DE517017C - Einphasen-Asynchronmotor mit zwei konzentrisch angeordneten, vom Staenderfeld induzierten und gegenueber diesem asynchron rotierenden Laeufern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Einphasen-Asynchronmotor, der zwei konzentrisch angeordnete Rotoren besitzt.

Bekanntlich besitzt der einphasige Asynchronmotor den Nachteil, daß er im Anlauf von sich aus kein Moment entwickeln kann und wenig überlastbar ist.

Wird die Primärwicklung eines Induktionsmotors mit einphasigem Wechselstrom gespeist, so entsteht im Luftraum ein pulsierendes Wechselfeld. Wie bekannt, kann man sich dieses Wechselfeld in zwei gegenläufig rotierende Drehfelder von der halben Amplitude des Wechselfeldes zerlegt denken.

Diese beiden Drehfelder heben sich in ihrer Wirkung auf den stillstehenden Rotor auf. Dreht man den kurzgeschlossenen Läufer in einer Richtung an, so läuft er in der Nähe der synchronen Drehzahl des gleichsinnig rotierenden Drehfeldes von selbst weiter und kann mechanisch belastet werden. Gegen das invers rotierende Drehfeld hat der Läufer dann einen Schlupf von fast 200 °/₀, d. h. der kurzgeschlossene rotierende Läufer bedeutet

₂g für das invers rotierende Drehfeld einen Kurzschluß, und die im Läufer induzierten Ströme doppelter Frequenz vernichten das gegenläufige Drehfeld bis auf ein durch Streuung und Widerstand der Ständer- und Lauf erwicklung bedingtes Restfeld. Der rotierende Läufer eines Einphasen-Ansynchronmotors erfüllt also zwei Aufgaben: er formt das pulsierende Wechselfeld in ein Drehfeld um und gibt mechanische Leistung an die Welle ab.

Es liegt nun der Gedanke nahe, diese beiden Funktionen des Rotors voneinander zu trennen und den Motor mit zwei Rotoren auszuführen. Die Praxis kennt auch bereits solche Ausführungen. Der Einphasenmotor von Corsepius besitzt zwei Rotoren, die nebeneinander auf gemeinsamer Welle gelagert und in der Drehung voneinander unabhängig sind. Der eine Rotor wird durch bekannte Kunstschaltungen oder mechanisch angelassen und formt beim Lauf das pulsierende Ständerfeld in ein Drehfeld um. Nachdem dieses Drehfeld vorhanden ist, kann der zweite Rotor angelassen werden, wie bei jedem Drehstrommotor, und Leistung abgeben. Diese Ausführung nach Corsepius ergibt eine äußerst schlechte Ausnützung der Maschine. Ferner ist eine Ausführung mit zwei konzentrisch angeordneten Rotoren bekannt geworden, bei der der äußere Rotor drehbar auf der Welle des inneren Rotors angeordnet ist und das Drehfeld erzeugt, während der innere Rotor wie der Läufer eines Drehstrommotors angelassen werden kann und mechanische Arbeit leistet. Bei diesem Motor durchsetzt nur ein Teil des Hauptflusses den inneren Rotor, weshalb

Λ .

seine Leistungsfähigkeit sehr gering ist;,aucl hat der Motor wegen des verdoppelten Luftspaltes einen zu großen Magnetisierungsbedarf.

Ein Motor mit zwei konzentrisch angeordneten Rotoren ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung·. Das Wesentliche zur Erklärung seiner Wirkungsweise ist aus den Abb. ι und 3 zu entnehmen.

ίο α· bedeutet das Statorblechpaket des Induktionsmotors, b ist eine normale Einphasenwicklung, die ²/_s der Polteilung bedeckt, d stellt den zweiten Rotor (in der Folge Spaltrotor genannt) dar. Der Aufbau dieses Spaltrotors ist aus Abb. 2 ersichtlich. Er besteht aus einzelnen Blechringen, in die zwei Reihen von einander gegenüberliegenden Nuten gestanzt sind. Zwischen den Nuten bleibt ein zusammenhängender Ring h bestehen, der für die Festigkeit der Konstruktion des Spaltrotörs von größter Bedeutung ist. Wenn man den Spaltrotor d zwischen Ständer und Läufer eines Einphasenmotors einbaut, so würde sich der Ständerkraftfluß größtenteils über den Eisensteg h schließen, und der Läufer würde nur von einem kleinen Teil des Drehfeldes durchsetzt. Um diese magnetische Brücke h unwirksam zu machen, wird sie mit einer Kurzschlußwindung umgeben. Dadurch wird der magnetische Widerstand des Spaltrotors in tangentialer Richtung sehr groß gemacht, während der Widerstand in radialer Richtung nur durch den magnetischen Widerstand des Eisens gegeben ist. Diese Kurzschlußwindung für jeden Eisensteg h wird durch die beiden Kupferstäbe e und / gebildet, die durch die Ringe g leitend verbunden werden. Durch diese Kurzschlußwindungen, die fast streuungsfrei um jeden Eisensteg gelegt sind, wird die Ausbildung eines Kraftnusses in diesem Steg verhindert. Da die einzelnen Stäbe alle an die gemeinsamen Kurzschlußringe g angeschlossen sind, bilden sie außerdem einen normalen Kurzschlußkäfig, dem bei Rotation die Aufgabe zufällt, das inverse Drehfeld zu vernichten, p ist der Hauptrotor des Motors, der mit seiner Wicklung r genau so wie der Läufer eines Drehstrommotors ausgeführt ist. Wird nun der so ausgeführte Spaltrotor des Motors mit Hilfsphase hochgefahren, so läuft er in der Nähe der synchronen Drehzahl von selbst weiter, genau so wie der Rotor eines normalen Einphasenmotors. Der umlaufende Spaltrotor erzeugt das Drehfeld, das vermöge der besonderen Ausführung dieses Spaltrotors den Hauptläufer fast vollkommen durchsetzt. Der Hauptrotor kann nun genau so angelassen werden wie der Läufer eines Drehstrommotors.

Da der Motor wegen des doppelten Luftraumes und des langen Kraftlinienpfades einen vermehrten Magnetisierungsbedarf und große Streuung besitzt, ist es notwendig, diese beiden Größen möglichst im Motor selbst zu kompensieren. Dies geschieht durch die Wicklung!, die in die äußere Nutenreihe des Spaltrotörs eingelegt wird. Dieser Wicklung wird ein Magnetisierungsstrom von einer Periodenzahl entsprechend der Schlupffrequenz des Spaltrotors zugeführt. Dieser Strom erzeugt im Motor ein Feld, das mit gleicher Geschwindigkeit und gleichsinnig mit dem Hauptfelde rotiert. Durch Wahl einer passenden Erregerstromstärke kann man erreichen, daß der Motor aus dem Netz keine Magnetisierungsenergie entnimmt und mit cos φ= ι oder Voreilung arbeitet. Bei cos φ = ι oder Voreilung ist auch die schädliche Wirkung der vermehrten Ständerstreuung kompensiert. Die Wicklung i wird gemäß Abb. 3 als normale Gleichstromwicklung ausgeführt und erhält Strom entsprechender Frequenz über einen kleinen Kollektor k, der mit Drehstrom gespeist wird. Der Drehstrom wird dabei am besten durch den rotierenden Spaltrotor selbst erzeugt, indem man dem Stator des Motors noch eine dritte Phase c gibt, die für die Magnetisierungsleistung bemessen wird. Der im Ständer er- zeugte Drehstrom wird über einen kleinen regulierbaren Transformator u dem Kollektor k zugeführt. Durch Regulierung am Transformator u läßt sich j ede Phasenverschiebung im Ständer des Motors einstellen. Da der Spaltrotor praktisch leer läuft, hat er einen sehr geringen Schlupf, deshalb wird die Kommutierung am Kollektor k eine gute sein.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι, Einphasen-Asynchronmotor mit zwei konzentrisch angeordneten, vom Ständerfeld induzierten und gegenüber diesem asynchron rotierenden Läufern, von denen der äußere aus Blechringen zusammengesetzt ist, in die zwei konzentrische Reihen von Nuten gestanzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die Nuten des äußeren Läufers zwei Käfigwicklungen mit gemein- u₀ samen Kurzschlußringen so eingelegt werden, daß je zwei radial gegenüberliegende Stäbe eine Kurzschlußwindung für den zwischenliegenden Eisensteg bilden.
2. 2. Einphasen-Asynchronmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß-eine der Nutenreihen des äußeren Läufers eine zusätzliche Wicklung erhält, die mit einem Strome der Schlupf frequenz, entsprechend der asynchronen Drehzahl des Zwischenläufers, gespeist wird.
3. 3. Einphasen-Asynchronmotor nach An-

   Spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wicklung des äußeren Läufers an einen Kommutator angeschlossen ist, dem über Bürsten Mehrphasenstrom zugeführt wird.
4. 4. Einphasen-Asynchronmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrphasenstrom für den Kommutator über einen regelbaren Transformator im Ständer des Motors erzeugt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen