DE561738C

DE561738C - Rotating field motor

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Publication number: DE561738C
Application number: DE1930561738D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-05-06
Filing date: 1930-05-06
Publication date: 1932-10-17
Also published as: GB354722A

Description

Bei den Drehfeldmotoren der bisher üblichen Bauweise verursacht die Herstellung der Drehfeldwicklungen, die zumeist in halboffenen Nuten des Stators untergebracht sind, um so größere Schwierigkeiten, je kleiner der Motor wird. Für die zumeist üblichen Netzspannungen von 220 bzw. 380 Volt werden aus diesem Grunde Drehfeldmotoren mit ganz kleinen Leistungen nicht erzeugt, weil eineIn the case of the rotary field motors of the previously usual design, the manufacture causes the rotating field windings, which are mostly housed in half-open slots in the stator, the smaller the engine, the greater the difficulty. For the most common mains voltages For this reason, rotating field motors with very low powers of 220 or 380 volts are not generated because a

to Verminderung der Leistung keine nennenswerte Verbilligung des Motors mehr mit sich bringt. Es fehlte nicht an Versuchen, durch Konzentration der Feldwicklung auf Einzelpole billige Motoren zu erzeugen; man hat sowohl Motoren mit radialer Luftspaltdurchflutung als auch solche mit axialer Luftspaltdurchflutung bereits mit ausgeprägten Polen ausgerüstet. Bei diesen und ähnlichen Lösungen treten jedoch im Läufer höhere harmonische Spannungen auf, die starke zusätzliche Wirbelströme hervorrufen, ohne das Drehmoment zu erhöhen.to reduce the power no more significant cheaper engine price with it brings. There was no lack of attempts by concentrating the field winding on individual poles to produce cheap engines; one has both motors with radial air gap flow as well as those with axial air gap flow already with pronounced poles equipped. With these and similar solutions, however, higher harmonics occur in the runner Voltages that cause strong additional eddy currents without the torque to increase.

Der Gegenstand der Erfindung vereinigt die großen wicklungstechnischen Vorteile getrennter Pole mit dem günstigen Feldverlauf bei verteilter Wicklung für Motoren mit scheibenförmigem Anker, also axialer Luftspaltdurchflutung. Träger des Magnetfeldes sind beispielsweise gemäß Fig. 1 und 2 vier Einzelpole 1 bis 4 mit den sehr einfach herstellbaren Rundspulenwicklungen 13 bis 16, von denen je zwei gegenüberliegende der gleichen Stromphase angehören. Der magnetische Schluß erfolgt in bekannter Weise einerseits durch das ebene Joch 5, andererseits durch das Läufereisen 6. Bei dieser Anordnung würden, wie bereits erwähnt, in den durch die Kupferringe 8 und 9 ■ kurzgeschlossenen Ankerstäben 7 Spannungen höherer Ordnung induziert werden, was den Wirkungsgrad eines solchen Motors sehr stark herabsetzen würde. Ein einfaches Verbreitern der freien Polflächen würde an diesem Verhalten nicht viel ändern. Ordnet man hingegen zwischen den Endflächen der Pole und dem eigentlichen Läufereisen besondere Polschuhe an, so hat man es in der Hand, durch zweckentsprechende Wahl der Zwischenräume zwischen benachbarten Polschuhen den Kraftlinienübergang von den Polen in das Läufereisen derart zu leiten, daß höhere harmonische Spannungen im Läufer unterdrückt werden. Dabei ist es für die Wirkung natürlich vollkommen gleichgültig, ob die Polschuhe mit den Polen verbunden sind oder am Läufer sitzen.The object of the invention combines the great advantages of winding technology separately Poles with the favorable field profile with distributed winding for motors with a disc-shaped armature, i.e. more axial Air gap flow. The carriers of the magnetic field are, for example, according to FIGS. 1 and 2 four individual poles 1 to 4 with the round coil windings 13, which can be produced very easily up to 16, of which two opposite sides belong to the same current phase. Of the magnetic closure takes place in a known manner on the one hand by the flat yoke 5, on the other hand through the rotor 6. With this arrangement, as already mentioned, in the anchor rods short-circuited by the copper rings 8 and 9 ■ 7 voltages higher order are induced, which makes the efficiency of such a motor very strong would degrade. A simple widening of the free pole faces would be on this Behavior doesn't change much. On the other hand, they are arranged between the end faces of the poles and wear special pole shoes on the actual runner's iron, so you have it in your hand, by appropriate choice of the spaces between adjacent pole pieces to direct the line of force transition from the poles into the runner's iron in such a way that higher harmonics Tensions in the rotor are suppressed. It is of course completely irrelevant whether the pole pieces are used or not are connected to the poles or sit on the runner.

Fig. 3 zeigt mit den Polen verbundene Polschuhe 17 bis 20, die durch vier bogenförmige Schlitze voneinander getrennt sind und die mit den Polen 1 bis 4 verbunden' sind.Fig. 3 shows connected to the poles pole pieces 17 to 20, which by four arc-shaped Slots are separated from each other and which are connected to poles 1 to 4 '.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der die Polschuhe am Läufer angeordnet sind; sie4 shows an embodiment in which the pole shoes are arranged on the rotor; she

können in diesem Falle in beliebig großer Zahl, durch Schlitze voneinander getrennt, vorgesehen sein. In die Schlitze lassen sich zweckmäßigerweise gleich die gleichartig gekrümmten Läuferstäbe J₁, 7₂ usw. ieinlegen, die sodann durch die Kurzschlußringe 8 und g untereinander verbunden werden.can in this case be provided in any large number, separated from one another by slots. The similarly curved rotor rods J ₁ , 7 ₂ etc. can expediently be inserted into the slots, which are then connected to one another by the short-circuit rings 8 and g.

Auch für Motoren kleiner Leistung ist, sofern es sich nicht um ausgesprochene Spielzeugmotoren handelt, Unterteilung des aktiven Eisens erforderlich. Die Unterteilung des aktiven Ständereisens macht keine Schwierigkeiten. Die Kerne werden in bekannter Weise durch Aufwickeln von Eisenbändern auf einen Dorn hergestellt (Rollkerne). Das Joch wird aus einem entsprechend schmäleren Bande gleichfalls durch Aufwickeln hergestellt und zweckmäßigerweise in zwei konzentrische Ringe S₁ und 5, (in Fig. 5 und 6) zerlegt. Mit den Schrauben 21 werden die Rollkeme mit den Jochringen und dem Gehäuseboden 22 verbunden. Auch die Polschuhe können verhältnismäßig leicht aus Blechstreifen hergestellt werden, sofern man den Einzelblechen Evolventenform gibt. Dabei wird der Grundkreis K, (Fig. 5) der Evolvente E zweckmäßigerweise so groß gewählt, daß die einzelnen Blechstreifen nicht über zwei aufeinanderfolgende Pole reichen, diesen aber möglichst nahe kommen. Das aktive Läufereisen läßt sich gleichfalls durch Aufwickeln eines Bandes herstellen, das von den Kurzschlußringen gehalten wird (Fig. 7, Axialschnitt). Polseitig werden sodann radial verla-ufende Nuten eingefräst, 7⁰, oder Löcher gebohrt, 7^b, für die Aufnahme der Läuferstäbe der Kurzschlußwicklung (entsprechend dem Läufer gemäß Fig. 2).Even for low-power motors, unless they are definitely toy motors, the active iron must be subdivided. The division of the active stand iron does not cause any difficulties. The cores are produced in a known manner by winding iron strips onto a mandrel (roll cores). The yoke is also made from a correspondingly narrower band by winding it up and it is expedient to _{split it into two concentric rings S 1} and 5 (in FIGS. 5 and 6). The roller cores are connected to the yoke rings and the housing base 22 with the screws 21. The pole shoes can also be made relatively easily from sheet metal strips, provided that the individual sheets are given an involute shape. The base circle K (FIG. 5) of the involute E is expediently chosen so large that the individual sheet metal strips do not extend over two successive poles, but come as close as possible to them. The active rotor can also be produced by winding up a band which is held by the short-circuit rings (FIG. 7, axial section). On the pole side, radially running grooves are then milled, 7 ⁰ , or holes drilled, 7 ^b , to accommodate the rotor bars of the short-circuit winding (corresponding to the rotor according to FIG. 2).

Diese Art der Herstellung des Läufers ist aber ziemlich umständlich ,-außerdem macht auch die Befestigung der lameliierten Polschuhe auf den Polen Schwierigkeiten. Beides wird vermieden, wenn die Polschuhe gemäß Fig. 4 am Läufer sitzen. In diesem Falle werden zwischen die beiden Kurzschlußringe 8 und 9 (Fig. 8) zunächst das etwas schmälere Rolljocn 6 eingepreßt, darüber kommen evolventenförmig gekrümmte schmale Blechstreifen 23, zwischen die in gleichmäßigen Abständen ebenso gekrümmte Kupferstäbe 7_1; J₂, 7z usw. eingepreßt werden. Anfänglich lassen sich die gekrümmten Blechstreifen 23 bzw. die Kupferstäbe 7 leicht aneinanderreihen. Sobald aber der Kreisring nahezu ganz ausgefüllt ist, stützen sich die Bleche wechselseitig ab, so daß das Schlußblech bzw. der letzte Kupferstab nur mit großem axialem Kraftaufwand eingeschoben werden kann. Der so entstandene Läufer bedarf keiner weiteren' mechanischen Verbindung (Vernietung o. dgl.); er verhält sich in bezug auf Plandrehen bzw. Schleifen wie ein massives Stück. Einzig und allein aus elektrischen Gründen müssen die Stäbe J₁, 7₂ usw. mit den Kurzschlußringen 8, und 9 durch Hartlöten o. dgl. gut leitend verbunden werden.This type of manufacture of the rotor is, however, rather cumbersome, and the fastening of the laminated pole pieces on the poles also creates difficulties. Both are avoided if the pole shoes are seated on the rotor as shown in FIG. In this case, between the two short-circuit rings 8 and 9 (FIG. 8), first the somewhat narrower Rolljocn 6 are pressed, over it come involute-shaped curved narrow sheet metal strips 23, between the equally spaced copper rods 7 _1; J ₂ , 7z etc. are pressed in. Initially, the curved sheet metal strips 23 or the copper rods 7 can easily be strung together. But as soon as the circular ring is almost completely filled, the metal sheets support each other so that the end plate or the last copper rod can only be pushed in with great axial force. The runner created in this way does not require any further mechanical connection (riveting or the like); it behaves like a solid piece with regard to facing or grinding. Solely for electrical reasons, the rods J ₁ , 7 ₂ etc. must be connected to the short-circuit rings 8 and 9 by brazing or the like.

Die Zahl der für einen Motor erforderlichen Einzelpole hängt von der Phasenanzahl des zur Verfügung stehenden Wechselstromes und von der gewünschten Drehzahl ab. Für Drehstrom genügen drei Einzelpole, doch zeigen Motoren mit sechs Einzelpolen, von denen je zwei gegenüberliegende in magnetischer Hintereinanderschaltung zu einer Phase gehören, bessere Eigenschaften.The number of single poles required for a motor depends on the number of phases the available alternating current and the desired speed. For Three-phase current suffices with three single poles, but motors with six single poles show, of which two opposite sides in magnetic series connection belong to one phase, better properties.

Als Vorteile des Motors gegenüber den Motoren der allgemeinen üblichen' Ausführung seien angeführt:As advantages of the engine over engines of the general customary design are listed:

1. Verwendbarkeit einfacher Rundspulen, die sich mit bedeutender Zeitersparnis leicht maschinell herstellen lassen.1. Usability of simple round coils, which are easy to use with significant time savings can be made by machine.

2. Gute Isolationsmöglichkeit für die Statorwicklungen, wodurch einerseits Drehfeldmotoren selbst für ganz kleine Leistungen' noch wirtschaftlich hergestellt werden können, andererseits auch Motoren für unmittelbaren Anschluß an höhere Betriebsspannungen leichter zu bauen sind.2. Good insulation for the stator windings, which on the one hand makes rotary field motors can still be produced economically even for very small services, on the other hand also motors for direct connection to higher operating voltages are easier to build.

3. Es sind weder für den Stator noch für den Rotor besondere Stanzschnitte erforderlieh; dies ermöglicht weitgehendste Freiheit in der Dimensionierung des Motors, also leichte Anpassung seiner Form und Größe an den zur Verfügung stehenden TEinbauraum und die abzugebende Leistung.3. Neither the stator nor the rotor requires special punching cuts; this allows the greatest possible freedom in the dimensioning of the motor, so easy adaptation of its shape and size the available installation space and the power to be delivered.

4. Große Materialersparnis im aktiven Eisen, da sich bei der Herstellung kein Abfall ergibt; Möglichkeit der Verwendung von billigem Lackdraht für die Wicklung.4. Great material savings in active iron, as there is no waste during production results; Possibility of using cheap enamelled wire for the winding.

5. Der Luftspalt läßt sich durch Einstellung des Drucklagers in beliebiger Weise verändern, daher insbesondere auch auf das der fallweise erzielbaren Herstellungsgenauigkeit entsprechende Mindestmaß bringen.5. The air gap can be changed in any way by adjusting the thrust bearing, therefore, in particular, that of the manufacturing accuracy that can be achieved on a case-by-case basis bring appropriate minimum dimensions.

6. Einfachste Reparaturmöglichkeit, da sich die Einzelpole samt der Wicklung leicht austauschen lassen.6. Easiest repair option, since the individual poles including the winding are easy to move have it exchanged.

Claims

Patent claims:

1. Rotary field motor with disc-shaped no Runner, the stator of which has pronounced poles wound with coils, marked by pole shoes, by the air gaps that run at an angle to the radius in the shape of an arc are separated from each other.

2. rotating field motor according to claim 1, characterized in that the pole pieces (17 to 20) sit directly on the poles (1 to 4).

3. Rotary field motor according to claim 1, characterized in that the pole pieces are arranged on the runner (6) and the

Arched slots accommodate the rotor bars (7i> 7-2 etc.).

4. Rotary field motor according to claim 1, characterized in that the poles (1, 2, etc.), the plane yoke (5 _l3 5 ₂ ) and the rotor iron (6) consist of rolled iron strips.

5. Rotary field motor according to claim 1 and 3, characterized in that the rotor bars (γ _1; y ₂ etc.) are involute curved and are supported by iron sheets (23) of the same 'shape against each other and against the short-circuit rings (8 and 9).

1 sheet of drawings