DE2802015A1

DE2802015A1 - Infinitely variable speed squirrel-cage motor - has rotor section extending beyond stator laminated core and comprising choke, or saturable reactor, forming variable resistance element

Info

Publication number: DE2802015A1
Application number: DE19782802015
Authority: DE
Inventors: Kurt Kraus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-18
Filing date: 1978-01-18
Publication date: 1979-07-19

Abstract

A squirrel-cage induction motor is used. It has a closed secondary circuit (20) and the rotor extends, at least on one side, beyond the stator laminations stack in the axial direction. A resistor is fitted into the closed rotor circuit with the resistance value made variable by means of a control facility. The motor is designed to be continuously variable in speed. The heat losses are kept to as low a value as possible, commensurate with small expense on design features. the rotor section extending above the stator stack comprises a choke saturable reactor or transductor (30) that forms the variable resistance.

Description

Stufenlos regelbarer Kurzschlußläufermotor Infinitely variable squirrel cage motor

mit geschlossenem Sekundärkreis Die Erfindung betrifft einen regelbaren Kurzschlußläufermotor mit in Axialrichtung mindestens einseitig über das Statorblechpaket überstehendem Kurzschlußläufer, bei dem in den geschlossenen Läuferkreis ein Widerstand eingefügt ist, dessen Widerstandswert durch Steuermittel veränderbar ist. with a closed secondary circuit The invention relates to a controllable one Squirrel cage motor with at least one side in the axial direction over the laminated stator core protruding squirrel-cage rotor with a resistance in the closed rotor circuit is inserted, the resistance value of which can be changed by control means.

Es ist bekannt, Drehstrom-Kurzschlußlöufermotoren für feste, durch die Polzahlauslegung vorgegebene Drehzahlen zu bauen, die je nach Auslegung ein hohes Anlaufmoment und ein weniger hohes Kippmoment haben, oder umgekehrt. Drehzahlen mit größerem Schlupf müssen dabei mit entsprechend hohen Verlustleistungen erkauft werden.It is known three-phase squirrel cage rotor motors for fixed, by the number of poles design to build specified speeds, depending on the design have a high starting torque and a less high breakdown torque, or vice versa. Speeds with greater slippage must be bought with correspondingly high power losses will.

Bei Schleifringläuferotoren wird die Verlustleistung in den Außenwiderstdnden vernichtet. Die dabei erforderlichen, hohe Ströme führenden Kontaktbürsten sind erheblichem Verschleiß ausgesetzt. Solche Motoren sind daher für einen Dauerbetrieb wenig geeignet.In slip-ring motors, the power loss is in the external resistors destroyed. The contact brushes that are required to carry high currents are exposed to considerable wear and tear. Such motors are therefore suitable for continuous operation not very suitable.

Es ist möglich, in den geschlossenen Sekundärkreis des Motors steuerbare Halbleiter (Thyristoren) zu legen. Die sekundäre Stabspannung liegt jedoch in der Regel nur bei maximal 1,5 bis 3 V. Selbst bei 3 Volt sind die derzeit auf dem Markt befindlichen Thyristoren schlecht stufenlos zu steuern. Darüberhinaus sind sie hohen Temperaturen ausgesetzt, was große Störanfälligkeit bedingt.It is possible to be controllable in the closed secondary circuit of the engine Laying semiconductors (thyristors). However, the secondary bar stress is in the Usually only at a maximum of 1.5 to 3 V. They are currently on the market even at 3 volts located thyristors difficult to control continuously. In addition, they are high Exposed to temperatures, which causes great susceptibility to failure.

Es ist schließlich bekannt (DE-OS 1 901 129), bei regelbaren Kurzschlußläufermotoren der eingangs genannten Art als veränderbaren Widerstand im Sekundärkreis liegende magnetfeldabhängige Feldplatten vorzusehen. Derartige Feldplatten sind jedoch gleichfalls temperaturempfindlich und angesichts der Größe der zu steuernden Ströme extrem aufwendig.Finally, it is known (DE-OS 1 901 129) for controllable squirrel cage motors of the type mentioned as a variable resistance in the secondary circuit Provide magnetic field-dependent field plates. Such field plates are, however, also sensitive to temperature and extremely complex in view of the size of the currents to be controlled.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehstromkurzschlußläufermotor zu schaffen, der bei vergleichsweise geringem Aufwand weitestgehend verlustlos stufenlos geregelt werden kann. Der Motor soll robust, zuverlässig und für Dauerbetrieb geeignet sein. Seine Charakteristik soll derjenigen eines Drehstromschleifringläufermotors weitgehend angepaßt werden können.The invention is based on the object of a three-phase squirrel cage motor to create, which with comparatively little effort largely lossless stepless can be regulated. The motor should be robust, reliable and suitable for continuous operation be. Its characteristic is supposed to be the one a three-phase slip ring motor can be largely customized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der überstehende Abschnitt des Kurzschlußläufers Teil einer Drossel oder eines Transduktors ist, die bzw. der den veränderbaren Widerstand im geschlossenen Läuferkreis bildet.This object is achieved in that the protruding Section of the squirrel cage is part of a choke or a transductor, which forms the variable resistance in the closed rotor circuit.

Die Drossel und der Transduktor erlauben es, den Läuferwiderstand nach Wunsch zu vergrößern und damit für eine Drehzahlbeeinflussung zu sorgen, ohne daß in nennenswertem Umfang Verlustleistungen auftreten. Drossel und Transduktor stellen preiswerte Bauteile dar, die robust und wenig temperaturempfindlich sind.The choke and the transducer allow the rotor resistance to increase as desired and thus to influence the speed without that power losses occur to a significant extent. Choke and transducer are inexpensive components that are robust and not very sensitive to temperature.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Kurzschlußläufer beidseitig über das Statorblechpaket überstehen; die beiden überstehenden Abschnitte können dabei jeweils einen Teil einer Drossel oder eines Transduktors bilden.In a further embodiment of the invention, the squirrel cage can protrude over the stator core on both sides; the two protruding sections can each form part of a choke or a transductor.

Der Eisenkörper der Drossel oder des Transduktors kann mit dem Kurzschlußläufer drehfest verbunden sein. In einem solchen Falle können zur Gleichstromerregung des Transduktors Schleifringe vorgesehen sein; der Transduktor kann aber zur Erzielung einer schleifringfreien Anordnung auch induktiv steuerbar sein. Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung können die Drossel oder der Transduktor stehend am Lagerschild montiert sein, um über einen Luftspalt auf den Kurzschlußläufer einzuwirken.The iron body of the choke or the transducer can be connected to the squirrel cage be non-rotatably connected. In such a case, the DC excitation of the Transductor slip rings may be provided; the transducer can, however, be used to achieve a slip ring-free arrangement can also be inductively controllable. According to A modified embodiment of the invention can be the choke or the transductor be mounted upright on the end shield in order to reach the squirrel cage rotor via an air gap to act.

Um im Falle der Verwendung einer Drossel für die gewünschte Drehzahlsteuerung zu sorgen, ist die Drossel zweckmäßig gegenüber dem Kurzschlußläufer mechanisch axial verschiebbar.To in the case of using a throttle for the desired speed control to ensure, the throttle is appropriate mechanically compared to the squirrel cage axially displaceable.

Der Transduktor ist vorzugsweise mit einer mit Gleichstrom beaufschlagbaren Ringspule ausgestattet.The transducer can preferably be supplied with a direct current Equipped ring coil.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß aufgebauten Kurzschlußläufermotor.The invention is described below on the basis of a preferred exemplary embodiment explained in more detail. The single figure shows a schematic longitudinal section through a squirrel cage motor constructed according to the invention.

Der dargestellte Motor hat einen in bekannter Weise bewickelten Stator 10 mit einem Statorblechpaket 11. Es ist ferner ein Kurzschlußläufer 20 vorgesehen, der in Aluminumdruckguß gefertigt oder aus verschweißten Kupferstäben aufgebaut sein kann. Die Kurzschlußstäbe sind bei 21 angedeutet.The motor shown has a stator wound in a known manner 10 with a stator lamination stack 11. A squirrel-cage rotor 20 is also provided, which is manufactured in die-cast aluminum or made up of welded copper rods can be. The short-circuit rods are indicated at 21.

Der Kurzschlußläufer 20 steht, zweckmäßig an der Lüfterseite, über das Statorblechpaket 11 über. An dieser Seite ist der überstehende Läuferabschnitt mit Kurzschlußringen 22 von dem Eisenkörper 32 eines Transduktors 30.umschlossen. Der Transduktor 30 hat eine mit Gleichstrom beaufschlagbare Ringspule 31.The squirrel cage 20 protrudes, expediently on the fan side the stator core 11 over. The protruding section of the runner is on this side enclosed with short-circuit rings 22 by the iron body 32 of a transductor 30. Of the Transductor 30 has a toroidal coil that can be acted upon by direct current 31.

Bei Stillstand des Läufers 20 und eingeschaltetem Stator 10 erfährt die Läuferwicklung eine Induktion mit Netzfrequenz.When the rotor 20 is at a standstill and the stator 10 is switched on the rotor winding induction with mains frequency.

Diese Induktion verringert sich mit dem Hochlaufen des Läufers 20 auf die Schlupffrequenz. Bei der im Stillstand anliegenden Netzfrequenz fließt der in dem Läufer 20 induzierte Kurzschlußstrom durch die Kurzschlußstäbe 21 über den Transduktor 30 zum Kurzschlußring 22. Solange der Transduktor 30 nicht mit Gleichstrom beaufschlagt ist, wirkt er wie eine Drossel, die bei entsprechender Auslegung für eine Phasenverschiebung von etwa 900 sorgt und somit den Läuferwiderstand vergrößert. Dies hat zur Folge, daß der Kurzschlußläufermotor ein gutes Anlaufmoment entwickelt. Durch Gleichstrombeaufschlagung der Ringspule 31 kann die Wirkung der Drossel stufenlos bis auf Null verringert werden. Der zusätzliche Läuferwiderstand läßt sich auf diese Weise in weiten Grenzen stufenlos ändern. Es ist möglich, einerseits bei konstanter Netzspannung und geregelter Gleichstromvormagnetisierung jede gewünschte lastabhängige Drehzahl zu fahren. Andererseits kann bei geregelter Netzspannung und Gleichstromvormagnetisierung jedem Drehmoment eine beliebige Drehzahl im Leistungsbereich des betreffenden Motors angepaßt werden.This induction is reduced as the rotor 20 runs up on the slip frequency. The flows at the mains frequency that is present at standstill in the rotor 20 induced short-circuit current through the short-circuit rods 21 via the Transductor 30 to the short-circuit ring 22. As long as the transductor 30 does not operate with direct current is acted upon, it acts like a throttle, which with appropriate design for provides a phase shift of about 900 and thus increases the rotor resistance. As a result, the squirrel cage motor develops a good starting torque. By applying direct current to the ring coil 31, the effect of the throttle can be infinitely variable can be reduced to zero. The additional rotor resistance can be attributed to this Way to change continuously within wide limits. It is possible on the one hand at constant Mains voltage and regulated direct current bias any desired load-dependent Speed to drive. On the other hand, with regulated mains voltage and direct current bias any torque any speed in the power range of the relevant motor be adjusted.

Der Trun.fJuktor 30 kann fest auf dem Anker montiert sein.The Trun.fJuktor 30 can be permanently mounted on the anchor.

DI Gleichstromzufuhr zur Ringspule 31 kann in einem solchen Fall uber Schleifringe erfolgen. Es ist aber auch möglich, den Trunsduktor 30 induktiv zu steuern, so daß Schleifringe entfallen.The direct current supply to the ring coil 31 can in such a case over Slip rings are made. But it is also possible to inductively close the trunk conductor 30 control so that slip rings are omitted.

Andererseits ist es auch möglich, den Transduktor 30 am Lagerschild zu befestigen und den Steuergleichstrom unmitlelLar in Jie Ringspule 31 einzuspeisen. In einem solchen Falle wirkt der Transduktor über einen Luftspalt auf den Kurzochlußlaufer 20 ein.On the other hand, it is also possible to place the transducer 30 on the end shield to be attached and to feed the direct current control directly into Jie toroidal coil 31. In such a case, the transducer acts on the short hole barrel via an air gap 20 a.

Der Eisenkorper 32 kann aus vollem Fe-Material, aus larnelliertem Blech oder aus gesintertem Fe-Material gefertigt sein. Um fur einen schlüssigen Kraftlinienfluß in dem Transduktor ZU sorgen, lassen sich die Kurzschlußstäbe 21 auch aus ferritischem Material fertigen, so daß sie von Kraftlinien durchströmt werden.The iron body 32 can be made from solid Fe material, from laminated Sheet metal or be made of sintered Fe material. In order for a conclusive To ensure the flow of force lines in the transducer, the short-circuit rods 21 also made of ferritic material so that lines of force flow through them will.

Anstelle eines Transduktors kann auch eine Drossel vorgesehen werden. Um dabei für eine Steuerung oder Regelung zu sorgen, laßt sich die Drossel in Axialrichtung gegenüber dem Kurzschlußläufer 20 verschieben. Für eine derartige mechanische Regelung kann auch bei Verwendung des Transduktors zusätzlich zu oder statt der elektrischen Regelung uber die Ringspule 31 gesorgt sein.Instead of a transducer, a choke can also be provided. In order to provide control or regulation, the throttle can be moved in the axial direction move relative to the squirrel cage 20. For such a mechanical regulation can also be used when using the transducer in addition to or instead of the electrical Regulation via the ring coil 31 must be taken care of.

Claims

Claims 1. Adjustable squirrel cage motor with in the axial direction ¾ squirrel-cage rotor protruding at least on one side over the stator core, in which a resistor is inserted into the closed running circuit, its resistance value can be changed by control means, characterized in that the protruding Section of the short-circuit runner (20) part of a choke or a transductor (30) which forms the variable resistor.

2. squirrel cage motor according to claim 1, characterized in that that the squirrel cage (20) protrudes on both sides over the stator core (11) and the two protruding sections each have part of a throttle or one Form transductor (30).

3. squirrel cage motor according to claim 1 or 2, characterized in that that the iron body (32) of the choke or the transductor (30) with the squirrel cage (20) is rotatably connected.

4. squirrel cage motor according to claim 3, characterized in that that slip rings are provided for direct current excitation of the transducer (30).

5. Kurzschlussldufermotor according to claim 3, characterized in that that the transducer (30) can be controlled inductively.

6. squirrel cage motor according to claim 1 or 2, characterized in that that the throttle or the transducer (30) are mounted upright on the end shield.

7. Kurzschlussldufermotor according to one of the preceding claims, characterized in that the choke is mechanical with respect to the squirrel-cage rotor (20) is axially displaceable.

8. short-circuit rotor motor according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the transducer (30) is a toroidal coil that can be acted upon by direct current (31).