DE739500C

DE739500C - Ferraris-Zeitmotor mit kleiner Leistungsaufnahme fuer unabhaengige UEberstromrelais

Info

Publication number: DE739500C
Application number: DEF87046D
Authority: DE
Inventors: Ernst Baumberger
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1939-06-29
Filing date: 1939-06-29
Publication date: 1943-09-27

Description

Ferraris-Zeitmotor mit kleiner Leistungsaufnahme für unabhängige überstromrelais Die neueren überstromrelais werden vorzugsweise mit einem Ferraris-Zeitmotor ausgerüstet, damit sie den modernen Anforderungen an Zeitgenauigkeit in möglichst hohem Maße entsprechen.
Handelt es sich-dabei um Relais, deren Auslösezeit von der Größe des Überstromes unabhängig sein soll, sog: unabhängige Relais, so wird gebräuchlicherweisedieDrehzahl des Motors mittels einer besonderen Synchronisiervorrichtung auf die Netzfrequenz synchronisiert und damit von der Größe des Überstromes unabhängig gemacht. Eine bekannte Synchronisiervorrichtung besteht z. B. aus am Rotor angebrachten zusätzlichen ausgeprägten Polen.
Im Gegensatz zu den Primärrelais, deren Wicklung vom Hauptstrom direkt durchflossen ist, sind Sekundärrelais auf die vom Stromwandler gelieferte kleine Leistung angewiesen. Sofern letztere den Eigenbedarf des Relais nicht zu decken vermag, muß die für den Zeitablauf des Relais benötigte Energie anderveeitig, d. h. in der Praxis meistens durch eine Hilfsstromquelle, geliefert werden.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, einen Motor herzustellen, der bei möglichst kleiner Leistungsaufnahme ohne besondere Synchronisiervorrichtung eine im wesentlichen von der Größe des Überstromes unabhängige Drehzahl besitzt, genauer gesagt, dessen Charakteristik im wesentlichen geradlinig horizontal verläuft. Unter Charakteristik soll hierbei die vom Stillstand bis nach Zurücklegen einer bestimmten Anzahl Ankerumdrehungen benötigte Zeit (Auslösezeit des Relais) in Funktion der Stromstärke der Hauptwicklung verstanden werden. Der Motor muß also nicht nur eine vom Überstrom unabhängige Drehzahl besitzen, sondern auch so rasch anlaufen, daß die Anlaufperiode gegenüber der Gesamtarbeitszeit (Auslösezeit des Relais) vernachlässigt werden kann.
Gemäß der Erfindung "wird diese Aufgabe durch eine Ausbildung des Ferraris-Zeitmotors gelöst, die gekennzeichnet ist durch die gleichzeitige Anordnung einer Vorrichtung zur Regelung des Luftspaltes und von Mitteln zur Regelung der Hilfsphase, um bei der Justierung des Motors eine von der Größe des Hauptstromes praktisch unabhängige Drehzahl einzustellen.
Zweckmäßig wird dabei gemäß der Erfindung die Regelung des Luftspaltes dadurch ermöglicht, daß ein konusförmiger, in ebenfalls konisch ausgebildeten Polschuhen axial einstellbarer Anker vorgesehen wird. Im Gegensatz zu einer bekannten Bauart eines Motors, bei der durch die konische Ausbildung des Rotors die Erzeugung einer axialen, zur Lüftung einer Bremse ausgenutzten Kraftkomponente bezweckt wird, . soll also gemäß der Erfindung die konische Ausbildung des Rotors zur einmaligen und festen Einstellung des Luftspaltes dienen.
Um eine möglichst kurze Anlaufzeit des Rotors zu gewährleisten, kann man gemäß der Erfindung einen Rotor verwenden, dessen elektrisch und magnetisch aktives Metall ausschließlich in dünnwandiger Schicht am Umfange des Rotors aufgebracht ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
Die Fig. i und a zeigen schematisch im Grund und Aufriß ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig.3 veranschaulicht den Einfluß der wichtigsten Faktoren auf die Charakteristik eines solchen Motors.
Der Ferraris-Motor besteht im vorliegenden Falle aus dem Magnetkern a, aus lamelliertem Blech mit der Hauptwicklung b und den die Hilfsphase erzeugenden Kurzschlußwicklungen c. Der Rotor e, für den eine langgestreckte konische Form wesentlich ist, ist mittels der verstellbaren Lagerschrauben d axial verschiebbar und ermöglicht dadurch ein genaues Abgleichen des Luftspaltes 1. Die Masse des aktiven Eisens 1c und Kupfers i ist, auf das äußerste Minimum beschränkt, in Form dünner konzentrischer Hohlkörper an der Peripherie des Ankers angeordnet und mittels eines Trägers ä aus -leichtem Isoliermaterial auf der Welle f befestigt. Dieser Träger bildet lediglich die mechanische Verbindung zwischen Rotoreisen da und Welle f. Vorteilhaft wird die Breite n des Motors größer als die Statorbreite ia gewählt, damit das Trägheitsmoment des Motors möglichst klein wird und die gesamte Statorbreite bei beliebig eingestelltem Luftspalt vollständig ausgenutzt wird.
Infolge seines kleinen Trägheitsmomentes wird der Rotor schon durch geringe Drehmomente rasch beschleunigt. Die durch die Anlaf3zeit bedingte sogenannteZeitiiberhöhung, d. h. Vergrößerung der Auslösezeit des Relais, wird dadurch vernachlässigbar klein.
Zwecks Angleichung des durch die Hilfsphase in Verbindung mit der Hauptphase erzeugten Drehfeldes sind die Kurzschlußwicklungen in Form von Kurzschlußringen verschiedener Querschnitte aufgebracht. Durch Veränderung der Größe und der Zahl der Ringe läßt sich die Charakteristik des Motors in weitgehendem 3Iaße beeinflussen und in Verbindung mit dem regulierbaren Luftspalt auf die gewünschte Form bringen.
Durch den veränderlichen Luftspalt wird es insbesondere auch möglich, die für die Fabrikation notwendigen Toleranzen sowie allfällige Materialverschiedenheiten auszugleichen.
Fig. 3 veranschaulicht den Einfluß sowohl der Kurzschlußwicklung als auch des Luftspaltcs auf die Charakteristik, und zwar zeigt Kurve i eine zu schwache Kurzschlußwicklung mit im wesentlichen steigender, Kurven dagegen eine zu starke Wicklung mit fallender Charakteristik, während Kurve 3 den Verlauf der Charakteristik bei richtig dimensionierter Kurzschlußwicklung zeigt.
Aus Kurve .I ist der, entsprechende Verlauf der Charakteristik bei größerem Luftspalt ersichtlich. Die Auslösezeit ist etwas kleiner, aber die Zeitüberhöhung ist bis etwa 5 In merklich, während sie bei Kurve 3 praktisch nur unterhalb 2 In vorhanden ist. Zur Erreichung einer ebenso kleinen Zeitüberhöhung wie bei Kurve 3 müßte die Leistungsaufnahme des Motors entsprechend verstärkt werden.
In den Kurven 5, 6 und i ist wiederum der Einfluß der Kurzschlußwicklung auf die Charakteristik dargestellt, jedoch bei zu kleinem Luftspalt. Trotz richtiger Abstimmung der Kurzschlußwicklung (Kurve;) läßt sich keine horizontale Charakteristik erzielen.
Mittels des Ritzels k (Fig. i) kann in bekannter, nicht veranschaulichter Weise <las Auslöseorgan betätigt werden, das nach einer bestimmten, einstellbaren Anzahl von Ankerumdrehungen die Auslösung des Schalters bewirkt.
Dank seines kleinen, durch die genaue gegenseitige Abstimmung seiner Teile bedingten Leistungsbedarfes eignet sich der beschriebene Motor in besonderem Maße für unabhängige Sekundärrelais. Er kann aber i mit Vorteil für jede Art unabhängiger Zeitschalter verwendet werden.

Claims

'PATENTANSPRÜCHE: i. Ferraris-Zeitmotor mit kleiner Leistungsaufnahme für unabhängige ITberstromrelais, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Anordnung einer Vorrichtung zur Regelung des Luftspaltes und von Mitteln zur Regelung der Hilfsphase, um bei der fustierung des Motors eine von der Größe des Hauptstromes praktisch unabhängige Drehzahl einzustellen.
2. Ferraris-Zeitmotor nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen konusförmigen, in ebenfalls konisch ausgebildeten Polschuhen axial einstellbaren Anker zur Regelung des Luftspaltes.
3. Ferraris-Zeitmotor nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch einen Rotor, Hessen elektrisch und magnetisch aktives Material ausschließlich im dünnwandiger Schicht am Umfang des Rotors aufgebracht ist. q..
Ferraris-Zeitmotor nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch einen Rotor, dessen Breite größer ist als die Breite des Stators.
5. Ferraris-Zeitmotor nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der aus Kurzschlußringen bestehenden Kurzschiußwicklungen der Hilfsphase durch Änderung der Zahl und Größe der Kurzschlußringe einstellbar ist. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift Nr. 349 977, 421 2z2; schweizerische Patentschrift Nr. 133 305, 182 IgI; britischePatentschrift Nr.235 897, 387 i6o; amerikanische Patentschrift Nr. 1 776 52o; Elektrotechnische Zeitschrift, Heft 4, S.95, vom 22. 1. 1936.