DE706427C - Selbstanlaufender Einphasenwechselstromsynchronmotor - Google Patents

Description

.Es sind bereits Verschiedene, selbstanlaufende Synchronmotoren vorgeschlagen worden, bei: denen der Ständer durch nur eine Erregerspule erregt wird. Diese Synchronmotoren waren .jedoch, wenn sie wirklich selbst anliefen, nur für kleinste Leistungen ausführbar, und zwar nur zum Antrieb von Uhren o. dgl. ~

' Es sind weiter auch Motoren bekannt, bei denen von den Ständerpoleri ein asynchrones.

'Drehfeld, bestimmter .Umlaufgeschwindigkeit und ein synchronisierendes Moment erzeugt

' wird, das den Läufer am Überschreiten einer bestimmten synchronen Drehzahl hindert, die niedriger liegt als die dem asynchronen Drehfeld''entsprechende Drehzahl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, : einen synchronen Motor für nennenswert größere Leistungen herzustellen, als sie für

_ao den Antrieb von Uhren gebraucht werden, und zwar vornehmlich einen Motor zum Antrieb eines Auslösers mit Zeitverzögerung, beispielsweise in Form eines Überstromauslösers, wobei unter Umstanden von dem Synchronmotor noch verlangt wird, daß er bei einem Strom bis zum Hundertfachen des normalen Betriebsstromes noch anlauft und in Synchronismus bleibt, und wobei es außerdem erforderlich sein kann, daß'der Motor in der Lage ist, die für den Auslösevorgang er forderliche Kraft -selbst abzugeben. Diese Bedingung konnte bisher von einem Synchron- _ motor überhaupt nicht erfüllt werden, insbesondere wenn der Synchronmotor außer für die Zeitbestimmung gleich auch für die-35 Schaltleistung herangezogen wird. '

Die Erfindung betrifft einen selbstanlaufenden Einphasenwechseistromsynchronrnotor nach dem Spaltpolprinzip mit einem mit sechs Polvorsprüngen und einer Käfigwick-

lung versehenen Läufer und besteht darin, daß die Hauptpole des Ständers derart ausgebildet sind, daß die Auflaufkanten der ungleichnamigen Pole einen Winkel -von an>; nähernd 75⁰ einschließen, während die "AtXr laufkanten dieser Pole in einem der symmetrischen Läuferpolteilung entsprechenden Winkel von 6o^p liegen, und daß der' Läufer mit sechs polbildenden Abflachungen versehen ist, deren im Verhältnis zu der Polzahl große ungerade Teilungszahl so gewählt ist, daß die um 120° 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. Die Erfindung und ihre weitere Ausgestaltung ist schematisch in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung veranschaulicht. Der Ständer des Motors besteht aus zwei mit ausgeprägten Polen versehenen Teilen 1 und 2 und einem Jochstück 3, die mittels der Schraubklammern 4· zusammengehalten werden. Das Jochstück 3 trägt die Erregerwicklung 5. Die Schraubklammern 4 sind in den Teilen 1 und 2 schwenkbar befestigt, so daß sie nach Lösung ihrer Schrauben seitlich abgeschwenkt werden können, wie dies gestrichelt dargestellt ist, um entsprechend den jeweiligen an den Motor gestellten Anforderungen die Erregerwicklung leicht auswechsein zu können. Der Ständer ist mit vier ausgeprägten Hauptpolen und nur zwei Hilfspolen ausgerüstet. Zwischen den gleichnamigen Hauptpolen sind relativ tiefe Lücken vorgesehen, wodurch bei starkem Ansteigen des Betriebsstromes eine magnetische Sättigung des Luftspaltes verhindert wird. Die einander berührenden ungleichnamigen Haupt- und Hilfspole sind zwecks wahlweiser Beeinflussung des magnetischen Flusses in bekannter Weise durch Stifte 6 von mehr oder minder ■magnetischem. Stoff gegeneinander festgelegt und durch Klammern 7 aus nicht magnetischem Stoff zusammengehalten. Mit 8 sind die Kurzschlußwicklungen auf den Hilfspolen bezeichnet.

Bei einem Ständer mit gleicher Polteilung würde der Läufer kurz vor dem Erreichen der synchronen Drehzahl nur ein geringes Drehmoment entwickeln, weil der Käfig des Läufers dann fast wirkungslos ist. Um diesen bekannten Nachteil zu beseitigen, liegen die mit Hilfspolen versehenen Hauptpole jeder Ständerhälfte in ungleichmäßigen Teilungswinkeln, damit das künstliche Drehfeld, das bei einer gleichmäßigen sechspoligen Ständerteilung während jeder Halbwelk des Erregerstromes 'tun einen Winkel von 6o° fortschreitet, einen größeren Drehfeldwinkel erhält und damit die asynchrone Umdrehungszahl des Läufers entsprechend diesem Drehfejdwinkel vergrößert wird. Demgemäß ist der Ständer mit Polen verschiedener Breite versehen, derart, daß die Auf lauf kanten der ungleichnamigen Hauptpole einen Winkel von annähernd 75⁰ einschließen, welcher einer asynchronen Geschwindigkeit von 1250 Umdrehungen ohne Berücksichtigung des Schlupfes entspricht, Für diese asynchrone Geschwindigkeit ist der Widerstand der Käfigwicklung von wesentlicher Bedeutung_; Die Ablaufkanten dieser Ständerpole dagegen liegen innerhalb des der symmetrischen Läuferpolteilung entsprechenden Winkels von 6o°. Durch diese Ablaufkanten wird das negative synchrone Drehmoment bedingt, welches verhindert, daß der Läufer über die synchrone Drehzahl hinausgedreht wird.

Aus dieser Anordnung ergibt sich, daß der Läufer durch den Ständerpolwinkel von 75⁰ ein Drehfeld erhält, dem an sich eine Drehzahl von über jooo Umdrehungen entsprechen würde, daß er aber infolge der ausgeprägten Läuferpole bei deren Ablaufen von den Ständerhauptpolen durch die gleichmäßig unter einem Winkel von 6o° liegenden Kanten abgefangen und am Überlaufen über die synchrone Drehzahl gehindert wird. Das bei dieser abgebremsten Drehzahl auch noch vorhandene asynchrone Drehmoment dient zur Erhöhung des synchronen Drehmoments. Beim Anlaufen und auch während des Laufes üben zuerst die beiden Breiten Ständerpole eine induzierende Wirkung auf die Läuferpole aus. Nach einer Drehbewegung von 15⁰ kommen auch-die beiden schmalen Ständerpole zum Ausüben eines Drehfeldes auf den Läufer, während beim Ablaufen alle vier Ständerpole gleichmäßig den Läufer hindern, über die synchrone Geschwindigkeit hinauszulaufen. Diese neuartige Eigenschaft eines im Prinzip zweipoligen Ständers ergibt in Verbindung mit der besonderen Läuferauäbildung einen Synchronmotor, der nicht nur von selbst auch noch unter wesentlicher Belastung anläuft und synchron läuft, sondern no der auch während des Einlaufens in den Synchronismus ein brauchbares Drehmoment besitzt und der außerdem bis zum Vielfachen des normalen Stromes diese Eigenschaften beibehält.

Der mit dem Ständer zusammenwirkende Läufer ist in bekannter Weise mit sechs polbildenden Abflachungen und einer Käfigwicklung versehen, deren im Verhältnis zu der Polzahl große ungerade Teilungszahl so ge- lao wählt ist, daß die um 120° 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. · . - . '

Bei dem dargestellten Läufer ist klar erkennbar, daß bei einer Teilung von 27 je drei im Winkel von 120⁰ angeordnete. Pole genau gleiche Eisen- und Kupfermengen und demzufolge auch 'die gleichen Gewichtsverhält-■ nisse 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 dazwischenliegenden je vier Kupferstäbe. Hieraus ist, ersichtlich, daß der Läufer sowohl eine für die Erzielung eines 2» möglichst gleichmäßigen .Anlaufsmomentes 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 sind. ■

Zwecks Erzielung der günstigsten Lei- ^; stungsverhältnisse und eines absolut sichern synchronen Laufes bei relativ großem asynchronem Drehmoment ist in bekannter Weise das Verhältnis der poibildendeii Abflachungen : des Läufers zu der'Breite der ausgesprochenen Pole wie 3 :2 gewählt. Der Mittelteil der polbildenden Abflachungen des Läufers: ist dabei in ebenfalls bekannter Weise von dem Kupfer: freigelassen, da durch an ; dieser Stelle befindliche Stäbe die Anlaufverhältnisse ungünstig beeinflußt würden.' Die Kupferwicklung des Läufers besteht, wie bekannt, aus in radialen Schlitzen angeordneten Flachkupferstäben, um zwischen den einzelnen Stäben einen möglichst großen Eisenquersehnttt zur Verfügung zu haben.:

Claims (1)

1. " , Patentansprüche:

   r. Selbstanlaufender Einphasenwechselstromsynchronmotor nach dem Spaltpolprinzip mit einem mit sechs Polvorsprüngen und einer Käfigwicklung versehenen Läufer, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptpole des Ständers: derart ausgebildet sind, daß die Auf lauf kanten der ungleichnamigen Pole einen Winkel von annähernd 75° einschließen, während die Ablaufkanten dieser Pole in einem der symmetrischen Läuferpolteilung entsprechenden Winkel von 6o° liegen, und 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 120⁰ gegeneinander versetzten Läuferpole stets gleiche Eisen-, Kupfer- und Gewichtsverhältnisse auf-' weisen', die von denen der dazwischenliegenden Läuferpole verschieden, jedoch unter sich gleich sind, so daß trotz der elektromagnetischen Ungleichheit der benachbarten Pole der Gleichgewichtszu- stand im Läufer erhalten bleibt.

   2. Selbstanlaufender Einphasenwechselstromsynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichnamigen Hauptpole verschiedene Breiten aufweisen und nur den breiteren Haupt- _. polen Hilf spole für den Anlauf zugeordnet sind. - . ^;

   3. Selbstanlaufender Einphasenwechselstromsynchronmotor nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbögen der mit den Hilfspol en ausgestatteten Hauptpole wesentlich größer

   • als die Polbögen der anderen Hauptpole sind, deren Größe den Polbögen der aus- »_s geprägten Läuferpole entspricht,

   -4. Selbstanlaufender Einphasenwechsel-' stroms.ynchronmotor nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiteilige Ständer an der Beruhrungsstelle der ' Ungleichnamigen Pole durch Stifte aus mehr oder minder unmagnetischem Stoff, gegeneinander festgelegt und durch; Klammern aus nicht magnetischem Stoff zusammengehalten ist.:.

   5. Selbstanlaufen'd.er Einphasenwechselstrqmsynchronmotar nach den Ansprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der polbildenden Abflachungen

   am Läufer zu der Breite der ausgespro- too. dienen Läuferpole sich wie 3 ■: 2 verhält.

   6. Selbstanlaufender Einphasenwechselstromsynchronmotor nach Anspruchs, da-

   , durch gekennzeichnet, daß der Mittelteil der polbildenden Abflächungen des Lau- -fers von dem Kupfer der Käfigwicklung freigelassen ist.

   7. Selbstanlaufender Einphasenwechsel- ' stromsynchronmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, ;daß die Käfigwick- ι ιοί lung des Läufers aus in radialen Schlitzen

   - angeordneten Flachkupferstäben besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen