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Die Erfindung bezieht sich auf einen Einphasenasynchronmotor mit
einem unbewickelten oder einen Kurzschlußkäfig tragenden Rotor und einem aus Blechen
geschichteten Stator mit zwei Wicklungen, deren eine als Hauptfeldwicklung dient
und insbesondere in Nuten des Stators liegt, während die andere als Hilfswicklung
dient.
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Derartige Motoren eignen sich, besonders wenn sie in ihrer Drehrichtung
umschaltbar sind, vor allem für kleinere und größere Antriebe mit verschiedenen
Drehzahlen je nach der ausgeführten Polzahl. Bekannte Motoren dieser Art weisen
zwei Wicklungen auf, deren Wicklungsachsen aufeinander senkrecht stehen, wobei die
eine Wicklung das Hauptfeld und die andere das sogenannte Hilfsfeld erzeugt. Das
Hilfsfeld ergibt zusammen mit dem Hauptfeld ein Drehfeld, welches auch bei Stillstand
des Läufers ein Drehmoment in dessen wicklungslosen Körper erzeugt. Durch Umpolung
einer der beiden Wicklungen kann die Drehrichtung des Motors umgekehrt werden. Bei
diesen bekannten Motoren bereitet die Unterbringung der Hilfswicklungen und ihre
Befestigung am Motor gewisse Schwierigkeiten, so daß sie nicht an der für das Drehmoment
günstigsten Stelle angeordnet werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Motorkonstruktion
zu schaffen, die eine praxisgerechte Gestaltung aller Bauteile aufweist, so daß
deren Herstellung einfach und billig ist und bei der alle Bauteile optimal ausgenutzt
sind.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die
Schichtung des Stators in Achsrichtung des Rotors und senkrecht zu dessen Schichtung
vorgesehen ist, wobei die Statorbleche entweder selbst die Hilfswicklung bilden
oder diese zwischen den Statorblechen räumlich parallel zu diesen angeordnet ist.
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Dabei kann der Stator zwei- oder mehrpolig ausgeführt sein, und der
als Kurzschlußläufer ausgebildete Rotor ist zweckmäßig aus einzelnen nebeneinanderliegenden
Rotorblechen geschichtet.
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In vorteilhafter Ausbildung ist der Stator des neuen Einphasenasynchronmotors
in zwei Blechpaketen unterteilt, die je einen geschlossenen Ring bilden, und ist
die Hilfswicklung zwischen diesen beiden Blechpaketen untergebracht. Zweckmäßig
besitzen die gebildeten, geschlossenen Ringe eine rechteckige Form.
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Dabei sind vorteilhaft die beiden Blechpakete durch zwei nichtmagnetisierbare
Lagerträger getrennt und gehalten, in denen Rotorwellenlager angeordnet sind.
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Vorteilhaft ist, wenn die Hilfswicklung zwischen den einzelnen Blechlagen
des Stators aufgeteilt untergebracht ist.
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Hierbei ist von Vorteil, wenn der Stator aus Blechband gewickelt
ist, das Anschlüsse für die Stromzuleitung aufweist, und ferner die einzelnen Blechlagen
voneinander elektrisch isoliert sind. Vorteilhaft können die Blechlagen durch den
Klebstoff isoliert sein, mit dem der Stator geklebt sein kann.
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In anderer vorteilhafter Ausbildung ist die Hilfswicklung in Form
folienartiger Streifen zwischen den einzelnen Blechlagen angebracht und von Blechlage
zu Blechlage sich fortsetzend gewickelt oder sind entsprechende Verbindungsteile
zwischen den einzelnen Hilfswicklungslagen vorgesehen.
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In weiterer vorteilhafter Ausführung ist die Hilfs-
wicklung zwischen
den einzelnen Blechlagen als leitender Belag derselben ausgebildet und sind stromleitende
Verbindungen von Belag zu Belag vorgesehen, wobei jeder Belag einen unterbrochenen
Ring bildet, an dessen Unterbrechungsstelle die stromleitende Verbindung ansetzt.
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Ferner kann vorteilhaft die als stromleitender Belag oder Folie zwischen
den einzelnen Lagen des gewickelten Stators untergebrachte Hilfswicklung gegen die
Statorbleche elektrisch isoliert sein.
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Vorteilhaft besitzt hierzu der Rotor eine koaxiale Ausnehmung im
Bereich der Lager, in der die Wicklung des Stators platzsparend unterbringbar ist.
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Im einzelnen ist zu diesen vorteilhaften Ausführungen zu ergänzen,
daß die Hilfswicklung eine konzentrierte Spule sein kann, die zwischen zwei den
Stator bildenden Blechpaketen untergebracht ist wobei die Blechpakete in Längsrichtung
der Rotordrehachse geschichtet sind und einen geschlossenen magnetischen Pfad bilden,
der vom Hauptfeld durchflossen wird. Ebenso ringförmig wie dieser Pfad liegt die
Hilfswicklung zwischen den Paketen. Wenn die Hilfswicklung so aufgeteilt wird, daß
sie zwischen allen oder zumindest mehreren der Blechlagen des Stators untergebracht
ist, kann die stromleitende Wicklung auf verschiedene Art verwirklicht werden.
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Zum Beispiel ist es denkbar, dünne Folien zwischen je zwei Blechlagen
zu legen, die eine oder mehrere Wicklungen bilden können. Eine Isolierung ist mittels
einer dünnen Lack- oder Kunststoffkleberschicht leicht möglich. Des weiteren kann
z. B. ein leitender Belag auf die Bleche gebracht werden, der auf jedem Blech eine
oder mehrere Windungen bildet. Die einzelnen Windungen werden von Blechlage zu Blechlage
durch entsprechende leitende Verbindungen zusammengeschaltet. Schließlich ist es
auch möglich, den Stator selbst als Hilfswicklung auszubilden, indem dieser aus
einem Blechband gewickelt wird, dessen Lagen gegeneinander isoliert werden.
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Diese Isolierung kann je nach den Spannungen sehr dünn gehalten oder
andernfalls stark ausgebildet werden, so daß die Beeinträchtigung des magnetischen
Leitwertes in erträglichen Grenzen bleibt, d. h. das Hauptfeld ausreichend groß
gemacht werden kann.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen
noch näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Einphasenasynchronmotor in vereinfachter schematischer Darstellung, F i g. 2 eine
Seitenansicht des neuen Motors, F i g. 3 die Draufsicht auf den neuen Motor, F i
g. 4 das Schaltbild für eine beispielsweise Wicklungsschaltung des neuen Motors,
F i g. 5 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Einphasenasynchronmotors, F i g. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Einphasenasynchronmotors und F i g. 7 eine schaubildliche
Darstellung eines Statorabschnittes eines erfindungsgemäßen Einphasenasynchronmotors,
bei dem der Stator selbst als Hilfswicklung dient.
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In den Figuren sind folgende Bezeichnungen gewählt: 1 bzw. 1' bedeutet
den Stator bzw. ein Blechpaket desselben, 2 den Rotor, 3 die Rotorwelle,
4
ein Abtriebsrad, 5, 5' die Lager, 6, 6' die BIechpakete mit Nuten für die Hauptfeldwicklung
W1 und W, die Hilfswicklung; mit 1 und 19 sind die Ströme in den beiden Wicklungen
bezeichnet. Mit 7 schließlich ist der gewickelte Stator bezeichnet, Fig. 5, Fig6
und Fig. 7.
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Die Anordnung nach Fig. 1 läßt das Grundsätzliche der Erfindung erkennen.
Innerhalb eines (rechteckigen) Statorringes aus Blechen ist ein Rotor 2 gelagert.
Die auf beliebige Weise ausführbaren Lager 5, 5' sind beidseits des Statorinnenteiles
angebracht und dienen gleichzeitig im Falle mehrerer Blechpakete zur Halterung und
Verbindung derselben.
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Bei einer Ausführung mit nur einem Blechpaket, zwischen dessen einzelnen
Lagen die Hilfswicklung verteilt ist, können, wie aus F i g. 1 ersichtlich, z. B.
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mehrere Windungen zwischen je zwei Blechen untergebracht werden. Die
Verbindung der Windungen mit der nächsten Windungslage erfolgt außerhalb des Statorringes
z. B. durch fest angebrachte leitende Verbindungsteile oder einfach durch Weiterführung
des Leiters. Die Hauptfeldwicklung ist gemäß Fig. 1 in zwei Teile unterteilt, diezhinter-
oder nebeneinander geschaltet sind und ein gleichgerichtetes magnetisches Feld erzeugen,
das den Rotor 2 durchsetzt und sich über den - Stator 1 schließt. Die Hilfswicklung
läuft parallel zu den Blechen um die Hauptfeldwicklung herum, die auch auf ausgeprägten
Polen sitzen könnte. Der Rotor 2 wird im allgemeinen aus vollem Eisen gefertigt
sein, kann er z. B. aus einem Eisenblechband gewickelt sein oder einen Hohlzylinder
bilden, dessen Böden magnetisch leitend sind und auf der Welle 3 sitzen. Ein -derart
leicht ausgebildeter Rotor besitzt ein entsprechend geringes Trägheitsmoment und
ist daher für schnellen Drehrichtungswechsel geeignet. Wesentlich ist nur, daß die
drehmomenterzeugenden Wirbelströme im Läufer fließen können und die magnetische
Leitfähigkeit ausreichend ist, um das Hauptfeld nicht zu sehr zu schwächen.
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Die in Fig.2 dargestellte Ausführungsvariante zeigt eine Seitenansicht
eines Motors mit zweigeteiltem Blechpaket und dazwischenliegender Hilfswicklung.
Vorzugsweise wird für den Magnetfluß der Hilfswicklung ein zusätzlicher Eisenteil
vorgesehen, der die beiden Blechpaketteile verbindet und in Rotorlängsrichtung parallel
zur Achse desselben liegt. Hierdurch wird die Wirksamkeit der Hilfswicklung erhöht.
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In der Fig 3 ist in Draufsicht eine weitere Variante dargestellt,
wobei die Hilfswicklung verteilt zwischen den einzelnen Lagen der Bleche des Hilfsstators
angeordnet ist. Zusätzlich könnte noch eine konzentrierte Hilfswicklung zwischen
den Blechpaketen vorgesehen sein. Die einzelnen Wicklungslagen zwischen den Blechen
des Stators sind auf irgendeine geeignete Weise miteinander verbunden, F i g. 7,
so daß eine fortlaufende Wicklung gleichen Wicklungssinnes entsteht. Wenn die Hilfswicklung
konzentriert ausgeführt wird, wird sie auf der Seite, wo das Abtriebsrad liegt,
an der hier durchtretenden Welle 3 beidseits oder an einer Seite vorbeigeführt,
was aber in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist.
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Die Fig. 4 läßt eine prinzipielle Schaltungsmöglichkeit der Wicklungen
erkennen. In jedem Falle ist zur Umschaltung der Polarität einer der beiden Wicklungssysteme
eine entsprechende Vorrichtung.
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z. B. ein Polwechselschalter, nötig.
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In F i g. 5 ist eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Motorkonstruktion
gezeigt, wobei der Stator selbst als Hilfswicklung aus einem magnetisierbaren Blechband
gewickelt ist, dessen Lagen gegeneinander isoliert sind, z B. mittels eines Trockenklebers,
der die Bleche verbindet. Um einen möglichst günstigen magnetischen Pfad für den
Hauptmagneffiuß zu schaffen, ist die Hauptfeldwicklung W1 hier in Nuten zweier besonderer
geschichteter Blechpakete 7 untergebracht, welche mit dem gewickelten Stator fest
verbunden sind. Die Lagerteile sind gegen den Stator elektrisch isoliert, um eine
Kurzschließung der Bleche zu vermeiden.
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In F i g. 6 ist eine vierpolige Ausführung gezeichnet. Die Bleche
werden in der Praxis.nach Fig. 5 und Fig. 7 so isoliert, damit ein ausreichender
Berührungschutz erreicht wird.
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Patentansprüche: 1. Einphasenasynchronmotor mit einem unbewickelten
oder einen Kurzschlußkäfig tragenden Rotor und einem aus Blechen geschichteten Stator
mit zwei Wicklungen, deren eine als Hauptfeldwicklung dient und insbesondere in
Nuten des Stators liegt, während die andere als Hilfswicklung dient, dadurch gekennzeichnet.
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daß - die Schichtung des Stators (1) in Achsrichtung des Rotors (2)
und senkrecht zu dessen Schichtung vorgesehen ist, wobei die Statorbleche entweder
selbst die Hilfswicklung (W2) bilden oder diese zwischen den Statorblechen räumlich
parallel zu diesen angeordnet ist.
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2. Einphasenasynchronmotor nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stator (1) in zwei Blechpakete unterteilt ist, die je einen geschlossenen
Ring bilden, und die Hilfswicklung (W2) zwischen diesen beiden Blechpaketen untergebracht
ist.
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3. Einphasenasynchronmotor nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Blechpakete durch zwei nichtmagnetisierbare Lagerträger getrennt
und gehalten sind, in denen Rotorwellenlager (5) angeordnet sind.
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4. Einphasenasynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfswicklung (IVt2) aufgeteilt zwischen den einzelnen Blechlagen des Stators
(1) untergebracht ist.
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5. Einphasenasynchronmotor nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stator(l) aus Blechband gewickelt ist, das Anschlüsse für die Stromzuleitung
aufweist, und ferner die einzelnen Blechlagen (7) voneinander elektrisch isoliert
sind.
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6. Einphasenasynchronmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfswicklung (W2) in Form folienartiger Streifen zwischen den einzelnen
Blechlagen (7) angebracht und von Blechlage zu Blechlage sich fortsetzend gewickelt
ist oder daß entsprechende Verbindungsteile zwischen den einzelnen Hilfswicklungslagen
vorgesehen sind.