DE1061887B - Polumschaltbarer Synchron-Reaktionsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen polumschaltbaren Synchron-Reaktionsmotor für zwei oder mehr Drehzahlen, dessen Läufer als Käfigläufer ausgebildet ist, mit besonders kleinen Gleichlaufschwankungen, vorzugsweise zum Antrieb für Magnettongeräte.

Gegenstand der Erfindung sind Synchronmotoren, die aus Zweiphasenkurzschlußläufermotoren, also Asynchronmotoren, entwickelt sind. Durch Aussparen von Synchronisiernuten parallel zu den Läuferstäben stehen auf dem Läuferumfang so viele Polschuhe, als der Ständer Pole besitzt. Derartige bekannte Motoren laufen als normale Asynchronmotoren an. Kurz vor dem Erreichen der synchronen Drehzahl werden die Läuferpole wirksam, die den Motor sodann vollends in Synchronismus bringen. Er läuft dann als Synchcon-Reaktionsmotor weiter, d. h., er hat ausgeprägte Läuferpole, die jedoch nicht durch eine Gleichstromwicklung, sondern vom Ständerdrehfeld her erregt werden. Der Kupferkäfig wirkt als Dämpfungswicklung und verhindert Pendelschwingungen. Meist wird dieses Prinzip bei Zweiphasenmotoren (eine Phase direkt am Wechselstromnetz, die andere über einen Kondensator angeschlossen) angewandt; es ist aber grundsätzlich bei jedem Drehfeldmotor durchführbar.

Polumschaltbare Drehfeldmotoren sind an sich ebenso bekannt wie polumschaltbar Synchronmotoren. Letztere besitzen eine gleichstromerregte, umschaltbare Läuferwicklung. Jedoch stehen ihrer Verwendung für mehr als zwei Drehzahlen nicht unerhebliche Schwierigkeiten gegenüber.

Es ist bekannt, bei selbstanlaufenden, umschaltbaren Synchronmotoren ohne Gleichstromerregung einen geteilten Läufer mit verschiedenen Polreihen auszurüsten, dem eine einzige Ständerwicklung zugeordnet ist. Durch eine Relativverschiebung zwischen dem Ständer und dem Läufer wird eine der unterschiedlichen Polreihen wirksam. Dieses Prinzip ist jedoch nur für kleinste Leistungen anwendbar, z. B. für den Antrieb von Meßwerken.

Werden höhere Leistungen verlangt, z. B. für den Antrieb von Tonbandgeräten, so müssen an derartige mehrfachpolumschaltbare Motoren folgende Bedingungen gestellt werden:

1. Der Läufer soll keine Erregerwicklung tragen, er muß also schleifringlos und als Reaktionsmotor mit entsprechend gestalteten Synchronisiernuten arbeiten, die einen polumschaltbaren Betrieb gestatten.

2. Er muß als Asynchronmotor selbst anlaufen können.

3. Er darf keine Gleichlaufschwankungen aufweisen, d.h., es dürfen keine Pendelungen oder Vibrationen auftreten.

Polumschaltbarer Synchron-Reaktionsmotor

Anmelder:

Eberhard Vollmer, Eßlingen/Neckar-Mettingen, Obertürkheimer Str. 23

Wolfgang Rank, Eßlingen/Neckar,
ist als Erfinder genannt worden

Beim Ständer ist im Hinblick auf diese Forderungen folgendes zu beachten:

Def Wickelschritt muß so beschaffen sein, daß die Induktionsverteilung längs des inneren Ständerumfanges bei allen Phasen und bei allen Drehzahlen möglichst sinusförmig und von gleicher Amplitude ist. Ferner müssen sich die räumliche Lage der Pole und die Phasenlage der Ströme in den, Wicklungen genau entsprechen.

Bei starken Verzerrungen des Feldverlaufs würden sich Geräusche und eine Verminderung der synchronen Leistung ergeben, ungleiche Amplitude oder unrichtige räumliche oder zeitliche Lage der Phasen zueinander hätten GleichlaufschwatTkungen zur Folge. Verschiedene Amplituden bei den verschiedenen Drehzahlen würden naturgemäß unterschiedliche Leistung und Erwärmung verursachen.

Um derartige Motoren, die die angegebenen Bedingungen erfüllen sollen, für mehr als zwei Drehzahlen verwendbar zu gestalten, erhält der als Kurzschlußläufer ausgebildete Läufer gemäß der Erfindung auf seiner Mantelfläche ein System unterschiedlicher Synchronisiernuten, die sich in Breite und/oder Tiefe und/oder Länge unterscheiden, so daß sich für jede Ständer-Polzahl eine entsprechende Anzahl von Läuferpolen ausbilden kann.

Zweckmäßig weisen die für die niedrigste Polzahl bestimmten Nuten eine größere Breite und/oder Tiefe und/oder Länge auf als die für die höheren Polzahlen zusätzlich angebrachten Nuten. Das Vorhandensein der letzteren ist beim Betrieb mit der niedrigen Polzahl ohne nennenswerten Einfluß, sofern ein hinreichender Unterschied in Tiefe, Breite und/oder Länge der Synchronisiernuten besteht.

Läufer mit einer derartigen Ausbildung sind für

909 57Ϊ/173

Claims (5)

zwei und mehr Drehzahlenvariationen verwendbar. Während für zwei Drehzahlen auch die bekannten polumschaltbaren Läufer brauchbare Lösungen darstellen, bringt die Anwendung der Lehre vorliegender Erfindung auf Läufer für mehr als zwei Drebzahlen die oben angegebenen Vorteile. Ein Beispiel einer Läüf ernutung für einen 4/8poligen Motor stellt die Fig. 1 dar, die eine schematische Abwicklung des Läufers beschreibt. In Fig. 2 wird der Läufer eines dreifachpolumschaltbaren Synchronmotors mit vier, acht und sechzehn Polen dargestellt. Der Läufer a nach Fig. 1 besitzt vier breite, tiefe Nuten 6, c, d und e, die um je 90° versetzt sind und die Läuferoberfläche in vier deutlich ausgeprägte Pole 1, 2, 3 und 4 aufteilen. Für den achtpoligen Betrieb ist jeder dieser Pole durch die schmalen Nuten^1 g, h und i nochmals halbiert, so daß die Polel' bis 8' entstehen. Durch weitere acht schmale Nuten/, k, /, in, η usw. (Fig. 2), die sich aber nur über die halbe Läuferlänge erstrecken, erreicht man ao eine 16fache Unterteilung der Läuferoberfläche für 16poligen Betrieb mit den Polen 1" bis 16". Die Breite der Nuten beträgt zweckmäßig etwa 20°/o der Pol teilung, die Tiefe etwa das 6 bis 8fache des Luftspaltes zwischen Ständer und Läufer. Der Abstand von Nutrnitte zu Nutmitte muß über den ganzen Läuferumfang sehr genau konstant sein; eine Unsymrnetrie würde Gleichlaufschwankumgen verursachen. Aus demselben Grund müssen, die gleichartigen Nuten auch in ihrer Breite und Tiefe genau übereinstimmen. Eine Schränkung ist für den Anlauf des Motors notwendig, damit sich die Polflächen von Ständer und Läufer nicht genau decken. Dann würde nämlich bei noch stehendem Motor die Anziehung der Polflächen die Wirkung des Drehfeldes überwiegen, das bei stehendem Läufer durch die Verstimmung der Hilfsphase (kurzgeschlossener Sekundärkreis) ohnehin sehr geschwächt ist, und der Motor würde nicht anlaufen, sondern »kleben«. Als Maß der Schränkung wird zweckmäßig nicht mehr als eine halbe Polteilung der höchsten vorkommenden Polzahl gewählt, da sonst ein Nebenschluß für die Feldlinien zwischen den Nuten entsteht, in Richtung der Läuferstäbe. Das hätte eine Verringerung des Drehmomentes zur Folge. Die Schränkung soll aber auch nicht weniger als eine Viertelpolteilung der niedrigsten Polzahl betragen, um einen sicheren Anlauf zu ermöglichen. Wenn das, z. B. bei Motoren mit mehr als zwei Geschwindigkeiten, nicht mehr möglich ist, wird zur Erleichterung des Anlaufs bei der niedrigsten Polzahl zum Betriebskoiidensator ein Anlaufkondensator parallel geschaltet. Dieser gleich die Verstimmung der Hilfsphase durch den stehenden Kurzschlußläufer aus. Sobald, sich der Läufer zu drehen beginnt, kann der Anlaufkondensator wieder abgeschaltet werden, z. B. durch ein verzögertes Relais. Selbstverständlich sind diese Maßnahmen nur bei Motoren mit Kondensator-Hilfsphase notwendig, die am Wechselstromnetz betrieben werden, nicht aber bei Drehstrommotoren. Patentansprüche.-

1. Polumsdhaltbarer Synchron-Reaktionsmotor für zwei oder mehr Drehzahlen, dessen Läufer als Käfigläufer ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiernuten in der Läuferoberfläche entsprechend den verschiedenen Polzahlen sich durch eine unterschiedliche Breite und/Oder Tiefe und/oder Länge unterscheiden.

2. Einrichtung nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Synchronisiernuten etwa 20% der Pol teilung beträgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Synchronisiernuten etwa das 6- bis Sfache des Luftspältes zwischen dem Ständer und dem Läufer beträgt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schränkung der Nuten höchstens der halben Polteilung der maximal vorkommenden Polzahl entspricht,

5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schränkung der Synchronisiernuten nicht weniger als ein Viertel der Polteilung der kleinsten Polzahl beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften :
Deutsche Patentschrift Nr. 591 327.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

θ «09 578/173 7.