DE671947C - Selbstanlaufender Synchronkleinmotor niedriger Drehzahl - Google Patents

Description

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Asynchrone Großmotoren kann man ohne besondere Schwierigkeiten so bauen, daß ihre Betriebsdrehzahl nur wenige Prozent unterhalb der Drehzahl des Ständerdrehfelds liegt. Aus diesem Grund können solche Motoren leicht zu Synchronmotoren mit asynchronem Anlauf umgestaltet werden.

Bei sehr kleinen Motoren, wie sie neuerdings für den Antrieb von Uhren, Tarifapparaten, Zeitschaltern und anderen Geräten Verwendung finden, kann jedoch, da diese Kleinmotoren eine viel zu große Schlüpfung aufweisen, die Synchronisierung nicht in der Weise vorgenommen werden wie bei Großmotoren. Es ist vielmehr zur Synchronisierung derartiger Kleinmotoren die Anwendung besonderer Synchronisierungsmaßnahmen erforderlich.

Bei einem bekannten Synchronkleinmotor wird der Läufer bei einer Drehzahl synchronisiert, die kleiner ist als die Drehzahl des Ständerdrehfelds, wobei das synchronisierende Drehmoment durch einen veränderlichen magnetischen Widerstand bzw. durch ausgeprägte Pole im Eisen des Läufers erzeugt wird. Zur Erreichung dieser synchronen Drehzahl muß hierbei die Zahl der ausgeprägten Pole des Läufers größer als die Zahl der magnetischen Pole des Drehfeldes sein. Ein Nachteil dieser bereits in der Praxis eingeführten Kleinmotoren besteht darin, daß zufolge der ausgeprägten Pole der Anlauf des Läufers aus dem Ruhezustand erschwert wird, so daß diese Motoren ein verhältnismäßig geringes Anlaufdrehmoment haben.

Eine andere Synchronisierungsmethode für Kleinmotoren macht von der Hysteresiseigenschaft gehärteten Stahls Gebrauch. Bei dieser Methode geht man gewöhnlich derart vor, daß man einen glatten zylindrischen Stahlläufer in ein zweipoliges Ferrarisdrehfeld bringt. Der Stahlläufer läuft dann infolge seiner Remanenz von selbst an und synchronisiert schließlich bei einer Drehzahl, die der des Ständerdrehfelds entspricht. Derartige Motoren haben den Übelstand, daß der Läufer eine sehr hohe Drehzahl (bei 50 Per./Sek. 3000 Umdr./Min.) besitzt. Man kann wohl die Drehzahl des Läufers durch Vergrößerung der Ständerpolzahl bzw. Verkleinerung der Drehzahl des Drehfelds herabsetzen. Es ist jedoch dann leicht möglich, daß durch die starke Unterteilung des Ständerfelds ein Wandern der Magnetpole im Läufereisen auftritt,' wodurch der synchrone Lauf gestört und ferner das Anlaufdrehmoment verschlechtert wird.

Die bisher bekanntgewordenen Synchronkleinmotoren niedriger Drehzahl weisen also, ganz gleich, ob sie einen Käfigankerläufer oder einen Stahlläufer besitzen, insbesondere den Übelstand auf, daß sie ein nur verhältnismäßig niedriges Anlauf drehmoment entwickeln.

Die Erfindung löst die Aufgabe, unter Aufwand einfachster Mittel Synchronkleinmotoren mit einer mit der Drehzahl des Ständerdrehfeldes übereinstimmenden niedrigen Läu'-£ ferdrehzahl zu verbessern, vornehmlichi;» bezug auf deren Anlauf drehmoment. NagR Voraussetzung besitzt der Ständer eine Viel⁰ zahl von Spaltpolen, und der Läufer ist kappenförmig, besteht aus Stahlblech hoher Koerzitivkraft und trägt eine Kurzschlußwicklung·. Nach der Erfindung weist der Läufer an seinem Umfang Schlitze auf, die so schmal und in einer solchen Anzahl vorhanden sind, daß keine Reluktanzänderungen und ' keine ausgeprägten Pole entstehen. Dadurch wird ein Wandern der Magnetpole um die Läuferachse vermieden, die Kurzschlußwicklung bei Abweichung vom synchronen Lauf gleichzeitig wirksam gemacht und ein in allen Läuferstellungen großes Anlaufdrehmoment erzielt. Daher kann die Drehzahl des Ständerdrehfelds bedeutend herabgesetzt werden, ohne daß der Synchronismus und die Arbeitsleistung Einbuße erleiden. Man erhält so einen Synchronkleinmotor niedriger Drehzahl, der insbesondere hinsichtlich seines synchronen Drehmoments und seines Anlaufdrehmoments den bekannten Synchronkleinmotoren niedriger Drehzahl überlegen ist. Bei einem bekannten Synchronkleinmotor mit je einem getrennten synchronen und asynchronen Läuferteil enthält dieser asynchrone Läuferteil ein schalenförmiges Induktionsstück aus Stahl, dessen Umfängsflanschen mit Schlitzen versehen sind, um auf diese Weise Zähne oder Pole zu bilden, die durch einen angemessenen Luftspalt voneinander getrennt sind. Die Anzahl dieser Pole ist viel größer als die der Ständerpole, mit denen sie zusammenwirken, und ihre Anzahl ist immer ungerade zum Zweck, jedes Bestreben der Blockung oder des Feststeilens zu vermeiden. Eine Ausführungsform der Erfindung ist beispielshalber auf der Zeichnung in Abb. 1 im Grundriß, in Abb. 2 im Schnitt längs der Linie A-B der Abb. 1 und in Abb. 3 im Mittenschnitt durch den Läufer veranschaulicht.

Das Magnetsystem enthält einen Eisenkern 1, an dem zu beiden Seiten je ein kreuzförmiges Polstück 2, 3 befestigt ist. Die vier gespaltenen Pole 4, 5, 6, 7 bzw. 8, 9, 10, 11 der Polstücke 2, 3 ragen durch Aussparungen 12 einer Kupferscheibe 13, die in der Nähe der Pole 4 bis 11 durch je einen Schlitz 14 so unterbrochen ist, daß je Pol zwei zueinander in der Phase verschobene Spaltflüsse hervorgerufen werden, die zusammen ein achtpoldges Drehfeld bilden. Die ans Netz angeschlossene Erregerspule 15 sitzt auf dem Eisenkern 1.

in Abb. 3 gesondert dargestellte Läuist eine gehärtete Stahlblechkappe 17, Mantel 18 schmale Schlitze 19 aufweist Siihd zu beiden Seiten des Scheibenteils dieser Kappe 17 zwei Kupferringe 20, 21 trägt, die durch Kupferniete 22 miteinander verbunden sind.

Durch die mittels der Kupferscheibe 13 erzielte Phasenverschiebung der im Ständer erzeugten Flüsse bildet sich ein achtpoliges elliptisches Drehfeld aus, das in den Kupferringen 20 und 21 Ströme induziert, die unter Mitwirkung der Hysteresis des Stahlblechläufers diesen zum Anlaufen bringen. Mit steigender Drehzahl wird die Schlüpfung kleiner, und infolgedessen nehmen die Läuferströme ab. Zufolge der hohen Hysteresis bleibt jedoch ein Antriebsmoment übrig, das schließlich den Läufer auf die synchrone Drehzahl bringt. Ist diese erreicht, so bilden sich im Läufer Magnetpole aus, die wegen der schmalen Läuferschlitze 19 ihre Lage nicht ändern, wodurch der synchrone Lauf aufrechterhalten bleibt.

Zweckmäßigerweise wird die Anzahl der schmalen Schlitze 19 des Läufers 16 so gewählt, daß der Höchstwert des Anlaufdrehmoments erzielt wird. Dieser günstigste Anlauf des Läufers 16 wird durch eine ganz bestimmte Anzahl der schmalen Schlitze 19 erreicht. Diese Anzahl soll durch die Anzahl der Ständerpole nicht teilbar sein; fernerhin dürfen weder zu viel noch zu wenig Schlitze vorgesehen werden. Durch Versuche hat sich herausgestellt, daß bei einem Motor mit achtpoligem Ständer die günstigsten Anlaufverhältnisse vorhanden sind, wenn der Läufer 21 schmale Schlitze hat.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Selbstanlaufender Synchronkleinmotor niedriger Drehzahl mit einer Vielzahl von Spaltpolen im Ständer und einem mit einer Kurzschlußwicklung ausgerüsteten kappenförmigen Läufer aus Stahlblech hoher Koerzitivkraft, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer an seinem LTmfang Schlitze aufweist, die so schmal und in einer solchen Anzahl vorhanden sind, daß keine Reluktanzänderungen und keine ausgeprägten Pole entstehen.

2. Synchronkleinmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Läuferschlitze durch die Ständerpolzahl nicht teilbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen