DE579889C

DE579889C - Synchronous motor

Info

Publication number: DE579889C
Application number: DEL75052D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Karl Schmidt; Kurt Schoeler
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG; C Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG; C Lorenz AG
Priority date: 1929-05-06
Filing date: 1929-05-07
Publication date: 1933-07-08
Also published as: GB337097A

Description

Die gebräuchlichen Synchronmotoren haben, sobald sie im Synchronismus sind, entweder im Stator oder im Rotor einen ruhenden Kraftfluß, der meistens durch eine besondere Gleichstromerregung aufrechterhalten wird. Es ist demnach erforderlich, daß zum Betrieb eines derartigen Motors neben der synchronisierenden Frequenz noch eine besondere Gleichstromquelle vorhanden ist, was einen gewissen Nachteil bedeutet. Ferner laufen die bekannten Synchronmotoren, insbesondere jene für Einphasenwechselstrom, äußerst schlecht an, da sie nur bei der synchronen Drehzahl ein Drehmoment entwickeln können. Es sind aus diesem Grunde eigene Anwurfmotoren nötig, um den Motor auf die synchrone Drehzahl zu bringen. Ein weiterer Nachteil dieser Maschinen besteht darin, daß es sehr große Schwierigkeiten bereitet, Synchronmotoren mit geringer Leistung und für ganz niedrige Drehzahl herzustellen, weil die Zahl der Gleichstromerregerpole, von der die Umlaufszahl abhängig ist, durch den konstruktiven Aufbau der Maschine begrenzt ist.As soon as they are in synchronism, the common synchronous motors have either in the stator or in the rotor a static flow of force, which is usually caused by a special DC excitation is maintained. It is therefore necessary that for Operation of such a motor, besides the synchronizing frequency, is also a special one DC power source is present, which means a certain disadvantage. The known synchronous motors, in particular, also run those for single-phase alternating current, extremely bad, as they are only used in synchronous Speed can develop a torque. For this reason, separate starting motors are required to run the motor to bring it to the synchronous speed. There is another disadvantage to these machines in that it is very difficult to use low power synchronous motors and to manufacture for very low speed, because the number of DC exciter poles, of which depends on the number of revolutions, is limited by the design of the machine is.

Es wurden aus diesem Grunde Synchronmotoren gebaut, welche nach dem magnetomotorischen Prinzip arbeiten und aus diesem Grunde keine besondere Erregerwicklung aufFor this reason, synchronous motors were built, which are based on the magnetomotive Working principle and for this reason no special excitation winding

dem Rotor benötigen. Ein derartiger langsam laufender Synchronmotor ist in der Abb. ι dargestellt. Innerhalb zweier U-förmig gebogener, durch je eine wechselstromgespeiste Wicklung erregter Joche ist ein wicklungsloser, sternförmiger Rotor vorgesehen. Die Enden der beiden Joche sind als Polschuhe ausgebildet und so angeordnet, daß je zwei nebeneinanderliegende Arme des wicklungslosen Rotors dem Einfluß wechselnder Magnetpole unterliegen. Aus der Abb. 1 ist nun aber ersichtlich, daß das Drehmoment des Motors ausschließlich von den vier Statorpolschuhen erzeugt wird und daß dementsprechend jeweils nur vier Arme des sternförmigen Ankers zur Arbeitsleistung ausgenutzt werden. Diese wird deshalb im Verhältnis zur zugeführten elektrischen Leistung äußerst gering.need the rotor. Such a slow running synchronous motor is in the Fig. Ι shown. Inside two U-shaped curved ones, each fed by an alternating current Winding of excited yokes, a winding-free, star-shaped rotor is provided. The ends of the two yokes are designed as pole shoes and are arranged so that two adjacent arms of the rotor without winding the influence of alternating Magnetic poles are subject. From Fig. 1 it can now be seen that the torque of the motor is generated exclusively by the four stator pole pieces and that accordingly only four arms of the star-shaped anchor are used for work. This is therefore in proportion extremely low in relation to the electrical power supplied.

Durch die vorliegende Erfindung werden diese Unvollkommenheiten vermieden, und es wird ein Weg gewiesen, einen Synchronmotor zu bauen, bei welchem die zugeführte elektrische Leistung bedeutend besser ausgenutzt wird als bei dem Synchronmotor nach Abb. 1, ohne daß der einfachere konstruktive Aufbau irgendwie beeinträchtigt wird. Der erfindungsgemäße Motor kann durch geringe Hilfsmittel leicht zum Anlaufen gebrachtThe present invention avoids these imperfections, and it a way is shown to build a synchronous motor in which the supplied electrical Power is used significantly better than with the synchronous motor according to Fig. 1, without the simpler structural design is impaired in any way. The inventive The motor can easily be started with a small amount of tools

*) Von dem Patentsucher sind als die_ Erfinder angegeben worden :*) The patent seeker indicated the following as the inventors:

Or.-Ing. <?. h. Karl Schmidt in Berlin-Lichlenrade und Kurt Schäler in Berlin-Ruhleben. Or.-Ing. <?. H. Karl Schmidt in Berlin-Lichlenrade and Kurt Schäler in Berlin-Ruhleben.

und wie der bekannte Motor nach Abb. ι für ganz niedere Umdrehungszahlen hergestellt werden, wie sie beispielsweise zum Betrieb von elektrischen Sprechapparaten oder Uhren benötigt werden.and like the well-known motor according to Fig. ι manufactured for very low speeds such as those used for the operation of electrical speech sets or clocks are needed.

Gegenstand der Erfindung ist ein Synchronmotor, bei dem Stator und Rotor von einem in der wechselstromgespeisten, in zwei Spulen unterteilten Erregerwicklung erzeuglo. ten Wechselfluß durchsetzt werden, wobei jede Erregerspule eine Mehrzahl von am Umfang des ringförmigen Stators und Rotors vorgesehenen, einander zugeordneten Polen gleicher Teilung gemeinsam umfaßt und diese gleichnamig magnetisiert. Durch diese Ausbildung des Synchronmotors findet eine äußerst günstige Ausnutzung des in den Erregerwicklungen erzeugten magnetischen Flusses statt, da dieser sich auf fast den ganzen Rotorumfang verteilen kann. Wird nun eine derartige Maschine mit Wechselstrom erregt, so besitzt sie ähnlich wie der Motor gemäß Abb. ι noch kein Drehmoment und muß erst auf die synchrone Drehzahl oder in die Nähe derselben gebracht werden, was, wie weiter unten beschrieben wird, durch einfache Hilfsmittel möglich ist. Die erfmdungsgemäße Maschine, als Synchronmotor betrieben, hat augenfällige Vorteile, die einerseits in der großen konstruktiven Einfachheit und anderseits in der höchst einfachen Wicklungsanordnung bestehen, weil die Erregerspule auf einer Schablone gewickelt werden kann. Ferner lassen sich auf höchst einfache Art und Weise durch entsprechende Unterteilung der Statorpole und durch die Wahl der Teilung des Rotors beliebige Drehzahlen erzielen. Da die Zahl der Rotorpole auch eine ungerade sein kann, läßt sich die Drehzahl auch noch genauer abstufen.The invention relates to a synchronous motor in which the stator and rotor of one in the alternating current fed field winding, which is divided into two coils. th alternating flux are penetrated, each excitation coil having a plurality of on the circumference of the annular stator and rotor provided, mutually assigned poles of the same pitch and common to each other magnetized with the same name. This training of the synchronous motor takes place extremely favorable utilization of the magnetic flux generated in the excitation windings, since this can be distributed over almost the entire circumference of the rotor. Now becomes such a When the machine is excited with alternating current, it has, like the motor according to Fig. Ι, no torque and must can only be brought to or close to the synchronous speed, what, how is described below, is possible with simple tools. The inventive Machine operated as a synchronous motor has obvious advantages, on the one hand in the great structural simplicity and on the other hand in the extremely simple winding arrangement exist because the excitation coil can be wound on a template. Furthermore, in a very simple way and way by appropriate subdivision of the stator poles and by the choice of the division achieve any speed of the rotor. Since the number of rotor poles is also an odd one can be, the speed can also be graded more precisely.

Um den Motor in synchronen Lauf zu bringen, können die bereits bekannten Synchronisierungseinrichtungen verwendet werden, wie z. B. Anwurfmotoren, Anwurfkurbein u. dgl. Es ist aber auch möglich, den Motor selbsttätig anlaufen zu lassen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Rotor in an sich bekannter Weise mit einer normalen Gleichstromwicklung versehen wird, welche in Nuten eingebettet und in geeigneter Weise mit den Lamellen eines Kollektors verbunden wird. Die Bürsten können nun entweder über einen -Widerstand, eine Drossel oder einen Transformator an das Netz gelegt oder auch in sich kurzgeschlossen werden. Sobald die Maschine im Synchronismus läuft, kann der Bürstenkurzschluß bzw. Netzanschluß wieder beseitigt werden. Die Bürsten können aber auch dauernd über einen Widerstand kurzgeschlossen bleiben, damit bei einem Außertrittfallen der Motor sofort wieder von selbst in Synchronismus kommt. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Bürsten dauernd über einen Widerstand an das Wechselstromnetz anzuschließen. In diesem Falle ist es zweckmäßig, noch ein weiteres Bürstenpaar anzuordnen, welches aus der neutralen Zone gerückt ist und während des Anlaufs kurze Zeit etwa mit einem Schalter o. dgl. kurzgeschlossen wird. Die zuletzt beschriebenen Schaltmaßnahmen sind sogar notwendig, wenn die Schwungmassen des Rotors nicht besonders groß sind, da der Motor ein verhältnismäßig kleines synchronisierendes Moment besitzt. Sind dagegen die Schwungmassen groß, so ist die Gefahr des Außertrittfallens erheblich geringer, und es kann die Rotorwicklung entweder ganz fortgelassen oder wenigstens, nachdem sich der Motor im synchronen Lauf befindet, ausgeschaltet werden. Aus diesem Grunde kann es also zweckmäßig sein, wenn der Rotor mit zusätzlichen Schwungmassen versehen wird.The already known synchronization devices can be used to bring the motor into synchronous operation can be used, e.g. B. starting motors, starting crank and the like. But it is also possible to use the To let the motor start automatically. This is achieved by having the rotor in on is provided in a known manner with a normal DC winding, which embedded in grooves and connected in a suitable manner to the fins of a collector will. The brushes can now be connected to the mains either via a resistor, a choke or a transformer or also be short-circuited in itself. As soon as the machine is running in synchronism, the brush short-circuit or mains connection can be eliminated again. The brushes but can also remain permanently short-circuited via a resistor so that the motor immediately falls out of the way comes back into synchronicity by itself. There is also the option of brushing to be permanently connected to the alternating current network via a resistor. In this case it is useful to do one more To arrange a pair of brushes, which has moved out of the neutral zone and during the Start-up is short-circuited for a short time with a switch or the like. The last described Switching measures are even necessary when the centrifugal masses of the rotor are not particularly large, as the motor is a relatively small synchronizer Moment owns. If, on the other hand, the centrifugal masses are large, the risk of falling out is considerably lower, and it is the rotor winding can either be omitted entirely or at least after the Motor is in synchronous operation must be switched off. Because of this, it can So be useful if the rotor is provided with additional flywheels.

Der Erfindungsgegenstand wird nun an Hand der Abbildungen näher erläutert.The subject matter of the invention will now be explained in more detail with reference to the figures.

In Abb. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Synchronmotors gegeben. R ist der mit vier Polen versehene Rotor der Maschine, welcher sich innerhalb der Hauptpole des Stators ο* bewegt. In jedem dieser go Pole ist entsprechend der Rotorteilung eine Nut vorgesehen, so daß jeder Pol in zwei Unterpole unterteilt ist. E ist die Ständerwicklung, welche über die Hauptpole des Stators gelegt und mit Wechselstrom gespeist wird. Die Drehzahl der Maschine ist bestimmt durch die Zahl der Zähne, in die der Rotor unterteilt ist. Der dargestellte Motor würde bei einer Betriebsfrequenz von 50 Hertz demnach eine Drehzahl von η = -5^—JL In Fig. 2 an embodiment of the synchronous motor according to the invention is given. R is the four-pole rotor of the machine, which moves within the main poles of the stator ο *. In each of these go poles a groove is provided corresponding to the rotor pitch, so that each pole is divided into two sub-poles. E is the stator winding, which is placed over the main poles of the stator and fed with alternating current. The speed of the machine is determined by the number of teeth into which the rotor is divided. The motor shown would therefore have a speed of η = -5 ^ - JL at an operating frequency of 50 Hertz

= 15OO Umdrehungen pro Minute besitzen.= 15OO revolutions per minute.

In der Abb.3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Motors gezeigt. Der konstruktive Aufbau des Rotors R und des Stators S mit der Erregerwicklung E ist der gleiche wie in Abb. 2. Im Gegensatz zu dieser sind aber hier die Nuten des Rotors mit einer Gleichstromwicklung versehen, welche in geeigneter Weise mit den Lamellen eines Kollektors K verbunden ist. Die beiden Bürsten B₁ welche auf diesem schleifen, können nun in der oben bezeichneten Weise geschaltet sein, je nachdem es für den Betrieb des erfindungsgemäßen Motors erf orderlieh ist.In Figure 3, another embodiment of the engine according to the invention is shown. The structural design of the rotor R and the stator S with the excitation winding E is the same as in Fig. 2. In contrast to this, but the grooves of the rotor are here provided with a direct-current coil which is connected in a suitable manner with the fins of a collector K is. The two brushes B ₁ that rub on this can now be switched in the manner described above, depending on what is required for the operation of the motor according to the invention.

Claims

Patent claims:

i. Synchronous motor, with the stator and rotor from one in the AC-fed, divided into two coils

Alternating flux generated by the excitation winding, characterized in that that each excitation coil has a plurality of on the circumference of the annular Stator and rotor provided, mutually assigned poles of the same pitch together and these with the same name magnetized.

2. Synchronous motor according to claim i, characterized in that the rotor has a Collector winding carries.

3. Synchronous motor according to claim 1 and 2, characterized in that the Brushes of the collector winding are connected to the alternating current network continuously or only during start-up.

4. Synchronous motor according to claim 1 and 2, characterized in that the Brushes have moved out of the neutral zone and short-circuited during start-up.

5. Synchronous motor according to claim 1 and 2, characterized in that in addition to a further pair of brushes is arranged next to the two brushes that are permanently connected to the network which is moved out of the neutral zone and short-circuited during start-up.

6. Synchronous motor according to claim 1 and 2, characterized in that the Brushes of the collector winding are permanently short-circuited via a resistor.

7. Synchronous motor according to claim 1 to 6, characterized in that the rotor is provided with additional flywheels.

For this purpose τ sheet drawings

Berlin, printed in the Reichsdruckerei