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Einphasenreluktanzmotor Es ist bekannt, daß man Drehstrommotoren als
Reluktanzmotoren dadurch zum synchronen Lauf bringt, daß man den Läufer durch Nuten
am Umfang, die sogenannten Synchronisierungsnuten, oder durch entsprechende Aussparungen
oder entsprechende Abflachungen über die ganze Läuferlänge hinweg gleichsam als
einen Läufer mit ausgeprägten Polen ausführt, die vom Drehfeld des Motors synchron
mitgenommen werden. Es ist des weiteren bekannt, diese Synchronisierungsnuten mit
einer gewissen Unsymmetrie auszuführen, also nicht gleich breit oder gleich tief
zu machen, oder sie etwas unsymmetrisch anzuordnen. um bei ungünstigen Läuferstellungen
für den Anlauf, wie sie durch gleichmäßige Nutung möglich wären, den Anlauf zu verbessern.
Bei Außenläufern hat man, um ähnliche Zwecke zu erreichen, an Stelle der Nuten den
Läuferrücken mit durchgehenden Löchern versehen.
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Soll ein derart aufgebauter Motor - mit Einphasen-Wechselstrom gespeist
- hochlaufen, so gelingt das bei Kondensatormotoren nur durch Anwendung eines zusätzlichen
Anlaufkondensators, der nach dem Hochlauf durch eine besondere Einrichtung, z. B.
Fliehkraftschalter oder Relais, abgeschaltet werden muß. Andernfalls richtet sich
der Läufer mit seinen Polvorsprüngen sofort auf die Polachse der Arbeitsphase aus,
und die Hilfsphase kann infolge des hohen magnetischen Widerstandes in den Synchronisierungsnuten
kein genügend starkes Feld ausbilden, um den Motor zum Anlauf zu bringen. Auch Einphasen-Spaltpolmotoren
mit abgeschirmten Hilfspolen, die als Reluktanzmotoren laufen sollen, konnten aus
diesem Grunde bisher nicht selbst anlaufen.
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Um diese Einphasenmotoren ohne Anlaufkondensator und ebenso die als
Spaltpolmotoren ausgebildeten Reluktanzmotoren zum Hochlaufen zu bringen, hat man
bereits vorgeschlagen, die Synchronisierungsnuten nicht über die ganze Eisenlänge
des Läufers auszuführen. Dadurch verbleibt ein Teil des Läufers, über den sich das
Hilfsfeld genügend ausbilden kann, so daß der Anlauf des Motors auch bei Betriebskondensator-
und Spaltpolmotoren möglich ist.
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Die Wahl des Verhältnisses der Länge der Synchronisierungsnut zur
gesamten Eisenlänge als auch die Breite der Nut bestimmt die Größe des Anlaufmomentes
und des Synchronisierungsmomentes als dasjenige Lastdrehmoment, bei dem der Läufer
eben noch in Synchronismus fällt.
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Bei dieser Ausführung ist insbesondere in elektrischer Hinsicht ein
technischer Fortschritt gegeben; konstruktiv ist die Zusammenstellung des Läufers
aus Teilpaketen mit verschiedenen Läuferblechen jedoch nicht befriedigend.
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Erfindungsgemäß wird ein weiterer technischer Fortschritt dadurch
erzielt, daß ein Teil der Läuferzähne in ihrem Querschnitt verkleinert wird, und
zwar derart, daß jeweils im Abstand einer Polteilung mindestens ein Zahn oder eine
Gruppe von Zähnen mit geringerer Zahnbreite ausgeführt wird. Das geschieht, indem
entweder bei gleichmäßiger Nutenteilung die Nuten an den betreffenden Stellen breiter
als die üblichen Nuten ausgeführt werden oder indem bei gleicher Nutenform die Nutenteilung
an den Stellen der zu verengenden Zahnquerschnitte kleiner gewählt wird. Die Verengung
erfolgt in beiden Fällen von Nut zu Nut fortschreitend und dann wieder abnehmend.
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Damit entfallen die Synchronisierungsnuten und deren äquivalente Aussparungen
oder Abflachungen; sie sind ersetzt durch die anschwellende Änderung des magnetischen
Widerstandes im Läufer. Die Anzahl der Schwellen, d. h. die Zonen verengten Zahnquerschnittes
entsprechen der Polzahl. Konstruktiv ist damit der Vorteil erreicht, nur mehr eine
Blechschnittform zu benötigen; die Fertigung verläuft wie beim gewöhnlichen Kurzschlußläufer.
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In elektrischer Hinsicht tritt im Gegensatz zu den Synchronisierungsnuten
der normalen Reluktanzläufer, die in den Pollücken einen gleichbleibenden erhöhten,
von der Sättigung unabhängigen magnetischen Widerstand des Luftspaltes bilden, bei
den verengten Zähnen die Erhöhung des Widerstandes infolge des Charakters der Magnetisierungskurve
nur bei voller oder hoher Sättigung in Erscheinung.
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Da im Anlauf die Hilfsphasenspannung des Kondensatormotors infolge
des durch den Läuferkäfig gebildeten, im magnetischen Kreis liegenden elektrischen
Kurzschlusses der erzeugte Fluß auf einen verhältnismäßig kleinen Wert herabsinkt,
ist in diesem Zustand der erhöhte magnetische Widerstand für die Hilfsphase kaum
fühlbar. Die verengten Zähne je Pol
erstrecken sich über eine gewisse
Zone und kürzen damit die nutzbare Länge des Polbogens für das Drehfeld bzw. erzwingen
eine in der Zone der verengten Zahnbreiten erhöhte Luftinduktion, die sowohl das
Synchronisierungsmoment als auch das synchrone Kippmoment, d. h. das Moment, bei
dem der Läufer außer Tritt fällt, erhöht. Außerdem wird die Schwingneigung des Läufers
verringert und damit die Gleichförmigkeit der Drehbewegung verbessert.
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In der Zeichnung sind in Fig. 1 und 2 zwei Beispiele der bekannten
Ausführung von Synchronisierungsnuten und in Fig. 3 und 4 zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung wiedergegeben.
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Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines Käfigläufers mit den Synchronisierungsnuten
10 und 11 für eine zweipolige Maschine. Die Synchronisierungsnuten erstrecken sich
am Läuferumfang je über vier Nutteilungen der Käfigwicklung und über die ganze Länge
des Läufers; sie sind beim Gießen der Käfigwicklung mit ausgegossen worden. Fig.
2 zeigt den Querschnitt eines Läufers für eine vierpolige Maschine, wobei die Synchronisierungsnuten
durch Abflachungen 12, 13, 14 und 15 ersetzt sind; auch diese erstrecken sich über
die ganze Länge des Läufers.
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Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Ausführung eines Läuferbleches einer
zweipoligen Maschine, bei dem die verengten Zähne 15, 16, 17, 18 und die ihnen diametral
gegenüberliegenden durch Verbreiterung der Nuten erzielt sind. Dabei sind die Zähne
16, 17 mehr verengt als die Zähne 15; 18 und entsprechend die gegenüberliegenden.
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Ein anderes Läuferblech ist in Fig. 4 dargestellt, und zwar gleichfalls
für eine zweipolige Maschine, bei der die verengten Zähne durch ungleiche Nutenteilung
erreicht sind, während die Nutenquerschnitte gleichbleiben. Dadurch ergeben sich
die verengten Zähne 19, 20, 21, 22 und die ihnen diametral gegenüberliegenden. Auch
hier können die Zähne fortschreitend von Zahn zu Zahn enger und wieder breiter werdend
ausgeführt werden.
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Sowohl das Maß der Verengung als auch die Ausdehnung der Zonen der
verengten Zähne wird jeweils durch die besonderen Verhältnisse bestimmt, z. B. durch
das gewünschte Synchronisierungsmoment. Die Anzahl der Zonen der verengten Zähne
deckt sich jeweils mit der Anzahl der Pole.