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.