DE1638472C

DE1638472C - Adjustable induction motor

Info

Publication number: DE1638472C
Authority: DE
Inventors: Arnold 7312 Kirchheim Muller
Original assignee: Arnold Muller Elektromaschinen, 7312 Kirchheim
Publication date: 1972-04-20

Description

Die Erfindung betrifft einen regelbaren Induktionsmotor, bei dem der Stator relativ zu wenigstens zwei Rotoren verschiebbar ist, die elektrisch voneinander unabhängig sind und von denen der eine fest mit der Motorwelle gekuppelt ist, wogegen der andere drehbar auf dieser angeordnet ist und ein Lüfterrad antreibt. The invention relates to a controllable induction motor, in which the stator relative to at least two Rotors is displaceable, which are electrically independent of each other and of which the one fixed to the Motor shaft is coupled, whereas the other is rotatably arranged on this and drives a fan wheel.

Bei einem bekannten Motor dieser Art sind zwei Rotoren fest mit der Motorwelle vereinigt, während ein dritter Rotor mit einem Liifterflügel versehen ist und auf einer um die Motorwelle drehbaren Lagerbuchse sitzt. Von den beiden mit der Motorwelle fest gekuppelten Rotoren besitzt der eine einen Kurzschlußkäfig mit hohem Widerstand, wogegen der andere Antriebsrotor als Doppelkäfigläufer ausgebildet ist. Dabei wird der äußere Käfig dieses Rotors jedoch durch dieselben Stäbe gebildet, die auch den Käfig des anderen Rotors verkörpern und lediglich entsprechend verlängert sind.In a known motor of this type, two rotors are firmly united with the motor shaft, while a third rotor is provided with a lifter vane and on a bearing bush that can be rotated around the motor shaft sits. Of the two rotors that are firmly coupled to the motor shaft, one has a short-circuit cage with high resistance, whereas the other drive rotor is designed as a double cage rotor is. However, the outer cage of this rotor is formed by the same bars as the cage embody the other rotor and are only extended accordingly.

Zum Anlauf der antreibenden Rotoren wird der ao axial verschiebbare Stator nach und nach über den Rotor mit dem Kurzschlußkäfig aus Meterial mit hohem Widerstand geschoben. Je mehr er diesen axial gesehen überdeckt, desto mehr wird der die Lüfterflügel tragende Rotor frei. Das bedeutet aber, daß as dieser Rotor schließlich stillstehen und der Motor in seiner Gesamti.eit nicht mehr gekühlt werden würde. Um dies zu vermeiden, ist e^:ne Fliehkraftkupplung vorgesehen, welche die den Lüfterrotor aufnehmende Lagerbuchse mit der MotofwelJ abhängig von deren Drehzahl kuppelt.To start up the driving rotors, the axially displaceable stator is gradually pushed over the rotor with the short-circuit cage made of material with high resistance. The more it covers it, viewed axially, the more the rotor carrying the fan blades becomes free. However, this means that this rotor would eventually come to a standstill and the motor as a whole would no longer be cooled. To avoid this, e ^is: ne centrifugal clutch provided which couples the fan rotor receiving bushing with the MotofwelJ dependent on their rotational speed.

Angesichts der Tatsache, daß die volle Geschwindigkeit der Motorwelle bzw. des Motors erst dann erreicht wird, wenn der axial verschiebbare Stator den Doppelkäfigläufer voll überdeckt, und demgemäß alle anderen Zwischenverschicbungslagen geringere Motordrehzahlen bedingen, läuft der Lüfterrotor gerade in den unteren Drehzahlbereichen des Motors mit verminderter Drehzahl. Die Folge davon ist eine entsprechend verminderte Kühlwirkung. Dieser Umstand wirkt sirh sehr ungünstig aus, weil mit zunehmendem Schlupf der Ständerstrom zunimmt, wodurch eine zusätzliche Erwärmung auftritt, so daß die ohnehin /u geringe Kühlung des Motors im unteren Drehzahl bereich infolge der zusätzlichen Erwärmung noch unzulänglicher wird. Das heißt, Motoren dieser Art müssen erheblich überdiemensioniert und außerdem noch durch zusätzliche Maßnahmen in der Kühlung verbessert werden.In view of the fact that the full speed of the motor shaft or the motor only then is achieved when the axially displaceable stator completely covers the double cage rotor, and accordingly all other Zwischenverschicbungslagen lower The fan rotor is currently running in the lower speed ranges of the engine with reduced speed. The consequence of this is a correspondingly reduced cooling effect. This condition has a very unfavorable effect, because the stator current increases with increasing slip, which means an additional heating occurs, so that the already / u low cooling of the motor in the lower speed area becomes even more inadequate as a result of the additional heating. That is, engines of this type must be significantly oversized and also through additional measures in the cooling be improved.

Hinzu kommt noch, daß hier durchaus der Fall eintreten kann, daß der Motor gerade bei einer solchen Drehzahl betrieben wird, bei der die Kupplung gerade noch nicht auslöst, so daß überhaupt keine Kühlung durch den Lüfter erfolgt und damit die Gefahr eines Durchbrennens der Motorwickliing bcsteht. In addition, the case may well arise here that the engine is precisely in such a case Speed is operated at which the clutch is just not released, so that none at all Cooling takes place through the fan and thus there is a risk of the motor winding being burned through.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen regelbaren Induktionsmotor zu schaffen, bei dem unabhängig von der jeweiligen Drehzahl der Antriebswelle sowie von der räumlichen Zuordnung des Stators zum Rotor eine gleichbleibend gute KUhlwirkung gewährleistet ist und bei dem ferner eine elektrische Kopplung von Rotoren in Form eines gemeinsamen Kurzschlußkäfigs vermieden und der Wirkungsgrad erhöht ist.The present invention is based on the object of creating a controllable induction motor, regardless of the respective speed of the drive shaft and the spatial allocation of the stator to the rotor a consistently good cooling effect is guaranteed and in which, furthermore an electrical coupling of rotors in the form of a common squirrel cage avoided and the Efficiency is increased.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die aktiven Eisenlängen des Stators und der Motoren so bemessen sind, daß der drehbare Rotor unabhängig von der jeweiligen Eindringtiefe des IVst auf der Motorwelle sitzenden Rotors in den Siainr stets mit seiner Nenndrehzahl umläuft.This object is achieved in that, according to the invention, the active iron lengths of the stator and the Motors are dimensioned so that the rotatable rotor is independent of the depth of penetration of the IVst The rotor that sits on the motor shaft and in which Siainr always rotates at its nominal speed.

Dabei besteht auch die Möglichkeit, an Stelle ii.«s Stators die die Rotoren aufnehmende Motonw.-Ile axial verschiebbar anzuordnen. Ferner können -..-wohl der Stator wie die Motorwelle mit den Rotoren axial verschiebbar gelagert sein. Schließlich läßt sich eine Relativverschiebung der Rotoren gegenüber ck■:,. Stator auch dadurch erzielen, daß die Rotoren ;:;
der Motorwelle selbst in axialer Richtung hin- in
herbewegbar sind.There is also the possibility of arranging the motor shafts accommodating the rotors so as to be axially displaceable in place of the stator. Furthermore, the stator, like the motor shaft with the rotors, can be mounted so as to be axially displaceable. Finally, a relative displacement of the rotors with respect to ck ■:,. A stator can also be achieved in that the rotors;:;
the motor shaft itself in the axial direction
are moveable.

Regelbare Induktionsmotor mit unabhängig ν
der augenblicklichen Drehzahl der Abtriebswc; „ gleichbleibender Kühlung sind insoweit bekannt,
diese einen vergrößerten Luftspalt zur Aufnäht;.; eines axial verschiebbaren Zwischenrotors aus nicht ferromagnetischem Material aufweisen, der mit do Motorabtriebswelle gekuppelt ist und der einen R>
tor konzentrisch umschließt, welcher einen Lüftet flügel antreibt. Dabei läuft der den Lüfterflügel antreibende Rotor unabhängig von der augenblicklichen Eindringtiefe da Zwischenrotors in den Luftspalt mit praktisch gleichbleibender Drehzahl um.Adjustable induction motor with independent ν
the current speed of the Abtriebswc; "Constant cooling are known to the extent that
this an enlarged air gap for sewing;.; have an axially displaceable intermediate rotor made of non-ferromagnetic material, which is coupled to the motor output shaft and the one R>
concentrically enclosing the gate, which drives a ventilation sash. In this case, the fan blades the driving rotor runs independently of the instantaneous depth of penetration as the intermediate rotor in the air gap with virtually constant speed to.

Mit Rücksicht auf den verhältnismäßig großen Luftspalt und die im Zwischenrotor entstehenden Verluste ist der Wirkungsgrad solcher Motoren jedoch nicht sehr hoch.Taking into account the relatively large air gap and the air gap that arises in the intermediate rotor Losses, however, the efficiency of such motors is not very high.

Die Erfindung wird im nachstehenden an Hand der Zeichnung noch näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel eines regelbaren Induktionsmotors mit zwei Rotoren schematisch veranschaulicht ist. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which an exemplary embodiment a controllable induction motor with two rotors is illustrated schematically. It indicates

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Induktionsmotor, F i g. 1 a longitudinal section through the induction motor,

F i g. 2 eine Ansicht längs des Schnittes A-B durch Fig. 1.F i g. 2 shows a view along section AB through FIG. 1.

Im Motorgehäuse 1 ist der Stator 2 längsverschiebbar angeordnet. Zu diesem Zweck sind drei gleichmäßig am Ständerinnenumfang verteilt angebrachte Rollenfuhrungen3 vorgesehen, die mittels Schrauben 4 fest mit dem Gehäuse 1 vereinigt sind. In das Statorblechpakct ist ein Bolzen 5 eingeschraubt, der einen Gewindeklotz 6 aufweist, welcher eine Gewindespindel 7 aufnimmt. Zur Axialverschiebung der aus Gewindeklotz 6, Bolzen 5 und Rotor gebildeten Einheit ist im Motorgehäuse ein Längsschlitz 8 vorgesehen. Zu beiden Seiten des Schlitzes 8 sind Lagerböcke 9 für die Gewindespindel 7 angeordnet, die durch einen ebenfalls auf dem Motorgehäuse angebrachten Motor im und entgegen dem Uhrzeigersinn antreibbar ist.In the motor housing 1, the stator 2 is arranged to be longitudinally displaceable. For this purpose, three are evenly Roller guides3 attached distributed on the inside of the stator are provided, which are fastened by means of screws 4 are firmly united with the housing 1. A bolt 5 is screwed into the stator lamination package, which has a threaded block 6 which receives a threaded spindle 7. For the axial displacement of the A unit formed from threaded block 6, bolt 5 and rotor is provided with a longitudinal slot 8 in the motor housing. On both sides of the slot 8 bearing blocks 9 are arranged for the threaded spindle 7, the clockwise and anti-clockwise by a motor also mounted on the motor housing is drivable.

Auf der Motorwclle 11 sitzen zwei Rotoren 12 und 13, von denen der eine, 12, fest mit der Welle vereinigt ist und der andere, 13, drehbar auf der Welle gelagert ist. Die drehbare Lagerung des Rotors 13 auf der Motorwelle 11 ist dabei mittels einer Hohlwelle 14 verwirklicht, auf der ein Llifterrad 15 fest angebracht ist. Die Hohlwelle 14 sowie die Motorwclle Il sind im Lagerschild 16 gelagert. Mit der Motorwelle Il ist lUftcrseitig ein Tachodynamo 17 vereinigt. On the motor shaft 11 sit two rotors 12 and 13, one of which, 12, is firmly united with the shaft and the other, 13, is rotatably mounted on the shaft. The rotatable mounting of the rotor 13 on the motor shaft 11 is realized by means of a hollow shaft 14 on which a lifter wheel 15 is fixed is appropriate. The hollow shaft 14 and the motor shafts II are mounted in the end shield 16. With the motor shaft A speedometer 17 is combined on the air side.

Das Blechpaket des Stators 2 ist etwas langer bemessen als jedes einzelne der Blechpakete der Rotoren 12 und 13, welche im gezeigten Beispiel gleiche Länge besitzen, jedoch auch verschieden lang sein können. Dadurch ist gewährleistet, daß auch bei vollständig innerhalb des Stators befindlichem Rotor 12The laminated core of the stator 2 is a little longer than each of the laminated cores of the rotors 12 and 13, which in the example shown have the same length, but can also be of different lengths be able. This ensures that even when the rotor 12

auch der Rotor 13 noch zu einem Teil in den Rotor hineinragt, wodurch dieser auch in dieser extremen Lage des Rotors 12 weiterhin umläuft. Das bedeutet, daß auch der Lüfterflügel rotiert, womit die Kühlung aufrechterhalten bleibt. Insbesondere bei Motoren für größere Leistungen kann der drehbar auf der Welle Il gelagerte Rotor 13 eine geringere Länge aufweisen als der Rotor 12. Der vordere Lagerdeckel ist mit 18 bezeichnet und enthält das Lager für die Antriebswelle 11. Gegebenenfalls können die beiden Rotoren 12 und 13 in Grenzen gegeneinander verschiebbar angeordnet sein, so daß sich deren gegenseitiger Abstand variieren läßt.also the rotor 13 protrudes partially into the rotor, whereby this also in this extreme Position of the rotor 12 continues to rotate. This means that the fan blade also rotates, which provides cooling is maintained. The rotatable on the Shaft II mounted rotor 13 have a shorter length than the rotor 12. The front bearing cover is denoted by 18 and contains the bearing for the drive shaft 11. If necessary, the two Rotors 12 and 13 can be arranged to be displaceable relative to one another within limits, so that their mutual Can vary the distance.

Der beschriebene Regeimotor arbeitet wie folgt: Je nach Drehzahl und Drehmoment nehmen die beiden Rotoren 12 und 13 eine bestimmte Relativlage zum Stator ein. Soll beispielsweise die Drehzahl unabhängig vom Drehmoment konstant gehalten werden und tritt eine Drehmomentänderung auf dann steigt oder fällt die Motordrehzahl je nachdem, ob ao sich das Drehmoment verringert oder vergrößert. Die vom Tachodynamo abgegebene Spannung ist nun proportional der Drehzahl der Motorwelle 11, und sie wird als Steuergröße benutzt, in der Weise, daß der Motor 10 so lange im Links- oder Rechtslauf be- a₅ trieben wird, bis der Stator 2 gegenüber dem Rotor 12 axial so weit verschoben ist, daß die Motorwelle wieder mit der Solldrehzahl umläuft. Der vom bzw über den Tachodynamo 17 gesteuerte Stellmoini 10 kann auch im Innern des Motorgehäuses vorge^eh.-n und über ein Winkelgetriebe od. dgl. mit der (;..■-windespindel 7 gekuppelt sein.The control motor described works as follows: Depending on the speed and torque, the two rotors 12 and 13 assume a certain position relative to the stator. For example, if the speed is to be kept constant regardless of the torque and if a change in torque occurs, then the engine speed rises or falls depending on whether the torque is reduced or increased. The voltage output by the speedometer dynamo is now proportional to the rotational speed of the motor shaft 11, and it is used as a control variable, is a ₅ driven in such a manner that the motor 10 is sawn in clockwise or clockwise until the stator 2 with respect to the rotor 12 is axially displaced so far that the motor shaft rotates again at the target speed. The Stellmoini 10 controlled by or via the speedometer 17 can also be provided in the interior of the motor housing and coupled to the winch spindle 7 via an angular gear or the like.

Claims

Patent claims:

I. Adjustable induction motor, in which the stator relative to at least two rotors v., -. is shiftable, which are electrically dependent on each other uiu: i> and one of which is firmly coupled to the motor shaft, while the other is rotatable is arranged on this and drives a LuHtrad, characterized by that the active iron lengths of the stator and the Rotors are dimensioned so that the rotatable rotor (13) regardless of the respective penetration depth of the one firmly seated on the motor shaft (11) The rotor (12) always rotates in the stator at its nominal speed.

2. Induction motor according to claim 1, characterized in that with the motor shaft (11) a Tachodynamo (17) is coupled for control purposes.

3. Induction motor according to the claims! and 2, characterized in that the distance is variable between the two rotors (12, 13).

1 sheet of drawings