DE2643531A1 - Wicklungsanordnung fuer dynamoelektrische maschine - Google Patents

Description

Wicklungsanordnung für dynamoelektrische Maschine

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf dynamoelektrische Maschinen und insbesondere auf Motoren mit einem Kondensator, der während \des Betriebes einer Phasenwicklung parallel geschaltet ist. Hierzu gehören die sogenannten Anlaufkondensator- oder Betriebskondensator-Motoren, die besonders für eine Speisung aus einer üblichen einphasigen Energiequelle geeignet sind.

Es ist seit langem der Wunsch bekannt, einen einphasig gespeisten Kondensatormotor zu entwickeln, der (bei einer Nenndrehzahl) in einem "symmetrischen Betrieb" arbeitet. Beispielsweise beschreibt ein Artikel von P.H. Trickey mit dem Titel "Design.of Capacitor Motors for Balanced Operation", Trans. AIEE, 1932, Seite 78O, ein theoretisches Verfahren, um abgeglichene Betriebsbedingungen für Einphasen-Kondensatormotoren zu erhalten. Diese Lösung (und

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auch der Aufzatz von Trickey) ist weiter diskutiert in dem Buch von C. G. Veinott "Theory And Design Of Small Induktion Motors", veröffentlicht im McGraw-Hill Book Company, Inc., 1959 (Library of Congress Catalog Card Number: 58-14364).

Gemäß der Lösung von Trickey, die in der Industrie befolgt wurde, errechnet ein Entwickler für derartige Motoren für eine spezifizierte Lastdrehzahl (d. h. "Nenndrehzahl") u. a. ein Verhältnis der effektiven Leiter- oder Windungszahl in der Kondensatorphase zu der effektiven Leiter- bzw. Windungszahl in der Primär- oder Hauptphase für einen senkrecht gewickelten Motor. Dieses Verhält-

oezeichnet nis ist als das "a"-Verhältnis in dem Buch von VeinottVund dieses gleiche "a"-Verhältnis wird auch hier verwendet und in gleicher Weise bezeichnet. Zumindest theoretisch entstehen bei einem Kondensatormotor, der für einen abgeglichenen Betrieb bei Nenndrehzahl ausgelegt ist, höhere Betriebswirkungsgrade. Wie von Veinott angegeben ist, existiert während eines "symmetrischen Betriebes" ein brauchbares vorwärt sjumlauf ende s Magnetfeld, aber das rückwärt sjumlaufende Magnetfeld ist auf Null reduziert.

Wie von Veinott angegeben ist und was auch durch die Erfahrung bestätigt ist, fixiert das Erfordernis des abgeglichenen Betriebes sowohl das Windungs- oder "a"-Verhältnis als auch die theoretische Kapazität für den jeweiligen Motor. Jedoch sind Kondensatoren mrci Kapazität, die exakt gleich diesem theoretischen Wert ist nahezu zwangsläufig kommerziell nicht verfügbar. Um also tatsächlich einen Motor zu bauen, der in der realen Welt einen "abgeglichenen Betrieb" ausführen kann, müßte ein Motorentwickler oder Ingenieur einen speziellen Kondensator fertigen oder fertigen lassen, der exakt gleich dem gewünschten "theoretischen Kondensator" ist.

Selbstverständlich würde eine spezielle Kondensatoren erfordernde Lösung so unökonomisch sein, daß sie sich nicht vermarkten lassen würde. Deshalb (und was wiederum von Veinott angegeben ist) wird in der Praxis ein Standard-Kondensator ausgewählt, der dem "theoretischen Kondensator" am nähesten ist und dieser arbeitet

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dann nahe der Nenn- oder Arbeitsspannung des Kondensators. Zwar kennt der Fachmann verschiedene kommerziell verfügbare Nennwerte von Kondensatoren, hier sei· aber der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, daß Kondensatoren allgemein verfügbar sind (für eine Verwendung bei einer Betriebsspannung von beispielsweise 37Ο Volt), die Kapazitäten von 4, 5, 6, 7,5, 10, 12,5, 15 usw. Mikrofarad haben.

Es wird somit verständlich, daß in der Praxis ein Kompromiß geschlossen und von den theoretischen Lehren von Trickey abgewichen werden mußte aufgrund der Einschränkungen von tatsächlich verfügbaren Kondensatoren.

Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß es möglich sein sollte, einen symmetrischen Betriebfür einphasig angetriebene Kondensatormotoren wenigstens eng anzunähern, indem eine sinusförmige Windungsverteilung berechnet (wie es in der Technik bekannt ist und beispielsweise in dem oben geannten Buch von Veinott beschrieben

eine, ist) und die Nutbereiche eingeteilt bzw. abgestuft werden, so daßf gleichförmige Nutfüllung bestehen würde. Ein Nachteil einer "abgestuften" Nut besteht jedoch darin, daß ein aus Stanzstücken

mit abgestuften Nuten aufgebauter Kern speziell für eine einzige pQlzahl (beispielsweise zwei Pole, vier Pole oder sechs Pole) optimiert ist und einen festen Verschiebungswinkel von Anlaufzur Hauptwicklung aufweist. "Verschiebungswinkel" bedeutet selbstverständlich den Winkel, um den eine Kondensator-Phasenwicklung relativ zur Hauptwicklung (abweichend von 90° elektrisch) verschoben ist, wie es beispielsweise in der US-PS 3 821 602 beschrieben ist.

Ein weiteres Problem, dem ein Motorentwickler häufig gegenüber steht, ist die Maximierung der Kernnutausnutzung, d. h. der maximalen Ausnut z-ung der Kernnuten mit Leitermaterial. Dieses Problem ist besonders lästig für Applikationen von Kondensatormotoren, wojgleichförmige Nutstanzungen verwendet werden, um sogenannte "besondere " und/oder angezapfte Hauptwicklungen für Motoren mit unterschiedlichen Drehzahlen aufzunehmen. Derartige

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Motoren sind beispielsweise in der oben genannten US-PS 3 821 602 beschrieben. Somit wäre es also wünschenswert, einphasig angetriebene Kondensatormotoren zu schaffen, die in einem im wesentlichen abgeglichenen Betrieb arbeiten können und die insbesondere gebaut werden können unter Ausnutzung gleichförmiger Nutstanzungen (so daß Motoren mit verschiedenen Polzahlen mit den gleichen Stanzflächen gebaut werden können) und unter Erzielung eines gleichförmigen (und vorzugsweise hohen) Nutfüllgrades, wenigstens für Konstruktionen mit verschiedenen Drehzahlen.

Obwohl die oben angegebenen Konstruktionstechniken von Trickey für Wicklungsanordnungen gelten, bei denen die Kondensator-Phasenwicklung und die Hauptphasenwicklung senkrecht zueinander stehen und die verbesserten Motoren gemäß der US-PS 3 821 602 nicht zueinander senkrecht stehende Wicklungen beinhalten, können die Techniken von Trickey nichts-destoweniger bei der Analysierung und Entwicklung von nicht senkrecht gewickelten Motoren benutzt werden. Ein Weg, auf dem Techniken von Trickey benutzt werden können, beinhaltet einfach die Definierung oder Festlegung der gewünschten nicht senkrechten Winkelrelation zwischen der Kondensatorphasenwicklung und der Hauptphasenwicklung und daß dann die Techniken verwendet werden, die von S.S.L. Chang in seinem 1956 erschienen Aufsatz ("Equivalence Theorems, Analysis, and Synthesis of Single-Phase Induction Motors with Multiple Nonquadrature Windings", Trans AIEE, "Power Apparaturs and Systems", 1956, Seiten 913 - 916) beschrieben sind, um einen äquivalenten Motor mit zwei orthogonalen Wicklungen zu bestimmen und dann die analytische Lösung nach Trickey für einen derartigen äquivalenten Motor zu verwenden. Wenn anschließend die Lösung nach Trickey eine wünschenswerte Modifikation oder Änderung in einem derartigen äquivalenten Motor angibt, kann der modifizierte äquivalente Motor in der "Synthese" eines besser optimierten Nicht-Quadratur-Motors mit verschiedenen Drehzahlen verwendet werden, indem die von Chang beschriebenen Syntheseschritte befolgt werden.

Die Ausnutzung aller oben beschriebenen Techniken hat die Technik bereichert, jedoch hat die Erfahren gezeigt, daß insbesondere für

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gleichförmige Nuten und verschiedene Drehzahlen aufweisende Kondensat ormotoren mit mehr als zwei Polen gewisse Nuten des Kernes relativ größere Leitermengen enthalten, während andere Kernnuten weniger Leiter enthalten. Es wird angenommen, daß dies (wenig-.stens teilweise) an den Einschränkungen liegt, die für das erforderliche ^tn'a" -Verhältnis bei Zwei-Phasenwicklungen eingehalten werden müssen.

Wenn eine nicht angezapfte Hauptwicklung und eine Kondensatorwicklung für einen Motor mit einer einzigen Drehzahl vorgesehen sind, würde, allgemein gesprochen, eine bessere Nutausnutzung (d. h. ein höherer und gleichförmigerer Nutfüllgrad) erhalten werden, wenn die Windungsverteilungen von den gewünschten sinusförmigen Verteilungskonfigurationen geändert bzw. verzerrt werden. Mit änderen Worten würde es notwendig sein, die Windungsverteilung weniger sinusförmig zu machen. Dies würde jedoch zu größeren Oberwellen-Drehmomenten führen, die die nutzbare Ausgangsleistung des Motors verkleinern würden und einen kleineren Betriebswirkungsgrad zur Folge hätten.

Es ist allgemein bekannt, daß übliche Drei-Phasenmotoren in einem "symmetrischen Betrieb" in dem Sinne arbeiten, daß der Rotor praktisch keinem rückwärts umlaufenden Feld ausgesetzt ist. Es ist weiterhin wenigstens vorgeschlagen worden, daß ein üblicher im Stern geschalteter Drei-Phasenmotor (mit drei im wesentlichen identischen Phasenwicklungen A, B, C) aus einer üblichen einphasigen Leistungsquelle erregt und betrieben werden kann. Dies kann dadurch geschehen, daß das eine Ende der Phasenwicklung A mit der ersten Seite der einphasigen Leistungseinspeisung verbunden, das Ende der Phasenwicklung B mit der zweiten Seite der einphasigen Leistungseinspeisung verbunden und ein Kondensator den Enden der Phasenwicklungen B, C parallel geschaltet werden.

Zwar würde ein üblicher dreiphasig gewickelter Motor (in der oben beschriebenen Schaltung) an einer einphasigen Einspeisung arbeiten, aber die vorstehend beschriebenen Probleme bezüglich des Betriebes

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bei verschiedenen Drehzahlen und der relativ gleichförmigen und optimierten Nutausnutzung von angezapften 'Motoren mit verschiedenen Drehzahlen würden dennoch bestehen bleiben. Darüber hinaus muß angenommen werden, daß ein derartiger Dreiphasen-Motor nur selten in einem "abgelichenen Zustand" arbeiten oder nur selten ein so großes Vollastdrehmoment erzeugen würde, (d. h. das Drehmoment bei der Nenndrehzahl, wenn er einphasig gespeist ist) als wenn er bei einer dreiphasigen Einspeisung arbeiten würde.

Die oben verwendete Bezeichnung "nur selten" soll aufzeigen, daß für jeden gegebenen konventionellen Motor mit drei ähnlichen oder im wesentlichen gleichen Phasenwicklungen ein Kapazitätswert für einen Kondensator (zumindest theoretisch) bestehen würde, der einen abgeglichenen Betrieb eines derartigen Dreiphasenmotors aus einer einphasigen Leistungseinspeisung gestatten würde. Dies bringt jedoch die gesamte Betrachtung von üblichen Dreiphasen-Motoren zu genau den Problemen (die vorstehend ausgeführt sind, beispielsweise beim Versuch der vollständigen Einführung der Lehren von Trickey), die aufgrund der Beschränkungen'durch tatsächliche Kondensatoren auftreten.

Selbst wenn ein üblicher Dreiphasen-Motor mit konventionellen bekannten Techniken für Dreiphasen-Motoren ausgelegt wäre, um so an einen verfügbaren Motor "angepaßt*und durch eine'einphasige Leisungseinspeisung gespeist zu sein, wird darüber hinaus angenommen, daß ein "abgeglichener Betrieb" bei einer Drehzahl auftreten würde, die viel näher an der synchronen Drehzahl dieses Motors lie-in würde (und deshalb eine viel höhere Drehzahl hätte im Verhältnis zu einer normalen Nenndrehzahl eines Dreiphasen-Motors). Verständlicherweise würde der Drehzahlpunkt für einen derartigen "abgeglichenen Betrieb" so sein, daß ein viel kleineres Ausgangsmoment entstehen würde (im Vergleich zur Größe des Ausgangsmomentes, das gewöhnlich verfügbar oder zu erwarten ist, wenn ein derartiger Motor bei einer üblichen Nenndrehzahl betrieben würde).

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Aufgrund der vorstehenden Ausführung wird nun verständlich, daß es wünschenswert wäre, einphasig gespeiste oder erregte Motoren mit einer Kondensatorphase (wenigstens während Betriebsbedingungen) zu schaffen, wobei sich derartige Motoren durch Wirkungsgrade mit einer Größe auszeichnen sollte, die im Vergleich zum Stand der Technik verbessert sind. Weiterhin wäre es wünschenswert, neue und verbesserte einphasig angetriebene Kondensatormotoren zu schaffen, die eine Abweichung von dem bekannten fundamentalen Weg darstellen, um die Beschränkungen bezüglich der tatsächlichen Erzielung eines abgelichenen Betriebes (wenigstens aufgrund der Einschränkungen durch tatsächlich verfügbare Kondensatoren) zu überwinden und die trotzdem im Aufbau für verschiedene Applikationen optimiert werden können (beispielsweise verschiedene Nennleistungen, Nennspannungen, Polzahl, angemessene Nenndrehzahlen in der Nähe von beispielsweise Drehzahlen, bei denen 70 % des maximalen Drehmomentes verfügbar sind usw.). Es würde weiterhin wünschenswert sein, derartige Motoren bauen zu können, indem soweit wie möglich bestehende bekannte Auslegungstechniken oder Verfahren verwendet werden.

Es ist deshalb eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, neue und verbesserte einphasig angetriebene Motoren mit einer Kondensator-Phasenwicklung (wenigstens bei Betriebsbedingungen) zu schaffen, die bei einem im wesentlichen symmetrischen Betrieb arbeiten können und die deshalb einen verbesserten Wirkungsgrad haben; insbesondere sollen derartige Motoren gleichförmige Nutstanzungen aufweisen, wobei im wesentlichen die gleiche Stanzkonfiguration verwendet werden soll für zweipolige, vierpolige, sechspolige, achtpolige usw. Motoren gemäß der Erfindung.

Weiterhin sollen Einphasen-Kleinmotoren mit Kondensator-Hilfsphase geschaffen werden, die im wesentlichen im abgeglichenen Zustand arbeiten und Magnetkerne mit gleichförmig bemessenen und beabstandeten Nutöffnungen aufweisen.

Weiterhin beinhaltet die vorliegende Erfindung Einphasen-Kondensatormotoren mit verschiedenen Drehzahlen und vier oder mehr Polen,

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wobei im wesentlichen gleichförmige Nutfüllfaktoren in Kernen mit gleichförmigen Nuten erhalten werden sollen.

Eine weitere Aufgabe besteht in*der Schaffung von neuen und verbesserten Einphasen-Kondensatormotoren, die eine Hauptphasenwicklung, eine Zwischenphasenwicklung und eine Kondensatorphasen-' wicklung verwenden.

Ganz allgemein sollen ferner neue und verbesserte Einphasen-Kondensatormotoren geschaffen werden, die bei einer hohen Drehzahl arbeiten können und sich dem abgeglichenen Betrieb besser nähern als bisher und die trotzdem nicht dem bisher bekannten Einschränkungen bezüglich errechneter theoretischer Kondensatoren ausgesetzt sind.

Erfindungsgemäß wird ein Motor geschaffen, der besonders zur Speisung aus einer einphasigen Energiequelle geeignet ist und der einen Magnetkern mit gleichförmig bemessenen und beabstandeten Nuten und drei verschiedenen Phasenwicklungen aufweist. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind eine Hauptphasenwicklung, eine Zwischenphasenwicklung und eine Kondensatorphasenwicklung vorgesehen, wobei die verschiedenen Phasenwicklungen auf dem Kern derart angeordnet sind, daß der Raumwinkel zwischen den effektiven Mittelpunkten der Pole (oder Spulengruppen) der nächst benachbarten Phasenwicklungen 60° elektrisch'"beträgt. In einem Ausführungsbeispiel liegt das Verhältnis der effektiven Leiter (oder Windungen) in der Kondensatorphase zu den effektiven Leitern in der Hauptphase innerhalb eines ersten vorbestimmten Bereiches, das Verhältnis der effektiven Leiter in der Zwischenphase liegt in einem anderen vorbestimmten Bereich und die Abmessungen der Leiter in den drei verschiedenen Phasenwicklungen sind in einer bestimmten Weise proportioniert, so daß ein im wesentlichen abgeglichener Betrieb entsteht, wenn eine Kapazität, die der Kondensator-Phasenwicklung parallel geschaltet ist, mit derjenigen von in üblicher Weise verfügbaren oder Standard-Kondensatoren koinzidiert.

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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Motorwicklung Unterschaltkreise oder Wicklungsstränge mit einem oder mehreren zusätzlichen Wicklungsabschnitten, die derart vorgesehen sein können, daß ein Betrieb bei verschiedenen •Drehzahlen erreicht werden kann. In diesem Fall ist es vorteilhaft, eine im wesentlichen gleichförmige Nutfüllung (oder Nutfüllfaktoren) in jeder der gleichförmig bemessenen Nuten aufrechtzuerhalten, indem die Leiter für jeden zusätzlichen Wicklungsabschnitt in Kernnuten angeordnet werden, die auch von der Zwischenphasenwicklung 'eingenommen werden.

Die Ausnutzung der vorliegenden Erfindung führt zu höheren Betriebswirkungsgraden im Vergleich zu bekannten Motoren und insbesondere, wenn sie für vierpolige, sechspolige, usw. Motoren verwendet wird, die im allgemeinen als "Leiterarm" bezeichnet werden können.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand, der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungsb-eispieles -näher erläutert.

Figur 1 ist eine Stirnansicht von 'einer Statoranordnung von einem Motor gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung, der mit einer Haupt-, Zwischen- und Kondensator-Phasenwicklung und weiterhin mit einem Extrawieklungsabschnitt versehen ist.

Figur 2 ist eine Ansicht von einer Kernnut mit darin angeordneten Leitern und wird zur Definierung der Bedeutung von "Nutbzw. Raumfaktor" benutzt, wie er hier verwendet wird.

Figur 3 ist ein elektrisches Schaltbild von einer bekannten Lösung, wie sie in der eingangs genannten US-PS 3 821 602 beschrieben ist.

Figur 4 ist ein elektrisches schematisches Schaltbild von einem ·^: Motor wie er in dem Aufsatz von Trickey und dem Buch von

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Veinott betrachtet wird.

Figur 5 ist eine Darstellung von einem Stator eines Motors, der im wesentlichen nach der US-PS 3 821 602 aufgebaut ist.

Figur 6 ist eine vereinfachte schematische Darstellung von einem Motor unter Verwendung des Stators nach Figur 1.

Figur 7 ist ein vereinfachtes Diagramm zur Darstellung der Spannungsvektoren, wie sie bei bekannten Motoren auftreten; sie ist ein nützlicher Ausgangspunkt zur Erläuterung des Aufbaues von Motoren gemäß der Erfindung.

Figur 8 ist ein vereinfachtes Diagramm, das Spannungsvektoren darstellt, wie sie bei Motoren gemäß der Erfindung auftreten. Diese Figur ist nützlich zur Erläuterung von einem Verfahren, um Motoren gemäß der Erfindung zu entwickeln.

Figur 9 ist ein vereinfachtes Diagramm, das ebenfalls zum Verständnis der Erfindung nützlich ist.

Figur 10 ist ein vereinfachtes Diagramm, das eine weitere Entwicklung des Diagramms gemäß Figur 9 darstellt.

Zunächst wird aus den Figuren 3 und 5 für den Fachmann deutlich, daß der Betrieb bei verschiedenen Drehzahlen von Motoren mit in Reihe geschalteten verteilten Wicklungsabschnitten dadurch herbeigeführt wird, daß verschiedene Wicklungsabschnitte selektiv gespeist werden. Dies wiederum verändert die an eine einzelne Windung angelegte Spannung und verändert somit das Ausgangsmoment, das bei jeder gegebenen Drehzahl erzeugt wird.

Unter Bezugnahme insbesondere von Figur 3 tritt also eine hohe Drehzahl des Motors 10 dann auf, wenn die Leiter Ik und 15 mit einer üblichen einphasigen Leistungsquelle verbunden sind; eine

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kleinere Betriebsdrehzahl entsteht dagegen dann, wenn die Leiter 16 und lh mit der gleichen Leistungsquelle verbunden werden. Selbstverständlich kann ein Betrieb bei einer oder mehreren Zwischendrehzahlen ebenfalls herbeigeführt werden, indem Zwischenleiter vorgesehen sind, die den Extrawicklungsabschnitt 17 an einem oder mehreren Punkten zwischen den Enden des Wicklungsabschnittes 17 anzapfen.

Ein gemäß Figur 3 aufgebauter Motor (wie es auch mit größeren Einzelheiten in der US-PS 3 821 602 beschrieben ist) enthält eine Hauptwicklung 18 (der den verlängerten Abschnitt 17 einschließt), die zur Bildung einer Hauptwicklung von irgendeiner gewünschten Polzahl gewickelt ist.

Die Hilfswicklung 19 in Figur 3 ist mit der gleichen Polzahl versehen wie die Primärwicklung 17, und die Spulengruppen der Hilfswicklung 19 können auf dem Statorkern räumlich so angeordnet sein, daß die augenblickliche effektive Mitte der dadurch gebildeten Pole (oder polaren Achsen der Hilfswicklung 19) in einem Winkel ß von mehr als 90° elektrisch (in einer zur Drehrichtung des Rotors entgegengesetzten Richtung) relativ zu den augenblicklichen effektiven Polmitten (oder Polarachsen) der durch die Hauptwicklung 18 gebildeten Pole verschoben ist.

In der Schaltungsanordnung gemäß Figur 3 ist ein thermischer Schutz 21 vorgesehen, um alle Wicklungsabschnitte unabhängig von der Verbindung zu schützen, und weiterhin ist ein üblicher, kommerziell erhältlicher Kondensator 20 gezeigt, der in der US-PS 3 821 602 näher beschrieben ist.

In Figur 5 ist ein achtpoliger bekannter Motor gemäß der US-PS 3 821 602 gezeigt und soll hier die Vergleiche von bekannten Motorstrukturen mit den erfindungsgemäßen Motoren erleichtern.· Demzufolge entsprechen die in Figur 5 verwendeten Bezugszahlen denjenigen, die entsprechende Motorteile, und Wicklungsenden oder Leiter in Figur 3 bezeichnen.

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Figur h zeigt schematisch einen bekannten Einphasen-Kondensatormotor 25 von der Bauart, der in dem eingangs genannten Aufsatz von Trickey analysiert und abgehandelt ist. Der Motor 25 (der irgendeine gewünschte Polzahl haben könnte, der aber zu Erlauter ungszwecken als zweipoliger Motor betrachtet wird), enthält eine Hauptwicklung 26, eine Hilfswicklung 27 und einen Kondensator 28.

Figur 6 ist andererseits eine schematische Darstellung von einem Motor, der die vorliegende Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform verkörpert und die Statoranordnung gemäß Figur 1 enthält. Gemäß Figur 6 weist der Motor 30 die Statoranordnung 31 (s. Figur 1) auf und umfaßt somit eine Primär- oder Hauptphasenwicklung 32, eine Zwischenphasenwicklung 33 und eine Kondensatorphasenwicklung 34. Wenn ein Betrieb mit verschiedenen Drehzahlen gewünscht wird, können auch Unterteilungen der Wicklung in der Form von einem oder mehreren zusätzlichen oder ergänzenden Wicklungsabschnitten (oder ein angezapfter einzelner Abschnitt) 36 vorgesehen sein, wie es in den Figuren 1 und 6 dargestellt ist. Figur 6 zeigt ferner einen in zwei Abschnitte unterteilten Kondensator 37, der zweckmäßxgerweise von einem Benutzer des Motors 30 gespeist wird. Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß ein einzelner oder in viele Abschnitte unterteilter Kondenr sator an den erfindungsgemäß hergestellten Motoren befestigt sein oder diese auf andere Weise zur gleichen Zeit begleiten kann, zu der die Motoren verkauft werden.

bzw. JStränge
Venn die Unterteilungemwicklungsanordnung des Motors 30 (d. h. die drei für eine hohe Drehzahl sorgenden Phasenwicklungen und der Extrahauptabschnitt) gemäß Figur 3 geschaltet sind und die für eine hohe Drehzahl·sorgenden Unterteilungen für einen guten Wirkungsgrad optimiert sind, entsteht ein im wesentlichen abgeglichener bzw. ausgeglichener Betrieb, wenn die Leiter 38 und 39 über eine Einphasen-Leistungsquelle geschaltet sind, und ein zweiter Betriebszustand mit kleinerer Drehzahl entsteht, wenn die Leiter 38, kl an die gleiche Quelle angeschlossen sind. Ein Thermo·

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schutz 35, ähnlich wie der Schutz 21 in Figur 3, schützt die Wicklungsanordnung des Motors 30 während des Betriebes.

