DE611478C - Single or multi-phase short circuit motor with distributed winding - Google Patents

Single or multi-phase short circuit motor with distributed winding

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DE611478C
DE611478C DEA63916D DEA0063916D DE611478C DE 611478 C DE611478 C DE 611478C DE A63916 D DEA63916 D DE A63916D DE A0063916 D DEA0063916 D DE A0063916D DE 611478 C DE611478 C DE 611478C
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DE
Germany
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runner
rotor
circuit motor
short circuit
grooves
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Expired
Application number
DEA63916D
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German (de)
Inventor
Dr Hans Lund
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AEG AG
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AEG AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/16Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H02K17/168Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors having single-cage rotors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

Die Erfindung verfolgt den Zweck, die bei Kurzschlußmotoren mit bestimmten Läuferstabzahlen auftretenden, mit hoher Frequenz schwankenden Dokumente wie auch die bei manchen Stabzahlen infolge des Vorhandenseins zweier Felder mit der Polpaarzahldifferenz 1 entstehenden Rüttelkräfte zu beseitigen und dadurch sowohl einen glatten Anlauf des Motors zu ermöglichen als auch das Maschinengeräusch zu mindern.The invention has the purpose that with short-circuit motors with certain numbers of rotor bars occurring, with high frequency fluctuating documents as well as those with some numbers of bars due to the presence two fields with the pole pair number difference 1 to eliminate vibrating forces and This enables both a smooth start-up of the motor and the machine noise to reduce.

Um die Wirkungsweise der die Erfindung darstellenden konstruktiven Maßnahme verständlich zu machen, muß auf einige Ergebnisse aus der Theorie des Kurzschlußmotors eingegangen werden.To understand the mode of operation of the constructive measure representing the invention To do this, some results from the theory of the short-circuit motor must be dealt with.

Die Ordnungszahl der von einem Läufer von' der Stabzahl za erzeugbaren Oberfelder ergibt sich aus der GleichungThe ordinal number of the upper fields that can be generated by a runner from the number of bars z a results from the equation

worin It1 die Ordnungszahl des primären Ständerfeldes, χ eine positive oder negative ganze Zahl bedeutet; auch m und % sind positive oder negative Zahlen, deren absoluter Betrag as die Polzahl des betreffenden Oberfeldes, bezogen auf den ganzen Umfang, bedeutet. Die Ordnungszahl der Ständerfelder einer dreiphasigen Ganzlochwicklung ergibt sich aus
Beziehung
where It 1 is the ordinal number of the primary stator field, χ is a positive or negative integer; m and% are also positive or negative numbers, the absolute value of which is the number of poles in the relevant upper field, based on the entire circumference. The ordinal number of the stator fields of a three-phase full-hole winding results from
relationship

nx — p(i + 6z),n x - p (i + 6z),

derthe

worin ζ eine positive oder negative ganze Zahl oder Null bedeutet. Positive Werte von % bedeuten rechtläufige, negative Werte gegenläufige Felder.wherein ζ represents a positive or negative integer or zero. Positive values of% mean fields running in the right direction, negative values mean fields running in opposite directions.

Die Felder m, die sich aus der ersten Gleichung für χ = 0 ergeben, sollen in diesem Zusammenhang, in dem es sich ausschließlich um zeitlich schwankende Drehmomente handelt, nicht berücksichtigt werden, denn die Geschwindigkeit dieser Felder ist unabhängig von der Drehzahl des Motors und stets gleich der des erzeugenden Feldes; infolgedessen ist auch das von diesen Feldern gebildete Drehmoment bei konstanter Drehzahl konstant. Erzeugt dagegen ein Läufer aus einem Primärfeld % Oberfelder, deren Polzahl mit der Polzahl irgendwelcher anderer Ständerfelder W2 übereinstimmt, so entstehen Drehmomente, die, abgesehen von einer bestimmten Drehzahl, bei der beide Felder synchron laufen, zeitlich veränderlich sind. Dabei sind die Fälle m = W2 1^ m = — W2 zu unterscheiden, m =z n2 bedeutet, daß im Stillstand der Drehsinn beider Felder der gleicheThe fields m, which result from the first equation for χ = 0, should not be taken into account in this context, in which only torques fluctuating over time, because the speed of these fields is independent of the speed of the motor and always equal to that of the generating field; As a result, the torque generated by these fields is also constant at constant speed. If, on the other hand, a rotor generates upper fields from a primary field, the number of poles of which corresponds to the number of poles of any other stator fields W 2 , torques arise which, apart from a certain speed at which both fields run synchronously, are variable over time. A distinction must be made between the cases m = W 2 1 ^ m = - W 2 , m = zn 2 means that the direction of rotation of both fields is the same at a standstill

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr. Hans Lund in Berlin-Schöneberg.Dr. Hans Lund in Berlin-Schöneberg.

ist, m — n% dagegen, daß die Felder bei stehendem Motor gegeneinanderlaufen. In dem einen Fall ist, solange der Motor stillsteht, das von den Oberfeldern gebildete Drehmoment S konstant — die Drehzahl Null ist in diesem Fall diejenige, bei der die Felder synchron laufen —, in dem anderen schwankt es mit der doppelten Netzfrequenz. Die Gleichungen für die von den Feldern m und «2 erzeugten Drehmomente lauten:is, m - - n % on the other hand, that the fields run against each other when the engine is stopped. In one case, as long as the motor is at a standstill, the torque S generated by the upper fields is constant - in this case the speed is zero at which the fields run synchronously - in the other it fluctuates at twice the mains frequency. The equations for the torques generated by the fields m and « 2 are:

= Mdh cos= Mdh cos

+ konst , wenn m ~ + const if m ~

undand

MdM d -

coscos

-~t~ (l—s)(üt-\-Z2Xy0 + konst ,- ~ t ~ (l— s) (üt - \ - Z 2 Xy 0 + const,

< 2 + -~(1 — s)\at -f- Z2Xf0.-j- konst , wenn m = <2 + - ~ (1 - s) \ at -f- Z 2 Xf 0. -J- const, if m =

Alle Felder mit gleichem χ erzeugen die gleiche Drehmomentfrequenz. cp0 bezeichnet die Stellung des Läufers zur Zeit i=to und s die Schlüpfung. Bei stillstehendem Motor ist ι—s = o. Für den ersten Fall gilt 1 — s = ο die BeziehungAll fields with the same χ generate the same torque frequency. cp 0 denotes the position of the traveler at the time i = to and s the slip. When the engine is at a standstill, ι - s = o. In the first case, 1 - s = ο the relationship

Md = Mdk cos (&a#<Po + konst). 20 Md = Mdk cos (& a # <Po + const). 20th

Die Gleichung zeigt, daß das Drehmoment zeitlich konstant, aber abhängig von der Stellung des Läufers ist. Bei einer Verdrehung um eine Läufernutteilung φο = -3-Η- durchläuft es «-malThe equation shows that the torque is constant over time, but depends on the position of the rotor. If it is rotated by a rotor slot pitch φ ο = -3-Η- it runs through «times

?2? 2

sämtliche Werte einer Periode. Die Felder χ = τ, denen im allgemeinen vor den übri-• gen Oberfeldern die größere Bedeutung zukommt, verschieben sich gegen die Ständerfeider «2 bei einer Verdrehung des Ankers um ihre eigene Wellenlänge, wobei das Drehmoment eine volle Periode durchläuft. Diese bei langsamer Drehung des Motors wahrnehmbaren Drehmomente sind als Nutenmomente bekannt, die das Haken des Motors im Stillstand verursachen. all values of a period. The fields χ = τ, which are generally more important than the other upper fields, shift against the stator fields «2 when the armature is rotated about its own wavelength, with the torque running through a full period. These torques, which are perceptible when the motor is rotating slowly, are known as slot torques, which cause the motor to hook when the motor is at a standstill.

Teilt man jetzt, und darin besteht der Erfindungsgedanke, den Läufer in zwei Läufer auf, dadurch, daß man einen dritten Kurzschlußring r in der Mitte des Läufers einfügt oder auch zwei getrennte Läufer auf die gleiche Welle setzt und beide Läufer gegeneinander um eine halbe Läufemutteilung verdreht, wie es Abb. ι zeigt, so heben sich die von den Feldern χ = ι erzeugten Drehmomente vollkommen auf. Das gilt nicht nur für den Stillstand, sondern auch für jede beliebige Drehzahl, und nicht nur für die Wellen m = «a, sondern auch für die Wellen m = —%. Mit der einfachen Maßnahme der Einfügung eines dritten Kurzschlußringes werden aber nicht nur die pulsierenden Drehmomente vermieden, sondern auch die als deren Folge entstehenden Maschinengeräusche.If one now divides the rotor into two rotors, and this is the idea of the invention, by inserting a third short-circuit ring r in the middle of the rotor or by placing two separate rotors on the same shaft and turning both rotors against each other by half a groove pitch As Fig. ι shows, the torques generated by the fields χ = ι cancel each other out completely. This applies not only to standstill, but also to any speed, and not only for the shafts m = « a , but also for the shafts m = -%. With the simple measure of inserting a third short-circuit ring, however, not only the pulsating torques are avoided, but also the machine noises that arise as a result.

Die Nuten zweier Läuferblechkörper eines Wechselstrommotors gegeneinander zu versetzen und die Nutenleiter der einzelnen Läuferblechkörper durch zwischen diesen liegende Kurzschlußringe zu verbinden, ist an sich bekannt. Bei den bekannten Anordnungen handelte es sich aber um Wechselstrommotoren mit ausgeprägten Polen. Bei diesen Maschinen treten infolge der Ungleichheit des magnetischen Widerstandes des zwischen Ständer und Läufer liegenden Luftweges Totpunktlagen auf. Im Gegensatz hierzu handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung darum, die durch Oberfelder bei ein- oder mehrphasigen Kurzschlußmotoren mit verteilter Wicklung hervorgerufenen Totpunktlagen zu beseitigen. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß sämtliche Oberfeldmomente durch Aufteilen des Läufers in axialer. Richtung mittels eines oder mehrerer Kurzschlußringe in zwei oder mehrere durch Schrägen oder Versetzen der Ständeroder Läufernuten elektrisch gegeneinander versetzte Teile gegeneinander derart phasenverschoben, sind, daß sie sich vollständig aufheben. To offset the grooves of two laminated rotor bodies of an AC motor against each other and the slot conductors of the individual laminated rotor bodies by lying between them To connect short-circuit rings is known per se. Acted in the known arrangements But it is AC motors with pronounced poles. With these machines occur as a result of the inequality of the magnetic resistance between the stator and rotor lying airway dead center positions. In contrast to this, this is the case here Invention about that by upper fields in single or multi-phase short-circuit motors to eliminate dead center positions caused by distributed winding. According to the invention this is achieved in that all upper field moments by dividing the Rotor in axial. Direction by means of one or more short-circuit rings in two or more electrically offset from one another by inclining or offsetting the stator or rotor slots Parts are so out of phase with one another that they cancel each other out completely.

An Stelle der stufenweisen Versetzung der Läufernuten um den #-ten Teil einer Läufernutteüung ist natürlich auch ein entsprechendes Schrägstellen der Läufernuten möglich, wie dies in Abb. 2 dadurch zur Darstellung gebracht ist, daß in den Kurzschlußkäfig- mit stufenweiser Versetzung der Läufernuten s ein solcher mit schräggestellten Läufernuten b hineingezeichnet ist. Ferner ist bei geraden Läufernuten ein entsprechendes Schrägstellen der Ständernuten möglich. Durch das Schrägstellen allein ist aber eine vollkommene Kompensation der Nutenmomente nicht möglich; wesentlich ist der dritte Kurzschlußring r. Ein Beispiel für eine Versetzung gleichzeitig gegen die Oberwellen χ = ι und χ z= 2, wobei vier Läuferteile und drei zusätzliche Kurzschlußringe r nötig werden, zeigt Abb. 3. . Um eine Drehbewegung des Gehäuses als Folge der auf die beiden Maschinenhälften in entgegengesetzter Richtung wirkenden Momente zu vermeiden und damit auch diese Geräuschquelle auszuschalten, ist es zweckmäßig, den Läufer so zu unterteilen, daß je zwei symmetrisch zur Mittelebene des Läufers liegende Läuferabschnitte die gleiche Versetzung aufweisen. Ein Beispiel für eine derartige Versetzung des Läufers gegen die Wellen χ = ι zeigt Abb. 4. ; Instead of the stepwise displacement of the rotor slots around the # -th part of a rotor slot arrangement, a corresponding inclination of the rotor slots is of course also possible, as shown in Fig is drawn in with inclined runner grooves b . Furthermore, a corresponding inclination of the stator slots is possible with straight rotor slots. However, the inclination alone does not allow complete compensation of the slot torques; The third short-circuit ring r is essential. An example of a simultaneous offset against the harmonics χ = ι and χ z = 2, whereby four rotor parts and three additional short-circuit rings r are required, is shown in Fig. 3. In order to avoid a rotary movement of the housing as a result of the moments acting on the two machine halves in opposite directions and thus also to eliminate this source of noise, it is advisable to subdivide the rotor so that each two rotor sections symmetrically to the center plane of the rotor have the same offset . An example of such a displacement of the rotor against the waves χ = ι is shown in Fig. 4 .;

Die Rüttelkräfte, die durch das Vorhandensein von Oberfeldern mit der POlpaarzahldifferenz 1 auftreten—eshandeltsich dabeimeistensThe shaking forces caused by the presence of upper fields with the difference in the number of pairs of poles 1 occur — it is mostly there

Claims (4)

um Läuferoberfelder X1 und xz — werden durch eine Gleichung dargestellt, die an Stelle des Ausdrucks ζζχφ0 den Ausdruck Z2 (xa X1) φ0 oder Z2 (x2 -f- X1) φ0 enthält. Man erkennt daraus, daß eine Versetzung der Läuferteile umaround runner's upper fields X 1 and x z - are represented by an equation that replaces the expression ζ ζ χφ 0 with the expression Z 2 (x a - X 1 ) φ 0 or Z 2 (x 2 -f- X 1 ) φ 0 contains. It can be seen from this that there is a displacement of the rotor parts oderor der Läufernut-the runner groove 2 (X^ +X1)2 (X ^ + X 1 ) teilung eine vollkommene Kompensation der Rüttelkräfte zur Folge hat. Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit einer sehr starken Schrägstellung der Nuten, ohne daß dabei der Wicklungsfaktor für die Grundwelle wesentlich verringert wird.division results in a complete compensation of the shaking forces. Another advantage consists in the possibility of a very strong inclination of the grooves without the Winding factor for the fundamental wave is significantly reduced. X5 Patentansprüche: X 5 claims: i. Ein- oder mehrphasiger Kurzschlußmotor mit verteilter Wicklung, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer in axialer Richtung durch Einfügen eines oder mehrerer Kurzschlußringe in zwei oder mehrere Teile aufgeteilt ist, die durch Schrägen oder Versetzen der Ständer- oder Läufernuten (b bzw. s) elektrisch gegeneinander versetzt sind.i. Single or multi-phase short-circuit motor with distributed winding, characterized in that the rotor is divided into two or more parts in the axial direction by inserting one or more short-circuit rings, which are electrically connected to one another by inclining or offsetting the stator or rotor slots (b or s) are offset. 2. Kurzschlußmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Ständer schräg gestellte Nuten besitzt und die Läufernuten weder geschrägt noch versetzt sind.2. Short circuit motor according to claim i, characterized in that only the stator Has inclined grooves and the runner grooves are neither inclined nor offset are. 3. Kurzschlußmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei symmetrisch zur Mittelebene des Läufers liegende Läuferabschnitte mit gleicher Versetzung der Läufernuten. 3. Short circuit motor according to claim 1, characterized by two symmetrical to Runner sections lying in the middle plane of the runner with the same offset of the runner grooves. 4. Kurzschlußmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der ganze Läuferkörper aus zwei oder mehreren nebeneinander auf der Welle sitzenden Einzelkäfigläufern zusammensetzt.4. Short circuit motor according to claim 1, characterized in that the whole Rotor body made up of two or more single cage rotors sitting next to each other on the shaft composed. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
DEA63916D 1931-10-28 1931-10-28 Single or multi-phase short circuit motor with distributed winding Expired DE611478C (en)

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DEA72893D DE624635C (en) 1931-10-28 1934-04-06 Single or multi-phase short circuit motor
FR776039D FR776039A (en) 1931-10-28 1934-07-16 Single- or polyphase motor with short-circuited rotor with distributed windings

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE758357C (en) * 1939-11-14 1953-12-07 Aeg Single or multi-phase short circuit motor
DE1056718B (en) * 1957-12-05 1959-05-06 Kurt Westphalen With cages cast or injection-molded in differently angled groove rims, short-circuit runners for AC machines or brakes
DE974755C (en) * 1948-06-23 1961-04-20 Hans Dr-Ing Moser Circulation pump with an electric motor which has a rotor designed as a conveyor element
DE1192736B (en) * 1960-01-22 1965-05-13 Gelma G M B H & Co Kommanditge Double cage runner, especially for sliding armature motors
DE1258963B (en) * 1963-05-16 1968-01-18 Litton Industries Inc Servomotor designed as a multi-phase AC induction motor with cage armature and distributed winding

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FR776039A (en) 1935-01-15

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