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Die Erfindun- bezieht sich auf einen zweipolig bewickelten Induktionsmotor
für untersynchrone Drehzahlen, dessen für eine Mehrlochwicklung genuteter Ständer
nur einen Teil des Läuferumfangs mit durchgehend kleinem Luftspalt umschließt.
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Die Leerlaufdrehzahl no eines bekannten Induktionsmotors ist nahezu
gleich der Synchrondrehzahl tz", die sich nach der Gleichung
berechnet, wenn f die Netzfrequenz in Hz und p die gewickelte Polpaarzahl
des Motors ist. Bei Speisung durch ein Netz mit der Frequenz von 50 Hz sind
beispielsweise, zugehörig zu den möglichen Polpaarzahlen 1, 2,
3, 4 usw., die Synchrondrehzahlen 3000,
1500, 1000, 750
usw. U/min möglich. Auch die zu-,gehörigen Nenndrehzahlen sind damit abzüglich einer'
prozentualen Schlupfdrehzahl festgelegt. Insbesondere der Sprung zwischen
3000 und 1500 U/min ist sehr groß. Beispielsweise bei Haushaltswäscheschleudern,
bei denen die Schleudertrommel direkt auf der Motorwelle befestigt ist, ist jedoch
eine Zwischendrehzahl erwünscht, da die Wäsche bei 1500 U/min nicht genug
ausgeschleudert, bei 3000 U/min jedoch zu sehr durch die Fliehkräfte beansprucht
wird.
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Bisher hat man bei Verwendung zweipoliger Motoren die niedrigere Drehzahl
von 2300 U/min durch einen hohen Läuferwiderstand und damit durch einen extrem
hohen Schlupf erreicht. Weiterhin hat man Bremslüfter auf der Motorwelle befestigt.
Der hohe Schlupf bedingt jedoch hohe Motorverluste. Die Bremslüfter sind aufwendig
und vernichten Ab-
gabeleistung des Motors. Beide Maßnahmen erfordern eine
überdimensionierung des Motors.
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Es ist auch schon allgemein bekannt, Bruchlochwicklungen in nur einem
Teil der Ständernuten zu verteilen, wobei dann eine oder mehrere benachbarte Nuten
unbewickelt bleiben. Dabei werden die niedrigen Drehzahlen durch bremsende und künstlich
erzeugte C Oberfelder erzwungen. Diese Maßnahmen führen zu hohen Zusatzverlusten.
Außerdem steigen die elektromagnetischen Geräusche unzulässig an.
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Es ist auch bereits bekannt (»Electrical Review«, November
1960, S. 863), die verbleibenden unbewickelten Nuten mit einer in sich kurzgeschlossenen
Dämpferwicklung zu versehen; dabei werden zwar
störende Oberfelder nahezu
unterdrückt, jedoch entstehen in der Dämpferwicklung Stromwärmeverluste.
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Ein eingangs beschriebener Motor ist nach der deutschen Patentschrift
610 161 bekannt. Dort bedeckt der segmentartig ausgebildete Ständer lediglich
einen geringen Teil des Läuferumfangs, damit eine niedrige Drehzahl auch ohne Untersetzungsgetriebe
erzielt werden kann. Ein Versuch, die Segmentweite des Ständers über einen Bedeckungswinkel
von mehr als 180' hinaus zu vergrößern, führt zu nachteiligen Nebenwirkungen.
Das Geräuschverhalten ist unbefriedigend, und der Kupferaufwand für die einseitig
konzentrierte Wicklung ist groß.
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Nach der deutschen Patentschrift 841019 ist ein ähnlicher Motor
bekannt, bei welchem jedoch eine vierpolige Wicklung auf ausgeprägten Polen konzentriert
ist. Der Abstand der einzelnen Pole ist verstellbar, so daß verschiedene Drehzahlen
einstellbar sind. Auch dieser Motor ist aus gleichen Gründen wie der nach der deutschen
Patentschrift 610 161
bekannte Motor für hohe Betriebsdrehzahlen nicht geeignet.
Hinzu kommt als Nachteil, daß die Wicklungen auf ausgeprägten Polen konzentriert
sind. Dadurch entstehen Hochlaufschwierigkeiten und zusätzliche Geräusche.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine im Bereich
zwischen 1500 und 3000 U/min liegende Nenndrehzahl durch Maßnahmen
zu erreichen, die nicht zu schädlichen Nebenwirkungen führen.
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Deshalb wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Ständerjoch den
Läufer ringförmig vollkommen geschlossen umgibt, so daß sich die Ständerlücke als
eine Zone mit vielfach erweitertem Luftspalt darstellt, und daß die Zonenbreite
der Ständerlücke kleiner als 180' ist und daß der Ständer in üblicher Weise
ringartig geschlossen unter der Annahme, daß die Ständerlücke eine der Nuten ist,
bewickelt ist.
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Durch die Maßnahme wird die Leerlaufdrehzahl ohne nachteilige Bremsung
und ohne hohe Schlupfverluste reduziert. Bezeichnet man mit 2 -cp den Läuferumfang
und mit vL die Länge der Ständerlücke, so stellt sich die erfindungsgemäß reduzierte
Leerlaufdrehzahl etwa nach folgender Gleichung ein:
Die Wellenlänge des von der Ständerwicklung erzeugten Drehfeldes wird infolge der
Ständerlücke ohne schädliche- Oberfeldbildung verkleinert.
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Es zeigte sich, daß der Wirkungsgrad und das Geräuschverhalten solcher
Motoren nicht merkbar verschlechtert wurden. Die bei der erfindungsgemäßen Maßnahme
meßbare einseitige Zugkraft auf den Läufer ist so gering, daß insbesondere bei Motoren
kleinerer Leistung keine unzulässig hohe Lagerbelastung zu befürchten ist. Diese
Zugkräfte sind sogar niedriger, als bei Verwendung einer bekannten Bruchlochwicklung.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert.
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Die Figur zeigt den Ständerblechschnitt eines erfindungsgemäßen Induktionsmotors.
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Die aufeinanderfolgenden Nuten 1 bis 19 sind in herkömmlicher
Weise in jeweils gleichem Abstand regelmäßig am Bohrungsumfang verteilt. Unter den
Zähnen, die den Nuten 1 bis 19 benachbart sind, ist der Luftspalt
zwischen dem Ständerblech und dem Läufer 20 wie üblich klein, beispielsweise
0,3 mm. Über einem Läuferabschnitt mit der BreiterL ist jedoch der Luftspalt
infolge der Lücke 21 des Ständerblechs vielfach größer.
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Die Bewicklung erfolgt in herkömmlicher Weise unter der Voraussetzung,
daß die Ständerlücke 21 eine Nut ist. Der Blechschnitt nach der F i g u r
hat dementsprechend 20 Nuten. Bewickelt man ihn beispielsweise mit einer zweipoligen
und zweisträngigen Wicklung, so ergibt sich mit vi. = 60' eine ideelle Leerlaufdrehzahl
von etwa
Die Nenndrehzahl beträgt je nach Belastung etwa 2300 U/min.
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Die gleiche Wirkung wie mit einem Blechschnitt nach der F i
g u r würde man erzielen, wenn man bei einem konventionellen 24nutigen symmetrischen
Blechschnitt vier Zähne weglassen würde. Es ist je-
doch
vorteilhaft, dadurch Blech zu sparen, daß man den Blechschnitt an der Stelle der
Ständerlücke abflacht. In der F i cy u r ist deshalb die Breite b, kleiner
als die Breite bV Der Jochabschnitt 22 dber der Ständerlücke ist zur Bohrung hin
verdrängt.
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In der F i u r ist ein Blechschnitt speziell für erniedrigte
zweipolige Drehzahlen dargestellt. Die gleichen Auslegunasgesichtspunkte der Erfindung
lassen sich natürlich ohne weiteres auf vier- und höherpolige M,)toren übertragen.
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CP