Die Art und Weise, in der der im wesentlichen abgeglichene Betrieb mit dem Motor 30 erreicht wird, obwohl ein kommerziell erhältlicher Kondensator 37 mit diskretem Wert über der Kondensatorphasenwicklung 34 verwendet wird, wird am besten dadurch verständlich, daß noch einmal auf die bekannten Darstellungen gemäß den Figuren 4 und 7 zurückgegriffen wird.

Durch Anwenden der Lehren und Techniken in dem eingangs genannten Buch von Veinott und indem die Verfahren befolgt werden, die in dessen Kapitel 25 eingehend erläutert sind, kann ein Fachmann einen Betriebskondensator-Motor vollständig gestalten oder definieren, der für ein gewünschtes Drehmoment bei einer spezifizierten oder "Nenn-"Drehzahl sorgt. Nach dem Verfahren von Veinott werden·Proberechnungen,wie sie von Veinott einzeln aufgeführt sind, iteriert, bis ein endgültiger Motoraufbau erhalten wird, der die Anfangskriterien des Konstrukteurs erfüllt.

Wenn der endgültige Aufbau für einen derartigen Motor erhalten ist, sind die Werte für verschiedene Verhältnisse und Schaltungsparameter erhalten. Beispielsweise wird ein "a"-Anfangsverhält- · nis erhalten, das definitionsgemäß das Verhältnis der effektiven Windungszahl der Hilfswicklung (beispielsweise Wicklung 27 in Figur.4) zu der effektiven Windungszahl der Primärwicklung (beispielsweise Wicklung 26 in Figur 4) ist. Diese Zahl "a" ist auch definitionsgemäß die Tangente mit dem Winkelet in Figur 7·

In dem Vektordiagramm gemäß Figur 7 stellt der Vektor V₂^ die Netzspannung und somit die Spannung über der Wicklung 26 sowohl während der Anfangs- als auch den Endrechnungsverfahren dar. Der Vektor V' _? bezeichnet den Spannungsvektor für die Kondensatorphasenwicklung 27, wenn der Motor gemäß Figur 4 tatsächlich genau für einen "abgeglichenen Betrieb" ausgelegt wäre. Andererseits . -bezeichnet der Vektor V' η die Kondensatorspannung für eine theo-

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retische Kapazität, die der Kondensator 28 haben müßte, wenn ein abgeglichener Betrieb tatsächlich erhalten werden sollte.

Der endgültige tatsächliche Aufbau des Motors 25 stellt in der Tat einen Kompromiß dar aufgrund der UnVerfügbarkeit von Kondensatoren mit der exakten Kapazität, die für den abgeliehenen Betrieb erforderlich ist. Dies ist der Grund dafür, daß die Spannungsvektoren für den fertig entwickelten Motor in Figur 7 mit den Vektoren Vpg, Vp„ und Vpg dargestellt sind. Es sei bemerkt, daß die Richtung des Vektors Vpg in Wirklichkeit nicht genau mit der Richtung des Vektors V'n zusammenfällt, aber die Richtungsabweichung dieser zwei Vektoren ist in Figur 7 für eine einfache Darstellung unbeachtet gelassen.

An diesem Punkt ist weiterhin zu bemerken, daß (zur leichteren Erläuterung) Überlegungen bezüglich der Größe von Leitermaterial, das zur Herstellung der Wicklungen 26 und 27 des Motors 25 (s. Figur 4) verwendet wird, außer acht gelassen wurden ist. Jedoch ist die Überlegung» die bezüglich der Auswahl von relativen Drahtgrößen und die Wirkung angestellt werden muß, die eine derartige Auswahl auf das "a"-Verhältnis hat, von Veinott ausführlich behandelt und dem Fachmann für Motorwicklungen verständlich ist. Weiterhin ist klar, daß zwar die Wicklungen 26 und 27 des fertig entwickelten Motors 25 physikalisch in einer senkrechten Lage erscheinen könnten, wenn sie auf einem Magnetkern betrachtet werden, jedoch hat die notwendige Benutzung eines tatsächlichen Kondensators 28 (dessen Kapazität der gewünschten theoretischen Kapazität nur angenähert ist) eine nicht senkrechte Spannungsvektorrelation zwischen den Vektoren Vpg und Vp₇ zur Folge, wie sie in Figur 7 gezeigt ist.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 8 wird nun eine vereinfachte Technik zur Konstruktion von Motoren gemäß der Erfindung und zum Aufbau einer Wicklungsanordnung näher erläutert, die eine Dreieranordnung von Phasenwicklungen für einen Betrieb bei hoher Drehzahl aufweist. Zu Erläuterungszwecken sei angenommen, daß der

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Motor 30 (Figur 6) so ausgelegt sein soll, daß er der Leistungsfähigkeit des Motors 25 wenigstens angepaßt ist (wenn er für einen Betrieb bei hoher Drehzahl angeschlossen ist), wobei angenommen sei, daß der Motor 25 die gleiche Polzahl hat wie der Motor 30 und für einen symmetrischen Betrieb tatsächlich entwickelt und gefertigt ist.

In Figur 8 stellt der Vektor V. die Netzspannung dar, die an die Leiter 38 und 39 des Motors 30 in Figur 6 angelegt werden muß. Da diese Netzspannung die gleiche ist, wie die Netzspannung, die bei Speisung des Motors 25 in Figur 4 verwendet werden würde, ist der Spannungsvektor V,. gleich dem Spannungsvektor V₂,- in Figur 7 gezeigt. Der Winkel^ (aus Figur 7) ist dann in Figur 8 aufgetragen, um die Richtung des Vektors V,„ festzulegen, der (wenn sein Skalarwert bestimmt ist) die Spannung über dem Kondensator 37 in Figur 6 darstellt. Um den skalaren Wert des Vektors V,₇ zu bestimmen, wird ein verfügbarer Kondensator zur Verwendung als Kondensator 37 ausgewählt. An diesem Punkt sei darauf hingewiesen, daß die AnfangsausIegung des Motors gemäß Figur 6 beinhaltet, daß zu Beginn ein verfügbarer Kondensator ausgewählt wird. Der Kondensator 37 hat eine gewählte Kapazität C (in Mikrofarad), und die kapazitive Reaktanz X_n des gewählten Kondensators 37 kann für eine Netzfrequenz f (in Hertz) durch Lösung der Gleichung

2 9?""f C
X = ... errechnet werden. Als nächstes wird die Spannung V

10 ■

γ w

2 C in über dem gewählten Kondensator durch die Gleichung V~ ⁼~pp

errechnet werden. In dieser Gleichung kann W. als die im voraus ermittelte Eingangswirkleistung für den fertigen Motor 25 angenommen und PF der im voraus ermittelte Leistungsfaktor für den fertigen Motor 25 angenommen werden. V_ß (berechnet) wird dann als der Skalarwert für den Vektor V,„ in Figur 8 verwendet.

Nachdem der Vektor V_X7 gezeichnet worden ist, werden die Spitzen

■>' ,und
der Vektoren V^„ und V^Vder Scheitelpunkt des Winkels o(^. festgelegt und als die Verbindungspunkte für die drei neuen Spannungsvektoren definiert, die die Spannungen über den verschiedenen

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Phasenwicklungen 32, 33, 34 für den Motor 30 (s. Figur 6) darstellen. Diese Spannungsvektoren sind in Figur 8 mit V , V„ bzw. Y-.U bezeichnet.

Anschließend werden (entweder grafisch oder mathematisch) die drei Spannungsvektoren V^₂, V ,und V^ gegenseitig (d. h. rela-

tiν zu den jeweils benachbarten) im Winkel von 120° und in Figur so angeordnet, daß sie die Spitzen der Vektoren V_T , V- und den Ursprung schneiden. Das skalare Verhältnis von V-. u zu V,_? wird dann als ein neues Windungsverhältnis "K" der effektiven Windungszahl in der Windung 34 zur effektiven Windungszahl in der Wicklung 32 definiert. In ähnlicher Weise wird das skalare Verhältnis der Vektoren V-,g zu V,„ definiert als ein neues Windungs verhältnis "L" der effektiven Windungszahl in der Wicklung 36 zu der effektiven Windungszahl in der Wicklung 32.

Nach dem vorstehenden Verfahren werden die relativen effektiven Windungszahlen für die Wicklungen 32, 33 und 34 ermittelt, und diese Wicklungen werden auf einem Magnetkern (wie in Figur 1 gezeigt) so angeordnet, daß der räumliche Winkel zwischen den effektiven Polmittelpunkten von jeweils benachbart angeordneten Phasenwicklungen 60° elektrisch beträgt. Alles was noch übrig bleibt, um eine Anfangsgestaltung des Motors 30 zu vervollständigen ist die Festlegung der Durchmesser des in jeder Phasenwicklung verwendeten Drahtes und der tatsächlichen effektiven Windungszahl für eine der Phasenwicklungen 32, 33 oder 34.

Für eine vereinfachte Lösung wird der Drahtdurchmesser d„ für die Hauptphase 32 so gewählt, daß er der gleiche ist wie der Drahtdurchmesser, der für die Wicklung 26 des Motors 25 verwendet wurde. Der Durchmesser des. für die Kondensatorwicklung 34 zu verwendenden Drahtes wird dann so gewählt, daß er eine übliche und verfügbare Größe hat, die dem Durchmesser des für die Wicklung 32 ((U₂) gewählten Durchmesser dividiert durch VK (wie oben definiert) am nächsten kommt. Der Drahtdurchmesser für die Wicklung 33 wird dann so gewählt, daß er eine verfügbare Drahtgröße ist, die dem Drahtdurchmesser von d,₂ dividiert durch

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VL (wie oben definiert) am nächsten kommt.

Obwohl die Auswahl von Drähten mit Durchmessern in der vorstehend angegebenen Relation für eine geeignete Motorleistung sorgt, "kann eine nahezu identische Leistungsfähigkeit bei geringen Kosten auf einfache Weise durch eine erneute Analysierung des Motors gemäß Figur 6 erhalten werden, um den durch jede Phasenwicklung fließenden Strom zu bestimmen und dann die Größen des tatsächlich verwendeten Drahtes so zu bemessen, daß die Stromdichte (ausgedrückt in Ampere pro Quadrat Zentimeter) in jeder Phasenwicklung im wesentlichen die gleiche ist. Der bis zu diesem Punkt entwickelte Motor 30 kann dann analysiert werden unter Verwendung der in dem eingangs genannten Aufsatz von Chang entwickelten Grundlagen, um einen "äquivalenten" Zweiwicklungsmotor zu definieren, der dann nach den Lehren von Veinott optimiert werden kann. Anschließend würde der optimierte Motor als Basis verwendet werden für eine erneute Iteration der grafischen oder vektorieLlen Aus Ie gungs verfahren für den oben beschriebenen Motor

Es wird jetzt ein alternatives Verfahren erläutert, durch das eine Gestaltung für den Motor 30 erreicht werden kann, unter weitgehender Bezugnahme auf die Schritt- für- Schritt-Verfahren und Berechnungen, wie sie von Veinott beschrieben wurden. Am Anfang sei bemerkt, daß die Seite 450 des angegebenen Buches von Veinott eine Berechnung für einen zweipoligen Motor enthält, der theoretisch für einen "abgeglichenen" Betrieb geeignet wäre. Zugegebenermaßen ist die Anfangsberechnung, wie sie von Veinott aufgezeigt ist, ein "erster Schritt" bei der Auswahl einer Motorgestaltung, und die Verfahren nach Veinott würden in der Tat iteriert oder wiederholt werden, um einen Motor schließlich zu optimieren, der so ausgelegt ist, daß er die Anfangskriterien des Konstrukteurs bezüglich Leistungsfähigkeit und Kosten erfüllt. Dies liegt selbstverständlich alles im Rahmen des Könnens eines Motorkonstrukteurs.

Deshalb sei nun lediglich zu Zwecken der Vereinfachung angenommen",

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daß die anfänglichen Proberechnungen, wie sie von Veinott tabellarisch erfaßt sind, einen fertigen und optimierten Motor darstellen, abgesehen von dem Faktum, daß die erforderliche Kapazität (um für den abgeglichenen Betrieb zu sorgen), einfach nicht zur Verfügung steht. In der Beispielrechnung von Veinott ist ein Kondensator mit einer Kapazität von 123,7 Mikrofarad spezifiziert. Zusätzlich ist ein "a"-Verhältnis von 0,714 und eine kapazitive Reaktanz X_n = 21,43 für den Kondensator nach Veinott tabelliert.

Es sei nun angenommen, daß ein äquivalter zweipoliger Motor gemäß der Erfindung konstruiert werden soll, der eine vergleichbare Leistungsfähigkeit mit diesem nach Veinott berechneten Motor hat. Weiterhin sei angenommen, daß (aus ökonomischen Gründen) ein kommerziell verfügbarer Kondensator mit einer Kapazität von C„ von 100 Mikrofarad (anstelle der nach Veinott berechneten Kapazität C₁ von 123,7 Mikrofarad) verwendet werden soll. Die kapazitive Reaktanz X_n- des gewählten Kondensators von 100 Mikrofarad kann dann zu X_c2 = 26,53 berechnet werden unter Verwendung

10⁶
der bekannten Gleichung X_n = , wobei X_n die kapazitive

U C. Ii IO Kj

Reaktanz, f die Netzfrequenz in Herfc und C die Kapazität des gewählten Kondensators sind.

Es sei nun ferner angenommen, daß der Motor 30 in einem im wesentlichen abgeglichenen Betrieb arbeiten können muß. Um dies zu erreichen, haben die drei Wicklungen 32, 33 und 34 eine elektrische Raumorientierung (relativ zum Kern, auf dem die Wicklungen angeordnet sind) derart, daß die Hauptphasenwicklung 32 die effektive Mittellage darstellt, die als ein Referenzpunkt oder den Punkt von 0° elektrisch gewählt ist. Diese Lagebezeichnung ist zu Erlauterungszwecken selbstverständlich willkürlich. Anschließend wird die effektive Mitte der Pole der Zwischenphasenwicklung 33 in einer Raumverschiebung von 60° elektrisch (auf dem Kern) relativ zu den effektiven Polmitten der Hauptphasenwicklung 32 angeordnet, und die Kondensatorphasenwicklung 3^ wird in einer Raumverschiebung von 120° elektrisch relativ zur Hauptphasenwicklung 32 angeordnet.

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Das Buch von Veinott zeigt auf der Seite 447, daß ein Zweivektordiagramm für einen zwei Wicklungen umfassenden abgeglichenen Kondensatormotor (beispielsweise der Motor 25 in Figur 4) im wesentlichen das gleiche ist, wie es in Figur 9 gezeigt ist.

In Figur 9 ist V. ein Vektor, der die Hilfswicklungsspannung darstellt (d. h. die Spannung über der Wicklung 27 in Figur 4), der Vektor V., stellt die der Hauptwicklung aufgedrückte Spannung dar (d. h. der Hauptwicklung 26 in Figur 4) und E_n ist die

Spannung über einem theoretischen Kondensator (anstelle des tatsächlichen Kondensators 28 in Figur 4), der für einen abgeglichenen Betrieb sorgen würde. Veinott zeigt, daß angenommen werden kann, daß V. gleich V_M χ a ist, worin a das anfangs definierte Windungsverhältnis ist. Weiterhin kann nach Veinott angenommen werden, daß

^E0 " ^VM

Wünschenswerterweise sollte sichergestellt sein, daß auf dem gewählten Kondensator 37 die gleiche Scheinleistung (Voltampere) gespeichert ist wie auf dem Kondensator C, nach Veinott. Darüber hinaus ist es wünschenswert·, den vorstehend definierten Vektorwinkel oC zwischen V-, und E_n in Figur 9 beizubehalten.

Es gibt übliche Relationen, die den Spannungsabfall über zwei verschiedenen Kondensatoren zu der kapazitiven Reaktanz dieser zwei Kondensatoren in Beziehung setzen, um die gleiche Scheinleistung (Voltampere) beizubehalten. Diese Beziehungen sind:

C " C / ^C

¹ - ² oder - \/ 2

Xn Xp Ep E ^Cl ^C2 ^C2 ⁰I ^ul

In diesen Gleichungen ist die kapazitive Reaktanz eines Kondensators mit X_n bezeichnet und der Spannungsabfall über dem Konden·

sator ist durchYSymbol Ep dargestellt. Der theoretische Kondensator auf Seite 450 des Buches von Veinott ist mit einer kapa-

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- atf -

zitiven Reaktanz X_n von 21,43 und einer Spannung E_n von

°1 ⁰I

l4l,4 tabelliert; dagegen hat der Kondensator für den Motor 30 (der vorstehend mit 100 Mikrofarad ausgewählt wurde) eine kapazitive Reaktanz X_n von 26.53. Unter Verwendung der vorstehenden

?
Gleichung kann somit E_n berechnet werden:

Die Punkte x, y und ζ sind deshalb in Figur 9 bezeichnet und da es erwünscht ist, gleiche Scheinleistungen (Vol"t>-Ampere) auf dem Kondensator beizubehalten, sollte ein neuer Vektor für die Spannund E_n gezeichnet und in-die gleiche Richtung gerichtet werden

2
wie der Vektor E_n. Anstatt diesen Vektor E_n (und andere, die noch

zu definieren sind) in Figur 9 zu superpositionieren, wird ein neues Vektordiagramm verwendet, das den Vektor E_n darstellt, wie

°2 es in Figur 10 gezeigt ist, wobei die Punkte x, y und ζ exakt den Punkten x, y und ζ in Figur 9 entsprechen. Somit läuft der Vektor

E_n durch die Punkte y und z, und der Winkel 06 wird zwischen °2

dem Netzspannungsvektor V». und dem Kondensatorvektor erhalten. Es werden dann drei Linien erzeugt, jeweils im Winkel von 120° räumlich in bezug zueinander, die durch die drei Punkte x, y und ζ laufen. Diese drei Vektoren (die gegenseitig im Winkel von 120° räumlich angeordnet sind) entsprechen identisch den Vektoren V-z_?» V,, und V^₁,, die oben in Verbindung mit Figur 8 erörtert wurden.

Alles was noch zu tun verbleibt, um den Aufbau des Motors vollständig zu definieren, besteht darin, die Relationen zwischen den Motorkonstruktions-Tabellen nach Veinott und die entsprechende transformierte Größe aufzustellen, die sich auf den Motor 30 bezieht und diesen definiert. Dies geschieht am besten in Tabellenform und ist in der folgenden Tabelle I gezeigt. Verschiedene Winkel in Figur 10, auf die in Tabelle I Bezug genommen wird, sind willkürlich gewählt, um durch die Symbole φ*, φ und -0· bezeichnet zu werden; die Beziehungen und Definitionen dieser Winkel sind in der folgenden Tabelle I angegeben.

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Tabelle I Wert Bezeichnung, Definition, Quelle

60 Netzfrequenz

115 Netzspannung

141,4 Aufstellung nach Veinott

a 0,714 Aufstellung nach Veinott

X~ 21,43 Aufstellung nach Veinott

C₂ 100,0 gewählte Kapazität für Kondensator 37 in Figur

Xq 26,53 kapazitive Reaktanz von Kondensator

*-a E_c 157,33 Spannungsabfall über Kondensator

S << ² 35,53° tan"¹a

_, ß 84,47 120°-<Λ; durch trigonometrische Ableitung aus Figur

^ sin TT 0,769 (E_c sin B)/\/7e^ sin ß)² + (V_M + E_n cos ß)²

ο (durch Ableitung aus Figur 10)

ü T 50,27° sin"¹ (sin T)

^m Φ 9,73° 60° - T

Θ 25,80° o(- φ '

L 0,220 sin φ/ sin T; oder V₃₃ZV₃₂

K 0,774 (sin θ/sinT) (E_C2/V_M); oder V₃₄A₃₂

dj 2,13 I/N/T

d_F 1,14 1/V"k~

N 0,888 1/ (cos φ + a_x cos T )

d 0,892 0,841/\/1ϊ

^C2

Die in der vorstehenden Tabelle I verwendeten Symbole und Bezeichnungen stimmen mit der Terminology und Bezeichnung überein, die von Veinott benutzt sind. Weiterhin ist die verwendete Terminologie in Übereinstimmung mit der Bezeichnung, die in den Figuren 9 und 10 verwendet ist. Obwohl die in Tabelle I enthaltenen Angaben ohne weiteres verständlich sind, kann ein noch schnelleres Verständnis des Inhaltes von Tabelle I dadurch erleichtert werden, daß bestimmte Größen oder Begriffe besonders erläutert werden, die zwecks Bildung einer spezifischen Terminologie geprägt werden mußten, die sich auf die Gestaltung und Analyse von Motoren gemäß der vorliegenden Erfindung beziehen.

Beispielsweise sind die Multiplikatoren oder Verhältnisse d_T und d„ Paktoren, die (zumindest am Anfang) verwendet werden können, um dem Drahtdurchmesser der Zwischenphasenwxcklung 33 und der Kondensatorphasenwicklung 34 entsprechend zu bestimmen, wenn ein Drahtdurchmesser für die Hauptwicklung 32 ausgewählt worden ist. Wenn ein Draht mit einem verfügbaren Durchmesser für die Hauptphasenwicklung 32 ausgewählt worden ist, wird dieser Durchmesser mit d-j- multipliziert, um einen Drahtdurchmesser zu ermitteln, der anfangs für die Zwischenphasenwicklung 33 berücksichtigt werden kann. In ähnlicher Weise wird der Drahtdurchmesser der Hauptphasenwicklung mit d_p multipliziert, um einen Drahtdurchmesser zu ermitteln, der zunächst für die Kondensator-Phasenwicklung 34 in Betracht gezogen werden kann.

Es ist unwahrscheinlich, daß ein Draht mit einem Durchmesser, der genau gleich den Durchmessern ist, die unter Verwendung der Paktoren dj und dp errechnet worden sind, zur Verfügung stehen, so daß vorzugsweise verfügbare Drahtgrößen mit Durchmessern, die nahe bei den errechneten Größen liegen, für die Phasenwicklungen 33 und 34 ausgewählt werden. Es wurde gefunden, daß die Auswahl verfügbarer Drahtgrößen keinen wesentlichen Nachteil für die Fähigkeit darstellt, Motoren gemäß der Erfindung herzustellen und auch für einen im wesentlichen abgeglichenen Betrieb zu sorgen. Dies sollte besonders berücksichtigt werden im Hinblick auf bekannte Motoren und Gestaltungen, bei denen die Notwendigkeit der Auswahl eines _:

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verfügbaren Kondensators eine wesentliche Abweichung vom abgeglichenen Betrieb bewirken kann.

Die Paktoren K und L (in Tabelle I) sind vorstehend definiert und werden hier zur Ermittlung der Windungen für die Kondensator- und Zwischenphasenwicklung und desgleichen zur Bestimmung der Paktoren d_T und d„ verwendet. Andere in Tabelle I auftretende Größen, denen besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden sollte, sind der Winkel ß, N und d . Der Winkel ß ist für alle Applikationen, bei denen die elektrische räumliche Verschiebung zwischen benachbarten Polen der Phasenwicklungen 32, 33 und 34 60° elektrisch betragen muß (und die Vektoren V,₂, V und V,j, sich unter 120° schneiden), immer 120° minus οΔ. Der Beweis ergibt.sich aus einer trigonometrischen Ableitung aus Figur 10 unter Verwendung bekannter trigonometrischer Beziehungen. Jedoch ist' die Einführung dieser Ableitungsschritte hier nicht erforderlich für ein Verständnis der Erfindung, und deshalb sind diese der Kürze halber weggelassen.

N ist ein Multiplikator, der verwendet wird, wenn die effektive Windungszahl für die Hauptwicklung des Motors nach Veinott gemäß bekannten Verfahren ausgewählt ist. Für eine einfache Beschreibung sei angenommen, daß die Wicklung 26 des Motors 25 (s. Figur 4) der Motor ist, auf den sich die tabellarischen Daten nach Veinott beziehen, und daß die effektive Windungszahl der Wicklungs 26 100 ist. In diesem Fall würde die effektive Windungszahl für die Hauptphasenwicklung 32 (s. Figur 6) N χ 100 oder 88,8 effektive Windungen betragen.

Der Multiplikator d kann dazu verwendet werden, wenigstens am Anfang die Drahtgröße zu bestimmen, die in der Phasenwicklung (s. Figur 6) verwendet werden sollte, wenn die Drahtgröße für die Wicklung 26 (s. Figur 4) durch bekannte Verfahren ausgewählt worden ist. Wenn beispielsweise die Wicklung 26 (s. Figur 4) aus einem Draht mit einem Durchmesser von 10,l£ mm hergestellt .werden soll, dann würde ein Drahtdurchmesser von etwa 8,29 mm (d χ 10,16) für die Hauptphasenwicklung 32 des Motors 30 in Figur 6 verwendet werden.

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Es sei darauf hingewiesen, daß hier ein bevorzugtes vereinfachtes Verfahren beschrieben wird, durch das Motoren gemäß der vorliegenden Erfindung berechnet werden für einen im wesentlichen abgeglichenen Betrieb, obwohl derartige Motoren aus einer üblichen einphasigen Leistungsquelle gespeist und im Handel erhältliche Kondensatoren verwendet werden. Es können jedoch auch alternativ · tive Methoden der Gestaltung derartiger Motoren und/oder zusätzliche Techniken entwickelt werden, durch die Motoren gemäß der Erfindung gestaltet und gefertigt werden können. Beispielsweise können Computer eingesetzt werden, um einen "abgeglichenen" Zweiwicklungsmotor zu optimieren (anstelle des Verfahrens nach Veinott) und um mit dem Winkel cC für den bestimmten Motor zu errechnen. Es ist ferner vorteilhaft, einen Computer zur Bestimmung von Gestaltungsparametern einschließlich der in Tabelle I aufgelisteten Parameter oder irgendwelche anderer Parameter zu verwenden, die zum Definieren der tatsächlichen Wicklungsschaltungen von Motoren gemäß der Erfindung erforderlich sind.

Es ist gewöhnlich wünschenswert (aufgrund der Stromdichte in der Phasenwicklung 32), die Drahtgröße für die Hauptphasenwicklung um eine oder mehrere Drahtgrößen größer zu machen als es durch die obige Gestaltungsanalyse gemäß Tabelle I angegeben ist. Weiterhin können wesentliche Materialeinsparungen (ohne Leistungsverluste gleicher Größe) erzielt werden, indem die in der Zwischenphasenwicklung 33 verwendete Drahtgröße wesentlich verkleinert wird gegenüber derjenigen, die zunächst in Tabelle I angegeben ist. Zusätzlich können in Abhängigkeit von der Gestal-. tung des bestimmten Motors gewöhnlich einige weitere Materialeinsparungen dadurch realisiert werden, daß die Kondensatorphasenwicklung aus einem etwa kleineren Draht- hergestellt wird, als es durch Tabelle I vorgeschlagen wird. Dies führt ebenfalls zu einem Ausgleich der Stromdichte in allen Drei Phasenwicklungen.

In den Motoren gemäß der Erfindung kann entweder Kupfer oder Aluminium als Wicklungsmaterial verwendet werden, wobei eine oder mehrere Phasenwicklungen aus Kupfermaterial mit dem Rest

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aus Aluminiummaterial hergestellt sein kann. Beispielsweise würde es in Abhängigkeit von dem für die Windungen verfügbaren Nutraum ratsam sein, die Hauptphasenwicklung 32 aus Aluminiumleitern herzustellen, während für die Kondensatorphasenwicklung .34 Kupferleiter verwendet würden. Die Zwischenphasenwicklung 33 könnte dann aus Kupfer oder Aluminium hergestellt sein, was von dem tatsächlich-·verfügbaren Nutraum abhängt, der zur Aufnahme der Zwischenphasenwicklung 33 verfügbar ist.

Es wird nun ein. Leistungsvergleich angegeben, der unter Anwendung der vorliegenden Erfindung erwartet werden kann. Dies geschieht durch einen Vergleich von Daten für einen bekannten Motor, der gemäß den Figuren 3 und 5 aufgebaut ist, mit Daten für Motoren, die erfindungsgemäß aufgebaut sind entsprechend den Figuren 1 und 6. Diese Vergleichsdaten sind in der folgenden Tabelle II zusammengestellt.

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Tabelle II

Leistungsvergleich und Konstruktionsdaten für Motoren unter Vollast bei Schnellaufanschluß

Größen	bekanter Motor Figur 3, 5	97,0	Feld 1,55	erfindungsgemäßer Motor
Polzahl	8	Anlaufmoment in 10 ^ mkg 46 aber bei Langsamlaufanschluß	Feld 0,25	8
Drehzahl Upm	850	vorwärts umlaufendes (in Ampere)	16,13	850
Wirkungsgrad %	58,4	rückwärts umlaufendes (in Ampere)	63,3
Kondensatorspannung	359	Rückwärtsfeld zu Vor-	306
Kondensatorgröße, uF	10	10
Kernhöhe, cm	5,7	5,7
Vollastmoment, 10 ^ mkp 261,5	262
Leistungsfaktor %	84,-4
33
2,32
0,18
7,76

wartefeld in %

Der bekannte Motor gemäß Figur 5 und der erfindungsgemäße Motor gemäß Figur 1 (die Daten für beide sind in der Tabelle II enthalten) waren so aufgebaut, daß sie konstruktionsgleiche Rotoren verwenden, und die verwendeten Statorkerne waren so identisch miteinander, wie es durch derzeitige Fertigungstechniken gestattet ist.

Obwohl der bekannte Motor gemäß Figur 5 hinsichtlich des Wirkungsgrades optimiert war unter Verwendung bekannter Computer-Konstruktionsverfahren, wie sie zu der Zeit bestanden, zu der der Motor gemäß Figur 5 konstruiert wurde, ist an sich nicht die Behauptung beabsichtigt, daß der Motor gemäß Figur 5 nicht noch

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- «2-r-33

weiter optimiert werden könnte. Es ist auch bevorzugt, Computertechniken bei der Gestaltung von Motoren gemäß der Erfindung zu verwenden, und dies wurde in der Tat für den Motor gemäß Figur 1 getan (die Leistungs- und Konstruktionsdaten für diesen sind in der Tabelle II angegeben; Fertigungsinformationen werden im folgenden gegeben).

Die in Tabelle II angegebenen Daten sind im allgemeinen ohne weiteres verständlich, so daß nur einige wenige Bemerkungen gemacht werden sollen, um jede Konfusion beim Verständnis der Wichtigkeit der Tabelle II zu vermeiden. Die in der Tabelle enthaltenen Ergebnisse für das vorwärtsjumlaufende Feld und das rückwärts/umlaufende Feld sind ein Maß für die Größe dieser Felder, wie sie von der Hauptphasenwicklung 18 des Motors gemäß Figur 3 oder der Hauptphasenwicklung 32 (s. Figur 6) des Motors gemäß Figur 1 reflektiert bzw. gesehen werden. Die Bedeutung gerade dieser Daten besteht darin, daß sie deutlich aufzeigen, daß der Motor gemäß der vorliegenden Erfindung in einem im wesentlichen symmetrischen Betrieb arbeiten kann aufgrund seines kleinen rückwärts umlaufenden Feldes.

Es sei bemerkt, daß Abweichungen von 5 % in den Leistungsdaten für identische Konstruktionen von in Massenproduktion hergestellten Motoren nicht unüblich sind. Deshalb -würde es in der Realität sinnlos sein zu versuchen, einen Begriff wie "perfekt abgeglichener bzw. symmetrischer Betrieb." zu definieren, so daß er eine aussagekräftige Relation zu dei/Motortechnik tatsächlich erhältlichen Ergebnissen beinhalten würde. Es wird jedoch gegenwärtig angenommen, daß immer dann, wenn die Größe des rückwärts umlaufendes Feldes (eines Einphasen-Kondensatorinduktionsmotors) gleich oder kleiner als 10 % des vorwärtsjumlaufenden Feldes ist, ein "im wesentlichen ausgeglichener bzw. symmetrischer Betrieb" erreicht worden ist. Unter Verwendung dieses Kriteriums zeigen die Daten gemäß Tabelle II für den erfindungsgemäßen Motor deutlich, daß ein "im wesentlichen symmetrischer Betrieb" unter praktischen Gesichtspunkten erreicht werden kann, da das in der Tabelle angegebene rückwärtsjumlaufe Feld von 0,18 Ampere nur etwa 7,76 %

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des vorwärt siumlauf enden Feldes von 2,32 Ampere beträgt und somit deutlich kleiner als 10 % ist.

Ein im wesentlicher symmetrischer Betrieb trägt nicht nur zu einem erhöhten Wirkungsgrad bei (beispielsweise 63,3 % Wirkungsgrad im Vergleich zu 58,4 % in Tabelle II) sondern reduziert auch die Pulsationen im Ausgangsmoment, was zu einem weiteren Vorteil dahingehend führen kann, daß die Erzeugung von Geräuschen während des Motorbetriebes vermindert wird.

Hinsichtlich des Wirkungsgrades ist nun auch zu bemerken, daß Motoren mit einer größeren Polzahl oder kleinerem Vollastmoment von Natur aus kleinere Wirkungsgrade haben als Motoren mit kleineren Polzahlen oder höheren Vollastmomenten (wobei andere Dinge soweit wie möglich gleich gehalten werden). Aus diesem Grunde würde ein Wirkungsgrad von 63 ₃ 3 % vielleicht (auf den ersten Blick) nicht signifikant erscheinen im Vergleich zu sehr hohen Wirkungsgraden, die für andere bekannte Motoren beschrieben werden, wenn nicht auch die Polzahl betrachtet wird. Somit, sollten vierpolige Kleinmotoren gemäß der Erfindung sogar noch höhere Wirkungsgrade aufweisen, beispielsweise in der Nähe von 70 % im Vergleich zu etwa 67 % für bekannte vierpolige Klein- bzw. Kleinstmotoren.

Die Überlegenheit von erfindungsgemäßen Motoren hinsichlich des Wirkungsgrades wird noch deutlicher.für Motoren mit größeren Palzahlen, insbesondere für diejenigen, die für einen Betrieb mit verschiedenen Drehzahlen ausgelegt sind. Dies liegt wenigstens teilweise daran, daß die Dreiphasenwicklungen 32, 33» 3¹J eines · Motors wie dem Motor 30 benachbarte Spulengruppen (oder Pole) aufweisen, die im Abstand von 60° elektrisch angeordnet sind, und daß gleichförmigere und relativ hohe Nutfüllfaktoren erreicht werden können.

Obwohl Motoren, die für einen im wesentlichen ausgeglichenen bzw, symmetrischen Betrieb geeignet sind, sicherlich einen der poten-· tiellen Vorteile mit der vorliegenden Erfindung bilden, können

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erfindungsgemäße Motoren auch so aufgebaut sein, daß sie bezüglich eines hohen Leistungsfaktors optimiert .sind, auch wenn derartige Motoren etwas weniger symmetrisch und etwas weniger effizient sein würden als ein Motor mit "symmetrischemBetrieb", der für einen maximalen Wirkungsgrad optimiert ist.

Die tatsächlichen Konstruktions- oder Fertigungsdetails eines Motors entsprechend Figur 1 (für den die Daten von Tabelle II gelten) und für den Motor gemäß Figur 5 (für den die Daten von Tabelle II gelten) werden nun im einzelnen angegeben, um eine klare Angaben dafür zu machen, was gegenwärtig als bester Weg angesehen wird, um die Erfindung in die Praxis umzusetzen.

Unter Bezugnahme auf Figur 1 enthält der Stator 31 einen Magnetkern 46 mit einer Länge von etwa 5,7 cm, und die Querschnittsoder Endkonfiguration davon ist in der (Orginal-)Zeichnung im wesentlichen im tatsächlichen Maßstab gezeigt.

Wie aus Figur 1 hervorgeht, enthält der Kern 4l 36 gleichförmig bemessene und beabstandete Nuten, die mit den Bezugszahlen Sl,

S2, S3> ." S36'bezeichnet sind. Die Wicklungsanordnung des

Stators 31 enthält zahlreiche Wicklungsunterteilungen, die aus Spulengruppen aufgebaut sind, die bei Erregung ein Magnetfeld bilden, die eine Rotation eines nicht-gezeigten Rotors in der Bohrung 47 induzieren. Dieser Rotor ist selbstverständlich durch ein oder mehrere Lager gehalten, die entweder von dem Motorhersteller oder von dem Motorbenutzer in Abhängigkeit von der Applikation des Motors geliefert werden können.

Die in Figur 1 gezeigten Spulengruppen bilden Wicklungsunterteilungen, die Phasenwicklungen 32, 33 und 34 (s. Figur 6).und weiterhin einen verlängerten oder zusätzlichen Wicklungsabschnitt 36 (s. Figur 6) umfassen. Der vom Abschnitt 36 gebildete Unterschaltkreis würde weggelassen werden, wenn ein Betieb bei verschiedenen Drehzahlen nicht erwünscht ist, obwohl erneut darauf hinzuweisen ist, daß eine verbesserte Gleichförmigkeit des Nut-'

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3fr

füllfaktors besonders vorteilhaft für Motoren mit verschiedenen Drehzahlen ist, was insbesondere für diejenigen mit vier oder mehr Polen gilt.

Die Spulengruppen gemäß Figur 1 umfassen vier konzentrische Spulengruppen 48 und vier konzentrische Spulengruppen 49, die zusammen die Hauptphasenwicklung 32 gemäß Figur 6 bilden. Die Spulengruppe 48, die die Nuten Sl, S2, S4 und S5 einnimmt, ist willkürlich als der "Referenz"-Pol oder Spulengruppe gewählt worden, um die Winkelbeziehungen der Pole oder Spulengruppe von einer gegebenen Wicklungsunterteilung in bezug zueinander und in bezug auf die Pole oder Spulengruppen der anderen Wicklungsstränge zu erläutern, wie sie in Figur 1 gezeigt sind. Der Begriff "Spulengruppe", wie er hier verwendet ist, bedeutet eine Vielzahl von Leiterwindungen, die in einer oder mehreren Spulen angeordnet sind, von denen jede eine oder mehrere· derartiger Windungen umfaßt. Somit enthält die Spulengruppe 48 zwei Spulen mit einer Windungszahl und Verteilung, wie sie in der folgenden Tabelle III gezeigt ist, währand die Spulengruppe eine Spule mit einer Windungszahl umfaßt, die ebenfalls in der Tabelle III gezeigt ist.

Eine Bezugslinie mit der Bezeichnung O⁰EL ist im wesentlich entlang der effektiven Mittellinie der "Referenz"-Spulengruppe in Figur 1 angeordnet. In ähnlicher Weise sind Bezugslinien mit der Bezeichnung 60⁰EL, 120°EL und 18O°EL in Figur 1 verwendet, um die effektiven Mittellinien von anderen Spulengruppen zu bezeichnen, um besser darzustellen, daß der Raumwinkel (in elektrischen Graden) zwischen den effektiven Mittelpunkten von Polen oder Spulengruppen von den nächst benachbart angeordneten Phasenwicklungen 60° elektrisch beträgt.

Obwohl es an sich nicht üblich ist, elektrische Grade in entgegengesetzten Richtungen zu messen, wurde diese Konvention in Figur i unbeachtet gelassen, um die Beabstandung oder das Muster der Spulengruppen gemäß Figur 6 mit den Phasenwicklungen 32, 33, 34 auf dem Kern 46 gemäß Figur 1 deutlich herauszu-

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- Tft -

stellen. Somit sind in Figur 1 unmittelbar benachbarte Pole oder Spulengruppen 48, 49 der gleichen Phasenwicklung 32 räumlich durch einen Winkel von 18O⁰EL verschoben. Diese gleiche Relation gilt auch für die unmittelbar benachbarten Pole oder Spulengruppen 52, 53 der Zwischenphasenwicklung 33 und die unmittelbar benachbarten Pole oder Spulengruppen 56, 57 der Kondensatorphasenwicklung 34. Es wird nochmals besonders betont und hervorgehoben, daß eine Spulengruppe von verschiedenen Wicklungen der drei Phasenwicklungen 32, 33, 34 in Abständen von 60° elektrisch um den Kern 46 herum räumlich angeordnet sind (d. h. effektiv zentriert sind).

Es wird nun auf die Pole oder Spulengruppe 58, 59 der Wicklungsunterteilung eingegangen, die von dem extra oder zusätzlichen Wicklungsabschnitt 36 gebildet wird. E- ist darauf hinzuweisen, daß die Leiter oder Windungsseiten dieser Spulengruppen sich die Nuten mit Leitern oder WindungsSeiten der Spulengruppen 52, 53 teilen. Somit sind die räumliche Relation der Spulengruppen 58, 59 in bezug zueinander und zu den 'Spulengruppen der anderen Wicklungs-Unterabschnittes ebenfalls klar definiert durch Figur

Um die tatsächliche Herstellung einer Wicklungsschaltung gemäß Figur 1 weiter zu erleichtern, wird noch ergänzt, daß die Hauptphasenwicklung 32 (d. h. die Spulengruppen 48, 49) aus einem Kupfermagnetdraht (d. h. Lackdraht) mit einem blanken Leiterdurchmesser von 0,54 mm (21,3 x 10~^ Zoll) gewickelt war. Der Durchmesser des blanken Kupferdrahtes, der für die Kondensator-Phasenwicklung 34 (Spulengruppen 56, 57) verwendet wurde, betrug 0,48 mm (19 χ 10"⁵ Zoll), für die Zwischenphasenwicklung 33 (Spulengruppen 52, 53) betrug der Durchmesser 0,57 mm (22,6 χ ΙΟ'·⁵ Zoll) und für den Abschnitt 36 (Spulengruppen 58, 59) betrug der Durchmesser 0,38 mm (15 χ ίο""-⁵ Zoll).

Die tatsächliche Windungsverteilung oder Zählung für die Wicklungsanordnung gemäß Figur 1 (und für die später zu erläuternde Figur 5) ist in der folgenden Tabelle III tabellarisch zusammen7 gefaßt. Tabelle III gibt auch den Nutfüllfaktor für jede Nut an,

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Zur Definition des Begriffes (Nutfüllfaktor "oder Nutfüllung", wie er hier verwendet wird, wird nun auf Figur 2 Bezug genommen.

In Figur 2 ist eine Nut 6l eines Kernes 62 mit einer Anzahl von verschieden großen isolierten Leitern gezeigt. Die öffnung 63 der Nut 61 ist durch einen Nutverschluß oder Keil 64 verschlossen, und die durch die Innenwände der Nut 6l und dem Teil 64 (ausschließlich der durch den Keil 64 eingenommenen Fläche bzw. Raum) eingeschlossene Raum ist als der verfügbare Nutraum A.

definiert; dagegen ist die Summe oder die Gesamtheit des Querschnittsbereiches des Leitermaterials (ausschließlich der Leiterisolation), das tatsächlich in der Nut 6l angeordnet ist, mit A definiert. Der Raumfaktor oder die Nutfüllung SF ist dann als das Verhältnis von A zu A (SF = A /A ) definiert.

In Figur 5 sind die Nuten Sl, S2, S3 S36 entsprechend den

in Figur 1 gezeigten bezeichnet,, da der Kern 67 in allen Beziehungen mit dem Kern 46 gemäß Figur 1 im wesentlichen identisch ist und da dies die tabellarische Aufstellung von relevanten Daten erleichtert, wie es in der folgenden Tabelle III geschehen ist. In Figur 5 umfassen die Hilfsspulengruppen der Hilfswicklung 19 (Figur 3) Spulengruppen 68, 69, die Hauptspulengruppen 71, 72 bilden die Häuptwicklung 18 (Figur 3) und die extra (oder verlängerte) Hauptspulengruppen 73, 74 bilden den Extrahauptwicklungsabschnitt 17 (Figur 3). Die Anzahl der Spulen von jeder Spulengruppe, die von den Spulenseiten oder Leitern von jeder Spulengruppe eingenommenen Nuten und die räumlichen Relationen dazwischen sind alle in Figur 5 angegeben. Die tatsächliche Windungszahl von jeder Spulengruppe in jeder Nut gemäß Figur 5 (und auch die Nutfüllung von jeder Nut) ist durch die folgende Tabelle III festgelegt. Der Durchmesser des blanken Leiters, in mm, des für die Wicklungen l8, 19 bzw, I7 verwendeten Kupferdrahtsbetrug: 0,48 mm, 0,51 nun und 0,31 mm (I9 χ 10~³ Zoll, 20,10 χ 10"³ Zoll und 12,60 χ ΙΟ*³ Zoll).

Die folgende Tabelle III unterstützt die vorstehende detaillierte Beschreibung der Wicklungsschaltungen gemäß den Figuren 1 und 5.

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	FIG.	Phasi	34	Tabelle	1	SF	III	FIG. 5	19	Bek.	105	17	SF
	Windungen	33	0				Windungen	0		120	31
		67	0	Sek.	44.5		Phase ,			78	20	30.4
	32	102	46	36	44.5		18		0	O	47.9
ten	71	90	52	0	49.3		106		78	20	32.2
S 1	46	0	35	0	45.5		69	120	31	40.7
S 2	0	0	0	31	45.5		0	120	27	30.4
S 3	46	90	35	35	47.3		69	78	O	47.3
S 4	71	102	52	23	46.2		106	0	O	32.2
S 5	62	67	46	0	46.2	92	78	27	32.2
S 6	0	0	0	23	48.4	0	120	31	47.3
S 7	0	67	0	35	44.5	0	105	20	30.4
S 8	62	102	46	31	44.5	92	0	O	40.7
S 9	71	90	52	0	49.3	106	0	20	32.2
SlO	46	0	35	0	45.5	69	105	31	47.9
SIl	0	0	0	31	45.5	0	105	27	30.4
S12	46	90	35	35	47.3	69	0	O	26.4
S13	71	102	52	23	46.2	106	0	O	28.2
S14	62	67	46	0	46.2	92	105	27	28.2
S15	0	0	0	23	48.4	0	120	31	26.4
S16	0	67	0	35	44.5	0	78	20	30.4
Sl 7	62	102	46	31	44.5	92	o'	O	47.9
S18	71	90	52	0	49.3	106	78	20	32.2
S19	46	0	35	0	45.5	69	120	31	40.7
S 20	0	0	0	31	45.5	0	120	27	30.4
S21	46	90	35	35	47.3	69	78	O	47.3
S22	71	102	52	23	46.2	106	O	O	32.2
S23	62	67	46	0	46.2	92	78	27	32.2
S24	0	0	0	23	48.4	0	120	31	47.3
S25	0	67	0	35	44.5	0	105	20	30.4
S26	62	102	46	31	44.5	92	O	O	40.7
S27	71	90	52	0	49.3	106	O	20	32.2
S28	46	0	35	0	45.5	69	105	31	^7.9
S29	0	0	0	31	45.5	0	105	27	30.4
S30	46	90	35	35	47.3	69	O	O	26.4
S31	71	102	52	23	46.2	106	O	28.2
S32	62	67	46	0	46.2	92	27	28.2
S 33	0	0	23	48.4	0		26.4
S 34	0		35	0
S35	62	31	92
S36

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Aus der Tabelle III ist zu entnehmen, daß die Nuten Sl, S2,

S36 für den Motor gemäß Figur 1 viel gleichmäßiger gefüllt sind als die Nuten des Motors gemäß Figur 5. Anders ausgedrückt, sind die Nuten des Motors gemäß Figur 5, die den niedrigsten Füllungsgrad haben, im Effekt "leiterarm". Versuche, in dem Motor gemäß Figur 5 mehr Leitermaterial in den Nuten mit niedrigem Nutfüllfaktor anzuordnen, würden jedoch verhindert, da die entsprechenden Anzahlen von Leitern nicht in den Nuten mit hohen Nutfüllfaktor untergebracht werden können. Dieses Problem wird mit Motoren gemäß der Erfindung überwunden. Obwohl es ohne weiteres aus der Tabelle III deutlich wird, so sei doch darauf hingewiesen, daß die Leiter oder Windungen für die Statoranordnung 31 sinusförmig in üblicher bekannter Weise verteilt waren, so daß die tatsächliche gesamte Windungszahl sich von der Gesamtzahl der effektiven Windungen unterschied. Bei der in Tabelle III angegebenen Windungsverteilung betrug die Anzahl der effektiven Windungen (pro Pol) für die Hauptphasenwicklung (Phase 32 in Figur 6) 76,6, für die effektive Windungszahl (pro Pol) für die Zwischenphasenwicklung (Phase 33 in Figur 6) 56,6, die Anzahl der effektiven Windungen (pro Pol) für die Kondensatorphasenwicklung (Phase 34 in Figur 6) 110,7 und für die Gesamtzahl der effektiven Windungen (pro Pol) für den Wicklungsabschnitt 36 betrug 38,0.

Weiterhin sei darauf hingewiesen, was an sich schon deutlich geworden sein sollte, daß die optimierten Gestaltungen der bevorzugten Ausführungsbeispieleder Erfindung eine Auswahl der WindungsVerteilungen zur Folge haben derart, daß die Kondensatorphasenwicklung mit der höchsten Anzahl effektiver Windungen, die Hauptphasenwicklung mit der nächst höchsten Anzahl effektiver Windungen, die Zwischenphasenwicklung mit einer kleineren Zahl effektiver Windungen als die Haupt- oder Kondensatorphasen-

(Sek.j wicklung und der ExtrawicklungsabschnittYjo häufig mit weniger effektiven Windungen als der Zwischenphasenabschnitt versehen sind.

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Um ·für eine deutlichere Korrelation zwischen den Figuren 1 und und zwischen den Figuren 3 und 5 zu sorgen, sind identische Bezeichnungen wie "LM", "RM" usw. verwendet worden, um die Enden oder internen Leiter zu bezeichnen, die jeweils von den oben beschriebenen Unterabschnitten der Wicklung ausgehen.

Obwohl die vorliegende Erfindung bezüglich ihrer Einzelheiten in Verbindung mit einem Destimmten achtpoligen Motor veränderlicher Drehzahl beschrieben worden ist, der üblicherweise zum Transport von Luft verwendet wird (beispielsweise Gebläse und Lüfter), ist die Erfindung auch auf Motoren mit jeder gewünschten Drehzahl oder Nennleistung und für Motoren anwendbar, die für andere Applikationen vorgesehen sind, wie beispielsweise hermetisch abgeschlossene Kühlkompressoren.

Die bestimmte Wicklungsanordnung oder Schaltung, die in Figur als Beispiel dargestellt ist, erzeugt während des Betriebes nur reale Pole (im Unterschied zu Folgepolen). Selbstverständlich kann die Erfindung jedoch auch angewendet werden, wenn die Wicklungsanordnung des Motors auch Folgepole enthält. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß bei einer in Figur 1 gezeigten Wicklung jeder augenblickliche Magnetpol für jede Phasenwicklung des Motors durch eine getrennte und leicht identifizierbare Spulengruppe gebildet wird. Wenn die Wicklung gemäß Figur 1 jedoch modifiziert würde, so daß die eine Spulengruppe (die eine oder mehrere Spulen umfaßt) zur Bildung eines Polpaares von einer (oder mehreren) Phasenwicklung verwendet würde, so wäre eine derartige modifiziete Phasenwicklung richtig beschreibbar als eine Folgepol-Wicklungsanordnung.

Dem Fachmann sind die Folgepol-Wicklungsanordnungen und die Unterschiede und Ähnlichkeiten derartiger Anordnungen gegenüber Wicklungsanordnungen mit "realen Polen" gut bekannt. Der weniger erfahrene Leser der vielleicht weniger vertraut ist mit Folgepol-Wicklungsanordnungen, sei auf Standardwerke zur Grundlageninformation verwiesen. Ein derartiges Nachschlagewerk ist das

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HZ

"Fractional-And Subfractionaü-Horsepower Electric Motors" von Cyril G. Veinott, dessen dritte Ausgabe 1970 von der McGraw-Hill book company veröffentlicht wurde.

Unter weiterer Bezugnahme auf Figur 1 kann festgestellt werden, (die Erläuterung ist hier der Kürze halber auf die Kondensator-Phasenwicklung begrenzt), daß die Windungen, die zur Bildung der Spulengruppen 57 benutzt sind, Magnetpole mit einer augenblicklichen Polarität bilden, die"derjenigen entgegengesetzt ist, die durch die Spulengruppen 56 gebildet wird. Die Leiter von jeder Spulengruppe 56 könnten jedoch als Teil der dazu benachbarten Spulengruppen 56 enthalten sein. In diesem Fall würde eine Windungszahl, die zahlenmäßig der Leiterzahl auf der einen Seite von jeder Spule 57 entspricht, eine neue äußerste Spule für jede Spulengruppe 56 bilden oder formen. Hierbei bleibt die Windungsverteilung in den Wicklungsnuten Sl bis S36 identisch mit der Windungsverteilung für die Phasenwicklung 34, wie sie in Tabelle III angegeben istj es werden aber nur vier Spulengruppen von jeweils drei Spulen gebildet, und vier "reale" Magnetpole und vier "Folge-"Magnetpole werden während des Betriebes gebildet. Diese vier modifizierten Spulengruppen sind selbstverständlich so miteinander verbunden, daß sie die gleiche augenblickliche magnetische Polarität haben, und die Folgepole würden die entgegengesetzte augenblickliche magnetische Polarität besitzen im Vergleich zu derjenigen der real^en Pole.

Es wird nunmehr verständlich, daß die vorstehende Beschreibung bezüglich des Abstandes von 60° elektrisch zwischen bnachbarten Spulengruppen von verschiedenen Phasenwicklungen nur in Verbindung mit "reale Pole" aufweisenden Wicklungsanordnungen gegeben wurde. Die hier gegebenen Lehren sind jedoch auch auf Wicklungsanordungen anwendbar, die eine oder mehrere Wicklungs-Unterschaltkreise des Folgepoltyps aufweisen. Falls eine Folgepolanordnung vorgesehen oder tatsächlich verwendet wird, betachtet man einfach eine derartige FoIgeροlanOrdnung in den Größen ihrer äquivalenten Realpol-Wicklungsanordnung.

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Somit wurde die vorstehende Erläuterung bezüglich der räumlichen Beziehung von 60° elektrisch auf der Basis einer "Re a Ip öl"-Wi cklungsanOrdnung gegeben (oder einer "äquivalenten"Realpol -Anordnung für Motoren, wo Folgepolanordnungen verwendet werden).

Es ist' möglich, die räumlichen Beziehungen zwischen den effektiven Mitten von benachbarten Spulengruppen einer gegebenen Phase (desgleichen verschiedener Phasen) als eine mathematische Beziehung mit einem Multiplikator¹'· "n" in bezug zu setzen, wobei der Wert des Multiplikators davon abhängt, ob eine "Real"-oder "Folge"-Polanordnung betrachtet wird. Beispielsweise ist η gleich 1 für Schaltungsanordnung der in Figur 1 gezeigten Art, und die effektiven Mittelpunkte unmittelbar benachbarter Spulengruppen von verschiedenen Spulengruppen der Phasenwicklungen 32, 33, 34 sind η χ 60° elektrisch beabstandet, während die effektiven Mittelpunkte von unmittelbar benachbarten Spulengruppen von jeder, gegebenen Phase 32, 33 oder 3^ im Abstand von η χ 180° elektrisch angeordnet sind.

Wenn"jedoch alle Phasenwicklungen 32, 33, 3^ Folgepoltypen sind, ist η definiontionsgemäß gleich 2 (n = 2), und die räumlichen Beziehungen zwischen den effektiven Mittelpunkten von Spulengruppen ist η χ 60 bzw. η χ 180° elektrisch (d. h. 120EL und 36O⁰EL).

Die Relationen für Applikationen, wo wenigstens ein Unterschaltkreis als ein "Folge"-Poltyp angeordnet.ist und wenigstens ein anderer ein "realer" Pol ist, können selbstverständlich einfach abgeleitet werden; es ist jedoch vorteilhaft, die Multiplikatoren "n" in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung zu vermeiden. Demzufolge ist es vorzuziehen, sich einfach auf die räumlichen Relationen zwischen benachbarten Spulengruppen zu beziehen, wie sie bei einer "Realpol-Wicklungsanordnung" vorliegen. Dann brauch»man sie für Folgepolwicklungen nur auf einer "Realpolbasis" zu beschreiben und die effektiven Mittelpunkte von realen Spulengruppen zu identifizieren, die (wenn sie tat-

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sächlich vorgesehen sind) reale Pole entsprechend den Folgepolen bilden würden. Alternativ können Motoren gemäß der Erfindung anhand der räumlichen Relationen von augenblicklichen Magnetpolen oder Polbereichen beschrieben werden, wo die effektive ' Mitte von derartigen Polen (d. h. Polachsen) oder Polbereichen in einer Weise definiert ist, die im folgenden erläutert wird, wobei immer noch auf die Wicklungsanordnung gemäß Figur 1 Bezug genommen wird.

Wenn die Kondensatorphasenwicklung 3^ modifiziert wird, um eine Folgepol-Wicklungsanordnung zu sein, wie sie oben erläutert wurde, indem die Leiter der Spulengruppen 57 als Teil der Spulengruppen 56 verwendet werden, würde der einzige reale Unterschied zwischen einem tatsächlichen Ausführungsbeispiel einer derartigen modifizierten Anordnung und einer exakt nach Figur 1 aufgebauten Anordnung darin bestehen, daß die zu den Leitern in den Nuten S6, S9, S15, SI8, S24,S27, S33 und S36 gehörigen Wickelköpfe in dem gleichen Wickelkopfbündel angeordnet werden würden wie die Leiter einer Spulengruppe 56, und die modifizierten Spulengruppen 56 würden so untereinander verbunden, daß sie reale.Pole mit einer einzigen gegebenen momentanen Polarität und Folgepole mit der entgegengesetzten augenblicklichen Polarität bilden. Deshalb könnte die modifizierte Anordnung dem unbeteiligten Betrachter erscheinen als würde sie eine vierpolige Kondensatorphasenwicklung enthalten, obwohl sie in Wirklichkeit eine achtpolige Folgepolanordnung wäre.

Dem Fachmann ist bekannt, daß eine achtpolige Wicklungsanordnung mit acht realen Polen acht augenblickliche magnetische Pole oder "Polbereiche" mit wechselnder Polarität bildet. Die Bereiche können definitionsgemäß so bezeichnet werden, daß sie augenblickliche effektive Mittellinien (oder Polachsen) haben, die mit. der effektiven Mittellinie der Spulengruppe zusammenfällt oder an dieser entlang verläuft, die derartige Polbereiche bilden. In ähnlicher Weise werden in einer achtpoligen Folgepol-Wicklungsanordnung (mit vier Spulengruppen, die vier reale

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Pole mit einer ersten Polarität und vier Folgepole mit einer zweiten oder entgegengesetzten Polarität bilden) acht augenblickliche magnetische Polbereiche während des Betriebes gebildet derart, daß benachbarte Polbereiche entgegengesetzte augenblickliche Polaritäten besitzen.

Für die gerade besprochene Folgepolanordnung werden vier derartige augenblickliche Magnetpole definitionsgemäß (für den hier vorliegenden Zweck) so betrachtet, daß sie eine effektive Mitte besitzen, die mit der effektiven Mitte der vier Spulengruppen während ihrer Erregung zusammenfallen. Weiterhin haben die vier augenblicklichen Magnetfolgepolbereiche (per Definition) effektive Mitten oder Polachsen, die räumlich zwischen den effektiven Mitten der vier Spulengruppen angeordnet sind. Unter Verwendung einer Terminologie, die mit den gerade aufgestellten Definitionen übereinstimmt, wird deutlich, daß Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sich durch Wicklungsgruppen auszeichnen, die räumlich auf einem Magnetkern so angeordnet sind, daß unmittelbar benachbarte augenblickliche Polachsen für eine gegebene Phasenwicklung (oder Unterschaltkreis) im Abstand von 180° elektrisch angeordnet sind und daß unmittelbar benachbarte augenblickliche magnetische Polbereiche von unterschiedlichen Phasenwicklungen im Abstand von 60° elektrisch angeordnet sind, und zwar unabhängig davon, ob "Realpol"- oder "Folgepol"-Anordnungen verwendet werden.

Bei einer weiteren Verwendung der Terminologie in Übereinstimmung mit den anderen hier definierten Größen sollte nunmehr auch deutlich werden, daß die bevorzugten Ausführungsbeispiele' der Erfindung, ob sie nun vom Folgepoltyp sind oder nicht, Spulengruppen haben, die darauf derart angeordnet sind, daß die effektiven Mitten von unmittelbar benachbarten Spulengruppen von der gleichen augenblicklichen Polarität innerhalb einer gegebenen Phasenwicklung im Abstand von 360° elektrisch angeordnet sind. Die vorstehende Erläuterung hinsichtlich der augenblicklichen

oder Polachsen dürfte ohne weiteres verständlich sein, und Vergleiche/

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Anordnung gemäß Figur 1 mit anderen Anordnungen können dadurch erleichtert werden, daß die Pfeile auf den entsprechenden Wickelköpfen in Figur 1 beachtet werden. Diese Pfeile stellen die relative Stromrichtung in den Wicklungen zu einem bestimmten Zeitpunkt dar.

Mit der Erfindung erzielbare Vorteile hinsichtlich einer gleichförmigen Nutfüllung können selbstverständlich unabhängig davon realisiert werden, ob die Wicklungsanordnung Unterschaltkreise des Folgepoltyps enthält oder nicht.

Um noch besser zu erläutern, was mit "gleichförmiger" Nutfüllung oder Raumfaktor gemeint ist, wird noch einmal auf Tabelle III Bezug genommen. Als Ausgangspunkt sei darauf hingewiesen, daß die Nutfüllung für den Motor gemäß Figur 5, wie sie in Tabelle III aufgelistet ist, von einem kleinsten Wert von 26,4 % bis zu einem größten Wert von 47_s9 % variiert. Das Verhältnis von 47,9 % zu 26,4 % beträgt I,8l4 und dieses Verhältnis verdeutlicht sofort, daß nahezu die doppelte Mengen Leitermaterial in den Nuten mit einer Füllung von 47,9 % angeordnet ist im Vergleich zu den Nuten mit einer Nutfüllung von 26,4 %.

Andererseits reichte der Bereich der Nutfüllung für den Motor gemäß Figur 1 von 44,5 % bis 49,3 %· Das Verhältnis dieser Prozentzahlen (49,3 : 44,5) beträgt nur 1,107. Somit war der Grad der Nutfüllung in jeder Nut des Motors gemäß Figur 1 "gleichförmig", da die Nut mit der größten Füllung nur das etwa 1,1-fache Leitermaterial enthielt im Vergleich zu denjenigen Nuten, die die kleinste Leitermaterialmenge enthielten.

"Gleichförmige Nutfüllung" ist zwar im Stand der Technik nicht klar definiert, hier wird sie aber nun definiert, daß sie einen Nutfüllungszustand bedeutet, bei dem das Verhältnis des Nutfüllfaktors für die vollste Nut (in einem gegeoenen Motor) zu dem Nutfüllfaktor der am wenigsten vollen Nut (in dem gleichen gegebenen Motor) nicht mehr als etwa 1,25 beträgt.

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Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung haben sich auf die Ausnutzung der Erfindung konzentriert, einen im wesentlichen ausgeglichenen bzw. symmetrischen Betrieb zu schaffen. Es sei nichtsdestoweniger darauf hingewiesen, daß für einige Anwendungsfälle der Spannungsvektor, der einen gewünschten Kondensator mit einer gewählten nominellen begrenzten Kapazität (der für den im wesentlichen symmetrischen Betrieb verwendet werden soll) beschreiben würde, größer sein kann als die Betriebsspannung dieses Kondensators.

Beispielsweise kann (wobei auf Figur 10 verwiesen wird) für gewisse Anwendungsfälle der Vektor E 370 Volt überschreiten,

^C2 · obwohl eine Kondensatorbetriebsspannung von 37O Volt verwendet

werden muß. In diesem Fall wird der Spannungsvektor E_n auf einen

^C2 Wert verkleinert, der 370 Volt nicht überschreitet, und die Wicklungen für die Haupt-, Zwischen- und Kondensatorphaseades Motors werden so ausgewählt, wie es hier beschrieben wurde. In diesem Fall werden, selbst wenn ein im wesentlichen symmetrischer Betrieb nicht entsteht, Verbesserungen hinsichtlich des Wirkungsgrades und der Gleichförmigkeit der Nutfüllung erreicht und sorgen für wesentliche ökonomische und leistungsmäßige Vorteile.

Es soll nun noch einmal auf Figur 6 eingegangen werden. Unabhängig davon, ob ein thermischer Schutz verwendet wird oder nicht, kann die vorliegende Erfindung trotzdem mit großem Vorteil benutzt werden. Es ist jedoch wichtig darauf hinzuweisen, daß-die

. ^Strange)

Erfindung auch dann anwendbar ist, wenn alle Unterschaltkreisef" des Motors mit einer einzigen Schutzeinrichtung thermisch geschützt werden sollen.

Auch wenn in Figur 6 eine bestimmte Anordnung der Phasenwickr lungen 32, 33 und 34 gezeigt ist, können auch andere äquivalente Wicklungsanordnungen vorgesehen sein. Beispielsweise kann von der Kondensatorphasenwicklung 34 das Leiter- oder Wicklungsende Fl direkt mit dem Ende Ml der Phasenwicklung 32 verbunden sein, und in diesem Fall ist der Kondensator zwischen dem Wicklungs- -

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ende F2 und dem Knotenpunkt zwischen den Phasenwicklungen 32 und 33 in Reihe geschaltet.

Die Erfindung wurde vorstehend hauptsächlich auf Motoren gerichtet, die für einen im wesentlichen symmetrischen Betrieb ausgelegt sind, wenn sie bei einer hohen Drehzahl arbeiten. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar, wenn ein Motor so ausgelegt wird, daß ein im wesentlichen symmetrischer Betrieb bei mittleren oder kleinen Drehzahlen erhalten wird. Beispielsweise ist der Wicklungsabschnitt 36 in Figur 6 als eine einzige Wicklung gezeigt. Die Wicklung 36 kann jedoch Anzapfungen haben, so daß Zwischendrehzahlen erhalten werden könnten. Darüber hinaus könnte ein im wesentlichen symmetrischer Betrieb bei den kleinen oder mittleren Drehzahl-Betriebspunkten erhalten werden, indem Unterschaltkreise (oder Spulengruppen) mit räumlichen Beziehungen und Windungsbeziehungen in der vorstehend angegebenen Weise hinzugefügt werden, um Wicklungs-Unterschaltkreise für niedrige oder mittlere Drehzahlen auszuwählen.

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Claims (1)

1. Ansprüche

   Induktionsmotor, insbesondere für eine Verbindung mit einem Kondensator und zur Speisung aus einer einphasigen Energiequelle_/ mit einem Magnetkern und einer wenigstens drei Wicklungsstränge umfassenden Wicklungsanordnung zur Ausbildung einer Anzahl von augenblicklichen Magnetpolen, wenn der Kondensator mit einem der Wicklungsstränge in Reihe geschaltet und die Wicklungsanordnung durch die einphasige Energiequelle erregt ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Wicklungsanordnung erste, zweite und dritte Phasenwicklungen (32, 33, 34) umfaßt, von denen jede Windungen zur Ausbildung im Abstand angeordneter augenblicklicher magnetischer Polbereiche aufweist, wobei die Windungen der ersten, zweiten und dritten Phasenwicklungen um den Umfang des Magnetkernes herum derart angeordnet sind, daß die effektiven Mitten von unmittelbar benachbarten augenblicklichen magnetischen Polbereichen mit entgegengesetzter augenblicklicher Polarität von jeder Phasenwicklung im Abstand von 180 elektrisch um den Kern herum angeordnet sind und die effektiven Mitten von unmittelbar benachbarten aufeinanderfolgenden augenblicklichen Magnetpolbereichen der ersten, zweiten und dritten Phasenwicklungen im Abstand von 60 elektrisch um den Kern herum angeordnet sind.

   2. Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Phasenwicklung aus Spulengruppenwindungen gebildet ist, die zur Ausbildung wenigstens eines realen Poles und wenigstens eines Folgepoles angeordnet sind.

   3. Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wicklungsleiter derart angeordnet sind, daß wenigstens einige der augenblicklichen Magnetpolbereiche eine erste augenblickliche magnetische Polarität haben als eine Folge der realen augenblicklichen Magnetpolbereiche mit einer augenblicklichen Polarität, die der ersten augenblicklichen Polarität entgegengesetzt ist.

   709 814/0316 original

   [. Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Phasenwicklung (34) aus einem Leitermaterial mit einer ersten Größe gebildet ist, die erste Phasenwicklung (32) aus einem Leitermaterial mit einer zweiten Größe gebildet ist, die größer als die erste Größe ist, und die zweite Phasenwicklung (33) aus einem Leitermaterial mit einer dritten Größe gebildet ist, die größer als die erste oder die zweite Größe ist.

   >. Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Phasenwicklung (32) eine Hauptphasenwicklung ist, die zweite Phasenwicklung (33) eine Zwischenphasenwicklung ist und die dritte Phasenwicklung (34) eine Kondensatorphasenwxcklung ist, und daß jede Wicklung eine unterschiedliche Anzahl effektiver Leiterwindungen aufweist, wobei die Kondensatorphasenwxcklung (34) mehr effektive Windungen als die Hauptphasenwicklung (32) oder die Zwischenphasenwicklung (33) und die Zwischenphasenwicklung weniger effektive Windungen umfaßt als entweder die Hauptphasenwicklung oder die Kondensatorphasenwxcklung.

   6. Induktionsmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Motor ein Kleinstinduktionsmotor ist und der Kondensator eine ausgewählte nominelle begrenzte Kapazität besitzt, wobei die wenigstens drei Wicklungsstränge zur Ausbildung einer Wicklungsimpedanz für einen im wesentlichen abgeglichenen bzw. symmetrischen Betrieb angeordnet sind, wenn der Kondensator mit einem der Wicklungsstränge in Reihe geschaltet und die Wicklungsanordnung durch eine einphasige Energiequelle gespeist ist, wobei die Windungen der ersten, zweiten und dritten Phasenwicklungen jeweils wenigstens zwei augenblickliche magnetische Polbereiche bilden.

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   7. Induktionsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Hauptphasenwicklung (32) mehr effektive Windungen aufweist als entweder die Kondensatorphasenwicklung (34) oder die Zwischenphasenwicklung (33) und die Zwischenphasenwicklung (33) weniger effektive Windungen aufweist als entweder die Hauptphasenwicklung (32) oder die Kondensatorphasenwicklung (34) .

   8. Induktionsmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Magnetkern axial verlaufende und auf dem Umfang beabstandete Nuten aufweist, in denen die Leiterwindungen angeordnet sind, die Wicklungsanordnung mit den wenigstens ersten, zweiten und dritten Wicklungssträngen aus Spulengruppen magnetische Polbereiche bildet, wobei die Spulengruppen der wenigstens drei Wicklungsstränge in den Nuten des Magnetkernes derart angeordnet sind, daß die augenblicklichen Polachsen von unmittelbar benachbarten Polbereichen von jedem gegebenen Wicklungsstrang 180° elektrisch beabstandet und die augenblicklichen Polachsen von unmittelbar benachbarten Polbereichen der ersten, zweiten und dritten Wicklungsstränge 60° elektrisch beabstandet sind, und der dritte Wicklungsstrang eine Anzahl effektiver Leiterwindungen aufweist, die größer als die effektive Windungszahl von entweder dem ersten oder zweiten Wicklungsstrang ist und deshalb als eine Kondensatorphasenwicklung identifizierbar ist für eine Verbindung mit einem Kondensator und einem Knotenpunkt zwischen den ersten und zweiten Wicklungssträngen.

   9. Induktionsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Motor für verschiedene Drehzahlen eingerichtet ist und ferner wenigstens einen zusätzlichen Wicklungsstrang (36) aus zahlreichen Leiterwindungen aufweist, und daß der Motor bei Erregung des wenigstens einen zusätzlichen Wicklungsstranges gleichzeitig mit den drei anderen Wicklungssträngen bei einer kleineren Drehzahl betreibbar ist, wobei der zweite Wicklungsstrang weniger effektive Leiterwindungen aufweist als entweder der erste oder der dritte Wicklungs^

   " strang und die Windungen des vierten Wicklungsstranges (36) sich

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   die Kernnuten mit den Windungen des zweiten Wicklungsstranges teilen zur Erzielung eines gleichförmigen Nutfüllfaktors.

   10. Induktionsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Wicklungsstrang (33) an seinem einen Ende mit dem elektrischen Knotenpunkt der ersten und dritten Wicklungsstränge (32, 34) verbunden ist und ein thermischer Schutz (35) mit dem anderen Ende des zweiten Wicklungsstranges verbunden und zwischen den zweiten und vierten Wicklungssträngen (33, 36) in Reihe geschaltet ist.

   11. Induktionsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß bei Erregung der Wicklungsanordnung die Spannungsvektoren der ersten, zweiten und dritten Wicklungsstränge relativ zueinander in Winkeln von im wesentlichen 120° angeordnet sind und ein Kondensator zwischen den dritten Wicklungsstrang und einen Leiter der Energiequelle geschaltet ist.

   12. Induktionsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Magnetkern gleichförmig bemessene Nuten aufweist, die in einem gleichmäßigen Abstand um den Magnetkern herum angeordnet sind, wobei die Leiter der ersten, zweiten und dritten Phasenwicklungen in den Nuten des Magnetkernes zur Ausbildung augenblicklicher Magnetpolbereiche derart angeordnet sind, daß die effektiven Mitten von unmittelbar benachbarten augenblicklichen Magnetpolbereichen, die von Wicklungsleitern jeder gegebenen Phasenwicklung gebildet werden, im Abstand von 180 elektrisch angeordnet sind, und die effektiven Mitten von unmittelbar benachbarten augenblicklichen Magnetpolbereichen, die von Wicklungsleitern unterschiedlicher Phasenwicklungen gebildet werden, im Abstand von 60° elektrisch angeordnet sind.

   13. Induktionsmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Phasenwicklung eine Anzahl effektiver Leiterwindungen aufweist, die größer als die

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   Anzahl der effektiven Leiterwindungen entweder der ersten oder zweiten Phasenwicklungen ist und deshalb als eine Kondensatorphasenwicklung identifizierbar ist für eine Verbindung zwischen einem Kondensator und einem elektrischen Knotenpunkt zwischen den ersten und zweiten Phasenwicklungen.

   14. Induktionsmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Motor bei einer kleineren Drehzahl betreibbar ist, wenn der wenigstens eine zusätzliche Wicklungsstrang gleichzeitig mit den ersten, zweiten und dritten Phasenwicklungen erregt ist, und die zweite Phasenwicklung weniger effektive Leiterwindungen aufweist als entweder die erste oder dritte Phasenwicklung, und die Windungen des zusätzlichen Wicklungsstranges sich die Kernnuten mit den Windungen der zweiten Phasenwicklung teilen.

   15. Induktionsmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der dritte Wicklungsstrang eine Kondensatorphasenwicklung und der erste Wicklungsstrang eine Hauptphasenwicklung ist, wobei das erste Ende der Hauptphasenwicklung mit einem ersten Ende der Kondensatorphasenwicklung verbunden ist und ein Kondensator zwischen die zweiten Enden der Haupt- und Kondensatorphasenwicklungen geschaltet ist.

   16. Induktionsmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Wicklungsstrang eine Zwischenphasenwicklung ist und an seinem ersten Ende mit dem einen Ende der Hauptphasenwicklung verbunden ist, wobei eine einphasige Leistung an das zweite Ende der Zwischenphasenwicklung und das andere Ende der Hauptphasenwicklung anlegbar ist.

   17. Induktionsmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten, zweiten und dritten Wicklungsstränge jeweils wenigstens zwei Gruppen von Wicklungsleitern bilden und die Wicklungsleitergruppen der ersten, zweiten und dritten Wicklungsstränge auf dem Umfang des Magnetkernes in dessen Nuten derart angeordnet

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   sind, daß auf einer Basis der Realpol-Wicklungsanordnung die effektiven Mitten von benachbarten Gruppen der Wicklungsleiter von jedem gegebenen Wicklungsstrang im Abstand von 180 elektrisch um den Kern herum angeordnet sind und auf der Basis einer Realpol-Wicklungsanordnung die effektiven Mitten von unmittelbar benachbarten Gruppen von Wicklungsleitern von unmittelbar benachbarten aufeinanderfolgenden Phasenwicklungen im Abstand von 60° elektrisch um den Kern herum angeordnet sind.

   18. Induktionsmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet * , daß die ersten, zweiten und dritten Phasenwicklungen jeweils Windungsleiter aufweisen, die in Gruppen um den Kern herum angeordnet sind zur Ausbildung im Abstand angeordneter augenblicklicher Magnetpole und die Leitergruppen in den Nuten mit einem gleichförmigen Raum- bzw. Nutfüllfaktor derart angeordnet sind, daß auf einer Realpol-Wicklungsanordnungsbasis die effektiven Mitten derartiger Spulengruppen der ersten, zweiten und dritten Phasenwick-

   lunge:

   sind.

   lungen im Abstand von 60° elektrisch um den Kern herum angeordnet

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