DE643888C - Selbstanlaufender Einphasen-Wechselstrom-Synchronmotor - Google Patents

Description

Für selbstanlaufende Einphasen-Wechselstrom-Synchronmotoren sind bereits zahlreiche Vorschläge bekanntgeworden mit dem Ergebnis, daß diejenigen, welche wirklich an- und synchronlaufende Motoren zeigten, nur für die Zwecke des Antriebest von Uhren bzw. Tarifapparaten verwendbar waren, während sie für größere Leistungen, wie z. B. sie bei Sprechapparaten o. dgl. erforderlich sind, selbst bei Ausführung des Motors im vergrößerten Maßstabe nicht brauchbar waren. Die eine Gruppe dieser Vorschläge betraf meist schnell laufende Motoren, bei denen Läufer und Ständer gleiche Polzahl aufwiesen und der Läufer die der Polzahl des Ständers entsprechende Geschwindigkeit besaß. Die andere Gruppe dieser Vorschläge richtete sich auf langsam laufende Motoren, bei denen die Anzahl der Polzähne des Läu-

ao fers ein Vielfaches der Ständerpolzahl betrug. Die so vorgeschlagenen Motoren weisen gleichzeitig Vor- und Nachteile auf. Die ersteren haben den Nachteil, daß das Kupfer der Käfigwicklung während des synchronen Laufes den größten Teil seiner Wirkung einbüßt, da in der Wicklung nur ein der Änderung des Magnetfeldes im Läuferzahn während des Laufes von einem Pol zum anderen entsprechender Strom induziert wird, wodurch nur ein Bruchteil der an sich möglichen Leistung erzielt wird. Infolgedessen weist das Anlaufmoment kurz vor dem Erreichen des Synchronismus eine sehr schwache Stelle auf, so daß der Motor, sobald er belastet anlaufen soll, über diese Stelle nicht hinwegkommen und seine synchrone Drehzahl nicht erreichen kann. Der Vorteil dieser ersteren Motoren besteht jedoch darin, daß sie im synchronen Lauf einen sehr guten Wirkungsgrad haben, der dadurch erzeugt wird, daß das Eisen im Läufer nicht dauernd ummagnetisiert wird und daher dieser sich lediglich in Wärme umsetzende Energieverlust gespart wird. Diese Motoren laufen nur noch als Reaktionsmotoren wie die Synchronmotoren mit kupferlosem Läufer nach dem Prinzip des phonischen Rades, die bekanntlich einen sehr guten Wirkungsgrad aufweisen.

Bei der zweiten Gruppe der vorgeschlagenen Motoren, den Langsamläufern, bei denen die Läuferpolzahl ein Vielfaches der Ständerpolzahl beträgt, tritt die obenerwähnte, kurz vor dem Synchronismus auftretende schwache Stelle im Anlaufdrehmoment nicht so stark in Erscheinung, dagegen ist der Wirkungsgrad wesentlich niedriger als bei der ersten Gruppe, was darauf beruht, daß der Ständerpol, der einen gewissen Teil des Läuferumfanges umschließen muß, eine größere Anzahl von Läuferpolen abdeckt und somit der Läuferpol samt den benachbarten Polen während der Bewegung innerhalb des durch den Ständerpol bedeckten Winkels bei jedem Wechsel ummagnetisiert wird, da der Läufer während eines Wechsels sich nur um eine Läuferpolteilung fortbewegen kann. Hier-

durch wird in der Käfigwicklung nutzlose, in Wärme sich umsetzende Energie verbraucht, da der induzierte Läuferpol bei^ seiner Weiterbewegung innerhalb eines Wec^b' sels nicht die richtige Gegenpolarität vfsjtj?. findet, sondern sich während mehrerer Wechsel immer noch unter dem gleichen Pol' bewegt. Dieses ungünstige magnetische Verhalten des Motors bedingt einen so schlechten ίο Wirkungsgrad, daß Motoren für größere Leistungen nach diesem Prinzip praktisch überhaupt nicht gebaut werden können. Der große Unterschied zwischen der Drehzahl eines beispielsweise zweipoligen Läufers wird dabei auch keineswegs nutzbringend für das Drehmoment innerhall) des synchronen Laufes verwendet, vielmehr erhält der .Motor infolge des obenerwähnten ungünstigen magnetischen Verhaltens einen derartig großen Schlupf, daß die wirkliche asynchrone Drehzahl von selbst nur ganz wenig über der synchronen Drehzahl liegt. Diese bekannten Motoren besitzen keine Einrichtungen, welche ein Festhalten des Läufers entsprechend der Ständerpolzahl bereits bei 500 Umdrehungen ermöglichen könnten, wenn die der Ständerpolteilung entsprechende höhere Drehzahl wirklich vorhanden wäre; besäßen sie derartige Einrichtungen, dann würden sie unter keinen Umständen anlaufen können.

Es sind auch Synchronmotoren vorge¹-schlagen worden, die mit einem sechspoligen Ständer und sechspoligem Läufer an- und synchron liefen, jedoch die Eigenschaft besaßen, daß sie bei völligem Leerlauf über die synchrone Drehzahl hinausliefen, so daß sie durch mechanische Bremsen an diesem übersynchronen Lauf gehindert werden mußten und daher auch nicht als wirkliche Synchronmotoren angesehen werden können.

Das günstigste Verhältnis für einen Synchronmotor würde sich dann ergeben, wenn der Motor beim Anlaufen die Eigenschaften eines normalen Asynchronmotors hätte und der Läufer in seiner Betriebsdrehzahl etwas langsamer als das asynchrone Drehfeld laufen würde; ein z. B. vierpoliger Motor würde bei etwa 1400 Umdrehungen-an seiner günstigsten Stelle liegen. Dieses Verhältnis ist praktisch nicht erreichbar, weil die erforderliche Polteilung nicht durchführbar ist; es muß daher versucht werden, bei den durch die Polteilung bedingten synchronen Drehzahlen einen Alotor elektrisch so auszurüsten, daß dieses Verhältnis eintritt, daß also ein Motor mit sechs Polen und 1000 Umdrehungen bei 50 Perioden eine asynchrone Drehzahl aufweist, die etwa bei 1100 Umdrehungen liegt. Dann wird der Wirkungsgrad das gleiche Verhältnis ergeben wie bei einem reinen asynchronen Motor mit sechs Polen, der während der Arbeitsleistung mit 900 Umdrehungen läuft. Diese Aufgabe wird durch „die Erfindung annähernd gelöst, und der neue Synchronmotor ist in seinem Wirkungsgrad entgegen dem bis jetzt Erzielbaren nicht etwa weit schlechter, sondern erheblich besser als ein Asynchronmotor von gleicher Größe und Drehzahl.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß bei einem Motor mit einer einem sechspolig ausgeführten Motor entsprechenden synchronen Drehzahl ein Ständer vorgesehen ist, dessen vier gleich stark ausgeprägte Pole in Haupt- und Hilfspole unterteilt und dessen Hauptpole in ungleichen ■ Winkelabständen von 6o° und 120⁰ mit wechselnder Polarität angeordnet sind und zwei Drehfelder verschiedener Geschwindigkeit erzeugen, welche auf einen mit sechs Polvorsprüngen und einer Käfigwicklung versehenen Läufer derart einwirken, daß aus den zwei verschiedenen Drehfeldern sich eine dritte, etwas über der dem kleineren Winkelabstand der Hauptpole und der Läuferteilung entsprechenden synchronen Drehzahl liegende asynchrone Drehzahl ergibt.

Der Gegenstand der Erfindung und seine weitere Ausbildung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. ι zeigt schematisch den Motor gemäß der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform in Seitenansicht mit teilweisem Schnitt.

Fig. 2 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Läufers mit seiner Käfigwicklung.

Fig. 3 zeigt einen Teil des Kraftlinienflusses zwischen Ständer und Läufer.

Fig. 4 zeigt in mehreren Diagrammen die ioo Wirkungsverhältnisse des Motors gemäß der Erfindung und

Fig. 5 zeigt die Drehmomente und Leistungsdiagramme dieses Motors.

Der Ständer des Motors ist in an sich bekannter Weise aus zwei gleichen, U-förmig gestalteten Doppelpolstücken 1 zusammengefügt, von denen jedes mit einer Erregerwicklung 2 versehen ist und für sich allein bereits einen wirksamen Ständer darstellt, no die aber durch ihre Zusammenfügung eine neue Wirkungsweise ergeben. Jeder Schenkel des Doppelpol Stückes 1 ist in Hauptpole 3 und Hilfspole 4 mit Kurzschlußwicklung 5 aufgeteilt, wobei die Hauptpole jeder Standerhälfte einen Winkel von 120⁰ einschließen, innerhalb dessen die Erregerwicklung 2 auf den Jochen der Doppelpolstücke angeordnet ist. Die Häuptpole sowie die Hilfspole besitzen annähernd die gleiche Breite einer sechspoligen Läuferteilung, sind also in einem geometrischen Winkel von etwa 30° ange-

ordnet. Würde man eine' dieser Ständerhälften mit einem glatten, mit einer Käfigwicklung versehenen Läufer zusammenfügen und durch die Erregerwicklung einen 5operiodigen Wechselstrom leiten, dann würde der Läufer je nach seinem Kupferwiderstand eine Geschwindigkeit annehmen, die dem Hauptpolwinkel von 120° entspricht. Das wirkliche Drehfeld in diesem Polabschnitt würde

ίο selbstverständlich eine Geschwindigkeit von 2000 Umdrehungen besitzen, infolge der einseitigen Beinflussung würde jedoch der Läufer einen erheblichen Schlupf aufweisen.
Setzt man nun die beiden Ständerhälften wie dargestellt zusammen, so ergibt sich zunächst ein vierpoliger Ständer, der in der Stellung seiner Hauptpole zueinander verschiedene Winkel aufweist, nämlich zwei von 120^ und zwei von. 6o°. An den Stellen, an

ao welchen sich die beiden Doppelpolstücke 1 mit ungleichnamiger Polarität berühren, befinden sich zwischen den in einem Winkel von 60 ° liegenden Hauptpolen 3 die gleich breiten Hilfspole 4. Durch diese zueinander verschiedene Winkelstellung von^ 6o° und 120⁰ der vier gleich starken Hauptpole ergibt sich folgende vorteilhafte Wirkung: Der Winkelabstand von 60 ° wirkt bestimmend auf die synchrone Geschwindigkeit und erzeugt ein starkes asynchrones Anlaufmoment, weil der Winkelabstand von 6o° ja kleiner ist als der von 90 ° eines symmetrisch angeordneten vierpoligen asynchronen Ständers. Bei Erreichung der synchronen Geschwindigkeit wird allerdings das Kupfer der Käfigwicklung 6 im Läufer 7 innerhalb des Winkels von 60 ° fast wirkungslos (vgl. Fig. 4), trotzdem wird die schwache Stelle kurz vor dem Synchronismus überbrückt, und zwar durch das zweite Drehfeld, welches durch die Winkelabstände von 120° der Hauptpole in beiden Doppelpolstücken 1 entsteht. Hierdurch ist also der Nachteil der vorher erwähnten bekannten Motoren beseitigt, -dabei ist aber die wertvollste Ursache eines guten Wirkungsgrades, nämlich die Wirkungsweise eines Reaktionsmotors, erhalten geblieben, da hinsichtlich des Winkels'von 60 ° sowohl die Läuferais auch die Ständerteilung übereinstimmen und für diesen Teil mit dem gleichen Drehfeld umlaufen. Für diesen Teil des Motors stimmt auch der Wechsel der Polarität im Ständer und Läufer während des Laufes gesetzmäßig überein, so daß das Läufereisen hier nicht zwecklos ummagnetisiert wird.

