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Einphaseninduktionsmotor Bei Einphasenmotoren muß der selbsttätige
Anlauf bekanntlich durch Erzeugung eines zusätzlichenDrehfeldes erzwungen werden.
Das geschieht meist dadurch, daß der aus spiegelbildlich zueinander angeordneten
Spulen bestehenden Hauptwicklung, in Umfangsrichtung versetzt, eine Hilfswicklung
zugeordnet wird, wobei das von der Hilfswicklung erzeugte Wechselfeld gegenüber
dem von der Hauptwicklung herrührenden Wechselfeld zeitlich phasenverschoben und
räumlich versetzt ist. Die Phasenverschiebung des Stromes in der Hilfswicklung gegenüber
dem in der Hauptwicklung läßt sich nun bekanntlich dadurch erzielen, daß man in
Reihe mit der Hilfswicklung einen Kondensator, eine Drosselspule oder einen Wirkwiderstand
schaltet und diesen Zweig parallel mit dem Hauptstrang ans Netz legt. Die Hilfswicklung,
deren Drähte im allgemeinen wesentlich dünner sind als die Drähte der Hauptwicklung,
darf aber nur kurzseitig eingeschaltet werden, da sie sonst infolge Überlastung
durchbrennen würde.
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Es ist auch bereits ein Einphasenmotor mit im Ständer untergebrachter
Haupt- und Hilfswicklung bekanntgeworden, bei dem die Hilfswicklung gegenüber der
Hauptwicklung räumlich versetzt ist und aus zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten
Kurzschlußbügeln besteht, von denen jeder eine Nutengruppe umfaßt und zwei Bügelseiten
in Nuten der umfaßten Gruppe liegen, die je eine Seite einer äußeren Teilspule der
Hauptwicklung enthalten. Diese Bügelseiten setzen sich in auf den beiden Stirnflächen
des Ständerblechpakets aufliegendeRingsektoren fort, wodurch sich ein Kurzschlußkreis
ergibt. Die beiden Nutanteile jedes Kurzschlußbügels kommen dabei mit Nutanteilen
zweier verschiedener Teilspulen zusammen und werden von diesen induziert. Dadurch
wird erreicht, daß die Phasenlage des Stromes in der Kurzschlußwicklung eine andere
ist als diejenige in der Hauptwicklung. Da die Kurzschlußwicklung gleichzeitig räumlich
gegendieHauptwicklung versetzt ist, ergibt sich ein etwa elliptisches Drehfeld.
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Um nun bei Einphasenmotoren der vorgenannten Bauart das Anzugsmoment
wesentlich zu erhöhen und gleichzeitig damit die Stromdichte in den Kurzschlußbügeln
und dadurch auch die Erwärmung zu verringern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
eine solche Anzahl von sämtlich beiderseits in Nuten für die Hauptwicklung untergebrachten
Kurzschlußbügeln vorzusehen und diese Bügel am Ständerumfang so verteilt anzuordnen,
daß die beiden Seiten jedes Kurzschlußbügels Spulenseiten verschiedener Teilspulen
zugeordnet sind und zumindest einer Spulenseite jeder Teilspule der Hauptwicklung
eine am Nutengrund liegende Kurzschlußbügelseite benachbart ist. Durch diese Maßnahme
ergibt sich die überraschende Wirkung, daß, verglichen mit der bekannten Ausführung,
das Anzugsmoment um etwa 4011/o. größer wird. Diese Wirkung ist darauf zurückzuführen,
daß die in der Hauptwicklung und in den Kurzschlußbügeln erzeugten Wechselfelder,
die zeitlich phasenverschoben und räumlich gegeneinander versetzt sind, ein solches
elliptisches Drehfeld ergeben, daß nahezu ein Kreisdrehfeld entsteht. Ein weiterer
sehr wesentlicher Vorteil der nach dem Erfindungsvorschlag ausgelegten Maschine
ist darin zu sehen, daß der Motor im Kurzschluß etwa 45 Minuten ohne jede Gefahr
gefahren werden kann, was darauf zurückzuführen ist, daß die Bügelseiten am Nutengrund
untergebracht sind, so daß diese die Wicklung im Kurzschlußfalle entlasten. Außerdem
ist es möglich, den Anlaufspitzenstrom beträchtlich herabzusetzen, was für den Anschluß
der Motoren an schwach abgesicherten Lichtleitungen von besonderer Bedeutung ist.
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Als besonders zweckmäßig hat sich ferner erwiesen, die Windungszahlen
der Teilspulen beider Hauptwicklungshälften abzustufen, so daß die beiden Nutanteile
jedes Kurzschlußringes mit Nutanteilen von Teilspulen verschiedener Windungszahl
zusammenkommen und in den beiden Hälften jedes Kurzschlußbügels unterschiedliche
Spannungen erzeugt wurden.
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Es sind auch schon Einphasenmotoren mit im Ständer verteilter Hauptwicklung
und einer gegenüber dieser versetzten kurzgeschlossenen Hilfswicklung bekannt. Dabei
soll durch nahezu vollständige
Ausschaltung der bedeutenden Oberwellen
eine höhere Ausnutzung des Motors erzielt und außerdem die Geräuschbildung herabgesetzt
werden: Zu diesem Zweck ist die Ständernutzahl so gewählt, daß sie ein Vielfaches
der Polzahl beträgt, und bewickelt sind jeweils drei Nuten je Polteilung.. Ferner
sind Haupt-und Hilfswicklung um eine Nutteilung versetzt, und weiterhin soll sich
die Leiterzahl für die Haupt- und Hilfswicklung in benachbarte Nuten jeweils wie
1 . 2.1 verhalten. Die Hilfswicklung besteht dabei wie li h aus mehreren Leitern.
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Schließlich sind auch schon Einphasen-Spaltpolmotoren bekannt, bei
denen als Hilfswicklung mehrere Kurzschlußrahmen dienen. Dabei sind aber die Seiten
der einzelnen Kurzschlußrahmen nicht beiderseits in Nuten für die Hauptwicklung
untergebracht, sondern es liegt jeweils eine Seite eines Kurzschlußrahmens außerhalb
einer Nut und unmittelbar an der Peripherie der Innenbohrung des Ständerblechpakets.
Diese Anordnung der Kurzschlußrahmen wirkt sich, wenn überhaupt, bei weitem nicht
so günstig auf eine Steigerung des Anlaufdrehmoments aus; wie dies bei dem Motor
nach der Erfindung der Fall ist.
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Diese Tatsache ist vor allem darauf zurückzuführen, daß die durch
die Kurzschlußrahmen begrenzten, vom Fluß durchsetzen wirksamen Flächen einerseits
jeweils verhältnismäßig geringen Querschnitt aufweisen und zum anderen auch nur
von einem relativ kleinen Flußanteil 1 durchsetzt werden, da die Rahmenebenen und
die Hauptflußrichtung in ; erster Näherung parallelen Verlauf haben. Die in den
Rahmen induzierten Spannungen sind daher nur von geringer Höhe, demzufolge auch
der Strom in den einzelnen Rahmen und damit auch die feldverstärkende bzw. -schwächende
Wirkung.
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Als weiterer Vorteil von Einphasenwechselstrommotoren nach der Erfindung
ist noch zu erwähnen, daß sie durch eine einfache Änderung ihrer Wicklungsanschlüsse,
die mit einem Umschalter durchführbar ist, nach Belieben zweipolig oder vierpolig,
also mit 3000 öder 1500 U/min betrieben werden können.
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Die Erfindung sei an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 das Schema eines Motors
bei zweipoliger Schaltung, Fig: 2 das gleiche Schema bei vierpoliger Schaltung.
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Das Statorblechpaket 20 ist, wie an sich bekannt, zur Aufnahme der
Statorwicklung mit einer Vielzahl von sich gegen die Innenseite des Blechpakets
zu verjüngenden Nuten versehen, in welche die Drähte der Wicklungen eingeführt (eingeträufelt)
werden. Die Hauptwicklung besteht aus zwei spiegelbildlich angeordneten Wicklungen
I und 1I, von denen jede beim Ausführungsbeispiel vier Teilspulen 21, 22, 23, 24
bzw. 31; 32, 33, 34 hat. Für die Aufnahme der acht 'Peilspulen sind achtzehn mit
1 bis 18 bezeichnete Nuten vorgesehen, von denen sechzehn bewickelt werden. Ein
in der gemeinsamen Achsebene 25 der beiden Wicklungen I und 1I liegendes Nutenpaar
2, 11 bleibt leer. Die Teilspulen 21, 22, 23, 24 der Wicklung I liegen in den Nuten
7, 8, 9, 10, 12, 13, 14 und 15, und die Teilspulen 31, 32, 33 und 34 der Wicklung
IL liegen in den Nuten 16, 17, 18, 1; 3, 4; 5 und 6.
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Den beiden Wicklungen I und l1 sind vier z. B. aus Kupfer- oder Aluminiumblech
gefertigte Kurzschlußbügel 41, 42, 51 und 52 zugeordnet. Die Kurzschlußbügel sind
in gleicher Weise wie die Teilspulen der Wicklungen symmetrisch, jedoch gegenüber
der Achse 25 der Wicklungen I und II um zwei Nuten versetzt angeordnet. Der Winkel
der Versetzung zwischen den Wicklungen und den Kurzschlußbügeln beträgt im vorliegenden
Fall 45°.
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Jeder Kurzschlußbügel geht also wie jede Teilspule durch ein Nutenpaar,
und zwar auf dem Nutengrund; zusammen mit den darin befindlichen Leitern der Hauptwicklung.
Die beiden auf dem Nutengrund flach anliegenden Nutanteile jedes Kurzschlußbügels
sind auf den beiden Stirnseiten des Statorblechpakets durch auf diesen flach aufliegende
Ringsektoren miteinander verbunden.
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Infolge der Versetzung der Kurzschlußbügel gegenüber den beiden Wicklungen,
kommen die beiden Nutanteile jedes Kurzschlußbügels mit Nutanteilen von Teilspulen
zusammen, von denen jede zu einer anderen der beiden Wicklungen gehört. Beim Ausführungsbeispiel
erfaßt derKurzschlußbügel 41 den einen in der Nut 9 liegenden Nutanteil der Teilspule
22 der Wicklung I und den einen in der Nut 17 liegenden Nutanteil der Teilspule
33 der Wicklung II. Zu dem Kurzschlußbügel 42 gehören die Nuten 10 und 16 mit Nutanteilen
der Teilspulen 21 und 34; zu dem Kurzschlußbügel51 gehören die Nuten 8 und 18 mit
Nutanteilen der Teilspulen 23 und 32, und zu dem Kurzschlußbüge152 gehören schließlich
die Nuten 7 und 1 mit Nutanteilen der Teilspulen 24 und 31.
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Die Teilspulen beider Wicklungen I und 1I sind, wie üblich; hintereinandergeschaltet,
wofür in der Zeichnung zwei Beispiele gezeigt sind. In beiden Fällen ist der Anfang
A an der inneren Teilspule 31 der Wicklung 1I (Nut 1). Bei dem Beispiel Fig. 1 ist
die äußere Teilspule 34 der Wicklung I1 mit der äußeren Teilspule 24 der Wicklung
I verbunden, und das Ende E ist aus der inneren Teilspule 21 der Wicklung I herausgeführt
(Nut 10). Das ergibt eine zweipolige Schaltung, wobei die Wicklungen I und Il zusammen
die beiden Pole bilden.
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Beim Beispiel Fig. 2 ist die äußere Teilspule 34 der Wicklungen II
mit der inneren Teilspule 21 der Wicklung I verbunden, während das Ende E aus der
äußeren Teilspule 24 der Wicklung I (Nut 15) herausgeführt ist. Hierdurch entsteht
eine vierpolige Schaltung, und zwar gehören zum ersten Pol die Nuten 16, 17, 18,
1, zum zweiten Pol die Nuten 3, 4, 5, 6, zum dritten Pol die Nuten 7, 8, 9, 10 und
zum vierten Pol die Nuten 12, 13, 1.4, 15. Die zwei-und die vierpolige Schaltung
lassen sich ohne weiteres in einem Umschalter zusammenfassen, so daß man durch eine
einfache Schalterbetätigung den Motor vom zweipoligen Betrieb auf den vierpoligen
Betrieb umstellen kann.
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Die einzelnen Teilspulen jeder der beiden Wicklungen I und II haben
abgestufte Windungszahlen, und zwar ist bei den dargestellten Beispielen die Windungszahl
der beiden inneren Teilspulen 21 und 31 am kleinsten und die der beiden äußeren
Teilspulen 24 und 34 am größten. Die unterschiedlichen Wind'ungszahlen sind in der
Zeichnung durch die Zahl der in den einzelnen Nuten vorgesehenen Symbole für die
Spulendrähte angedeutet. Hierdurch kommen die beiden Nutanteile jedes Kurzschlußbügels
mit Drahtbündeln verschiedener Drahtzahl zusammen. Der die Nuten 10 und 16 erfassende
Kurzschlußbügel
42 liegt auf der einen Seite in der Nut
10
zusammen mit einem Nutanteil der die kleinste Windungszahl aufweisenden
inneren Teilspule 21 der Wicklung I und auf der anderen Seite in der Nut
16
zusammen mit einem Nutanteil der die größte Windungszahl aufweisenden äußeren
Teilspule 34 der Wicklung 1I. Umgekehrt erfaßt der zum Kurzschlußbügel42 symmetrisch
angeordnete Kurzschlußbügel 52 in der Nut 7 einen Nutanteil der die größte Windungszahl
aufweisenden Teilspule 24 der Wicklung I und in der Nut 1 einen Nutanteil
der die kleinste Windungszahl aufweisenden Teilspule 31 der Wicklung Il. Auch die
in den Nutenpaaren 9, 17 und 8, 18 liegenden Kurzschlußbüge141 und
51 kommen auf beiden Seiten mit Nutanteilen von zu verschiedenen Wicklungen
gehörigen und verschiedene Windungszahlen aufweisenden Teilspulen zusammen. Es werden
also die Kurzschlußbügel in ihren beiden Nutanteilen mit unterschiedlichen Spannungen
induziert.