DE2814655A1

DE2814655A1 - Wicklungsanordnung fuer induktionsmotor

Info

Publication number: DE2814655A1
Application number: DE19782814655
Authority: DE
Inventors: Jack Allan Houtman
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1978-04-05
Publication date: 1978-10-19
Also published as: JPS53147213A; US4107583A; IT7821547A0; IT1093608B; FR2386927A1; AU519977B2; AU3396878A; GB1595355A

Description

1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.

Wicklungsanordnung für Induktionsmotor

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf dynamoelektrische Maschinen und Wicklungsanordnungen und Verfahren zu deren Betrieb. Insbesondere ist die Erfindung verwendbar bei Applikationen, wo dynamoelektrische Maschinen innerhalb eins Kühlsystems hermetisch gekapselt sind.

Bei Induktionsmtoren, wie sie in Kühl- und Gefriergeräten verwendet werden, wird die Start- oder Hilfswicklung gewöhnlich während des Betriebes abgeschaltet. Derartige Motoren sind normalerweise mit einer Stromrelaisspule in Reihe mit der Hauptwicklung versehen. Das Stromrelais tastet den Hauptwicklungsstrom ab und öffnet oder trennt dann den Anlaufwicklungskreis, wenn sich der Motor der Betriebsdrehzahl nähert. Startwicklungen dieses bestimmten Typs von Induktionsmotoren für hermetisch gekapselte Anwendungsfälle enthalten gewöhnlich einen zusätzlichen Widerstand in der Form von rückwärts ge wickelten Windungen, um die Anlauf-, Beschleunigungs- und Relais-Charakteristiken des Motors zu verbessern.

Kürzlich ist es als vorteilhaft befunden worden, zumindest bei einigen Applikationen nach der US-PS 3 774 062 zu arbeiten, um die Verwendung von rückwärts gewickelten Windungen zu reduzieren, wenn nicht sogar zu eliminieren. Auch wenn der Fachmann mit der Verwendung von Stromrelais zum Abschalten der Anlaufwicklungen von hermetisch abgeschlossenen Motoren

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vertraut ist, sei als eine Veröffentlichung, die derartige Anordnungen im Detail beschreibt und die Applikation derartiger Relais erörtert, auf die US-PS 3 633 057 verwiesen.

Um den Wirkungsgrad von Motoren zu verbessern, ist bereits viel Aufwand bezüglich der Gestaltung von Betriebskondensatormotoren für solche Applikationen betrieben worden, in denen bisher Widerstandsanlauf-Induktionsbetriebsmotoren verwendet wurden. Diese Bemühungen führten zu Motorkonstruktionen, die zu wesentlich verbesserten Wirkungsgraden im Vergleich zum Induktionsbetriebsmotor führten. Kondensatorbetriebsmotoren haben jedoch von Natur aus ein relativ kleines Anlaufmoment. In der Tat ist das Anlaufmoment für derartige Motoren gewöhnlich so klein, daß es für hermetisch gekapselte Motoren von Kühlgeräten unzureichend ist. Aus diesem Grund scheinen Betriebskondensatormotoren, die für derartige Applikationen vorgesehen sind, zwangsläufig zu erfordern, daß eine Hilfsanlaufunterstützung verwendet werden muß. Ein Beispiel für derartige Bemühungen ist die Verwendung eines externen Widerstandes, der mit der Anlauf wicklung in Reihe geschaltet ist.

Bei einigen bisher angegebenen Anlaufhilfsanordnungen liegt der externe Widerstand in Reihe mit Relaiskontakten außerhalb des hermetisch gekapselten Motorstators. Ein erstrebenswerter Vorteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß der Widerstand während des Betriebes nicht aktiv ist. Weiterhin kann der Widerstand dazu dienen, den Entladungsstrom über die Relaiskontakte zu begrenzen, und somit kann er auch für Verbesserungen in der Betriebssicherheit des Relais sorgen. Selbst mit dieser Lösung müßte jedoch der Motor so aufgebaut sein, daß der Motorhauptstrom in Abhängigkeit von der Drehzahl so gewählt würde, daß für eine brauchbare "Relais"-Stromcharakteristik gesorgt werden würde. Eine Lösung für dieses Problem würde darin bestehen, Anordnungen zu verwenden, wie sie in der US-PS 3 303 402 beschrieben sind. Es würde jedoch noch erstrebenswerter sein, ein verbessertes Anlaufmoment für einen

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Betriebskondensatormotor zu schaffen, ohne die Verwendung irgendeiner externen Hilfsanlaufunterstützung notwendigerweise erforderlich zu machen. Der Wert der Vermeidung von externen Widerständen oder PTC-Widerständen (Kaltleiter) wird sogar noch größer, wenn bedacht wird, daß gewöhnlich nur endliche und diskrete Werte derartiger Widerstände oder Kaltleiter kommerziell zu vernünftigen Kosten zur Verfügung stehen. Aus diesem Grund müßte der Motorkonstrukteur auf die Optimierung seiner Wicklungsanordnungen achten und trotzdem eine derartige Gestaltung auf den diskreten und endlichen Wert eines gegebenen Widerstandes oder Kaltleiters anpassen.

Es wäre deshalb wünschenswert, einen neuen und verbesserten gekapselten Motor zu schaffen, der als ein Betriebskondensatormotor arbeiten würde und trotzdem verbesserte Anlaufmoment Charakteristiken hätte, ohne die Verwendung eines gesonderten Widerstandes oder Kaltleiters zu erfordern. Insbesondere wäre es wünschenswert, einen neuen und verbesserten Motor eines solchen Typs zu schaffen, daß übliche und bewährte Hochge schwindigkeits-Wickeltechniken angewendet werden könnten, um eine Hilfswicklung auszubilden, die besonders für einen Betriebskondensatormotor ausgewählt ist und die trotzdem ferner während der Anlaufperiode irgendeinen gewünschten Innenwiderstand aufweist. Eine derartige Lösung würde es dem Motorkonstrukteur gestatten, die Hilfswicklung für einen Betriebskondensatormotor zu optimieren und trotzdem die Wicklung auch für Anlaufbedingungen und Relais-Charakteristiken zu optimieren. Es wäre ferner wünschenswert, eine derartige Motorwicklungsanordnung zu schaffen, daß relativ hohe Stromwärmeverluste (I R-Verluste), die im allgemeinen mit der Hilfswicklung eines Widerstands-Spaltphasenmotors verbunden sind, während des Anlaufens nicht auftreten würden. Schließlich würde es auch wünschenswert sein, eine Motorwicklungsanordnung zu schaffen, bei der unterschiedliche Arten von Wicklungsmaterialien verwendet werden können, um die Kosten einer derartigen

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Anordnung auf ein Minimum zu reduzieren.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Wicklungsanordnungen von dynamoelektrischen Maschinen für hermetisch gekapselte Applikationen zu schaffen, durch die eine Betriebskondensatorleistung erhalten werden kann und bei denen trotzdem ein angemessenes Anlauf- und Beschleunigungsmoment ausgebildet werden kann, ohne daß die Verwendung externer Widerstände oder Kaltleiter erforderlich ist, und bei denen trotzdem wünschenswerte Stromcharakteristiken in der Hauptwicklung für einen richtigen Stromrelaisbetrieb ausgebildet werden.

Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Motor mit einer Hauptwicklungsphase und einer Hilfswicklungsphase zu schaffen, wobei die Hilfswicklungsphase zahlreiche Abschnitte enthält, die selektiv in Abhängigkeit davon, ob sich der Motor in einem Anlauf- und Beschleunigungsbetrieb oder in einem normalen Betrieb befindet, gespeist werden kann, wobei die gewünschte Betriebs- und AnlaufIeistung ausgebildet wird und wobei trotzdem Relais normaler Leistungsfähigkeit betriebssicher verwendet werden können, um die selektive Speisung der zahlreichen Abschnitte zu steuern.

Weiterhin sollen Wicklungsanordnungen geschaffen werden, bei

'Cl"

denen während des Anlaufens das effektive Verhältnisν der Hilfs- und Hauptwicklungen einen ersten, relativ kleinen Wert (und der Widerstand der Hilfsphase relativ hoch ist) hat, so daß ein geeigneter Relaisstrom über die Hauptwicklung des Motors fließt und so daß ein relativ gutes Anlaufmoment ausgebildet ist, und bei denen während des Betriebes das effektive Verhältnisν der Hilfs- und Hauptwicklungen höher ist als dasjenige während des Anlaufes, so daß daraus die effektive Ausnutzung eines Betriebskondensators resultiert, und der Hilfswicklungswiderstand relativ klein ist (im Vergleich zum

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Anlaufen), so daß verbesserte Betriebswirkungsgrade erhalten werden.

Eine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung einer vorstehend beschriebenen Anordnung, bei der die Hilfswicklung derart ausgestaltet ist, daß wenigstens ein Teil dieser Wicklung als eine Schutzimpedanz für die Kontaktstücke eines Stromrelais dient.

Ferner soll ein Anlaufwiderstands-Betriebskondensatormotor geschaffen werden, bei dem ein Hilfswicklungskreis so ausgelegt ist, daß der Motorkonstrukteur einen Grad mehr an Gestaltungsfreiheit hat als bisher; all dies hat zur Folge, daß der Anlaufwiderstandsmotor mit wünschenswerten Merkmalen versehen ist, die bisher für Widerstandanlaufmotoren bekannt waren, und daß trotzdem ein derartiger Motor auch für eine Optimierung hinsichtlich einer guten Leistungsfähigkeit im Dauerkondensatorbetrieb hat.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Motor geschaffen, der besonders ausgestaltet und angepaßt ist für einen Betrieb während des Anlaufens als ein Widerstand-Spaltphasenmotor mit einer Primärwicklungsphase mit einer gewählten Anzahl effektiver Windungen n-, ; weiterhin mit einem ersten Abschnitt einer Hilfswicklungsphase zum Führen von Strom in einer ersten augenblicklichen, relativen Bezugsrichtung und einer ersten vorgewählten Anzahl effektiver Windungen n-, ; und mit einem zweiten Abschnitt einer Hilfswicklungsphase zum Führen von Strom in einer zweiten augenblicklichen, relativen Richtung entgegen der Bezugsrichtung in dem ersten Abschnitt; dabei haben die ersten und zweiten Abschnitte der Hilfswicklungsphase, wenn sie gleichzeitig gespeist sind, eine zweite vorgewählte Anzahl effektiver Windungen n., .

Die Zahl der effektiven Windungen der Hilfswicklungsphase ist

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so gewählt, daß das Verhältnis von n, zu n-, (hier definiert als "a ") in einem ersten vorbestimmten Bereich liegt und daß das Verhältnis von n-, zu n-. (hier definiert als "a ") in einem zweiten vorbestimmten Bereich liegt. Diese vorbestimmten Bereiche sind so gewählt, daß während des Anlaufens, wenn der erste Abschnitt der Hilfswicklungsphase gespeist bleibt, wobei ein Kondensator damit in Reihe geschaltet ist, eine gute Betriebsleistung entsteht, und so daß während des Anlaufens, wenn beide Abschnitte der Hilfswicklungsphase gespeist sind, eine gute Anlauf- und Beschleunigungsleistung (im Vergleich zu einem Dauerkondensatormotor) entsteht. Während des Anlaufens wird der Hauptwicklungsstrom durch das Verhältnis "a_s" beeinflußt, und die Stromcharakteristik ist so, daß sie einen richtigen Betrieb eines Relais bewirkt, dessen Relaisspule mit der Hauptwicklung in Reihe geschaltet ist. Somit hat das Relais die Funktion, seine Kontaktstücke bei einem gewünschten Hauptwicklungsstrom zu öffnen, der wenigstens etwa einer bestimmten Motordrehzahl entspricht. ' '

Die Hilfswicklung ist mit Verbindungspunkten versehen, die mit den Relaiskontakten und einer Netzleitung in Beziehung stehen, so daß während des Anlaufens beide Hilfswicklungsabschnitte gespeist sind, aber nur der erste Wicklungsabschnitt der Hilfswicklung ist gespeist, nachdem der Relaiskontakt öffnet. Zu dieser Zeit sorgt der Kondensator für eine gute Betriebsleistung, da das Verhältnis "a " so gewählt worden ist, daß es in einem gewünschten Bereich liegt.

In den bevorzugten Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung ist das Verhältnis "a " in dem Bereich von etwa 0,7 bis etwa 1,0, und das Verhältnis "a_r" ist in dem Bereich von etwa 1,0 bis etwa 1,7, und in weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen ist "a " in dem Bereich von etwa 1,1 bis 1,5. Weiterhin ist

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das numerische Verhältnis von "a " zu "a " weniger als zwei. Wenn das Verhältnis "a " in dem vorstehend genannten Bereich

liegt, entsteht ein verbesserter Wirkungsgrad des Motorbetriebes, wobei der Kondensator mit dem ersten Abschnitt der Hilfswicklungsphase in Reihe geschaltet ist.

Bei Anwendungen der Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung wird eine Motorschaltung gebildet, in der die Motoren gemäß der Erfindung besonders ausgelegt und konstruiert sind und wobei ein Kondensator zwischen die eine Seite der Leistungseinspeisung und den elektrischen Knotenpunkt der ersten und zweiten Abschnitte der Hilfswicklungsphase geschaltet ist. Während des Anlaufens und Beschleunigens ist der zweite Abschnitt der Hilfswicklung über geschlossene Relaiskontakte dem Kondensator parallel geschaltet. Wenn die Kontakte jedoch öffnen, ist der zweite Abschnitt der Hilfswicklung von der Leistungseinspeisung getrennt,und die Leistungszufuhr zu dem ersten Abschnitt der'Hilfswicklung erfolgt nur über den Kondensator.

Bei dieser Anordnung sorgt der zweite Abschnitt der Hilfswicklung für eine Schutzimpedanz für den Relaiskontakt und verhindert eine Lichtbogenbildung und eine damit in Verbindung stehende Beschädigung der Relaiskontakte. Somit können relativ langsam arbeitende, bekannte Relais verwendet werden.

Bei besonderen Applikationen sind beide Abschnitte der Hilfswicklung während des Anlaufens erregt, und die gesamte Hilfswicklung stellt eine Last mit relativ hohem Widerstand gegenüber der Leistungsquelle dar, während der zweite Abschnitt der Hilfswicklung dem Kondensator parallel geschaltet ist. Somit wird ein relativ gutes Anlaufmoment geliefert, wie es zu Widerstands-Spaltphasenmotoren gehört. Wenn dann die Relaiskontakte abfallen, ist der zweite Abschnitt der Hilfswicklung abgeschaltet, und der den relativ kleineren Widerstand

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aufweisende erste Abschnitt der Hilfswicklung bleibt weiterhin erregt, und zwar über den Kondensator. Auf diese Weise wird eine efficiente Betriebsleistung erhalten, wie es gewöhnlich bei Kondensatormotoren der Fall ist.

Bei der Ausführung der Erfindung können die ersten und zweiten Abschnitte der Hilfswicklung aus dem gleichen Wicklungsmaterial hergestellt sein, und sie können die gleiche Größe (d.h. Durchmesser) aufweisen. Alternativ können für den zweiten Wicklungsabschnitt Materialien mit einem höheren Widerstand pro Windung verwendet werden, beispielsweise Kupferdraht mit einem kleineren Durchmesser oder Aluminium (mit einem geeigneten Durchmesser) oder ein Material mit einem bestimmten charakteristischen Verhältnis "R" (und auch mit einem geeigneten Durchmesser), wie es in der eingangs erwähnten US-PS 3 774 062 beschrieben ist. Vorzugsweise wird für den ersten Wicklungsabschnitt der Hilfswicklung ein relativ gutes Leitermaterial verwendet, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer. Die Möglichkeit, verschiedene Materialien und/oder Größen des Wicklungsmaterials für die zwei Wicklungsabschnitte zu wählen, gibt dem Motorkonstrukteur noch weitere Flexibilität und Freiheit bei der Gestaltung eines Motors für einen bestimmten Anwendungsfall.

Eine der bevorzugten Arten der Festlegung der ersten und zweiten Wicklungsabschnitte der Hilfswicklung besteht darin, die Windungen des ersten Abschnittes auf einem Magnetkern so anzuordnen und zu erregen, daß sie in einer ersten augenblicklichen Bezugsrichtung Strom leiten, und die Windungen des zweiten Abschnittes derart anzuordnen und zu verbinden, daß sie (in dem gleichen zeitlichen Augenblick) Strom im entgegengesetzten Sinn zu der Bezugsrichtung leiten. Somit arbeitet der zweite Wicklungsabschnitt entgegengesetzt zu dem ersten Wicklungsabschnitt. Das Ergebnis dieser Anordnung ist, daß die Erregung der gesamten Hilfswicklung weniger effektive Windungen (d.h. n-, _ess) als die effektiven Windungen n. zur Folge

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hat, wie es der Fall ist, wenn nur der erste Abschnitt erregt ist. Weiterhin hat dies eine einen relativ hohen Widerstand aufweisende Wicklung mit einer kleinen Anzahl effektiver Windungen zur Folge (dies ist analog den Wicklungsanordnungen mit rückwärts gewickelten Windungen), während der Widerstand der Hilfswicklung relativ klein ist, wenn die Anzahl der effektiven Windungen "groß" ist.

Bekanntlich ist das Verhältnis "a" eines Motors zu irgendeiner gegebenen Zeit eine Funktion der relativen Anzahl effektiver Windungen in den Hilfs- und Hauptwicklungen. Bei der Ausführung der Erfindung ist ein höheres Verhältnis "a" während des Betriebszustandes wünschenswert für einen Betriebskondensatormotor und ein kleineres Verhältnis "a" ist wün sehenswert für Widerstands-Anlauf- und Relaisstromcharakteristiken.

Mit den hier vorgeschlagenen Anordnungen ist es nunmehr für einen Motorkonstrukteur möglich, seinen Motor durch Optimierung der Kondensatorspannung zu optimieren, da er in der Lage ist, für ein relativ hohes Verhältnis "a" während des Betriebszustandes zu sorgen. Bei bekannten Lösungen würden diese Versuche zur Folge haben, daß die erforderlichen Relais-Hauptwicklungsstromcharakteristiken verschlechtert werden. Die Rückwärtswindungen in dem zweiten Hilfswicklungsabschnitt gestatten nun die Erzielung guter Relais-Hauptwicklungsstromcharakteristiken, und darüberhinaus bilden die Rückwärtswindungen eine Schutzimpedanz für die Relaiskontakte.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen an Hand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein vereinfachtes schematisches Schaltbild für einen bekannten Motor, wobei eine Hilfswicklung mit zwei Wicklungsabschnitten versehen ist und ein

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Zentrifugalmechanismus verwendet wird, um selektiv einen Kondensator und einen damit in Reihe liegenden Abschnitt der Hilfswicklung zu überbrücken.

Fig. 2 ist ein vereinfachtes schematisches Schaltbild eines Motors gemäß einem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Stators gemäß der Erfindung in einem speziellen Ausführungsbeispiel, bei dem die Wicklungen auf einem Magnetkern angeordnet sind.

In Figur 1 ist ein Motor 10 schematisch dargestellt, wie er seit langer Zeit gefertigt und vertrieben wird. Der Motor umfaßt einen üblichen Käfigrotor 11 und einen Zentrifugalschaltermechanismus 12, der einen Schalter 13 öffnet, wenn der Rotor 11 die Betriebsdrehzahl erreicht. Während des Anlaufens ist der Schalter 13 geschlossen, wie es in Figur 1 gezeigt ist.

Der Motor 10 weist eine Hauptwicklung 14 mit irgendeiner gewünschten Polzahl und eine Hilfswicklung auf, die in einen ersten Wicklungsabschnitt 16 und einen zweiten Wicklungsabschnitt 17 unterteilt ist. Der Wicklungsabschnitt 17 ist zusammen mit einem Betriebskondensator 18 durch die Leitung 19 und den Schalter 13 während des Anlaufens kurzgeschlossen. Somit ist während des Startens der Hauptwicklungsabschnitt alleine aus den Leitungen L1 und L2 gespeist. Wenn der Motor 10 jedoch die Betriebsdrehzahl erreicht, öffnet der Schalter 13» und dann sind die Wicklungsabschnitte 16 und 17 beide in Reihe mit dem Kondensator 18 den Leitungen L1 und L2 parallel geschaltet. Die Wicklungsabschnitte 16 und 17 sind selbstverständlich auf einem Magnetkern in einer sich unterstützenden Relation angeordnet und tragen somit beide zur Entwicklung

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eines positiven Momentes während des Betriebszustandes bei. Während des Anlaufens würde das Verhältnis "a" der effektiven Windungen der Wicklung 16 zu der Hauptwicklung 14 in der Größenordnung von et_twa 0,7 bis 0,9 liegen, und der Widerstand der Hilfswicklung 16 ist relativ klein. Wenn jedoch der Schalter 13 öffnet, ist der vereinigte oder gesamte Widerstand der Wicklungen 16 und 17 irgendwo von dem 2- bis 5-fachen des Widerstandes der Wicklung 16, wenn dieser allein betrachtet wird. Darüberhinaus ist das Verhältnis "a" der Hilfswicklung zur Hauptwicklung (beide Windungen 16 und 17 seien erregt) typischerweise in dem Bereich von etwa 2 bis 2,5. Somit ist das Verhältnis "a^M um einen Faktor von etwa 2 zu 0,7 oder etwa 2,8 : 1 verändert (d.h. vom Start- zum Betriebszustand vergrößert). Die Beschreibung eines bekannten Motors gemäß Figur 1 wird hier als Hintergrundinformation gegeben, aber es sei darauf hingewiesen, daß andere Patentschriften auch Lösungen erörtern, wo Relais oder Zentrifugalschalter verwendet worden sind, um selektiv nur einen Teil einer Hilfswicklung während des Betriebes zu erregen. Derartige Anordnungen sind beispielsweise in den US-Patentschriften 1 948 037, 2 028 und 1 780 881 beschrieben, um nur einige zu nennen.

Die US-PS 1 780 881 stellt auch eine Anordnung dar, wo ein extra Hilfswicklungsabschnitt zusätzlich zu einem Hilfswicklungs-Grundabschnitt nur während des Anlaufens vorgesehen ist. Bei dieser Anordnung ist Jedoch immer ein Kondensator in dem Stromkreis mit der Hilfswicklung angeordnet, und zwar unabhängig davon, ob die gesamte Hilfswicklung oder nur ein Teil davon erregt ist. Weiterhin sind in der US-PS 1 707 Anordnungen beschrieben, bei denen ein externer Widerstand selektiv in einen Reihenkreis mit der gesamten Hilfswicklung oder einem Teil davon geschaltet werden kann. Darin ist auch beschrieben, daß die Hilfswicklung über einen Kondensator erregt werden kann, wenn der externe Widerstand "ausgeschaltet" wird.

Es wird somit deutlich, daß bisher viele verschiedene Lösungen

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vorgeschlagen worden sind, um Anlauf- und Betriebskondensator-Induktionsmotoren mit geteilter Phase zu schaffen. Die Verwendung der bekannten Lösungen würde jedoch ein oder mehrere Probleme oder Schwierigkeiten zur Folge haben, die vorstehend erläutert wurden.

In Figur 2 ist ein Motor 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Form dargestellt. Der Motor 20 weist einen üblichen Käfigrotor 21, eine Primär- oder Hauptwicklung 22 und eine Hilfswicklung auf, die einen ersten Wicklungsabschnitt 23 und einen zweiten Wicklungsabschnitt 24 umfaßt.

Die schematische Darstellung für die Wicklungsabschnitte 23 und 24 zeigt, daß sie im entgegengesetzten "Sinn" sind, da die augenblickliche magnetische Wirkung des Wicklungsabschnittes 24 im erregten Zustand entgegengesetzt bzw. kompensierend zu der augenblicklichen magnetischen Wirkung des Wicklungsabschnittes 23 ist. Eis sei bemerkt, daß die Erfindung auf Motoren mit irgendeiner gewünschten Polzahl oder Motoren mit vielen Geschwindigkeiten angewendet werden kann, und daß derartige Motoren mit einer einphasigen Leistung irgendeiner geeigneten Spannung und Frequenz gespeist werden können.

Wenn Statoranordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung in hermetisch gekapselten Kühlsystemen verwendet werden sollen, beispielsweise in hermetisch gekapselten Kompressoren, werden die Statoranordnung und ein Rotor gewöhnlich von einer Stelle zur anderen übertragen, wo der Stator in einem hermetisch abdichtbaren Behälter montiert wird. Der Rotor (der gewöhnlich einen Magnetkern mit einer gegossenen Käfigwicklung umfaßt) wird dann normalerweise mit einer Kompressorwelle, Kurbel usw. montiert. Anschließend wird der Behälter hermetisch abgedichtet. Die Statoranordnung wird dann durch Verbindungen oder Leiter gespeist, die durch eine Dichtung in dem

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Kompressorgehäuse hindurchführen und die mit den vier Motorleitern 26-29 verbunden sind. In Figur 2 sind die Leiter, die sich außen befinden, als Leiter 30, 31, 32 und 33 bezeichnet. Diese Leiter können sich von dem Kompressor bis zu einer Stelle erstrecken, die sich entweder sehr nahe an dem Kompressor oder entfernt davon befindet, und diese Leiter sind ihrerseits mit anderen Komponenten verbunden, wie es nun in Verbindung mit Figur 2 beschrieben wird.

Die Netzleitungen L1 und L2 sind mit Leitungen 25 und 30 verbindbar, und der Einfachheit halber wird die Leitung 30 als eine gemeinsame Leitung für eine Netzspannung von beispielsweise 110 Volt oder 220 Volt betrachtet. Der Leiter 25 ist andererseits mit der einen Seite eines Kondensators 36, dem einen Anschluß 37 eines Relais und der einen Seite einer Relaisspule 39 verbunden. Der andere Relaiskontakt 41 ist mit dem Leiter 32 verbunden, und in Abhängigkeit davon, wieviel Strom durch die Relaisspule 39 fließt, sorgt der Relaisarm 42 für eine Schließung (wie es dargestellt ist) oder eine Öffnung des Stromkreises.

Wenn der Motor 20 an Spannung gelegt wird, ist der der Hauptwicklung 22 über die Relaisspule 39 zugeführte Strom genügend groß, um die Relaiskontakte zu schließen, und der Strom fließt dann auch über die Leiter 27 und 29, wodurch der Strom der Reihe nach durch die Hilfswicklungsabschnitte 24 und 23 fließt,

Die gesamte Hilfswicklung, die die Abschnitte 23 und 24 umfaßt, bewirkt in Verbindung mit der Hauptwicklung 22, daß der Rotor 21 umläuft und beschleunigt, wie es allgemein bekannt ist.

Ein zufriedenstellender Anlauf und eine Beschleunigung des Rotors 21 wird nur erreicht, wenn der zweite Hilfswicklungsabschnitt 24 mit dem Abschnitt 23 erregt wird, und wenn der Kondensator 36 durch den Wicklungsabschnitt 24 überbrückt ist.

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Wenn der Rotor 21 weiter beschleunigt und eine vorbestimmte Drehzahl erreicht (beispielsweise in der Nähe von etwa 3 00fr U/Min für einen zweipoligen Motor bei 50 bzw. 60 Hz), fällt der Strom durch die Hauptwicklung 22 bis auf einen Wert ab, so daß die Relaisspule 39 "abfällt" und die Kontakte 37, 41 öffnen. Anschließend fließt kein Strom mehr in den Leiter 27» und der zweite Hilfswicklungsabschnitt 24 ist abgeschaltet.

Wenn die Relaiskontakte öffnen, wirkt der zweite Hilfswicklungsabschnitt 24 als Schutzimpedanz und verhindert eine Lichtbogenbildung über den Kontaktstücken (und somit eine Beschädigung der Kontaktstücke), die anderenfalls auftreten würde. Nachdem da& Relais abgefallen ist, wird die Hilfswicklung 23 weiterhin erregt, aber über den Kondensator 36 und den Leiter 28.

Danach arbeitet der Motor 20, als wäre er ein Betriebskondensatormotor, und dessen Betrieb zeichnet sich durch wünschenswerte Merkmale aus, wie beispielweise guter Wirkungsgrad, der normalerweise von Betriebskondensatormotoren erwartet wird. Es sei selbstverständlich darauf hingewiesen, daß während des Betriebes der Hauptwicklungsstrom keine ausreichende Größe besitzt, um eine erneute Schließung der Relaiskontakte zu bewirken.

Da der Motor 20 in Verbindung mit einem Stromrelais verwendet wird, muß, wie es vorstehend bereits erwähnt wurde, der Hauptwicklungs strom in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl so sein, daß das Relais im Stillstand anzieht, aber abfällt, bevor die Betriebsdrehzahl (beispielsweise etwa 3 450 U/Min für einen zweipoligen Motor bei einer Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz) erreicht ist. Um die gewünschten Stromcharakteristiken in der Hauptwicklung zu erhalten, muß eine bestimmte Relation zwischen der Hilfswicklung und der Hauptwicklung beibehalten werden in Bezug auf u.a. das effektiveWindungs-

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verhältnis für die Wicklungen. Auf der anderen Seite ist es für Betriebskondensatormotoren im allgemeinen wünschenswert, daß die Hilfswicklung einen relativ kleinen Widerstand aufweist (im Vergleich zu einem Widerstandsanlauf-Spaltphasenmotor) und auch ein effektives Windungsverhältnis gegenüber der Hauptwicklung aufweist, das sich beträchtlich von demjenigen unterscheidet, das für einen zufriedenstellenden Relaisbetrieb sorgen würde.

Das Verhältnis der effektiven Windungen einer Hilfswicklung zu den effektiven Windungen einer Hauptwicklung wird das Verhältnis "a" für den Motor genannt, aber Motoren (und auch Statoranordnungen) gemäß der Erfindung müssen zwei wesentlich unterschiedliche Verhältnisse "a" aufweisen, nämlich ein Verhältnis "a " für Widerstands-Spaltphasen-Anlauf- und Beschleunigungsbedingungen und ein Verhältnis "a " für Betriebskondensatorbedingungen .

Erfindungsgemäß sollte das Verhältnis "a_s" vorzugsweise in dem Bereich von etwa 0,7 bis etwa 1,0 liegen, und das Verhältnis "a " soll vorzugsweise in dem Bereich von etwa 1,0 bis etwa 1,5 liegen.

Das Verhältnis "a " und ein Verhältnis "Q" sind beide von Bedeutung für einen richtigen Relaisbetrieb, wobei ¹¹Q " definiert ist als : Q_ = ^rs , wobei "r " der Widerstand

der Anlauf wicklung, "r" der Widerstand der Hauptwicklung und "a " wie vorstehend definiert sind«,

Allgemein gesprochen sollte für normale, gekapselte Widerstands-Spaltphasenmotore und für einen zufriedenstellenden Relaisbetrieb GL einen Wert größer als 6 haben, und "a "

S S

liegt bei etwa 0,7 bis 0,9» obwohl "a " für gewisse Anwendungsfälle auch nur 0,55 betragen kann. Für diese gleichen

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Anwendungsarten, wo der Motor als ein Betriebskondensatormotor betrieben wird, sollte jedoch das Betriebsverhältnis "a" im allgemeinen oder gewöhnlich etwa 1,0 bis etwa 1,7 betragen. Darüberhinaus hat die Hilfswicklung, wenn sie "im Betrieb" erregt ist, vorzugsweise einen relativ niedrigen Widerstand, um den Wirkungsgrad des Motors zu verbessern. Motoren gemäß der Erfindung müssen jedoch trotzdem solche Widerstände r_ und r haben, daß ein zufriedenstelendes Ver-

S Π1

hältnis ¹¹Q₅" entsteht.

Die bisher allgemein beschriebene Erfindung gibt einen Weg an, um die sich teilweise widersprechenden Anforderungen für Anlaufwiderstandsmotoren im Vergleich zu Betriebskondensatormotoren zu lösen, und im folgenden wird ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In dieser Be Schreibung werden die gleichen Bezugszahlen wie in Figur 2 verwendet, um jede Verwirrung zu vermeiden.

In einem speziellen Äusführungsbeispiel hatte die Hauptwicklung 22 eine effektive Windungszahl "n_le" von 106,10 (auf der Basis von einem Pol oder einer Spulengruppe) und einen Widerstand "r_m" von 1,4 Ohm, wenn die zwei Spulengruppen der zweipoligen Hauptwicklung parallel geschaltet waren. Der Hilfswicklungsabschnitt 23 hatte andererseits einen Gesamtwider stand von 6,85 Ohm, wenn seine zwei Pole in Reihe geschaltet waren, und die effektive Windungszahl (pro Pol oder pro Spulengruppe) des Hilfswicklungsabschnittes 23 (d.h. n-, ) betrug 130,1. Der zweite Abschnitt 24 der Hilfswicklung hatte einen Gesamtwiderstand von 2,78 Ohm, wenn dessen zwei Pole oder Spulengruppen miteinander in Reihe geschaltet waren (und auch mit dem Hilfswicklungsabschnitt 23 in Reihe geschaltet waren). Die effektive Windungszahl (pro Pol oder pro Spulengruppe) des Wicklungsabschnittes 23 betrug 52,81 in einem negativen Sinn, da sie eine negative magnetische Wirkung hatten im Vergleich zum Abschnitt 24. Wenn die Wicklungsabschnitte

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23 und 24 beide erregt waren, betrug die resultierende effektive Windungszahl (n_less) für die Hilfswicklung 77,29 (d.h. 130,1 minus 52,81), und der Gesamtwiderstand (r ) betrug 9,63 Ohm,

Somit war "a_s" gleich oder 0,728, und ⁿa_r" betrug

^od&r

In Verbindung mit Figur 3 werden nun konstruktive Einzelheiten des beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Statoranordnung 51 beschrieben.

Die Statoranordnung umfaßt selbstverständlich einen genuteten Magnetkern mit einer durch dessen Mitte hindurchführenden Bohrung, die durch die Spitzen 52 zahlreicher Zähne 53 gebildet wird. Diese Zähne bilden ihrerseits zwischen sich axial verlaufende Nuten, die die Windungen der Haupt- und Hilfswick lungen aufnehmen.

Der Magnetkern 54 wurde aus zahlreichen Eisenblechen in bekannter Weise hergestellt_t und eine ausreichende Anzahl dieser Bleche wurde aufgestapelt, um einen Kern mit einer Stapelhöhe oder Länge von etwa 43_r5 nun (1,75 Zoll) zu bilden. Der Rotor (in Figur 3 nicht gezeigt)^ wies eine die Welle aufnehmende Bohrung von etwa 18 mm (3/4 Zoll) auf, und die Stäbe des Käfigrotors liefen schräg in einem nominellen Winkel von etwa 15,5°, und der Luftspalt zwischen dem Außendurchmesser des Rotors und der Bohrung des Stators betrug etwa 0,29 mm (0,0115 Zoll).

Aus Figur 3 wirdT deutlich, daß der Kern 51 24 gleichförmig im Winkel beabstandete Nuten gleicher Größe und Form aufweist. Es können Jedoch auch andere Nutzahlen und/oder unterschiedliche Nuten mit verschiedenen Größen und Formen verwendet werden. Die Hauptwicklung 22 war aus zwei Spulengruppen gebildet, die auf dem Kern angeordnet waren, um'zwei Primär- oder Hauptpole

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zu bilden, Die Wicklungsabschnitte 23, 24 der Hilfswicklung waren ebenfalls mit zwei Spulengruppen als eine zweipolige Wicklung gebildet. Der den Stator 51 verwendende Motor hatte eine Nenndrehzahl von 3 450 U/Min, wenn er aus einer ein phasigen Quelle von 60 Hz bei 115 Volt gespeist wurde.

Es werden nun die bestimmte Wicklungsverteilung und die Wicklungsmaterialien beschrieben, die zur Erzeugung eines Motors 20 mit einer Leistung von 1/4 PS verwendet wurden. Die Hauptwicklung 22 umfaßte in jeder Spulengruppe fünf Spulen. Die Windungszahlen in jeder dieser Spulengruppen betrugen, von der innersten Spule 61 zur äußersten Spule 62 39 > 47, 52, 66 und 67 Windungen, und auf der Basis "pro Pol" betrug die effektive Windungszahl in jeder Spulengruppe der Hauptwicklung Cn₁ ) 106,10. Der zur Herstellung der Hauptwicklung 22 verwendete Draht war ein Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,81 mm (0,0320 Zoll), und das Gesamtgewicht für die Hauptwicklung betrug 0,77 kg (1,711 pounds) Kupfer.

Für die Hilfswicklung wurde ein Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,54 mm(0,0213 Zoll) und einem Gesamtgewicht von 0,26 kg (0,585 pounds) zur Herstellung der Hilfswicklungsabschnitte 23, 24 verwendet. Wenn der gleiche Durchmesser zur Herstellung der Abschnitte 23 und 24 verwendet wird, könnten alle Windungen für eine gegebene Nut kontinuierlich gewickelt werden, und dann könnten Bänder angebracht und so miteinander verbunden werden, daß die Abschnitte 23 und 24 in einer zueinander entgegengesetzten Relation gebildet werden. Dies würde jedoch sehr unzweckmäßig sein. Demzufolge wird es vorgezogen, daß die Wicklungsabschnitte 23 und 24 getrennt gewickelt und dann mit einer modernen Spulenanordnungsmaschine auf dem Kern (entweder gleichzeitig oder nacheinander) angeordnet werden. Falls Draht mit unterschiedlichen Durchmessern oder Draht aus verschiedenen Materialien (wie es vorstehend erörtert wurde) für jeden der Hilfswicklungsabschnitte 23 und 24 verwendet wird, müssen die Abschnitte selbstverständlich

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als getrennte und einzelne Spulengruppen gewickelt werden.

Wie weiterhin aus Figur 3 deutlich wird, ist der zweipolige Hilfswicklungsabschnitt 24 aus zwei Spulengruppen gebildet, wobei jede Spulengruppe vier verteilte und konzentrische Spulen aufweist. Diese Spulen haben eine verteilte Windungszahl, und zwar von der innersten Spule 64 zur äußersten Spule 66 19, 24, 24 bzw. 78 Windungen, und die effektive Windungszahl (ⁿi_esr) für den Hilfswicklungsabschnitt 24 betrug 130,1. Diese Windungen wurden Strom in einer augenblicklichen Bezugsrichtung führen, wie es durch die Pfeile B angegeben ist. Der Hilfswicklungsabschnitt 23 ist andererseits so gewickelt und/oder verbunden, daß Strom in einer augenblicklichen Richtung relativ zu der Bezugsrichtung geführt wird, wie es durch den Pfeil "A" angegeben ist.

Der zweipolige Hilfswicklungsabschnitt 23 ist wie der Abschnitt 24 durch zwei Gruppen konzentrischer und verteiler Spulen gebildet. Die effektive Windungszahl von jeder Spulengruppe für den Hilfswicklungsabschnitt 23 beträgt -52,81, d.h. 52,81 in einem negativen Sinn relativ zum Sinn des Wicklungsab schnittes 24. Die tatsächliche Windungszahl für jede Spule, beginnend an jeder äußersten Spule 67 und fortfahrend zu einer innersten Spule 68, betrug 24, 13, 13 bzw. 11 Windungen.

Der Reihenwiderstand aller Spulen in dem Hilfswicklungsabschnitt 23 (wie vorstehend erörtert) betrug 6,85 Ohm, der Reihenwiderstand aller Windungen des Hilfswicklungsabschnittes 24 betrug (wie vorstehend angegeben) 2,78 Ohm, und der ge samte Reihenwiderstand aller 206 Windungen der Hilfswicklungsabschnitte 23 lind 24 betrug 9,63 Ohm.

Es sei an dieser Stelle daran erinnert, daß das Verhältnis "a^M für die Statoranordnung 51 das Verhältnis der effektiven Windungszahl der Hilfswicklung (oder eines Teiles davon) im

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erregten Zustand zu einer bestimmten Zeit in Relation zu der effektiven Windungszahl der erregten Hauptwicklung zu der gleichen Zeit ist. Somit ist für die Statoranordnung 51 das Verhältnis "a " 0,728 während des Anlaufens, während das Verhältnis "a " während des Betriebes 1,226 ist.

Es wurden wesentliche Verbesserungen in der Leistung (im Vergleich zu üblichen Widerstands-Spaltphasenmotoren) beobachtet, wenn die Statoranordnung 51 mit einem Kondensator 36 von 15 Mikrofarad verbunden und aus einer einphasigen Leistungsquelle von 60 Hz und 115 Volt gespeist wurde. Versuche haben gezeigt, daß ein Motor mit der Statoranordnung 51 eine Nennbetriebsdrehzahl von 3 450 U/Min hatte, eine Nennleistung von 1/4 PS besaß und 34,4 Ampere bei einem Leistungsfaktor von 82,4 bei blockiertem Rotorjzog. Die Spannung über dem Kondensator 36 betrug 177 Volt bei einem Vollast-Drehmomentpunkt von etwa 5,1 cmkp (6 ounce feet), und die Spannung über dem Kondensator 36 betrug bei Stillstand 27 Volt. Das minimale Rotorblockiermoment für diesen Motor betrug 8,4 cmkj(9,7 ounce feet), wobei das mittlere Rotorblockiermoment 9,33 cmkp (10,8 ounce feet) betrug. Das maximale Betriebsmoment betrug 24,88 ankp(28,8 ounce feet), der Vollast-Wirkungsgrad betrug 79,4 %, der Vollast-Leistungsfaktor betrug 82,8 und der Volllaststrom betrug 2,535 Ampere.

Zum Vergleich zu den vorstehend gegebenen Daten hatte ein üblicher Widerstands-Spaltphasenmotor mit einer Leistung von 1/4 PS und einer Nenndrehzahl von 3 450 U/Min (wobei die Hilfswicklung während des Betriebes vollständig abgeschaltet war) einen Vollast-Wirkungsgrad von nur 70,9 % bei einem Volllast-Drehmoment von etwa 5,1 cmkp (6 ounce feet). Dieser Vergleichsmotor hatte ein minimales Rotorblockiermoment von 8,72 ankp (10,1 ounce feet), ein mittleres Rotorblockiermoment von 9,33 cmkp (10,8 ounce feet), und der Strom bei blockiertem Rotor betrug 36,1 Ampere bei einem Leistungsfaktor von 84,2.

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Bei Vollaßt hatte dieser Motor jedoch einen Leistungsfaktor von 55»9 und zog einen Strom von 4,2 Ampere. Dieser Ver gleichsmotor hatte ein Verhältnis "a" von 0,715 während der Anlauf- und Beschleunigungszustände, aber verwendet auch nur 0,36 kg (0,813 pounds) Aluminium als Hauptwicklung und 0,051 kg(0,112 pounds) Kupfer als eine Anlaufhilfswicklung.

Zusätzlich zu dem zuvor angegebenen Vergleichsmotor wurde die Leistung eines Dauerkondensatormotors geprüft, wobei dem Kondensator ein PVC-Widerstand bzw. Kaltleiter parallel geschaltet war. Es wird angenommen, daß die wesentlichsten Vergleichsdaten in der folgenden Tabelle I wiedergegeben sind, wobei die Daten für den oben angegebenen "Vergleichs-"Motor in der Spalte mit der Bezeichnung "KH" angegeben sind; die Daten für den Dauerkondensatormotor mit einem dem Kondensator parallel geschalteten Kaltleiter sind in der Spalte mit der Überschrift "KCP/PTCR" eingetragen; die Daten für den Motor mit der Statoranordnung 51 sind in der Spalte mit der Überschrift "4-Leite'r" aufgelistet. Alle Daten in der Ta belle I basieren auf einem einphasigen Betrieb bei 60 Hz und 115 Volt.

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Tabelle I

KH	KCP/PTCR	4-Leiter
4,44	4,44	4,44
Alum.	CU.	Cu.
1,02	0,81	0,81
Cu.	Cu.	Cu.
0,38	0,61	0,54
1,37	1 ,38	1 ,40
7,38	4,41	9,63
-	5XlKaIt- leiter	-
24,45	24,36	24,88
9,33	11 ,83	9,33
36,1	34,5	34,4
-	153	177
70,9	78,6	79,4
55,1	74,4	82,8
4,2	2,8	2,5

Pakethöhe, cm
Hauptwicklungsmaterial

Hauptwicklungs-Drahtdurchmesser, mm

Hilfswicklungsmaterxal Hilfswicklungs-Drahtmesser, mm Hauptwicklungs-Widerstand,

Hilfswicklungs-Gesamtwiderstand -Λ.

Anlaufhilfe

max. Betriebsmoment bei 3000 U/min, cmkp Blockiermoment, cmkp _t Blockierstrom, A

Kondensatorspannung bei Vollast,V.

*■ Wirkungsgrad, %
^Leistungsfaktor
tNetzstrom, A

•^Wirkungsgrad, Leistungsfaktor und Netzstrom bei 1/4 PS Nennleistung entsprechend einem Moment von 5,27 cmkp (6,1 oz-ft)

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Aus den in der Tabelle I zusammengestellten Daten wird deutlich, daß der erfindungsgemäße "4-Leiter"-Motor im Vergleich zu den anderen zwei Motoren sehr vorteilhaft arbeitet. Beispielsweise hatte der "4-Leiter"-Motor ein größeres maximales Betriebsmoment, einen besseren Wirkungsgrad und einen besseren Leistungsfaktor; trotzdem zog er weniger Netzstrom an seinem Nennarbeitspunkt als jeder der beiden anderen, in Tabelle I angegebenen Motoren, und trotzdem kann all dies ohne eine externe Anlaufhilfe oder ein stark belastetes Relais erreicht werden. Dabei ist auch zu berücksichtigen, daß die Anlauf hilfe, die für den Motor "KCP/PTCR" vorgesehen ist, obwohl sie für eine akzeptable Anlaufleistung erforderlich ist, den betrieblichen Wirkungsgrad verkleinert, da sie in dem Stromkreis verbleibt und selbst in ihrem einen großen Widerstand darstellenden Zustand Energie verbraucht. Somit wird deutlich, daß dies noch ein weiterer Grund ist, warum die Verwendung von Anlaufhilfen in Form von PTC-Widerständen nicht völlig zufriedenstellend ist.

Als ein letzter Informationspunkt sei darauf hingewiesen, daß vorstehend die "effektiven" Windungen erörtert wurden. Wie sie hier verwendet werden, bedeuten "effektive" Windungen oder Größen wie n-, , n-, usw., daß sie die gleichen oder übereinstimmenden Bedeutungen haben, wie die entsprechenden Größen, die in der US-PS 3 515 919 verwendet und definiert sind.

Während in der vorstehenden Beschreibung Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, die zur Zeit als bevorzugt erachtet werden, sind im Rahmen der gegebenen Lehren noch verschiedene andere Ausführungsbeispiele möglich. Beispielsweise wurde die Erfindung in Verbindung mit zweipoligen Motoren von 60 Hz und 115 Volt dargestellt und beschrieben, obwohl auch andere Motoren verwendet werden können. Weiterhin wurde zwar ein spezieller Motor mit Kupfer als Wicklungsmaterial beschrieben, obwohl auch andere Wicklungsmaterialien

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und Wicklungsmaterialien mit anderen Größen in der Hilfswicklung verwendet werden können. In der Tat wird erwartet, daß von einer derartigen Lösung sogar noch größere Vorteile erzielt werden können.

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J₄

Leerseite

Claims

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4646-3D-HM-5O34

General Electric Company

Patentansprüche

Statoranordnung für einen Induktionsmotor mit einem

genuteten Magnet

kern, mit einer Hauptphasenwicklung mit einer effektiven Windungszahl n-, und mit einer Hilfsphasenwicklung mit einem ersten Abschnitt, der eine effektive Windungszahl n, umfaßt und besonders für eine Erregung während

lesr
des Anlaufens und des Betriebes ausgelegt ist, und mit einem zweiten Abschnitt, der nur für das Anlaufen be sonders ausgelegt ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß der zweite Abschnitt (24) eine vorgewählte Anzahl effektiver negativer Windungen aufweist, die in einer entgegengesetzten bzw. kompensierenden Relation zu dem ersten Abschnitt (23) angeordnet und geschaltet sind derart, daß die effektive Windungszahl n_legr vermindert um die vorgewählte Anzahl effektiver negativer Windungen gleich einer resultierenden Anzahl effektiver Windungen ⁿless ^ist* ^{wobei das} Verhältnis n_le£JS zu n_le als a_g und

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ORIGINAL INSPECTED

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das Verhältnis η-, zu η-, als a definiert ist, und wobei die Zahl a^ größer als die Zahl a_ ist, so daß die Statoranordnung in einem Widerstandsanlaufmotor mit zufriedenstellenden Startrelais-Charakteristiken und auch mit zufriedenstellenden Charakteristiken als ein Betriebskondensatormotor betrieben werden kann.
2. Statoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis a„ zu a_o nicht größer als etwa zwei zu eins ist.
3. Statoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a in dem Bereich von etwa 1,0 bis etwa 1,5 liegt.
4. Statoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis a in dem Bereich von etwa 0,7 bis etwa 1,0 liegt.
5. Statoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis a in dem Bereich von etwa 1,0 bis etwa 1,5 und das Verhältnis a_c in dem Bereich von etwa 0,7 bis etwa 1,0 liegt.
6. Statoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwicklung einen Widerstand r aufweist, die ersten und zweiten Wicklungsabschnitte (23, 24) einen Widerstand r aufweisen, wenn sie für den Anlaufzustand geschaltet sind, und daß die Größe ^rs nicht

kleiner als sechs ist.

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7. Statoranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Abschnitt (23) erste und zweite Leiter (28, 29) umfaßt, der zweite Abschnitt (24) mit dem ersten Abschnitt verbunden und wenigstens einen weiteren herausführenden Leiter (27) aufweist, und daß der Reihenwiderstand der ersten und zweiten Abschnitte größer ist als der Widerstand des ersten Abschnittes, wie er über den ersten und zweiten Leitern gemessen ist.
8. Statoranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Abschnitt (23) Draht mit einem ersten Widerstand pro Einheitslänge und der zweite Abschnitt Draht mit einem zweiten Widerstand pro Einheitslänge umfaßt, wobei der zweite Widerstand pro Einheitslänge größer ist als der erste Widerstand pro Einheitslänge.
9. Statoranordnung'nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Draht des ersten Abschnittes und der Draht des zweiten Abschnittes beide aus dem gleichen Material hergestellt sind.
10. Statoranordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Draht des ersten Abschnittes aus einem ersten Material und der Draht des zweiten Abschnittes aus einem von dem ersten Material unterschiedlichen Material hergestellt ist.
11. Widerstandsanlauf-Betriebskondensator-Induktionsmotor mit einem Magnetkern zur Aufnahme der Windungen, einer Hauptphasenwicklung mit einer effektiven Windungszahl n_le auf dem Magnetkern und mit einer Hilfsphasenwicklung auf dem Magnetkern, wobei die Hilfsphasenwicklung einen

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ersten Wicklungsabschnitt mit einer effektiven Windungszahl n-, und für eine Erregung sowohl während des Anlaufens als auch des Dauerbetriebes umfaßt und die Hilfsphasenwicklung auch einen zweiten Wicklungsabschnitt für eine Erregung nur während des Anlauf- und Beschleunigungszustandes aufweist,
dadurch gekennzeichnet,

daß der zweite Abschnitt (24) eine vorgewählte Anzahl negativer effektiver Windungen aufweist, die in einer entgegengesetzten bzw. kompensierenden Relation relativ zu den effektiven Windungen des ersten Abschnittes angeordnet und geschaltet sind, wobei die effektive Windungszahl n_le , vermindert um die vorgewählte Anzahl negativer effektiver Windungen, gleich einer resultierenden Anzahl effektiver Windungen n, ist, wobei das Verhältnis von n- „ zu n, definiert ist als a„ und das Verless Ie . s

hältnis von n_lesr zu n-,_e definiert ist als a_r, wobei der Widerstand der ersten und zweiten Abschnitte zusammengefaßt größer ist' als der Widerstand des ersten Abschnittes alleine und das Verhältnis a_o so gewählt ist, daß eine vorbestimmte Hauptwicklungs-Stromcharakteristik derart gebildet ist, daß ein gegenüber dem Hauptstrom empfindliches Stromrelais verwendbar ist für eine selektive Einschaltung und Ausschaltung des zweiten Abschnittes, und wobei das Verhältnis a_r so gewählt ist, daß ein Kondensator während des Dauerbetriebes in Reihenschaltung mit dem ersten Abschnitt verwendbar ist.
12, Induktionsmotor nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Zahl von a größer ist als die Zahl von a und das Verhältnis von a zu a nicht größer als etwa zwei zu eins ist.
13. Induktionsmotor nach Anspruch 11,

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dadurch gekennzeichnet,

daß das Verhältnis a in dem Bereich von etwa 1,0 bis etwa 1,5 und das Verhältnis a_ in dem Bereich von etwa 0,7 bis etwa 1,0 liegt.
14. Induktionsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hauptwicklung einen Widerstand r aufweist, die ersten und zweiten Wicklungsabschnitte bei einer Zusammenschaltung für das Anlaufen einen Widerstand r haben und die Größe s nicht kleiner als sechs ist.
15. Induktionsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Abschnitt Draht mit einem ersten Widerstand pro Einheitslänge aufweist, der zweite Abschnitt Draht mit einem zweiten Widerstand pro Einheitslänge aufweist und der zweite Widerstand pro Einheitslänge größer als der erste Widerstand pro Einheitslänge ist.
16. Induktionsmotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß der Draht des ersten Abschnittes aus einem ersten Material mit einem ersten spezifischen Widerstand hergestellt ist und der Draht des zweiten Abschnittes aus einem von dem ersten Material unterschiedlichen Material hergestellt ist und einen größeren spezifischen Widerstand aufweist als der erste spezifische Widerstand.
17. Verfahren zum Betreiben eines Motors mit einer Hauptwicklung und einer Hilfswicklung, die erste und zweite Abschnitte aufweist für eine Erregung durch eine Leistungsquelle zur Erzielung einer gewählten Motordrehzahl, ferner mit einer Relaisvorrichtung, die zwischen offenen und geschlossenen Schaltstellungen bewegbare Schaltkon-

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.takte aufweist und mit dem zweiten Abschnitt der Hilfswicklung in Reihe geschaltet ist, und die ferner eine mit der Hauptwicklung erregte Spule aufweist zum Betätigen der Kontaktstücke zwischen ihren offenen und geschlossenen Schaltstellungen, und mit einem Kondensator, der zwischen die eine Seite der Relaisvorrichtung und den elektrischen Knotenpunkt der ersten und zweiten Hilfswicklungsabschnitte geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hauptwicklung und beide Abschnitte der Hilfswicklung an die Leistungsquelle angeschlossen werden, um den Motor zu speisen und gleichzeitig einen Strom durch die Relaisspule fließen zu lassen zur Schließung der Kontaktstücke, daß ein Strom durch die ersten und zweiten Abschnitte der Hilfswicklung geschickt wird, um eine entgegengesetzte bzw. kompensierende Magnetwirkung des zweiten Wicklungsabschnittes relativ zum ersten Abschnitt auszubilden, daß eine Teilentregung der Relaisspule bei einem'Absinken des durch die Hauptwicklung gezogenen Stromes herbeigeführt wird im allgemeinen dann, wenn der Motor sich seiner Betriebsdrehzahl nähert, und daß dadurch die Kontaktstücke geöffnet werden und die Leistungszufuhr zum zweiten Abschnitt unterbrochen wird, und daß die Speisung des Motors im allgemeinen bei seiner Betriebsdrehzahl in Abhängigkeit von der Erregung der Hauptwicklung und des ersten Abschnittes der Hilfswicklung fortgesetzt wird, während der erste Wicklungsab schnitt über den Kondensator Strom zieht.

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