Außer den vier gleich starken Hauptpolen und den vier Hilfspolen besitzt der beschriebene Ständer noch zwei schwächere Hauptpole ohne Hilfspole, welche durch die zwisehen den Polschenkeln der Doppelpolstücke 1 vorgesehenen, an sich bekannten Eisenschlußbleche 8 gebildet werden. Diese Eisenschlußbleche nehmen den äußeren Streufluß der Erregerspule 2 mit auf und sind so gestaltet, daß sie in ihrer einen, an den Hilfspol anschließenden Hälfte dem Kreisbogen der Ständerbohrung folgen, während ihre andere Hälfte tangential dazu nach dem Hauptpol hin verläuft. Diese magnetischen Schlußstücke liefern also den fünften und sechsten Pol, so daß der Ständer wenigstens teilweise die Wirkung eines sechspoligen Ständers besitzt. Der Teilbogen der Eisenschlußbleche 8 wirkt besonders vorteilhaft für das Abfangen des Läufers in der synchronen Drehzahl.

Der oben beschriebene Ständer hat für den asynchronen Teil mit Wirkung auf einen normalen glatten Läufer (ohne Polflächen) mit Käfigwicklung ein Drehfeld von 6o°, welches bei 50 Perioden praktisch eine Geschwindigkeit von weniger als 1000 Umdrehungen bedingt, und ein zweites Drehfeld von I2O°, dessen Geschwindigkeit praktisch unter 2000 Umdrehungen liegt. Diese beiden Drehfelder zusammen ergeben eine resultierende asynchrone Drehzahl, die etwa einem Winkel entspricht, welcher zwischen 68° und 72° liegt, je nach dem Widerstand in der Käfigwicklung und je nach dem. magnetischen Schluß an der Berührungsstelle der beiden Ständerhälften. Diese resultierende Drehzahl liegt im Mittel bei 1150 Umdrehungen. Der gleiche Ständer bedingt aber gleichzeitig ein synchrones Drehmoment, welches aus der Reaktionswirkung der gleichen Polteilung von Ständer und Läufer entsteht und bei 1000 Umdrehungen Hegt. Die resultierende Drehzahl würde von sich aus zwar höher liegen, es wird jedoch während des Laufes der induzierte Läuferabschnitt bei seinem Austreten aus dem 60"-Winkel von den Polschenkeln abgefangen, da die magnetische Wirkung in diesem Läuferabschnitt noch nicht erloschen ist. Die gleiche Wirkung würde bei einem glatten Läufer ohne Polflächen ebenfalls auftreten. Hieraus ergibt sich ein gewisses negatives Moment, welches den Läufer hindert, seinen noch induzierten Pol aus dem Feld der 60"-Teilung weiter hinauszudrehen, was sich mit größter Deutlichkeit in dem steilen Abfall der Leistungskurve B' in der Fig. 5 offenbart.

Ist es nun aus irgendwelchen Gründen des Verwendungszweckes wünschenswert, die resultierende asynchrone Drehzahl zu vergroßem oder zu verkleinern, so läßt sich dieses in sehr einfacher Weise mittels der Stifte 9 erzielen, die nach der Vereinigung der beiden Ständerhälften durch die unmagnetischen Klammern 10 in die so entstehenden durchgehenden Aussparungen in an sich bekannter Weise zum Festlegen dieser Hälften

eingeführt werden. Je nachdem, ob diese Stifte aus magnetischem oder aus nichtmagnetischem Stoff bzw. ob sie nur auf einem Teil ihrer Länge aus magnetischem Stoff bestehen oder nur einen Teil der Ständerbreite ausfüllen, wird der magnetische Schluß zwischen den beiden Ständerhälften und damit das Magnetfeld der Hilfspole beeinflußt, so daß bei seiner Verstärkung das Anlauf moment ίο steigt und die resultierende Drehzahl sinkt. Der Motor ist im letzteren Fall im Anlauf stärker, im synchronen Drehgebiet dagegen etwas schwächer geworden. Man kann zwar auch durch Veränderung des Kupferwider-Standes im Läufer eine ähnliche Wirkung erzielen, jedoch nicht im gleichen Maße und auf gleich einfache und bequeme Art.

Der Läufer ist in der Fig. 2 in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt und in an sich bekannter Weise mit sechs Abflachungen versehen, so daß sechs ausgesprochene Polvorsprünge entstehen. Während man bisher die Polvorsprünge und Lücken bei synchronen Läufern stets annähernd gleich breit zu machen pflegte, haben Versuche erwiesen, daß diese Gleichheit bei kleinen Selbstanläufern mit Käfigwicklung nicht vorteilhaft ist und es wesentlich günstiger ist, wenn die Abflachungen bzw. Lücken am Läufer erheblich breiter als die Polvorsprünge gestaltet werden. Es hat sich erwiesen, daß der Motor bei einem Verhältnis tier Polbreiten am Läufer zu den Lückenbreiten von 2 : 3 die günstigsten Leistungs-Verhältnisse sowie einen absolut sicheren synchronen Lauf aufweist, obwohl ein relativ großes asynchrones Drehmoment vorhanden ist, dessen Drehzahl über der synchronen Drehzahl liegt. Ein mit diesem Teilungsverhältnis versehener Läufer kann aber niemals von selbst anlaufen, wenn die Zahl der Kupferstäbe der Käfigwicklung gemäß den bisherigen Vorschlägen etwa der Zahl der Polvorsprünge des Läufers entspricht; der Läufer muß vielmehr am zweckmäßigsten mit einer ungeraden Zahl von Kupferstäben in der Käfigwicklung versehen werden, wobei diese Zahl so zu wählen ist, daß eine gleichmäßige Gewichtsverteilung im Läufer erzielt und dessen sonst unvermeidliches starkes Vibrieren vermieden wird. Bei kleineren Motoren mit der erfindungsgemäßen Ständerform haben sich als am zweckmäßigsten die Zahlen von 15. 21, 27, 33 usw. für die Stäbe der Käfigwicklung ergeben. Bei z. B. 15 Stäben der Käfigwicklung hat der Motor im synchronen Lauf bereits gute Eigenschaften, jedoch ist das Anlaufmoment beim stillstehenden Motor je nach der jeweiligen Winkelstellung des Läuferpolvorsprunges zum Ständerpol entweder sehr groß oder sehr klein. Dieses verschieden große Anlaufmoment entsteht dadurch, daß das eintretende Magnetfeld bei der geringen Anzahl von Kupferstäben wenig induktiven Widerstand findet und so der Läuferpol zwar stark angezogen, aber wiederum auch beim Austreten aus dem Magnetfeld des Ständerpols stark behindert wird.

L^m nun dem Motor ein einigermaßen gleichmäßiges Anlaufmoment zu erteilen, ist ,__: es vorteilhaft, die Anzahl der Kupferstäbe in der Käfigwicklung gegenüber der Anzahl der Polvorsprünge des Läufers möglichst groß zu machen, so daß innerhalb eines Polvor-Sprunges sich mehrere Kupferstäbe befinden. Dieses ist bei kleineren Läuferdurchmessern jedoch naturgemäß nur dann möglich, wenn die Käfigwicklung in an sich bekannter Weise aus Flachstäben gebildet wird, da ja bei go Rundstäben in größerer Zahl der Eisenquerschnitt zwischen ihnen zu sehr geschwächt würde, andererseits die von der Käfigwicklung umschlossene Eisenmenge für die Wirkung bekanntlich von großer Bedeutung ist. Bei Verwendung von Flachstäben für die Kupferwicklung, wie dies in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, läßt sich der größtmögliche Eisenquerschnitt zur Wirkung bringen. Aus der obenerwähnten Teilung von 15, 21, 27, 33 usw. ergibt sich zwangsläufig, daß bei einem sechspoligen Läufer die Kupferstäbe der benachbarten Pole stets um eine halbe Teilung verlagert sind, dagegen in jedem übernächsten Pol wiederum gleiche Eisen- und Kupferverhältnisse vorhanden sind, die auch eine gleiche Gewichtsverteilung im Läufer bedingen. So zeigt der sechspolige Läufer gemäß der Fig. 2 bei einer Breite der Polvorsprünge von 24⁰ und einer Breite der Läuferabflachungen bzw. Pollücken von 36⁰, also bei einem Verhältnis dieser Breiten von 2 : 3, eine Teilung von 27 für die Käfigwicklung, so daß die Zahl der Kupferstäbe innerhalb der benachbarten Pole stets um eine halbe Teilung verlagert ist. Die Käfigwicklung selbst besteht aus nur 21 Stäben, da es sich herausgestellt hat, daß die voll in die Abflachungen fallenden, gestrichelt angedeuteten Kupferstäbe das Anlaufverhältnis nur ungünstig be- tio einflussen und infolgedessen zweckmäßig fortgelassen werden können.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Läufer ist klar erkennbar, daß bei der Teilung von je drei im Winkel von 120⁰ angeordnete Pole genau gleiche Eisen- und Kupfermengen und demzufolge auch die gleichen Gewichtsverhältnisse aufweisen, die von den symmetrisch dazwischenliegenden Polen verschieden, jedoch unter sich gleich sind. So findet man in den einen um 120⁰ gegeneinander versetzten Polen je drei, in den da-

