DE1965548A1

DE1965548A1 - Sektormotor

Info

Publication number: DE1965548A1
Application number: DE19691965548
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl-Ing Dr Gutt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-12-30
Filing date: 1969-12-30
Publication date: 1971-07-08
Also published as: DE1965548C3; DE1965548B2

Description

Sektormotor Aus den britischen Patentschriften 227 845, 399 827 und 430 666 sind Sektormotoren bekanntgeworden, bei denen der induzierte Sekundärteil als üblicher Massivläufer ausgebildet ist, der Teil einer angetriebenen Arbeitsmaschine sein kann, (z.B. kann das massive Eisenschwungrad einer Exzenterpresse als Rotor des Elektromotors mitbenutzt sein,) und deren induzierender Primärteil als sektorförmiger Ständer ausgebildet ist. Es können auch mehrere gesonderte sektorförmige Primärteile am Umfang des Rotors angeordnet sein. Der Rotor selbst kann mit Kupferstäben und Kurzschlußringen zu einem Käfigläufer ausgebildet sein, wobei die bei konventionellen Elektromotoren üblichen Luftspalte vorgesehen werden können. Solche Motoren lassen sich mit wenig Aufwand und geringem Platzbedarf für den Primärteil auch für Rotoren mit großen Durchmesser erstellen, wobei die axiale Baulänge kurz gehalten werden kann.
Die Erzeugung verschiedener Drehzahlen erfolgt hierbei in üblicher Weise durch Polumschaltung der induzierenden Wicklungen im Primärteil.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Sektormotor mit mindestens einem sektorförmigen induzierenden Primärteil und einem kreisförmigen induzierten Sekundärteil, bei dem die Aufgabe gestellt ist, ohne Polumschaltung auf einfache Weise eine Drehzahländerung herbeizuftihren.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt dadurch, daß der Sekundärteil dem Luftspalt zugewandte, axial hintereinander angeordnete Zonen mit unterschiedlicher elektrischer und/oder magnetischer Leitfähigkeit aufweist und daß Primärteil und Sekundärteil über den ganzen Erstreckungsbereich der Zonen relativ zueinander in axialer Richtung verschiebbar angeordnet sind. Entsprechend den Eigenschaften der einzelnen Zonen ergibt sich eine unterschiedliche Momentencharakteristik in Abhängigkeit von der Drehzahl.
Vorteilhafterweise ist der kleinere und leichtere Primärteil axial verschieblich zum rotierenden Sekundärteil angeordnet, insbesondere wenn der Sekundärteil mit einer Arbeitsmaschine direkt verbunden oder ein Teil derselben ist, z.B. Trommeln von Zuckerzentrifugen, Zement-, Rohr-, Kugelmühlen usw.
Bei den bekannten Sektormotoren ist keine besondere Kühlung vorgesehen, da vorausgesetzt ist, daß die Masse des massiven Rotors ein entsprechend großer Wärmespeicher ist, der nur eine verhältnismäßig geringe Ubertemperatur zuläßt. Wenn diese Voraussetzung nicht gegeben ist, und zwar insbesondere bei Sekundärteilen, bei denen die Zonen als der Eindringtiefe der magnetischen Kraftlinien entsprechend dünne Ringe um einen mit Speichen auf der Welle abgestützten massiven oder aus geschichtetem Dynamoblech mit Isolierbelag gebildeten Ring angeordnet sind, kann es bei wirtschaftlich erforderlicher Ausnutzung zu unzulässig hohen tibertemperaturen kommen.
Dies wird gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch vermieden, daß der ringförmige Sekundärteil am Umfang in den einzelnen Zonen mit radialen Kühlmitteldurchlässen und/oder an der freien Stirnseite mit axial vorstehenden, im wesentlichen radial gerichteten Kühlfahnen versehen ist. Dabei kann es weiterhin vorteilhaft sein, zur Vermeidung oder Verminderung von Querstromkomponenten in den Zonen die Kühlmitteldurchlässe als axial erstreckte Nutenschlitze auszubilden, wie dies bei Massivläufermotoren üblicher Bauart bekannt ist. Auf diese Weise kann z.B. Luft als Kühlmittel durch die Kühlmitteldurchlässe treten und dabei den Rotor kühlen. Außerdem strömt die Kühlluft beim Umlauf des Rotors auch gegen den Ständer. Zusätzlich wird der Rotor durch die an ihm angeordneten Kühlfahnen gekühlt, die als eine Art Ventilatorflügel ausgebildet, auch zusätzliche Kühlluft auf den Ständer leiten.
Ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und näher erläutert.
Ein induzierender sektorförmiger Primärteil 1 ist über einen Teil des Umfangs eines induzierten Sekundärteils 2 in Form eines Rades erstreckt und von diesem durch einen wie üblich geringen Luftspalt getrennt. In Nuten des Primärteils 1 ist in bekannter Weise eine wechsel- oder drehstromgespeiste Primärwicklung in Nuten angeordnet.
Am Umfang des Sekundärteils sind in axialer Richtung Zonen 2a, 2b, 2c usw. aus Material unterschiedlicher elektrischer und magnetischer Leitfahigkeit angeordnet, die mit Kühlmitteldurchlässen 4 in vorzugsweise länglicher oder gegebenenfalls auch anderer Gestalt versehen sind. Die verschiedenen axial angeordneten Zonen können miteinander elektrisch leitend verbunden sein, so daß eine kontinuierliche Verschiebung in axialer Richtung eine kontinuierlich einstellbare Drehzahl ermöglicht.
Zusätzlich können in an sich bekannter Weise auch zusätzliche Quernuten 5 vorgesehen sein, um Querstromkomponenten zu vermeiden oder zu verringern.
An der oder den Stirnseiten des Sekundärteils 2 sind Kühlfahnen 6 axial vorstehend und radial gerichtet angeordnet, die die Wärme aus dem Sekundärteil abführen helfen und einen Kühlstrom auf den Primärteil 1 lenken.
Die Anordnung eines einzigen Primärteils ergibt an sich schon geringe Zusatzverluste infolge des Randeffektes, die durch eine abgestufte Primärwicklung und einen an den Randteilen aufgeweiteten Luftspalt noch weiter vermindert werden können.
Zur Aufhebung des einseitigen magnetischen Zuges auf den Sekundärteil ist es vorteilhaft, zwei räumlich um 1800 gegeneinander versetzte sektorförmige Primärteile vorzusehen.
Der Sektormotor kann - statt wie in der Zeichnung dargestellt auf der Außenseite - auch auf der Innenseite (z.B. an der Innenwand eines metallischen Behälters) angeordnet sein. Außerdem kann auch der Primärteil des Sektormotors rotieren und der Sekundärteil ruhend angeordnet sein.
Schließlich kann der Sekundärteil des Sektormotors durch Gleichstromwicklungen (eventuell supraleitend), eine Zone mit Permanentmagneten od.dgl. nach der Art einer Synchronmaschine magnetisch erregt und mit Synchrondrehzahl betrieben werden.
Der Sektormotor kann auch aus Stromrichtern mit einstellbarer Spannung und/oder Frequenz gespeist werden.
1 Figur 8 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche Sektormotor mit mindestens einem sektorförmigen induzierenden Primärteil und einem kreisförmigen induzierten Sekundärteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärteil (2) dem Luftspalt zugewandte, axial hintereinander angeordnete Zonen (2a -bis 2c) mit unterschiedlicher elektrischer und magnetischer Leitfähigkeit aufweist und daß Primärteil (1) und Sekundärteil (2) über den ganzen Erstreckungsbereich der Zonen relativ zueinander in axialer Richtung verschiebbar angeordnet sind.
2. Sektormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärteil (1) axial verschieblich zum rotierenden Sekundärteil (2) angeordnet ist.
3. Sektormotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Sekundärteil (2) am Umfang in den einzelnen Zonen (2a bis 2c) mit radialen Kühlmitteldurchlässen (4) und/oder an der freien Stirnseite mit axial vorstehenden, im wesentlichen radial gerichteten Kühlfahnen (6) versehen ist.
4. Sektormotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmitteldurchlässe (4) in den Zonen (-2a bis 2c) als axial erstreckte Quernuten (5) zur Vermeidung oder Verminderung von Querstromkomponenten ausgebildet sind.
5. Sektormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zonen miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
6. Sektormotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärteil in zwei um 1800 räumlich gegeneinander versetzte Sektorteile unterteilt ist.
7. Sektormotor, insbesondere nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärteil innerhalb des ruhend angeordneten hohlzylindrischen, in axialer Richtung längeren Sekundärteils auf einer feststehenden Spindel drehbar gelagert und an dieser in axialer Richtung verschiebbar ist.
8. Sektormotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärteil Permanentmagnete und/ oder eine supraleitende Gleichstromerregerwicklung aufweist.