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Käfiganker für Wechselstrommotoren mit umschaltbarer Polzahl. Gegenstand
der Erfindung ist ein Käfiganker für Wechselstrommotoren, denen durch Änderung der
wirksamen Polzahl des Stators zwei oder mehr verschiedene Drehzahlen erteilt werden.
Es ist erwünscht, den Ankerwiderstand so zu bemessen, daß bei allen Drehzahlen die
erforderliche Schlüpfung und Zugkraft erreicht werden.
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Nach der Erfindung wird zu diesem Zweck mindestens eine Endplatte
des Ankers mit zweckmäßig konzentrisch angeordneten Ausschnitten versehen, zwischen
denen das volle Material der Platte als Steg stehenbleibt. Diese Ausschnitte regeln
den Widerstand des Stromweges zwischen den aufeinanderfolgenden Leitern des Ankers
entsprechend der jeweils induzierenden Polzahl.
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Die Ausschnitte gleichen Halbmessers entsprechen j e einer bestimmten
Drehzahl, und zwar sind sie für die kleineren Drehzahlen kürzer und weiter vom Mittelpunkt
der Platte entfernt als für höhere Drehzahlen.
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Uren am Umfang des Ankers einen konstanten Wert für den Widerstand
zweier benachbarter Ankerstäbe und .des zwischen ihnen liegenden Teils der Endplatte
zu erhalten (Widerstand von Stab zu Stab), ist es zweckmäßig, hintereinander angeordnete
Endplatten im Winkel zueinander zu versetzen, so daß die Ausschnitte in einer Endplatte
-zwischen
denen der benachbarten Endplatte liegen, in nebeneinanderliegenden Endplatten also
versetzt sind.
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Bei der neuen Ausführung wird der Widerstand von Stab zu Stab größer
als bei der bekannten Ausführung, bei der die ganze Breite der Endplatte dem Strom
zur Verfügung steht. Der geräuschvolle Gang der Käfiganker ist hauptsächlich auf
hochfrequente Ströme zurückzuführen und wird bei der neuen Ausführung gemildert.
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Da der höhere Widerstand in den Endplatten selbst liegt, kann die
erzeugte Wärme besser ausgestrahlt oder abgeleitet werden.
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Die gute Wirkung der neuen Ausführung wird dadurch noch verbessert;
daß am äußeren Umfang der Endplatten in bekannter Weise zwischen benachbarten Leitern
je ein Einschnitt angebracht wird, um den Strom-,v eg zwischen benachbarten Stäben
zu verlängern und ihm dadurch einen größeren Widerstand zu geben.
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Abb. i zeigt eine Endplatte bekannter Ausführung mit Radialnuten,
die am äußeren Umfang der Platte offen sind.
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Abb. 2 zeigt eine Endplatte mit bogenförntigen, geschlossenen Ausschnitten.
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Abb. 3 zeigt eine Endplatte mit Radialnuten bekannter Ausführung und
finit zwei Reihen bogenförmiger Ausschnitte. Die Ausschnitte in der inneren Reihe
sind länger als die in der äußeren.
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Abb. d. zeigt einen Teil einer Endplatte mit einem geraden, nicht
bogenförmigen Ausschnitt.
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Abb. 5 ist ein Längsschnitt eines Teils eines Ankers mit nach Abb.
2 ausgebildeten Endplatten.
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Abb.6 zeigt schaubildlich einen Teil eines Ankers mit zwei Endplatten,
bei denen die Ausschnitte der Endplatten zueinander versetzt sind.
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Bei der bekannten Endplatte A nach Abb. i sind am Umfang durch radiale
Einschnitte 2 eine Anzahl Zähne i ausgebildet, durch welche die Ankerstäbe 3 gesteckt
werden. Der Stromweg hat also je nach der Anzahl der wirksamen Pole verschiedene
Länge, und der eigentliche Ankerwiderstand ist bei den höheren Drehzahlen notwendigerweise
größer als bei den kleineren. Man wird somit bei den verschiedenen Drehzahlen einen
Widerstand erhalten, der nicht jeder, ja möglicherweise überhaupt keiner der vorkommenden
Drehzahlen entspricht.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 2, die eine Endplatte mit Ausschnitten
nach der Erfindung darstellt, ist der Widerstand der Endplatte so bemessen, daß
für jede Drehzahl der erforderliche Ankerwiderstand erzielt wird Die Endplatte nach
Abb.2 ist besonders für einen Motor mit zwei Geschwindigkeiten ausgebildet. Sie
hat konzentrische bogenförmige Ausschnitte d. Die Länge der Ausschnitte ist gleich
der Polteilung der größten Polzahl, die der kleinsten Drehzahl des Motors entspricht.
Die Anzahl der Ausschnitte ist gleich der halben Polzahl. Wenn :der Motor mit der
kleineren Drehzahl läuft, fließt kein Strom durch die Stege 5, welche die Ausschnitte
q. trennen, weil alle Stege dasselbe Potential haben, sondern alle Ströme gehen
bei der kleineren Drehzahl durch die Felder 6, die zwischen den Ausschnitten ..1
und dein Umfang der Platte A liegen. Durch geeignete Anordnung kann man mittels
der Ausschnitteq. die Felder so begrenzen, daß sie bei der kleineren Drehzahl, die
der größeren Polzahl entspricht, den richtigen Widerstand ergeben. Die Ausschnitte
d. hindern aber nicht, daß die Ankerströme bei der größeren Drehzahl durch .die
Stege 5 fließen, denn die Ausschnitte q. erstrecken sich bei der kleinen Polzahl,
die der größeren Drehzahl entspricht, nur über einen Teil des Polbogens. Bei der
größeren Drehzahl wird demnach die ganze Endplatte ausgenutzt, um den dieser Drehzahl
entsprechenden Widerstand des Stromweges zwischen aufeinanderfolgenden Leitern des
Ankers zu regeln.
