen  den     Sekundärteil    des     Lüftermotors        schliesst.    Dieser  Teil ist z. B. als     Hysterese-Anker    ausgebildet und  besteht aus dem aus     hochhysteretischem    Werkstoff  auf keramischer Basis gebildeten Ring 10 und dem  als magnetischer Rückschluss dienenden Blechpaket  11.

   Die     Lüfternabe    8 ist mittels der Wälzlager 12  und 13 auf der     Welle    14 frei drehbar gelagert. Ober  halb einer gewissen Drehzahl des den Lüfter treiben  den Drehfeldes wächst der Schlupf, mit dem der  Lüfter hinter diesem Drehfeld zurückbleibt, steil an,  und es ergibt sich eine     Drehzahlbegrenzung    des  Lüfters. Da hier entsprechend der Erregung durch  die     Käfigwicklung    der Hauptmaschine der Lüfter  motor in reinem     Hauptschlussbetrieb    arbeitet, wird,  wie schon früher     erörtert,    die Stärke des Drehfeldes  und damit die Drehzahlgrenze des Lüfters mit den       Käfigströmen,    also der Belastung der zu belüftenden  Maschine, zunehmen.

   Dies ergibt eine erwünschte  selbsttätige     Belastungsanpassung    der Lüftung.  



  Die Ankerwicklung einer Gleichstrommaschine  führt bekanntlich eine drehzahlproportionale Fre  quenz. Wird der Primärteil eines erfindungsgemässen       Lüftermotors    mit dem Anker einer solchen Maschine  starr verbunden und über     Anzapfungen    der Anker  wicklung - zweckmässig mehrphasig - gespeist, so  ergibt sich, wie leicht nachweisbar, eine Drehzahl  des den Lüfter antreibenden Drehfeldes, die  
EMI0004.0063     
    beträgt.

   Hierbei bedeutet     n";    die Drehzahl des     Gleich-          stromankers,        p,   <B>,</B>     dessen        Polpaarzahl        und        pL        die        Pol-          paarzahl    des     Lüftermotors.    Das Pluszeichen in vor  stehender Formel entspricht einer Phasenvertau  schung im Anschluss des     Lüftermotors    an den  Gleichstromanker, das heisst gegensinniger Drehrich  tung der beiden Drehfelder relativ zu den sie erzeu  genden Wicklungen.

   Wie die Formel zeigt, kann  durch passende Wahl des     Polzahlverhältnisses        PG(PL,     vorzugsweise mit Hilfe der genannten Phasenvertau  schung, die synchrone     Lüfterdrehzahl    n auf ein Viel  faches der Maschinendrehzahl     %    gesteigert werden,  was insbesondere bei drehzahlveränderlich betrie  benen Gleichstrommaschinen mit     zumindest    im un  tern Bereich kleinen Drehzahlen sehr     vorteilhaft    ist.  Oberhalb eines Grenzwertes von n     verändert    sich  die     Lüfterdrehzahl        n1    je nach Art und Auslegung  des Antriebsmotors nur wenig oder gar nicht.

   Durch       Compoundierung    bzw. Sättigung des     Lüftermotors     ist es auch hier möglich, die Drehzahl des Lüfters  lastabhängig bzw. last- und ankerspannungsunab-           hängig    zu machen. Ebenso ist eine zumindest teil  weise Vereinigung der     Gleichstrom-Ankerwicklung     mit der     (Hauptschluss-)Wicklung    des     Lüftermotors     nach dem in     Fig.    3 gezeigten Prinzip möglich.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Elektrischer Lüfterantrieb für eine drehzahl veränderlich betriebene elektrische Maschine, ge kennzeichnet durch eine frequenzveränderlich ge speiste, kollektorlose Drehfeldmaschine als Lüfter motor, die in zumindest einem Teil des Betriebs bereiches asynchron mit einem bei steigender Syn chrondrehzahl des Lüfters dehzahlbegrenzend an wachsenden Schlupf arbeitet. UNTERANSPRÜCHE 1. Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter- motor einphasig gespeist ist. 2.
    Elektrischer Lüfterantrieb- nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreh momentbildung des Lüftermotors zumindest teilweise durch magnetische Hysterese erfolgt. 3. Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreh momentbildung des Lüftermotors in seinem asyn chronen Betriebsbereich zumindest teilweise durch vom Drehfeld induzierte Sekundärströme zustande kommt. 4.
    Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhan densein eines synchronen Betriebsbereiches die Dreh momentbildung des Lüftermotors in diesem Bereich zumindest teilweise durch Ausbildung des Motors als Reluktanzmaschine zustande kommt. 5. Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhan densein eines synchronen Betriebsbereiches die Dreh momentbildung des Lüftermotors in diesem Bereich zumindest teilweise durch ein von permanenten Ma gneten erzeugtes Gleichfeld erfolgt. 6.
    Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe des Lüfters als aktiver, elektrisch nicht gespeister Teil des Lüftermotors ausgebildet ist. 7. Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Syn chrondrehzahl des Lüfters gleichsinnig mit der Dreh zahl der zu belüftenden Maschine ändert. B.
    Elektrischer Lüfterantrieb nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüftermotor von einem durch die zu belüftende Maschine angetrie benen Stromerzeuger gespeist ist, der eine mit der Drehzahl wachsende Frequenz abgibt. 9. Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter motor mit der gleichen Frequenz gespeist ist wie die zu belüftende elektrische Maschine. 10. Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter- motor von der zu belüftenden elektrischen Maschine gespeist ist. 11.
    Elektrischer Lüfterantrieb nach den Unter ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Wicklung des Lüftermotors mit den zu seiner Speisung herangezogenen Strom kreisen der zu belüftenden Maschine im Haupt schluss liegt. 12. Elektrischer Lüfterantrieb nach den Unter ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüftermotor mit der zu belüftenden Maschine über einen Compoundierungs=rransformator, der spannungs- und stromproportionale Komponenten sekundär addiert, verbunden ist.
    13. Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter motor und die von ihm belüftete, mit ihm gleich- frequent arbeitende Maschine mit verschiedenen Polzahlen ausgeführt sind. 14. Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zu be lüftende Maschine noch eine zusätzliche Lüftung durch einen mit ihrer Welle starr verbundenen Lüfter aufweist. 15.
    Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter und sein Antrieb mit der zu belüftenden Maschine ko axial zusammengebaut sind und der Lüfter auf der Maschinenwelle, gegen diese drehbar, angeordnet ist. 16. Elektrischer Lüfterantrieb nach Unteran spruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Lüfter und Welle der zu belüftenden Maschine eine Überholungskupplung vorgesehen ist. 17.
    Elektrischer Lüfterantrieb nach Unteran spruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Lüfter und Welle der zu belüftenden Maschine eine von einer bestimmten Drehzahl aufwärts gelöste Fliehkraftkupplung vorgesehen ist. 18. Elektrischer Lüfterantrieb nach Unteran spruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Flieh kraftkupplung mit einer Lösungssperre versehen ist, die durch den Strom des Lüftermotors aufgehoben wird. 19.
    Elektrischer Lüfterantrieb nach Unteran spruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wick lung des Lüftermotors zumindest teilweise mit einer Wicklung der zu belüftenden elektrischen Maschine vereinigt ist. 20. Elektrischer Lüfterantrieb nach Unteran spruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der relativ zum Lüfter drehbare Teil des Lüftermotors mit dem Läufer der zu belüftenden elektrischen Ma schine starr verbunden ist. 21.
    Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch für einen frequenzveränderlich gespeisten Asynchronmotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüftermotor von der Sekundärwicklung des Asyn- chronmotors gespeist ist, wobei die zusammenarbei tenden Wicklungen beider Maschinen zumindest teil weise vereinigt sind. 22.
    Elektrischer Lüfterantrieb nach Patentan spruch für eine drehzahlveränderlich betriebene Gleichstrommaschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüftermotor über Anzapfungen der Gleichstrom ankerwicklung gespeist ist.
CH842261A 1960-07-27 1961-07-18 Elektrischer Lüfterantrieb für eine elektrische Maschine CH387160A (de)

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