DE720789C - Self-starting single-phase induction motor without auxiliary winding - Google Patents

Self-starting single-phase induction motor without auxiliary winding

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DE720789C
DE720789C DEL97650D DEL0097650D DE720789C DE 720789 C DE720789 C DE 720789C DE L97650 D DEL97650 D DE L97650D DE L0097650 D DEL0097650 D DE L0097650D DE 720789 C DE720789 C DE 720789C
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DE
Germany
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induction motor
poles
phase induction
winding
main
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Expired
Application number
DEL97650D
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German (de)
Inventor
Dr-Ing Friedrich Muellner
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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
    • H02K17/04Asynchronous induction motors for single phase current

Landscapes

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

Description

Ohne Hilfswicklung selbsttätig anlaufender Einphasen-Induktionsmotor Bei den bekannten Einphasen-Induktionsmotoren wird in der Regel sein selbsttätiger Anlauf entweder durch Verwendung einer Hilfswicklung (sog. Hilfsphase) oder mittels einer einen Teil des Magnetflusses umschlingenden Kurzschlußwicklung (Spaltpolwicklung) erreicht. Gewöhnlich wird die Hilfsphase mittels eines Fliehkraftschalters nach erfolgtem Anlauf abgeschaltet, damit im Betrieb keine unnötigen Verluste entstehen. Der Fliehkraftschalter verteuert aber den Motor nicht unwesentlich und bildet eine Quelle von Störungen. Bei den Spaltpolmotoren bleibt der Kurzschluß der Hilfswicklung auch während des Laufes erhalten, wodurch dauernd Verluste entstehen, die eine zusätzliche Erwärmung des Motors verursachen. Es sind auch Motoren bekanntgeworden, bei denen das zum Anlauf erforderliche Drehfeld durch unsymmetrische Ausbildung der Erregerpole erzeugt wird oder durch Anordnung von magnetisch leitenden Körpern außerhalb, des Läufers, die unsymmetrisch zu den Hauptpolen liegen. Die bekannten Ausführungen dieser Art haben Faber den Nachteil, daß sie infolge ihrer unzweckmäßigen konstruktiven Ausbildung nur eine unvollkommene Ausnützung des von dem elektromagnetischen Teil des Motors beanspruchten Raumes gestatten.Self-starting single-phase induction motor without auxiliary winding The known single-phase induction motors will usually be more automatic Start-up either by using an auxiliary winding (so-called auxiliary phase) or by means of a short-circuit winding that wraps around part of the magnetic flux (shaded-pole winding) achieved. Usually the auxiliary phase is activated by means of a centrifugal switch switched off after start-up so that no unnecessary losses occur during operation. The centrifugal switch increases the price of the engine not insignificantly and forms one Source of interference. The short-circuit of the auxiliary winding remains in shaded-pole motors even during the run, which leads to permanent losses, which are an additional Cause the motor to heat up. There are also engines known in which the rotating field required for start-up due to the asymmetrical design of the exciter poles is generated or by the arrangement of magnetically conductive bodies outside, the Rotor, which are asymmetrical to the main poles. The known versions this type have the disadvantage of Faber that they are due to their inexpedient constructive Training only an imperfect use of the electromagnetic part the space occupied by the engine.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht den selbsttätigen Anlauf eines Einphasen-Induktionsmotors, ohne eines der obengenannten Hilfsmittel, und der damit verbundenen Mängel. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß am Ständerjoch zwischen den bewickelten Hauptpolen unbewickelte Nebenpole so angeordnet sind, daß ihre Feldachse mit der Achse des Hauptfeldes einen Winkel von weniger als 9o° elektrisch bildet. Hierbei können die Hauptpole mit Nuten versehen und die Wicklung an der den Nebenpolen nächstgelegenen Seite jedes Polei in diesen Nuten angeordnet sein, während sie an der anderen Seite in einer zahnlosen Lücke liegt. Durch diese Ausbildung des Ständers werden die mit der Primärwicklung nicht verketteten Läuferfelder unsymmetrisch zur Hauptfeldachse, so daß die Läuferströme eine zeitliche Phasenverschiebung aufweisen. Hierdurch entsteht im Läufer ein unvollkommenes Drehfeld, das- in bekannter Weise eine Drehmomentbildung verursacht.The present invention enables an automatic start-up Single-phase induction motor without one of the above aids, and with it related defects. According to the invention this is achieved in that on the stator yoke between wound main poles unwound secondary poles arranged in this way are that their field axis with the axis of the main field an angle of less than 9o ° electrical forms. Here, the main poles can be provided with grooves and the Winding on the side closest to the secondary poles of each pole in these slots be arranged, while it lies on the other side in a toothless gap. Due to this design of the stator, those with the primary winding are not linked Rotor fields asymmetrical to the main field axis, so that the rotor currents have a temporal Have phase shift. This creates an imperfect rotating field in the rotor, that causes a torque generation in a known manner.

Ein Motor dieser Art ist in Abb. i als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und seine Wirkungsweise wird durch die Abb.2 bis q. näher erläutert.A motor of this type is shown in Fig. I as an embodiment of the invention and its mode of operation is illustrated in Figures 2 to q. explained in more detail.

In Abb. i ist der Ständer eines zweipoligen Motors mit a bezeichnet. Die Nuten b sind an zwei gegenüberliegenden Stellen durch breite Pollücken c ersetzt. Die Primärwicklung d ist in zwei Spulengruppen unterteilt; jede Spulengruppe ist an einer Seite in der Pollücke c, an der anderen Seite in drei Nuten eingelegt. Die dazwischenliegenden mittleren drei Nuten sind unbewickelt und können daher auch fortfallen. Dem Ständer ist ein normaler Kurzschlußläufer e zugeordnet.In Fig. I, the stator of a two-pole motor is labeled a. The grooves b are replaced by wide pole gaps c at two opposite points. The primary winding d is divided into two groups of coils; each coil group is on one side in the pole gap c, on the other side in three grooves. The middle three grooves in between are not wound and can therefore also fall away. A normal squirrel cage e is assigned to the stator.

Die Wirkungsweise des Motors sei -an Hand der Abb.2 näher erläutert. Ohne die Pollücken c würde die Wicklung ein einachsiges Wechselfeld mit der Mittelachse x-x erzengen. Durch Anordnung der Pollücken wird nun die Achse dieses Hauptfeldes um den Winkel f, in die neue Lage x'-x' verschoben. Um den Einfluß dieser Verschiebung auf den Läufer zu erklären, sei die Kurzschlußwicklung desselben durch eine zweiphasige Wicklung mit den unter 9o° angeordneten Spulen S" und Sb ersetzt gedacht. In der gezeichneten Lage besitzt die Spule Sa eine sehr große Induktivität, denn ein von ihr erzeugter Kraftlinienfluß 0as kann sich ungehindert ausbilden, da keine Verkettung mit der Primärwicklung d besteht. Die Spule Sb dagegen hat in der gezeichneten Lage eine sehr kleine Induktivität, da sie nur den kleinen Streufluß Pbs entwickeln kann. Ohne die Verschiebung des Ständerfeldes aus der Achse x-x könnte aber in der Läuferspule S" keine Spannung induziert werden. Dieser Fall liegt vor bei dem gewöhnlichen Einphasen-Induktionsmotor mit einachsiger Ständerwicklung, der bekanntlich kein Drehmoment im Stillstand entwickelt. Die durch die Pollücken bedingte Verschiebung des Feldes in die Achse x'-x' bewirkt nun, daß sowohl in der Spule SU als auch in der Spule S" Spannungen und Ströme induziert werden, deren zeitlicher Verlauf am besten zu übersehen ist, wenn man sich das Ständerfeld e, räumlich in zwei Komponenten ha und Ob zerlegt denkt (Abb. 2) und das in Abb. q. dargestellte Zeitdiagramm aufzeichnet.The mode of operation of the motor is explained in more detail with reference to Figure 2. Without the pole gaps c, the winding would have a uniaxial alternating field with the central axis x-x erzengen. By arranging the pole gaps, the axis of this main field now becomes shifted by the angle f into the new position x'-x '. To the influence of this shift to explain the rotor, the short-circuit winding of the same by a two-phase Winding with the coils S "and Sb arranged at 90 ° replaced. In the The position shown, the coil Sa has a very large inductance, because one of the flow of lines of force 0as generated by it can develop unhindered, since there is no linkage with the primary winding d. The coil Sb, on the other hand, is in the position shown a very small inductance, since it can only develop the small leakage flux Pbs. Without the displacement of the stator field from the x-x axis, however, there could be in the armature coil S "no voltage can be induced. This is the case with the ordinary single-phase induction motor with uniaxial stator winding, which, as is well known, does not develop any torque at standstill. The shift of the field in the axis x'-x 'caused by the pole gaps now that both in the coil SU and in the coil S "induced voltages and currents the timing of which can best be overlooked if you look at the stand field e, thinks spatially divided into two components ha and ob (Fig. 2) and that in Fig. q. shows the timing diagram.

Die phasengleichen räumlichen Komponenten (I, und $b des Hauptfeldes $, erzeugen um 9o° nacheilende Spannungen Ea und Eb in den Spulen Sa und Sb. Diese Spannungen können in die induktiven und induktionsfreien Komponenten Ja # xa und Ja # Y bzw. Jb # xb und Jb # t' zerlegt werden. Es ergibt sich hieraus die Richtung der Ströme Ja und Jb, von welchen Ja infolge der großen Induktivität der Spule S" nacheilt. Setzt man die von den Strömen Ja und Jb erzeugten Felder mit den Komponenten aha und $b zusammen, so ergeben sich die resultierenden Felder und Ob res., von denen eb res. voreilt. Berücksichtigt man diese zeitliche Verschiebung der Felder in dem Raumdiagramm (Abb. 3), so ergibt sich ein unvollkommenes, linksläufiges Drehfeld, welches bewirkt, daß sich der Läufer nach links, d. h. von der Pollücke nach der Polmitte des Ständers dreht. Wenn sich der Läufer um den Winkel ß nach links gedreht hat, können in der Spule Sa keine Ströme mehr induziert werden. Da aber der Läufer in Wirklichkeit eine Käfigwicklung besitzt, so kommen immer wieder andere Leiter in die oben beschriebene Stellung, so daß das Drehmoment nicht Null werden kann.The in-phase spatial components (I, and $ b of the main field $, produce 90 ° lagging voltages Ea and Eb in coils Sa and Sb. These Voltages can flow into the inductive and non-inductive components Ja # xa and Yes # Y or Jb # xb and Jb # t 'can be split. The direction results from this of the currents Ja and Jb, of which yes as a result of the large inductance of the coil S " lags behind. If one sets the fields generated by the streams Ja and Jb with the components aha and $ b together, the resulting fields and Ob res., von those eb res. rushes. If one takes this temporal shift of the fields into account In the space diagram (Fig. 3), there is an imperfect, counterclockwise rotating field, which causes the runner to turn to the left, i.e. H. from the pole gap to the Pole center of the stator rotates. When the runner rotates to the left by the angle ß no more currents can be induced in the coil Sa. But there the runner actually has a cage winding, different conductors keep coming in the position described above, so that the torque cannot become zero.

Ein Ausführungsbeispiel für einen Motor mit ausgeprägten Polen zeigt Abb. 5. Neben den Hauptpolen/ und f, welche die Spulen g und g' tragen, sind hier noch einseitig Nebenpole h und k' angeordnet. Diese Nebenpole bilden für die Läuferwicklung die Zone der größten Induktivität; die entsprechende Läuferspule S" liegt hier also in einer Achse y, die gegen die Hauptfeldmitte y' um den Winkel ß nach rechts gedreht ist. Da auch hier das Streufeld Ob, der Spule Sb sich nur im geringen Maße ausbilden kann, so treten die gleichen Verhältnisse wie in dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i auf, d. h. der Läufer dreht sich auch hier nach links.An exemplary embodiment of a motor with salient poles shown in Fig. 5. In addition to the Hau tpolen p / f, and that the coils g and g 'carry, on one side, here are side poles h and k', respectively. These secondary poles form the zone of greatest inductance for the rotor winding; the corresponding armature coil S ″ lies here in an axis y which is rotated to the right by the angle β with respect to the main field center y ′. Since the stray field Ob, of the coil Sb can only develop here to a small extent, the same occurs Conditions as in the embodiment according to Fig. I, ie the rotor turns to the left here as well.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Ohne Hilfswicklung selbsttätig anlaufender Einphasen-Induktionsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß am Ständerjoch zwischen den bewickelten Hauptpolen unbewickelte Nebenpole so angeordnet sind, daß ihre Feldachse mit der Achse des Hauptfeldes .einen Winkel von weniger als 9o° elektrisch bildet. a. Einphasen-Induktionsmotor nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptpole mit Nuten versehen sind und die Wicklung an der den Nebenpolen nächstgelegenen Siehe jedes Polgis in diesen Nuten angeordnet ist, während sie an der anderen, Seite in einer zahnlosen Lücke liegt. 3. Einphasen-Induktionsmotor nach Anspruch z und a, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer aus einem gleichmäßig genutetem Blechpaket besteht, bei dem die Pollücken. zwischen den Haupt- und Nebenpolen durch Ausstanzen eines oder mehrerer Zähne hergestellt sind. PATENT CLAIMS: i. Self-starting single-phase induction motor without auxiliary winding, characterized in that unwound secondary poles are arranged on the stator yoke between the wound main poles so that their field axis electrically forms an angle of less than 90 ° with the axis of the main field. a. Single-phase induction motor according to Claim t, characterized in that the main poles are provided with slots and the winding is arranged in these slots on the side of each pole closest to the secondary poles, while on the other side it lies in a toothless gap. 3. Single-phase induction motor according to claim z and a, characterized in that the stator consists of a uniformly grooved laminated core in which the pole gaps. are made between the main and minor poles by punching out one or more teeth.
DEL97650D 1939-04-06 1939-04-06 Self-starting single-phase induction motor without auxiliary winding Expired DE720789C (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1638343B1 (en) * 1968-03-01 1970-03-12 Kaunasskij Politechniceskij In Single-phase asynchronous micro motor
DE2208854A1 (en) * 1972-02-25 1973-09-06 Paul Hasselbach SELF-STARTING SYNCHRONOUS MOTOR FOR CAPACITOR, THREE-PHASE AND STEP-BY-STEP OPERATION

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DE1638343B1 (en) * 1968-03-01 1970-03-12 Kaunasskij Politechniceskij In Single-phase asynchronous micro motor
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