DE3512101A1

DE3512101A1 - Drehstrommotor mit verstellbarer drehzahl

Info

Publication number: DE3512101A1
Application number: DE19853512101
Authority: DE
Inventors: Werner 1000 Berlin Kohler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-10-02

Description

Drehstrommotor mit einstellbarer Drehzahl
Beschreibung Die Erfindung betrifft einen Drehstrommotor mit einstellbarer Drehzahl als Asynchronmotor.
Es sind Drehstrommotoren bekannt, die in ihrer Bauweise je nach Polpaar-Zahl in den Drehzahlen veränderlich sind0 Diese Motore mit mehreren Wicklungen sind relativ aufwendig und gestatten zwar eine Drehzahländerung im entsprechenden Sprung der zu- und abgeschalteten Wicklungen. Synchrone Drehzahlen von 3000 bzw. 1500 oder 750 sind dann jeweils einstellbar, was für bestimmte Zwecke günstig ist.
Für eine neue Anlagentechnik, die z.T. mit einer festen Drehzahl festgelegt ist und z.B. eine während des Betriebes (Stillstand) neu einzustellende Drehzahl erfordert, z.B. statt der Asynchron-Drehzahl 2840 eine geminderte Drehzahl 2174 erforderlich wäre, ist dies nur mit einem Wechselrichter zur Drehzahl steuerung möglich, Die Kosten für ein derartiges Gerät sind meistens ein vielfaches des Motors selbst, so daß diese Lösungen für einen Einstellbetrieb auf einer Anlage z.B. LUfteranlage oder Vorschubsystem nicht ausreichend ist. Man könnte auch die Drehzahl durch ein variables Übersetzungsgetriebe einstellen, was wiederum ein Zusatzgerät erfordert und nicht die geänderte Drehzahl zum Inhalt hat.
Bei Drehzahlen, die von vornherein z.B für 2200 oder auch z.B.
Iloo U/min in Drehstrommotorentechnik durchgeführt werden sollen, sind einfache Lösungen bisher nicht bekannt.
Es ist also eine Lösung zu suchen, die einen einstellbaren Drehzahlbereich gestattet und der auch ohne Getriebe bzw. Pulssteuerung permanent veränderliche Drehzahl gestattet.
Die Lösung ist somit im Motor selbst zu finden, der einen anderen Aufbau als die bisher üblichen Drehstrommoteren hat.
Die Einstellbarkeit der Phasen für einen Drehstrommotor zu verwirklichen ist es erforderlich, daß die Schrittkomponente für einen Wicklungsschritt veränderlich gestaltet wird.
Es wurden Versuche durchgeführt an Asynchronsystemen, wobei dieser Winkelschritt verändert werden konnte und die Drehzahländerung sicher erzielt wurde. Auf dem Markt sind Lösungen als sogenannte Sektormotoren bekannt, die dieses Prinzip ähnlich wie bei dem Linearmotor verwirklichen. Bei diesen Maschinen sind jedoch nur Teile des Kurzschlußbelages in Aktion und gleichzeitig sind diese Systeme z,B. als Scheibenläufer unhandlich.
Außerdem ist in der Literatur die mehrphasige Anordnung in getrennten Gehäusen bekannt, wobei die Ausnutzungsfaktor des Eisens hier ungünstig ist.
Um diese Bedingungen für einstellbare Drehzahlen bei fester Frequenz sicher zu stellen, wird daher eine Anordnung vorgeschlagen, bei der ein Läufer mit Kurzschlußstäben und drei getrennten Phasenwicklungen mit Eisenkreis in einem Gehäuse als Motoreinheit zusammengefaßt sind.
Bei der Lösung mit getrenntem Gehäuse wurden Grundlagenversuche durchgeführt, die Jedoch zeigten, daß hier der drei-phasige Eisenrückschtuß fehlt. Bei der vorgeschlagenen Lösung haben die Phasenwicklungen einen gemeinsamen Rückschluß und wirken auf den Läufer ähnlich wie bei einem üblichen Drehstrommotor.
Der Motor ist in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellt mit 1 ist die Welle bezeichnet mit 6, 7 und 8 die Phasenwicklungen des Ständers, mit ii ist das Eisenläuferpaket bezeichnet.
Das Gehäuse ist mit 5 als Außenmantel dargestellt, die Deckscheiben für die Frontseite sind mit 2 für die Antriebsseite und mit 3 für die abgewandte Seite dargestellXt. I)ie drei-phasigen Wicklungen für den Ständer sind jeweils getrennt für ein Ständerpaket z.B. 6 mit 6.1 vorgesehen, was auch für das Ständerfeld 7 und Ständerfeld 8 gilt. Die Durchflutung erfolgt je Phase in einem Querschnitt z.B. 6 und ist ebenfalls gleichartig für den Ständerfluß 7 und 8 vorgesehen. nie Durchflutung für Ständer 7 z.B. ist in senkrechter Richtung nach oben angenommen, für Ständer 6 und 8 jeweils um 1200 vor den senkrechten Fluß von Ständer 7 gestellt; und der Ständer 8 um 120° nach der theoretischen Hauptachse des Flußes 7 ausgerichtet.
In Fig. 2 ist der unter Fig. 2 a der Schnitt schematisch dargestellt und zeigt das Ständerpaket und den Läufer. Fig. 2 b zeigt die drei Ständerpakete untereinander dargestellt und zeigt außerdem entsprechend der voranstehenden Beschreibung den jeweiligen Phasenfluß fiir eine synchrone Drehzahl von 3ovo.
In Fig. 2 c ist eine l)rehzahländerung dargestellt. Durch die Variation der Ständerpakete z.B. in der Phase R um So° wird die Flußrichtung zur Phase S geändert, die slebst auf ihrer Position verbleibt. Gleichfalls wird die Winkellage der Phase T um 'joO verschoben, so daß hier zu der Phase S sich ein Winkel von 90° zwischen dem Fluß S und T ergibt. Die sogenannte Synchrondrehzahl ergibt sich dann in der Fig. 2 c mit 2174 /min.
Die Ausführung ist einmal schematisch in der Fig. 2 a dargestellt und als konstruktive Lösung in der Fi. 1 aufgezeichnet.
Der Statur S in Fig. i mit 7 bezeichnet, ist am Gehäuse 5 fest angeordnet. Um die Drehzahlvariation zu erzielen, ist der Stator R mit 6 und der Stator T mit 8 bezeichnet, jeweils drehbar im Gehäuse 5 angeordnet.
Teil 4 ist mit drehbaren Stator 6 fest verbunden, was auch für den rückwertigen Stator 8 gilt, der mit der Lagerscheibe 12 fest verbunden ist. Beide drehbaren Statoren haben dann eine große FUhrungslänge, um ein Kippen des Wälzlagers 1o zu vermeiden.
An den Außenscheiben als Deckel und Dichtung bezeichnet mit 2 und 3 sind nicht dargestellte Markierungen, die im Zusammenhang mit der Gehäusefläche 5 die asynchrone Drehzahl als Beschriftung haben. Es wird hierbei der Motor zur Umstellung von der Hauptnenndrehzahl in die andere gewünschte Drehzahl durch z.B. in Drehsinn gerichtete Winkelverschiebung über die Schraube 13, die vorher glöst wird der Stator 6 mitgenommen. Gleichzeitig wird di Scheibe 3 über die gelöste Schraube 14 gegen den Drehsinn verdreht und nach Erreichen der am Gehäuse aufgesetzten Markierung für die jeweilige Drehzahl mit den Schrauben 13 und 14 festgesetzt.
Zwischen der Deckscheibe 2 und dem Gehäuse mit dem Tragring 15 können nicht dargestellte Vertiefungen zum Eingriff kommen, um eine Verschiebung während des Betriebes zu vermeiden. Beim Anziehen der Schraube 17 greift die Nase von Teil 2 in die Vertiefung von Teil 15.
Das gleiche ist auf der abgewandten Seite am Gehäuse Teil 5 mit Sperring 16 dargestellt.
In einer weiteren Variation kann man auch die Verdrehung vom Stator 6 und Stator 8 im gegenläufigen Sinne durch eine Verzahnung, die hier nicht dargestellt ist, erzielen. Dieser Antrieb kann entweder in axialer Richtung oder auch in radialer Richtung erfolgen. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Lösung ist ein zwischen dem nruckring 15 und Scheibe 4 nicht dargestellte Spannvorrichtung, die einen sicheren Fluß zwischen dem Ständerpaket 6 und dem feststehenden Ständerpaket 7 ermöglicht. Damit ist der Eisenrückschluß zwischen 6, 7 und 8 gewährleistet.
Eine weitere nicht dargestellte Anordnung wäre die Verdrehung der drei Ständerpakete: tun die Winkelversetzung durch sogenannte vorgesehene Bohrungen in Längsachse, die ebenfalls eine Drehzahlveränderung ermUglichen.
Die vorgeschriebenen Einrichtungen dienen der Änderung der angesprochenen Drehzahl eines Nrehstronmotors bei fester Frequenz.
Die Anordnung der gegeneinander verstellbaren Statorsysteme kann auch in radialer Form bewirkt werden, wobei der Eisenrückschluß dann z.B. über den Stator 7 hinausgreift und der Stator 6 bzw. 8 in L-förmiger Querschnittsform über den Stator 7 hinausgreifen. Hierbei ergibt sich die einfache Verstellung einer nicht dargestellten Verzahnung zwischen dem Staor 6 und 8, die jetzt aneinander liegen und hierbei durch Drehung z.B. eines Kegelrades wie z.B. Bohrfutterschlüssel verstellt werden können und somit beide Teile synchron im Drehsinn und gegen den Drehsinn verstellt werden.
Es sind auch andere mechanische Verstellungen denkbar, die aus dem Vorhergesagten in der Kombination zur Anwendung kommen.
Die Ansprüche für die vorliegende Schrift werden wie folgt beschrieben:

Claims

Drehstrommotor mit verstellharer Drehzahl rehstrommotor mit verstellbarer Drehzahl Patentansprüche ( l.)Urehstrommotor mit einer verstellbaren Asynehron-l)rehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Ständerpakete untereinander drehbar angeordnet sind und/oder einen getrennten hzw. gemeinsamen Eisenrückschluß aufweisen.
2. Drehstrommotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mit einer in axialer Richtung geschichteten Ständerpaketes bestehend aus drei Ebenen, die untereinander verdrehbar angeordnet sind zwecks Drehzahlregelung.
3. Drehstrommotor nach Anspruch i dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelstator fest angeordnet von zwei im Querschnitt L-fUrmig ausgebildeten drehbaren Statoren den magnetischen Rückschluß bilden in bei der Verdrehung der beweglichen Statoren zur Drehzahländerung beitragt.
4. Drehstrommotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Anordnung von mehrschichtigen Ständerpaketen je Phase bzw. mit 2 Phasen entweder nach Anspruch 2 oder 3 zur Drehzahlverstellung.
5. Drehstrommotor nach Anspruch i und/oder Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß Vertiefungen am Spannring angeordnet sind, die in die Deckscheibe zum Festsetzen der Verdrehung geeignet sind.
6. Drehstrommotor nach Anspruch i dadurch gekennzeicnet, daß mit einer Verstellvorrichtung, die auf die Ueckscheiben wirksam wird uni~durch NachJustierung festgestellt wird.
7. Drehstrommotor nach Anspruch 1, 2 und/oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß eine Verspannung bzw. Verdrehung in radialer Richtung vorgesehen ist, die mit entsprechenden Vertiefungen ähnlich eines Zahlenkranzes oder auch anderer Mittel eine gleichzeitige Verdrehung der zu verdrehenden Statorteile ermöglicht und nach Finstellung sich spannen läßt.
8. Drehstrommotor nach Anspruch 1, 2, 3 und/oder Jt dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstellung der Ständerpakete untereinander möglich ist, die in einer Kombination nach Anspruch 5 bis 7 zur Anwendung kommen zwecks Drehzahlverstellung.
9 Drehstrommotor nach Anspruch 1, 2, 3 und/oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß Anschlüsse für die Polwicklungen mit flexiblen nicht dargestellten Stromzuführungen lmd/oder Kontakteinrichtungen, die fest und isoliert in die Ständerpakete lmd/oder das Gehäuse angeordnet sind, so daß eine Variation der Statorpakete mit ihren Polwicklungen möglich ist.

lo.Drehstrommotor nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und/oder 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung über ringförmige oder scheibenförmige Kontaktbahnen die Verstellung der Ständerpakete untereinander ermöglichen.

ii.Drehstrommotor nach Anspruch 1,2, 3, 4 und/oder 9 dadurch gekennzeichnet, daß ein spezielles Kontaktgehäuse und/oder äußere Anschlußebene in eine Isolierplatte angeordnet sind, um die Stromzuführungen der jeweiligen Phasen zu gewährleisten.