zwischenliegenden je vier Kupferstäbe. Hieraus ist ersichtlich, daß' der Läufer sowohl eine für die Erzielung eines möglichst gleichmäßigen Anlaufmomentes erforderliche unsymmetrische Verteilung der Kupferstäbe und Eisenquerschnitte zwischen benachbarten Polen aufweist, trotzdem aber auch in seiner Gewichtsverteilung vollständig symmetrisch ist, so daß Vibrationen des Läufers vermieden

ίο sind.

Die durch die hohe Zahl der Kupferstäbe im Läufer auftretende Verschmälerung der Eisenpole innerhalb zweier benachbarter Kupferstäbe bedingt den wesentlichen Vorteil, daß an den Berührungsstellen der ungleichnamigen Polschenkel der Doppelpolstücke 1 das Magnetfeld nicht wirkungslos in das Eisen des Läufers innerhalb zweier Kupferstäbe hinein- und wieder heraustreten kann.

Um diese Wirkung zu unterstützen, sind, wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, die beiden sich berührenden Teile der ungleichnamigen Ständerpolschenkel 3 und 4 derart abgeschrägt, daß ihr gemeinsamer Abstand an der breitesten Stelle weiter- ist als die Eisenbreite innerhalb zweier Kupferstäbe im Läufer, wodurch das Magnetfeld bei seinem Fluß durch den Läufer zwangsweise durch die Käfigwicklung hindurchgeführt wird und somit Arbeit leisten muß.

Die Fig. 4 zeigt eine Zusammenstellung mehrerer Diagramme, welche die Wirkungsweise des Motors gemäß der Erfindung veranschaulichen. Darin stellen die Kurven A, C und C₁ das genau gemessene Drehmoment in cmg in Abhängigkeit von der Umdrehungszahl eines kleinen Motors dar, dessen Läufer einen Durchmesser von 39,5 mm und eine Länge von 30 mm besitzt und der im Durchschnitt 21 Watt aufnimmt. Die in den Kurven I und II angedeuteten Drehmomente entsprechend den Winkeln von 6o° und 120⁰ konnten dagegen nicht gemessen werden, da sie ja nur miteinander verkuppelt in Wirkung treten; sie sind daher mit schätzungsweise sich ergebenden Werten eingefügt. Die Kurve A jedoch, welche die Resultierende aus den beiden Kurven I und II darstellt, ist mittels Stroboskops und Wirbelstrombremse genau aufgenommen, wobei ein glatter asynchroner Läufer mit 27 Flachstäben verwendet wurde. Ebenso wurde die Kurve C aufgenommen, wobei der gleiche Läufer, jedoch mit den polbildenden Abflachungen gemäß Fig. 2, gemessen wurde. Die Kurve 5" stellt das rein synchrone Drehmoment aus der Reaktionswirkung des Eisens dar, während die zu Beginn dieser Kurve auftretenden Kurvenzüge SD und SB das synchrone Drehmoment bzw. das synchrone Bremsmoment des Läufers beim Anlauf zeigen, welches bei einem mit ausgeprägten Polen versehenen Läufer im Augenblick des Anlaufens je nach seiner Stellung zum Ständerpol entsteht. Steht der Läufer in seiner günstigen Anzugstellung, dann erhält er ein das Drehmoment der Käfigwicklung verstärkendes Anlaufmoment, andernfalls hat er das Bestreben, rückwärts zu laufen, und nur ein noch*stärkeres Drehmoment der Käfigwicklung vermag den Laufer über dieses Hindernis hinweg anzudrehen. Aus diesem Grunde haben die selbstanlaufenden Synchronmotoren mit ausgesprochenen Läuferpolen und gleicher Ständerteilung stets ein verschieden starkes Anlauf moment, je nach ihrer Läuferstellung beim Einschalten. Deshalb zeigt auch die Kurve C des synchronen Motors ein in der Kurve C₁ angedeutetes mittleres Anlaufsmoment von 200 cmg, während das schwächere zu 100 cmg, das stärkere dagegen zu 300 cmg gemessen wurde. Das schwächere Anlaufsmoment von 100 cmg tritt, wie bereits oben gesagt wurde, dann auf, wenn der Läuferpol sich in seiner ungünstigsten Stellung befindet, was jedoch nur innerhalb einer ganz kleinen Winkelstellung der Fall ist; die geringste Bewegung in der Laufrichtung führt zu einem sprunghaften Ansteigen des Drehmoments, wie dies die Kurve C in der Fig. 4 zeigt. In der schraffierten Fläche zwischen den Kurven A und C kommt deutlich zum Ausdruck, um wieviel die Leistung eines solchen synchronen Motors, wenn man also die Reaktionswirkung des Eisens der ausgeprägten Pole noch zusätzlich zu Hilfe nehmen kann, besser ist als die des gleich großen asynchronen Motors. Selbstverständlich ist die Ausnutzung dieser Wirkung nur dann möglich, wenn alle Teile des Motors in der oben beschriebenen Weise richtig zueinander abgestimmt sind.

Die Kurven A' und C" der Fig. 5 zeigen die Drehmomente des Motors in Abhängigkeit von der Umdrehungszahl pro Minute und die Kurven B' und D' die Leistungscharakteristik in Abhängigkeit von der L^mdrehungszahl pro Sekunde. Es zeigt die Kurve A' das Drehmoment eines' asynchronen Läufers ohne Polflächen, die Kurve B' die sich daraus ergebende Leistungscharakteristik, die Kurve C das Drehmoment des gleichen Läufers mit Polflächen und die Kurve D' die sich aus letzterer ergebende Leistungscharakteristik. Auch hier zeigt die schraffierte Fläche zwischen den Leistungskurven B' und D' deutlich die Erhöhung der Arbeitsleistung durch die zusätzliche Ausnutzung der Reaktionswirkung des Poleisens.

Zu den Kurven nach Fig. 5 ist noch zu bemerken, daß die Werte der Kurven B' und D' zur Ermittelung der Leistung noch mit 2 π zu multiplizieren sind. Somit ergibt sich im

synchronen Lauf bei iooo Umdrehungen eine Leistung von 2988 emg · 6,28 = 18 765 cmg/sek.

Die Vorzüge des Motors gemäß der Erfindung sind jedoch nicht nur durch die wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades begründet, sondern auch durch seine überaus einfache und billige Aufbauweise. Bei dem Stanzen der Ständerbleche ergibt sich ίο ein kaum nennenswerter Eisenverlust. Die Bearbeitung der einzelnen Ständerteile und ihre Fertigung ist sehr bequem, was besonders für das Wickeln und Isolieren der Spulen zutrifft. Der flache Aufbau des Motors, dessen Höhe nur etwas größer als sein Läuferdurchmesser ist, macht den Motor als Sprechmaschinenmotor sowie auch für andere Einbauzwecke infolge seiner kleinen gedrungenen Form besonders vorteilhaft. Der Motor eignet sich auch vorzüglich für den Antrieb von Zeitschaltwerken, wofür der Läufer gemäß Fig. 3 bis an die Grenze der Festigkeit mit Speichen bildenden Aussparungen 11 versehen werden kann, um so durch möglichste Gewichtsverminderung das Anlaufen sowie das Einlaufen in die synchrone Geschwindigkeit zu beschleunigen.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Selbstanlaufender Einphasen-Wechselstrom-Synchronmotor, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor mit einer einem sechspolig ausgeführten Motor entsprechenden synchronen Drehzahl ein Ständer \-orgesehen ist, dessen vier gleich starke ausgeprägte Pole in Haupt- und Hilfspole unterteilt und dessen Hauptpole in ungleichen Winkelabständen von 6o° und 120° mit wechselnder Polarität angeordnet sind und zwei Drehfelder verschiedener Geschwindigkeit erzeugen, welche auf einen mit sechs Polvorsprüngen und einer Käfigwicklung versehenen Läufer derart einwirken, daß aus den zwei verschiedenen Drehfeldern sich eine dritte, etwas über der dem kleineren Winkelabstand der Hauptpole und der Läuferteilung entsprechenden synchronen Drehzahl liegende asynchrone Drehzahl ergibt.
2. 2. Selbstanlaufender Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer aus zwei gleichen, mit Haupt- und Hilfspolen versehenen U~förmig gestalteten Doppelpolstücken derart zusammengefügt ist, daß sich die ungleichnamigen Pole berühren und durch die kleineren der so entstehenden ungleichen Winkelabstände die Geschwindigkeit des Motors bestimmt wird, während innerhalb der größeren Winkelabstände je eine Erregerwicklung auf den Jochen der Doppelpolstücke angeordnet ist.
3. 3. Selbstanlaufender Synchronmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelpolstücke des Ständers durch Klammern o. dgl. aus unmagnetischem Stoff zusammengehalten und durch zwischen ihnen angeordnete Stifte aus magnetischem und/oder unmagnetischem Stoff derart gegeneinander festgelegt sind, daß durch die mehr oder minder starke magnetische Verbindung der Doppelpolstücke über die Stifte die resultierende Drehzahl des Motors beeinflußt wird.
4. 4. Selbstanlaufender Synchronmotor nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schenkeln der Doppelpolstücke verbindende Kurzschlußeisen vorgesehen sind, die in der einen Hälfte dem Kreisbogen der Ständerbohrung folgen und so das Drehfeld unterstützen, während sie in der anderen Hälfte tangential verlaufen und so Lücken der Ständerbohrung bilden.
5. 5. Selbstanlaufender Synchronmotor nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer mit sechs polbildenden Abflachungen und einer Käfigwicklung versehen ist, deren im Verhältnis zu der Polzahl große ungerade Teilungszahl so gewählt ist, daß die um I2O° gegeneinander versetzten Läuferpole stets gleiche Eisen-, Kupfer-und Gewichtsverhältnisse aufweisen, die von denen der dazwischenliegenden Läuferpole verschieden, jedoch unter sich gleich sind, so daß trotz der elektromagnetischen Ungleichheit der benachbarten Pole der Gleichgewichtszustand im Läufer erhalten bleibt.
6. 6. Selbstanlaufender Synchronmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der polbildenden Abflachungen am Läufer zu der Breite der ausgesprochenen Läuferpole sich wie 3 : 2 verhält.
7. 7. Selbstanlaufender Synchronmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil der polbildenden Abflachungen des Läufers von dem Kupfer der Käfigwicklung frei gelassen ist.
8. 8. Selbstanlaufender Synchronmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigwicklung des Läufers aus in radialen Schlitzen angeordneten Flachkupferstäben besteht.

   Hierzu 1 Blatt' Zeichnungen