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Bei der Endplatte nach Abb. 2 sind bei der kleineren Drehzahl zwölf
Pole wirksam, und der Strom fließt von dem mit dem Bezugszeichen 3 bezeichneten
Leiter durch die Endplatte zu den zwei nächsten Leitern zu beiden Seiten des ersten
Leiters. Bei der größeren Drehzahl sind nur zwei Pole wirksam, und der Strom fließt
von dem Leiter 3 durch die Endplatte zu dem diametral gegenüberliegenden Leiter.
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Durch diese Änderung der Länge des Stromweges ist es möglich, gemäß
der Erfindung den Widerstand selbsttätig zu regeln, indem rnan bei der kleineren
Drehzahl, bei der alle Pole wirksam sind, den Stromweg auf den engen äußeren Umfang
der Endplatte beschränkt, während man die ganze Fläche der Endplatte als Stromweg
ausnutzt, wenn der Motor mit großer Drehzahl und wenigen Polen arbeitet.
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Die Endplatte nach Abb.3 ist für einen Motor mit drei Drehzahlen bestimmt.
Sie hat eine äußere Reihe von Ausschnitten und eine innere Reihe von Ausschnitten
7. Die Ausschnitte q. legen den Stromweg für die kleinste, die Ausschnitte 7 für
die mittlere Drehzahl fest, während für die größte Drehzahl die ganze Breite der
Endplatte verfügbar ist. Bei der kleinsten Drehzahl fließt der Strom in den Feldern
6, bei der größten in den Feldern 6, 8 und g. Die Lage und Breite
rler
Ausschnitte 7 bestimmt die Breite der Felder B. Ihre Länge ist gleich der Polteilung
für die mittlere Drehzahl, ihre Anzahl gleich der Hälfte der zur mittleren Drehzahl
gehörigen Polzahl.
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Die Endplatte nach Abb. 3 hat außer den Ausschnitten :I und 7 Radialnuten
wie die Endplatte nach Abb. i. Die Radialnuten ermöglichen die beschriebene Regelung
des Widerstandes von Stab zu Stab, während der Widerstand der Platte selbst durch
die Ausschnitte q. und 7 so bestimmt wird, wie der richtige Ankerwiderstand bei
den verschiedenen Drehzahlen es erfordert.
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Um bei allen Ankerstellungen im wesentlichen denselben Widerstand
zu erhalten, werden die Ausschnitte d. und 7 benachbarter Endplatten versetzt, wie
Abb. 6 -neigt, .derart, daß die Ausschnitte zweier Platten Zwischenlagen zueinander
einnehmen, wenn die Löcher 3 für die Ankerstäbe ausgerichtet sind. Wenn die Anzahl
der Ankerstäbe kein ganzes Vielfaches der Polzahl für die kleinste Drehzahl ist,
so ist die erforderliche Winkelverstellung gleich 36o°, geteilt durch den größten
gemeinsamen Faktor der Stabzahl und der Polzahl. Hat der Anker beispielsweise 20
Stäbe und ist die Polzahl bei der kleinsten Drehzahl 12, so ist die Winkelverstellung
go". Der Ausschnitt 4., der in Abb. --
rechts oben liegt, steht dann in der
benachbarten Endplatte in der Stellung .t' oder ihr diametral gegenüber, da, wo
in Abb. 2 die Bezugslinie für das Feld 5 endet. Dabei können alle Endplatten des
Ankers genau gleich sein.
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Der an den Beispielen von Abb. 2 und 3 erläuterte Grundgedanke der
Erfindung ist für jedes Drehzahlverhältnis anwendbar.
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So ist -die Endplatte nach Abb. 2 für einen Motor mit zwei Geschwindigkeiten
bestimmt, dessen kleinste Drehzahl der Polzahl 1:2 entspricht, während es auf die
Polzahl für die größere Geschwindigkeit nicht ankommt. Die Endplatte nach Abb. 3
ist für einen N2I,otor mit drei Drehzahlen bestimmt, der bei kleinster Drehzahl
12 Pole, bei mittlerer d. Pole und bei größter 2 Pole hat. Es kann vorkommen, daß
die Ausstrahlungsfläche der Platte nach Abb. 3 für nur zwei Drehzahlen, wobei die
Zahl der Ausschnitte der inneren Reihe, wie erläutert, näch der Polzahl für die
größteDrehzahl bestimmt wird. Dann ist der Stromweg für die hohe Drehzahl auf die
Felder 6 und 8 beschränkt. Die für die größte Drehzahl erforderliche größere Ausstrahlungsfläche
bieten die Felder 9, .durch die bei keiner der beiden Drehzahlen Strom geht.
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Das Verfahren, die Ankerströme in den Endplatten für bestimmte Drehzahlen
auf bestimmte Wege zu verweisen, bietet die Mög-
lichkeit, für jede Drehzahl
den erforderlichen Ankerwiderstand zu schaffen und ergibt außerdem eine Ausstrahlungsfläche,
die groß genug ist, um die im Anker erzeugte Wärme abzuleiten.
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Die Ausschnitte d. und 7 wurden als »bogenförmig« bezeichnet. Damit
sollen sie aber nicht auf Liese Form festgelegt werden, denn, wie Abb. 4 zeigt,
können sie auch gerade sein.
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Abb. 5 zeigt die Verbindung der Leiter 3 mit der Endplatte
A durch Buchsen a, die durch Pressen oder in anderer Weise hergestellt
sind. Die Buchsen a -können aber auch fortfallen.