DE1287198B

DE1287198B - Synchronized shaded pole motor with an asynchronous starting reluctance rotor

Info

Publication number: DE1287198B
Application number: DE1961L0040492
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hugo; Sanneck
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-11-17
Filing date: 1961-11-17
Publication date: 1969-01-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen synchronisierten Spaltpolmotor mit einem asynchron anlaufenden Reluktanzläufer und mit einem Ständer, in welchem einem höherpoligen, der Synchrondrehzahl entsprechenden Drehfeld zwecks Verlegung des Nulldurchgangs ,des asynchronen Drehmomentes an die synchrone Drehzahl oder etwas darüber ein niederpoliges Drehfeld überlagert ist.The invention relates to a synchronized shaded pole motor with an asynchronously starting reluctance rotor and with a stator in which a higher-pole rotating field corresponding to the synchronous speed for the purpose of laying the zero crossing, the asynchronous torque to the synchronous speed or slightly above a low-pole rotating field is superimposed.

Bei derartigen synchronisierten Motoren, die vorwiegend in Geräten verwendet werden, die trotz wechselnder Belastung mit gleichbleibenden Drehzahlen zu betreiben sind, soll neben einem bestimmten Anzugsmoment ein möglichst hohes Moment zum Intrittfallen des Motors in den Synchronismus vorhanden und die Stabilität der Betriebsdrehzahl gewährleistet sein.In such synchronized motors, which are mainly used in devices can be used, which in spite of changing loads with constant speeds are to be operated, in addition to a certain tightening torque, as high a torque as possible Moment for the engine to fall into synchronicity and stability the operating speed must be guaranteed.

Es ist ein Synchronspaltpohnotor dieser Art bekannt, dessen vier ausgeprägte Pole mit Spaltpolteil in aufeinanderfolgenden Winkelabständen von 60 und 120° auf zwei einander gleichen, durch Klammern zusammengehaltenen U-förmigen Ständerblechpaketen angeordnet sind und dem .ein sechspoliger Reluktanzrotor zugeordnet ist. Durch die ungleichen Winkelabstände ergeben sich bei 50 Hz im wesentlichen ein Drehfeld von 1000 U/min und ein weiteres, überlagertes Drehfeld von 2000 U/min, deren auf den Läufer einwirkende resultierende Drehzahl etwas höher ist als die Synchrondrehzahl von 1000 U/min. Es hat sich aber gezeigt, daß sich bei diesem Motor in der Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik kurz vor dem Synchronismus eine Einsattelung ergibt, die die Stabilität der Betriebsdrehzahl gefährdet. Darüber hinaus ist der fertigungstechnische Aufbau durch die beiden zusammenzuklammernden U-förmigen Ständerblechpakete sehr erschwert, die Anpassungsfähigkeit vermindert.A synchronous gap pohnotor of this type is known, of which four are pronounced Poles with shaded pole parts at successive angular intervals of 60 and 120 ° two identical U-shaped stator laminations held together by brackets are arranged and the .ein six-pole reluctance rotor is assigned. Through the unequal angular distances result essentially in a rotating field of at 50 Hz 1000 rpm and another superimposed rotating field of 2000 rpm, whose on the The resulting speed acting on the rotor is slightly higher than the synchronous speed from 1000 rpm. It has been shown, however, that in the case of this motor, the torque-speed characteristic shortly before the synchronism there is a dip, which the stability of the operating speed endangered. In addition, the manufacturing structure is to be clamped together by the two U-shaped stator core is very difficult and the adaptability is reduced.

Zur Behebung der vorerwähnten Einsattelung ist es auch bekanntgeworden, bei nur einem Ständer auf der Welle des Motors einen Asynchronkäfigläufer neben einem Reluktanzkäfigläufer anzuordnen, der der Ständerpolzahl entspricht. Diese Lösung ist natürlich auch sehr aufwendig.To remedy the aforementioned dip, it has also become known with only one stator on the shaft of the motor an asynchronous squirrel cage rotor next to it to arrange a reluctance squirrel cage that corresponds to the number of stator poles. These Of course, the solution is also very complex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen synchronisierten Spaltpolmotor der eingangs genannten Art eine konstruktiv einfacher zu verwirklichende und elektrisch verbesserte überlagerung der Drehfelder anzugeben.The invention is based on the object for a synchronized Shaded pole motor of the type mentioned at the outset, a structurally simpler one to be implemented and electrically improved superposition of the rotating fields.

Eine zweckmäßige überlagerung von Drehfeldern ist bei Spaltpolmotoren, die als reine Asynchronmotoren laufen, an sich auch schon bekannt. Es handelt sich dabei um Motoren mit vier ausgeprägten Polen, bei denen nur jeweils zwei gegenüberliegende Pole eine Erregerwicklung erhalten. Bei in Umfangsrichtung gleichem Erregersinn der beiden bewickelten Pole stellt sich dann eine einem vierpoligen Motor entsprechende Drehzahl ein. Bei in Umfangsrichtung wechselndem Erregersinn der beiden bewickelten Pole entsteht jedoch eine starke räumliche dritte Oberwelle, die als überlagerung des zweipoligen Feldes dem Spaltpolmotor ein sechspoliges Verhalten gibt. Das zweipolige Restfeld bedingt dabei naturgemäß eine Verlegung des Nulldurchganges des durch die dritte Oberwelle bedingten asynchronen Drehmomentes nach einer etwas höheren Drehzahl. Hierbei dient die überlagerung von Drehfeldern jedoch nicht zur Synchronisierung, sondern um zwei verschiedene asynchrone Drehzahlen zu erhalten.A useful superposition of rotating fields is for shaded pole motors, which run as pure asynchronous motors are already known per se. It is about These are motors with four distinct poles, with only two opposite each other Pole received an excitation winding. With the same sense of excitation in the circumferential direction of the two wound poles then a four-pole motor is produced Speed on. When the direction of excitation changes in the circumferential direction of the two wound Pole, however, creates a strong spatial third harmonic that acts as a superposition of the two-pole field gives the shaded pole motor a six-pole behavior. The bipolar The residual field naturally causes the zero crossing of the through the third harmonic caused asynchronous torque after a slightly higher speed. However, the superimposition of rotating fields is not used for synchronization, but to get two different asynchronous speeds.

Die Erfindung macht von einer ganz ähnlichen überlagerung von im Polzahlverhältnis 1: 3 stehenden Drehfeldern Gebrauch, wobei die Wirksamkeit der an sich bekannten Maßnahmen im Hinblick auf den angestrebten Zweck, die Synchronisierung des Reluktanzläufers zu erleichtern, durch eine abgeänderte Polanordnung noch verbessert wird.The invention makes a very similar superposition of the number of poles ratio 1: 3 stationary rotating fields use, the effectiveness of the known per se Measures with regard to the intended purpose, the synchronization of the reluctance rotor to facilitate, is improved by a modified pole arrangement.

Die genannte Aufgabe wird bei einem synchronisierten Spaltpolmotor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ständer 6n (n ist eine ganze Zahl) ausgeprägte Spaltpole aufweist, von denen mit in Umfangsrichtung wechselndem Erregersinn nur jeder dritte eine Erregerwicklung aufweist.This task is performed with a synchronized shaded pole motor of the type mentioned at the outset, according to the invention, in that the stand 6n (n is an integer) has pronounced split poles, of which with in the circumferential direction With a changing sense of excitation, only every third one has an excitation winding.

Der Nulldurchgang des asynchronen Drehmomentes kann durch geeignete Gestaltung der Eisenquerschnitte des Ständers und durch die Bemessung und Schaltung der Wicklungen dann so gelegt werden, daß sich optimale Verhältnisse bezüglich des Intrittfallens und des synchronen Laufes ergeben. Im Hinblick auf den synchronen Betrieb ist zu wünschen, das synchrone Drehmoment im synchronen Punkt möglichst stark positiv zu haben, damit der Gleichgewichtspunkt im Leerlauf zwischen asynchronem und synchronem Moment möglichst weit im generatorischen Bereich des synchronen Momentes liegt und somit das Nutzmoment vergrößert wird. Mit Rücksicht auf Pendelungen und das Intrittfallen ist die zulässige generatoriscrhe Vorbelastung aber begrenzt, und zwar abhängig von der Schwungmasse, und somit auf den jeweiligen Belastungsfall einzustellen. Bei wechselnder Belastung kann gegebenenfalls zur Erreichung der jeweiligen optimalen Verhältnisse von Anzugsmoment und synchronem Moment eine Einstellmöglichkeit mit an sich bekannter, im Luftspalt einstellbarer Feldblende vorgesehen werden.The zero crossing of the asynchronous torque can be achieved by suitable Design of the iron cross-sections of the stator and through the dimensioning and circuit the windings are then placed so that there are optimal conditions with respect to the Occurrence and the synchronous run result. In terms of synchronous Operation is desirable, the synchronous torque in the synchronous point as possible to have strong positive so that the point of equilibrium idle between asynchronous and synchronous torque as far as possible in the regenerative range of the synchronous torque and thus the useful torque is increased. With regard to oscillations and the permissible generator preload is limited, however, depending on the centrifugal mass, and thus on the respective load case to adjust. If the load changes, it may be possible to achieve the respective optimal ratios of tightening torque and synchronous torque an adjustment option can be provided with a field diaphragm which is known per se and can be adjusted in the air gap.

Der Ständer eines solchen Motors hat im einfachsten Falle sechs Pole, von denen nur zwei gegenüberliegende bewickelt sind. Durch den magnetischen Rückschluß über die nichtbewickelten Pole bildet sich dann ein sechspoliges Feld aus, dem das als Restfluß bleibende zweipolige Feld der bewickelten Pole überlagert ist. Durch Einschnürungen des Joches zwischen den nichtbewickelten Polen kann die Größe dieses sechspoligen Feldes festgelegt und eine solche Flußverteilung erreicht werden, daß die das asynchrone Drehmoment wiedergebende Drehzahl-Kennlinie die Forderungen für die Verwendung eines zu synchronisierenden Reluktanzläufers optimal erfüllt.In the simplest case, the stator of such a motor has six poles, of which only two opposite ones are wound. By the magnetic return A six-pole field is then formed over the non-wound poles, to which the as a residual flux remaining two-pole field of the wound poles is superimposed. By Constrictions of the yoke between the non-wound poles can reduce the size of this six-pole field and such a flux distribution can be achieved that the speed characteristic representing the asynchronous torque meets the requirements for the use of a reluctance rotor to be synchronized is optimally fulfilled.

An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.An exemplary embodiment of the invention will be explained with reference to the drawing.

F i g. 1 zeigt die Bildung der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie, F i g. 2 den prinzipiellen Aufbau eines Ständers. In F i g. 1 zeigt die Kurve a die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie (Drehmoment Md über der Drehzahl n) einer sechspoligen Asynchronmaschine mit Käfigläufer. Diese Kennlinie geht unterhalb der synchronen Drehzahl von 1000 U/min durch den Nullpunkt. Der Betrag des gegenläufigen Momentes für das Intrittfallen ist durch die Ordinate m über der synchronen Drehzahl gegeben. Wird dieser Betrag zu groß, so kann die Maschine durch einen Reluktanzläufer nicht mehr in den synchronen Lauf gezwungen werden. Wird aber im Luftspalt einer solchen Maschine zusätzlich ein zweipoliges Feld erzeugt, so wird sich dem Moment nach der Kennlinie a ein Moment nach der Kennlinie b des zweipoligen Feldes überlagern. Die Kennlinie c des resultierenden Momentes geht nun durch den synchronen Nullpunkt von 1000 U/min oder kann sogar darüber liegen.F i g. 1 shows the formation of the torque-speed characteristic curve, F i g. 2 the basic structure of a stand. In Fig. 1 shows curve a, the torque-speed characteristic (torque Md versus speed n) of a six-pole asynchronous machine with a squirrel cage rotor. This characteristic curve goes through the zero point below the synchronous speed of 1000 rpm. The amount of the opposing moment for falling is given by the ordinate m over the synchronous speed. If this amount becomes too large, the machine can no longer be forced to run synchronously by a reluctance rotor. If, however, a two-pole field is additionally generated in the air gap of such a machine, then the moment following characteristic curve a will be superimposed on a moment following characteristic curve b of the two-pole field. The characteristic curve c of the resulting torque now goes through the synchronous zero point of 1000 rpm or can even lie above it.

Bei dem Ständer des sechspoligen Spaltpol-Reluktanzmotors nach F i g. 2 sind nur die beiden Spaltpole 1, 2 mit Erregerwicklungen 3, 4 bewickelt. Diese Erregerwicklungen sind mit in Umfangsrichtung wechselndem Erregungssinn geschaltet. Durch Einschnürungen 5 und 6 im Jochring 7 begünstigt, ergibt sich ein Rückschluß des Feldes über die unbewickelten Spaltpole 8, 9 zum bewickelten Spaltpol 1 und die unbewickelten Spaltpole 10, 11 zum bewickelten Spaltpol 2, so daß sich insgesamt ein sechspoliges Feld ergibt. Diesem sechspoligen Feld ist das zweipolige Feld des Restflusses der Pole 1, 2 überlagert. Durch die Wahl der Querschnitte der bewickelten und unbewickelten Spaltpole und der Jocheinschnürungen 5 kann die jeweils günstigste Flußverteilung nach den Forderungen für die Verwendung eines Reluktanzläufers erfüllt werden.In the case of the stator of the six-pole shaded-pole reluctance motor according to FIG. 2, only the two split poles 1, 2 are wound with excitation windings 3, 4. These excitation windings are connected with a direction of excitation that changes in the circumferential direction. Favored by constrictions 5 and 6 in the yoke ring 7, there is a conclusion of the field via the unwound split poles 8, 9 to the wound split pole 1 and the unwound split poles 10, 11 to the wound split pole 2, so that a six-pole field results. The two-pole field of the residual flux from poles 1, 2 is superimposed on this six-pole field. By choosing the cross-sections of the wound and unwound gap poles and the yoke constrictions 5, the most favorable flux distribution according to the requirements for the use of a reluctance rotor can be met.

Claims

Claims: 1. Synchronized shaded-pole motor with an asynchronously starting reluctance rotor and with a stator, in which a higher-pole rotating field corresponding to the synchronous speed is superimposed for the purpose of shifting the zero crossing of the asynchronous torque to the synchronous speed or slightly above a low-pole rotating field, characterized in that that the stator 6 n (n is an integer) has pronounced gap poles (1, 2, 8 to 11), of which only every third (1, 2) has an excitation winding (3, 4) with a direction of excitation changing in the circumferential direction.

2. Synchronized shaded pole motor according to claim 1, characterized characterized in that the cross-section of the unwound pronounced split poles (8 to 11) is smaller than the cross section of the wound pronounced gap poles (1, 2).

3. Synchronized shaded pole motor according to claim 1 or 2, characterized in that that the yoke between two adjacent, non-wound split poles (7, 10 or 9, 11) has constrictions (5, 6).

4. Synchronized shaded pole motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that adjustable in the air gap Pole apertures are arranged.