DE597661C

DE597661C - Synchronlaufende elektrische Kommutatormaschine fuer Gleich- oder Wechselstrom

Info

Publication number: DE597661C
Application number: DE1930597661D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Baumeister
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-03-02
Filing date: 1930-03-02
Publication date: 1934-05-29

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 29. MAI 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT J

JVl 597661 KLASSE 21di GRUPPE

2Id¹ A 6?8. Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: o. Mai 1934

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. März 1930 ab

Zum Antrieb von Fernsehapparaten, Sprechmaschinen, Reklameapparaten u. dgl. werden vielfach Elektromotoren benötigt, die beim Betrieb mit Wechselstrom mit einer der Netzfrequenz synchronen Drehzahl laufen. Gleichzeitig aber wird auch noch von diesen Motoren verlangt, daß sie selbsttätig ohne Verwendung besonderer Hilfsmittel beim Einschalten anlaufen und daß sie auch für den

ίο Anschluß an ein Gleichstromnetz geeignet sind.

Der erfindungsgemäße synchron laufende Kommutatormotor erfüllt alle diese Bedingungen dadurch, daß bei betriebsmäßiger Speisung mit Gleich- oder Wechselstrom der Läufer der Maschine mit Zacken versehen und in am inneren Umfang der Polschuhe angeordneten 'Nuten eine zur Synchronisierung mit Wechselstrom dienende Wicklung untergebracht ist. Bei ausschließlicher Speisung des Motors mit Wechselstrom genügt es, die Polschuhe nur mit Zacken zu versehen, deren Zahl der geforderten Drehzahl bei gegebener Frequenz entspricht.

Es ist zwar bereits eine elektrische Maschine mit in Nuten der Polschuhe untergebrachten Wicklungen bekanntgeworden. Hierbei handelt es sich aber nicht um einen Reaktionsmotor, sondern um einen Umformer zur Erzeugung hochperiodischer Ströme aus Gleichstrom, der, abgesehen von der Wechselstromwicklung der Polschuhe, eine reine Gleichstrommaschine ist. Weiterhin sind auch Elektromotoren für Gleichstrom und Wechselstrom bereits bekannt. Der Betrieb mit Gleich- und Wechselstrom wird aber bei diesen Maschinen dadurch erzielt, daß sowohl im Ständer als auch im Läufer je zwei verschiedenpolige Wicklungssysteme vorhanden sind. Es sind also auch diese Maschinen keine Reaktionsmaschinen.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen in mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht.

In der Abb. 1 ist ein Motor dargestellt, der ausschließlich aus einem Wechselstromnetz gespeist werden soll und dessen Anker« in bekannter Weise mit der Wicklung b und. einem Stromwender c versehen ist. Der Läufer dreht sich innerhalb des lameliierten Gehäuses d in einem Felde, das vorwiegend durch die Kraftlinien der Poleg mit ihren Spulen e gebildet wird.

Derartige Motoren können eine in weiten Grenzen liegende, von der Belastung abhängige Drehzahl annehmen. Um nun mit einem solchen Motor trotzdem eine bestimmte, von der Netzfrequenz abhängige Drehzahl zu erlangen, sind die Läufer- und Polschuhbleche erfindungsgemäß mit Zackens versehen, so daß das von den Spulen des Ständers hervorgerufene Kraftlinienfeld räumlich wellenför-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

- '■ - Heinrich Baumeister in Berlin-Pankow.

mig ausgebildet ist. Der Motor läuft daher, wenn er eine der Frequenz- und Zackenzahl entsprechende Drehzahl erreicht hat, mit dieser Drehzahl, also synchron als Reaktionsmaschine weiter, sofern die bei Belastungsänderung drehzahländernde Wirkung der Kommutatorwicklung die synchronisierende Wirkung der Zacken nicht übersteigt. Dies ist kaum zu befürchten, weil das durch die

ίο Stromwenderwicklung hervorgerufene Drehmoment mit zunehmender Drehzahl schnell abnimmt. Es lassen sich somit Wicklungsverhältnisse finden, bei denen die Maschine in ihre synchrone Drehzahl einläuft und dieselbe beibehält. Ein Anker mit 3 = 8 Zähnen, wie er in der Abb. 1 dargestellt ist, besitzt bei einer Frequenz f von 50 Per./Sek. gemäß For-

I 20 f

mel η = —-— eine synchrone Drehzahl von

ao 750 Umdr./Min.

Bei der in der Abb. 1 veranschaulichten Anordnung erhält man nach Umständen infolge der Zackenwirkung nicht in allen Ankerstellungen einen Anlauf des Motors. Daher kann gegebenenfalls die in der Abb. 2 dargestellte Anordnung vorteilhafter sein, die auch für den wahlweisen Anschluß an ein Wechselstrom- oder Gleichstromnetz geeignet ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind an Stelle der Zacken in den Polschuhen Nuten / vorgesehen, die ganz oder auch nur teilweise geschlossen sind. In den Nuten f ist eine Wechselstromwicklung untergebracht, die von dem Netz oder allgemein von der Energiequelle gespeist wird, mit deren Frequenz der Motor synchron laufen soll. Die Wicklung des Stromwenders und die der Feldspulen können demnach an eine andere Energiezuführung, wie z. B. an ein Gleichstromnetz, angelegt sein. Bei einer derartigen Ausbildung läuft der Anker mit einer

Drehzahl η = ■ , wobei ζ die Zackenzahl

des Läufers und / die Frequenz bedeuten. Ist ζ gleich 8 und / gleich 50, so beträgt die Drehzahl nur 375 Umdr./Min.

Falls eine höhere Drehzahl, beispielsweise 750 Umdrehungen, erreicht werden sollen, dürfen nur vier Läuferzähne bzw. Zacken vorgesehen werden. Dies würde aber für die Stromwendung ungünstige Verhältnisse ergeben. Aus diesem Grunde ordnet man doch acht Ankerzähne an. Die Köpfe der Ankerzähne muß man aber dann, wie Abb. 3 zeigt, unsymmetrisch ausbilden, und zwar so, daß Gruppen von je zwei Zähnen entstehen und jede Gruppe den Charakter einer ausgeprägten Zacke besitzt.

Ist andererseits die geforderte Zackenzahl sehr groß, so kann man gemäß Abb. 4 jeden Ankerzahn durch Einfräsen einer oder mehrerer axialer Nuten h in mehrere Zacken unterteilen, so daß die gesamte Zackenzahl ein Vielfaches der Ankerzähnezahl ist.

Vielfach kann man die bei Belastungsänderung drehzahländernde Wirkung der Kommutatorwicklung so klein halten, daß schon eine geringe Öffnung der Läufernuten für den synchronen Lauf des Motors ausreicht.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung nach den Abb. 2 bis 4 läßt sich ein ruhiger und gleichförmiger Betrieb sowie ein sicherer Anlauf des Motors in allen Läuferstellungen erzielen.

Die - in den Nuten f liegende Wicklung braucht nicht immer von einem Wechselstromnetz gespeist zu werden. Sie kann auch in Fällen, bei denen nur ein Gleichstromnetz zur Verfügung steht, von diesem Netz mit Strom versorgt werden, sofern der Gleichstrom durch geeignete Steuerapparate, wie z. B. mittels eines Oszillators, in Wechselstrom von der gewünschten Frequenz umgeformt wird.

Da der Wickelraum in den Nuten der Polschuhe vielfach sehr beschränkt ist, besteht manchmal die Schwierigkeit, eine Wicklung unterzubringen, welche sich für den unmittelbaren Anschluß an die Netzspannung eignet. Mitunter ist es daher vorteilhaft, die synchronisierende Wicklung mit der Motorwicklung in Reihe zu schalten. Dann erweist es sich als zweckmäßig, zu der einen oder anderen der beiden Wicklungen Widerstände parallel zu schalten, so daß das Verhältnis der synchronisierenden Kräfte zu denen des Motors ΪΗ gewissen Grenzen geregelt werden kann. Wenn die zur Synchronisierung erforderliche Kraft verhältnismäßig klein ist, so genügt es, wenn die synchronisierende Wicklung nur in einem Pol des Motors angeordnet ist. Hierdurch wird die Wirkungsweise des Motors nicht nachteilig beeinflußt, die Herstellung der Wicklung aber vereinfacht und verbilligt.

Claims

105 PatentansprIjche :

i. Elektrische Kommutatormaschine für Gleich- und Wechselstrom, bei welcher der Läufer mit Zacken versehen ist und am inneren Umfang der Polschuhe entweder ebenfalls Zacken oder ganz oder nahezu geschlossene Nuten mit einer besonderen Hilfswicklung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Maschine als synchron laufender Motor ausgebildet ist, indem der den Motor speisende Arbeitsstrom als Gleich- oder Wechselstrom der Ankerwicklung und der Feldwicklung zugeführt wird und bei Verwendung als Universalmotor die Zacken des Ankers und die in Nuten der Polschuhe

eingebettete, mit Wechselstrom gespeiste Hilfswicklung oder bei Verwendung als Wechselstrommotor die Zacken des Ständers und der Pole den Motor auf Synchronismus halten.

2. Kommutatormaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die synchronisierende Wechselstromwicklung von einer Wechselstromquelle mit einer von der Betriebsfrequenz abweichenden Frequenz gespeist wird.

3. Kommutatormaschine nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein einziger Polschuh mit Zacken bzw. Nuten versehen ist.

4. Kommutatormaschine nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Läuferzähne derart zu einer Gruppe vereinigt sind, daß jede "Gruppe den Charakter einer einzigen Zacke hat.

5. Kommutatormaschine nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Köpfe der Läuferzähne durch Einfräsen einer oder mehrerer axialer Nuten in zwei oder mehrere Zacken unterteilt sind.

6. Kommutatormaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in besonderen Nuten der Polschuhe eingebettete synchronisierende Hilfswicklung mit der Rotorwicklung in Reihe geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen