DE1959687C

DE1959687C - Single-phase asynchronous motor

Info

Publication number: DE1959687C
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Oswald, Hans, Ing , Wien
Publication date: 1971-08-19

Description

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, wahrend die andere als Hilfswicklung dient.The invention relates to a single-phase asynchronous motor with an unwound or a Short-circuit cage-bearing rotor and a laminated stator with two windings, one of which serves as a main field winding and lies in particular in the slots of the stator, while the other serves as an auxiliary winding.

Derartige Motoren eignen sich, besonders wenn sie in ihrer Drehrichtung umschaltbar sind, vor allem für kleinere und größere Antriebe mit verschiedenen xo 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. as Such motors are suitable, especially if they can be switched in their direction of rotation, especially for smaller and larger drives with different xo speeds depending on the number of poles. Known motors of this type have two windings, the winding axes of which are perpendicular to one another, one winding generating the main field and the other the so-called auxiliary field. Together with the main field, the auxiliary field results in a rotating field which generates a torque in the rotor's non-winding body even when the rotor is at a standstill. The direction of rotation of the motor can be reversed by reversing the polarity of one of the two windings. In these known motors, the accommodation of the auxiliary windings and their attachment to the motor causes certain difficulties, so that they can not be arranged at the most favorable point for the torque. as

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.The invention is based on the object of creating an engine construction which has a practical design of all components, so that whose production is simple and cheap and in which all components are optimally used.

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.This object is achieved according to the invention in that the stratification of the stator in Axial direction of the rotor and perpendicular to its stratification is provided, the stator laminations either form the auxiliary winding itself or spatially parallel to it between the stator laminations this is arranged.

Dabei kann der Stator zwei- oder mehrpolig ausgeführt sein, und der als Kurzschlußläufer ausgebildete Rotor ist zweckmäßig aus einzelnen nebenein- anderliegenden Rotorblechen geschichtet.The stator can be designed with two or more poles, and the rotor, which is designed as a squirrel-cage rotor, is expediently made up of individual juxtaposed stacked on the other lying rotor sheets.

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. In an advantageous embodiment, the stator of the new single-phase asynchronous motor is divided into two laminated cores, which each form a closed ring, and the auxiliary winding is accommodated between these two laminated cores. The closed rings that are formed expediently have a rectangular shape.

Dabei sind vorteilhaft die beiden Blechpakete durch zwei nichtmagnetisierbare Lagerträger ge- trennt und gehalten, in denen Rotorwellenlager angeordnet sind.The two laminated cores are advantageously separated and held by two non-magnetizable bearing supports in which rotor shaft bearings are arranged.

Vorteilhaft ist, wenn die Hilfswicklung zwischen den einzelnen Blechlagen des Stators aufgeteilt untergebracht ist. It is advantageous if the auxiliary winding is accommodated split between the individual sheet metal layers of the stator.

Hierbei ist von Vorteil, wenn der Stator aus Blech band gewickelt ist, das Anschlüsse für die Stromzuleitung aufweist, und ferner die einzelnen Blechlagen umeinander elektrisch isoliert sind. Vorteilhaft können die Blechlagen durch den Klebstoff isoliert Mjin, mii eiern der Stator geklebt sein kann. It is advantageous here if the stator is wound from sheet metal strip, which has connections for the power supply line, and furthermore the individual sheet metal layers are electrically insulated from one another. The sheet-metal layers can advantageously be insulated by the adhesive, with the stator being able to be glued with one another.

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 6j entsprechende Verbindungsteile zwischen den einzelnen Ililfswickluiigslagen vorgesehen.In another advantageous embodiment, the auxiliary winding is attached in the form of foil-like strips between the individual sheet metal layers and is continuously wound from sheet metal layer to sheet metal layer, or appropriate connecting parts are provided between the individual auxiliary winding layers.

In weiterer vorteilhafter Ausführung ist die Hilfswicklung 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. In a further advantageous embodiment, the auxiliary winding between the individual sheet metal layers is designed as a conductive covering of the same and conductive connections are provided from covering to covering, each covering forms an interrupted ring, at the point of interruption of which the conductive connection starts.

Ferner kann vorteilhaft die als stromleitender Belag oder Folie zwischen den einzelnen Lagen des gewickelten Stators untergebrachte Hilfswicklung gegen die Statorbleche elektrisch isoliert sein.Furthermore, as a conductive coating or film between the individual layers of the wound stator housed auxiliary winding must be electrically isolated from the stator laminations.

Vorteilhaft besitzt hierzu der Rotor eine koaxiale Ausnehmung im Bereich der Lager, in der die Wicklung des Stators platzsparend unterbringbar ist.For this purpose, the rotor advantageously has a coaxial recess in the area of the bearings, in which the winding of the stator can be accommodated in a space-saving manner.

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. 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. 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.In particular, it should be added to these advantageous statements that the auxiliary winding is a can be concentrated coil, which is housed between two laminated cores forming the stator, wherein the laminated cores are layered in the longitudinal direction of the rotor axis of rotation and are closed Form a magnetic path through which the main field flows. As circular as this path the auxiliary winding lies between the packages. When the auxiliary winding is divided so that it is between all or at least several of the sheet metal layers of the stator is accommodated, the current-conducting Winding can be realized in different ways. For example, it is conceivable to place thin foils between to lay two sheet metal layers each, which can form one or more windings. An insulation is by means of a thin layer of paint or plastic adhesive easily possible. Furthermore, z. B. a conductive coating can be placed on the sheets on each Sheet metal forms one or more turns. The individual turns are made of sheet metal Sheet metal layer interconnected by appropriate conductive connections. After all, it is too possible to design the stator itself as an auxiliary winding by winding it from a sheet metal strip whose layers are isolated from each other. This insulation can vary greatly depending on the voltages kept thin or otherwise made strong, so that the impairment of the magnetic conductance remains within tolerable limits, d. H. the main field can be made sufficiently large.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Dabei zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing of exemplary embodiments. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Einphasenasynchronmotor in vereinfachter schematischer Darstellung,F i g. 1 shows a simplified longitudinal section through a single-phase asynchronous motor according to the invention schematic representation,

Fig. 2 eine Seitenansicht des neuen Motors,Fig. 2 is a side view of the new engine, Fig. 3 die Draufsicht auf den neuen Motor,3 shows the top view of the new engine,

F i g. 4 das Schaltbild für eine beispielsweise Wicklungsschaltung des neuen Motors,F i g. 4 the circuit diagram for a winding circuit of the new motor, for example,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einphasenasynchronmotors, F i g. 5 shows a longitudinal section through another embodiment of a single-phase asynchronous motor according to the invention,

F i g. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einphasenasynchronmotors undF i g. 6 shows a longitudinal section through a further embodiment of a single-phase asynchronous motor according to the invention and

F i g. 7 eine schaubildliche Darstellung eines Statorabschnitte? eines erfindungsgemäßen Einphasenasynchronmotors, bei dem der Stator selbst als Hilfswicklung dient.F i g. 7 is a perspective view of a stator section? a single-phase asynchronous motor according to the invention, in which the stator itself serves as an auxiliary winding.

In den Figuren sind folgende Bezeichnungen gewählt; I bzw. Γ bedeutet den Stator bzw. ein Blechpaket desselben, 2 den Rotor, 3 die Rotorwelle, The following designations are chosen in the figures; I or Γ means the stator or a laminated core of the same, 2 the rotor, 3 the rotor shaft,

4 ein Abtriebsrad, 5,5' die Lager, 6,6' die Blechpakete mit Nuten für die Hauptfrldwicklung W_x und W₃ die Hilfswicklung; mit I_x und /„ sind die Ströme in den beiden Wicklungen bezeichnet, Mit 7 schließlich ist der gewickelte Stator bezeichnet, Fig. 5, F i g 6 und F i g, 7.4 an output gear, 5,5 'the bearings, 6,6' the laminated cores with grooves for the main secondary winding W _x and W ₃ the auxiliary winding; the currents in the two windings are denoted by I _x and / ". Finally, the wound stator is denoted by 7, FIG. 5, FIG. 6 and FIG. 7.

Die Anordnung nach F i g. 1 llißt das Grundsätzliche der Erfindung ernennen. Innerhalb eines (recht eckigen) Statorringes aus Blechen ist ein Rotor 2 gelagert. Die auf beliebige Weise ausführbaren Lager 5, 5' sind boidscits des Statorinnenteiles angebracht und dienen gleichzeitig im Falle mehrerer Blechpakete zur Halterung und Verbindung derselben. The arrangement according to FIG. 1 indicates the principle of the invention. A rotor 2 is mounted within a (rectangular) stator ring made of metal sheets. The bearings 5, 5 ', which can be implemented in any way , are attached to the inner part of the stator and, in the case of several laminated cores, serve at the same time to hold and connect the same.

Bei einer Ausführung mit nur einem Blechpaket, zwischen dessen einzelnen Lagen die Hilfswicklung verteilt ist, können, wie aus Fig 1 ersichtlich, z. B. 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. I in zwei Teile unterteilt, die hinter- 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. In an embodiment with only one laminated core, between the individual layers of which the auxiliary winding is distributed, as can be seen from FIG. B. several turns can be accommodated between two sheets. The connection of the turns with the next layer of turns takes place outside the stator ring z. B. by permanently attached conductive connecting parts or simply by continuing the conductor. The main field winding is divided into two parts according to FIG. The auxiliary winding runs parallel to the metal sheets around the main field winding, which could also sit on pronounced poles. The rotor 2 will generally be made of solid iron; B. wound from a sheet iron strip or form a hollow cylinder, the bottoms of which are magnetically conductive and sit on the shaft 3. Such a lightly designed rotor has a correspondingly low moment of inertia and is therefore suitable for rapid changes in the direction of rotation. It is only essential that the torque-generating eddy currents can flow in the rotor and that the magnetic conductivity is sufficient in order not to weaken the main field too much.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsvariante zeigt eine Seitenansicht eines Motors mit zweigeteiltem Blechpaket und dazwischenliegender Hilfswicklung. Vorzugsweise wird für den Magnetfluß der Hilfswicklung ein zusätzlicher Eisenteil vorge sehen, der die beiden Blechpaketteile verbindet und in Rotorlängsrichtung parallel zur Achse desselben liegt. Hierdurch wird die Wirksamkeit der Hilfswicklung erhöht.The in F i g. The embodiment variant shown in FIG. 2 shows a side view of an engine with two parts Laminated core and intermediate auxiliary winding. Preferably for the magnetic flux the auxiliary winding see an additional iron part that connects the two sheet stack parts and is parallel to the axis of the same in the longitudinal direction of the rotor. This increases the effectiveness of the auxiliary winding elevated.

In der F i g. 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, ^co 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 beidseits oder an einer Seite vorbeigeführt, was aber in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist.In FIG. 3 shows a plan view of a further variant, the auxiliary winding being arranged distributed between the individual layers of the metal sheets of the auxiliary stator. In addition, a concentrated auxiliary winding could be provided between the laminated cores. The individual winding layers between the laminations of the stator are connected to one another in any suitable manner, FIG. 7, ^c o that a continuous winding of the same winding sense is created. If the auxiliary winding is carried out in a concentrated manner, it is guided past the shaft passing through here on both sides or on one side on the side where the driven gear is located, but this is not shown in any more detail in the drawing.

Die Fig. 4 läßt eine prinzipielle Schaltungsmöglichkeit der Wicklungen erkennen. In jedem Falle ist zur Umschaltung der Polarität einer der beiden Wicklungssystemc eine entsprechende Vorrichtung z. B. ein Polwechselschalter, nötig.4 shows a basic circuit possibility of the windings. In any case is a corresponding device for switching the polarity of one of the two winding systems z. B. a pole change switch, necessary.

»5 In F i g. 5 ist eine weitere Variante der erflndungs gemäßen Motorkonstruktion gezeigt, wobei der Stator selbst als Hilfswicklung aus einem magnetisierbarcn Blechband gewickelt Ist, dessen Lagen gegeneinondei isoliert sind, z, B, mittels eines Trockenklebers, der die Bleche verbindet, Um einen möglichst günstigen magnetischen Pfad für den Hauptmagnetfluß zu schaffen, ist die Hauptfeldwicklung W_x hier in Nuten zweier besonderer geschichteter Blechpakete 7 unter gebracht, welche mit dem gewickelten Stator fesl verbunden sind. Die Lagerteile sind gegen den Stator elektrisch isoliert, um eine Kurzschließung der Bleche zu vermeiden. »5 In Fig. 5 shows a further variant of the motor construction according to the invention, the stator itself being wound as an auxiliary winding from a magnetizable sheet metal strip, the layers of which are insulated from one another, e.g. To create the main magnetic flux , the main field winding W _{x is placed} here in grooves of two special laminated cores 7, which are permanently connected to the wound stator. The bearing parts are electrically isolated from the stator in order to avoid short-circuiting the sheets.

In F i g. 6 ist eine vierpolige Ausführung gezeich net. Die Bleche werden in der Praxis nach F i g. 5 und F i g. 7 so isoliert, damit ein ausreichender Berührungschutz erreicht wird.In Fig. 6 a four-pole version is drawn. The sheets are in practice according to FIG. 5 and FIG. 7 insulated in such a way that adequate protection against contact is achieved.

Claims

Patent claims:

1.Single-phase asynchronous motor with an unwound rotor or a rotor carrying a squirrel cage and a stator layered from sheet metal with two windings, one of which serves as the main field winding and in particular lies in the slots of the stator, while the other serves as an auxiliary winding, characterized in that the stratification of the stator ( 1) is provided in the axial direction of the rotor (2) and perpendicular to its stratification, with the stator lamination either itself forming the auxiliary winding (W.,) or this is arranged spatially parallel to the stator lamination between the latter.

2. Single-phase asynchronous motor according to claim 1, characterized in that the stator (I) is divided into two laminated cores, each forming a closed ring, and the auxiliary winding (W ₃ ) is housed between these two laminated cores.

3. Single-phase asynchronous motor according to claim 2, characterized in that the two laminated cores are separated and held by two non-magnetizable bearing brackets, in which Rotor shaft bearings (5) are arranged.

4. Single-phase asynchronous motor according to claim 1, characterized in that the auxiliary winding (W.,) divided between the individual sheet metal layers of the stator (1) is housed.

5. single-phase asynchronous motor according to claim 1, characterized in that the stator (1) is wound from sheet metal strip, the connections for the Having power supply line, and furthermore the individual sheet metal layers (7) electrically insulated from one another are.

6. Single-phase asynchronous motor according to claim 4, characterized in that the auxiliary winding (W.,) is attached in the form of foil-like strips between the individual sheet metal layers (7) and is continuously wound from block layer to sheet metal layer or that corresponding connecting parts are provided between the individual auxiliary winding layers.

7. Single-phase asynchronous motor according to claim 4, characterized in that the auxiliary winding (W.,) between the individual sheet metal layers (7) is designed as a conductive coating of the same and conductive connections from coating to coating

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3°3 °

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are provided, each covering forming an interrupted ring at the point of interruption the conductive connection begins.

_{8. Single-phase asynchronous motor according to claim 5, characterized in that the auxiliary winding (FP 2} ) accommodated as a conductive coating or film between the individual sheet metal layers (7) of the wound stator (1) is electrically isolated from the stator laminations.

9. Single-phase asynchronous motor according to claim 5 or 8, characterized in that the rotor (2) has a coaxial recess in the region of the bearing (5) in which the winding (W ₁ ) of the stator can be accommodated in a space-saving manner.

1 sheet of drawings