Selbstanlaufender Synchronmotor Es sind selbs-tanliaufende Synrhronmqtoren
bekannt, deren Läufer aus zwei getrennten Teilen besteht. Der eine, mit hohem Moment
asynchron anlaufende Läuferteil ist auf der Welle fest angeordnet, während der andere
Teil als Synchronläufer mit ausgeprägten Polen ausgeführt und auf der als Spindel
ausgebildeten Welle nach Art einer Mutter verschiebbar ist. Beim Anlauf erfolgt
nun während des Höchfahrenseine seitliche Verschiebung dieses Teiles aus dem Kraftfeld
heraus, und der Synchronläufer wird über eire Kupplungsglied von dem Asynchronteil,
der bereits angelaufen ist, gestartet. Da nach dem Synchronisieren, der Synchronläufer
eine höhere Drehzahl besitzt als der Asynahronteil, verschiebt er sich auf der Spindel
wieder in der entgegengesetzten Richtung in das Feld hinein und zieht nun seinerseits
mittels eines Kupplungsgliedes den asynchron laufenden Teil in Synchronismus. Nachteilig
ist hierbei, ,dafi das Moment des Asynchronläufers um den
Betrag
verringert wird, der notwendig ist, um den Synchronläufer zu starten. Auch klemmt
der bewegliche Teil leicht auf der Spindel, so daß die seitliche Verschiebung und
damit die Synchronisierung in Frage gestellt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
In der Abh. i bedeutet 1o einen z%veipolig-.n Ständer aus lamelliertem Eisen, der
die Erregerwicklung ii trägt. 1z sind Kurzschlußspulen auf den Spaltpolen
des Ständers, um. dem Fluß im Luftspalt eine umlaufende Komponente aufzudrücken.
Die Läuferwelle ist mit 13 bezeichnet und trägt den asynchronen Läuferteil 1d. mit
guter Anlaufcharakteristik. Der Läufer 1d. kann z. B. aus einer Stahlscheibe bestehen,
die genügend gehärtet ist, um als Hystereseläufer anzulaufen. Die Welle 13 und der
Läufer 14. sind so in den nicht gezeichneten Lagern angeordnet, dafl der Läufer
14 immer unter Wirkung des umlaufenden Magnetfeldes steht, vorzugsweise aber aus
der Feldmitte etwas seitwärts verschoben, wie in der Zeichnung dargestellt. 15 ist
ein auf der Welle frei laufender, axial verschiebbarer Dauermagnetläufer, der z.
B. aus einem gesinterten Oxyd bestehen kann, im Durchmesser entsprechend den Hinweiszeichen
X, S polarisiert und auf eine Buchse 16 aue geeignetem Werkstoff aufgezogen
ist. Als geeignetes Dauermagnetmaterial hat sich eine Mischung von Eiseno@_vd, Kohaltoxyd
und Magnetit erwiesen, die in gepulverter Form geschmolzen und unter hohem Druck
gesintert wird. In dem Beispiel gemäß Abb. i trägt die Scheibe 15 als Kupplung einen
Stift 17, der bei entsprechender gegenseitiger Lage der beiden Läufer mit einer
der Aussparungen 18 der Scheibe 14 im Eingriff steht. Ist der Motor unerregt, so
wirkt die Stahlscheibe 14 als Anker und zieht die polarisierte Scheibe 15 an, so
daß der Stift 1; in eire der Aussparungen eingreift. Die Arbeitsweise während des
Anlaufeng und des Synchronisiervorganges ist wie folgt: Wenn der Ständer erregt
wird, durchsetzt der Fluß den Luftspalt und zum größten Teil die Scheibe 1d.. Sie
ist in diesem Augenblick naturgemäß noch in Ruhe, und das Magnetfeld läuft in ihr
in der Drehrichtung um. Die polarisierte Scheibe 15 ist ebenfalls noch in Ruhe,
und da ihre Polarität unveränderlich ist, wird sie von der Scheibe i.1 durch das
in dieser konstant umlaufende Feld abgestoßen und verschiebt sich seitlich auf der
Welle in eine solche Lage, wie sie in Abb. i gezeichnet ist. Im geichen Augenblick,
in dem die beiden Scheiben durch Abstoßung getrennt werden, läuft die Sci:eil:e
1d. in Richtung des Feldes mit groß:m Anlaufmoment hoch. Der Anlauf kann natiirlic"
schon erfolgen, bevor die beiden Läufe:-teile völlig voneinander getrennt sind.
De:- polarisi.erte Läufer steht aber auch nach :einer seit'.ichen Verschiebung immer
noch unter dem Einfluß des umlaufenden 1lagnetfeldes. beschleunigt sich fast augenblicklich
auf die synchrone Drehzahl und verschiebt sich nun nicht «-eiter seitwärts aus dem
Feld heraus. Der Läuferteil 14. läuft nicht so schnell hoth, da seine Beschleunigung
von der Belastung abhängig ist. Wenn der Läufer 15 mit der synchronen Drehzahl umläuft,
wird er durch die magnetische Anziehung wieder zur Scheibe 1.4 zurückgezogen, da
zwar die Scheibe 1.4 nicht mit der synchronen Drehzahl umlaufen kann, das Feld in
ihr jedoch synchron umläuft. Hat die Scheibe 1.1 sich nun bis in die Nähe
der synchronen Drehzahl beschleunigt, so greift der Stift 17 in eine der Aussparungen
18 ein, und die Scheibe 14 mit der Last wird nunmehr in Tritt gezogen. Wenn der
Motor synchronisiert ist und dann vom Netz getrennt wird, bleiben drie beiden Läuferteil-.
in gegenseitiger Berührung. weil dann nur das Feld vorhanden ist. das von dem polarisierten
Läufer erzeugt wird, sich über die Scheibe 1d. schließt und diese wie einen Anker
anzieht. Dies ist die normale Lage, wenn der Motor in Ruhe ist und wieder erregt
wird. Wird der Motor während des synchronen Laufes überlastet, so daß er außer Tritt
fällt, so trennen sich die beiden Läuferteile augenblicklich durch Abstoßung, da
dann die polarisierte Scheibe unterhalb der Dre"nzahl des in der Scheibe 14 umlaufenden
Magnetfeldes rotiert. Sobald die Läufer sich abstoßen und, trennen, beschleunigt
sich der polarisierte, nunmehr unbelastete Läufer wieder auf die synchrone Drehzahl
und verschiebt sich zurück in Richtung der Scheibe 14, mit der er in Eingriff gelangt,
sobald die Belastung sinkt und der Läufer 14 sich beschleunigt hat. Es ist ersichtlich,
daß die Scheibe 1,4 vollkommen bis auf o abgebremst werden kann, während. die Scheibe
15 synchron umläuft, und daß weiterhin die Scheibe 15 mit ihrem Kupplungsglied auf
die Scheibe 14 stets im Sinne einer Beschleunigung einwirkt. Beim Anfahren dagegen
läuft der polarisierte Teil unabhängig und unbelastet hoch. Die Anlaufeigenschaften
beider Läufer können natürlich durch bekannte Mittel in
weitenGrenzen
geändert werden.. So kann z. B. die Stahlscheibe mit einem leitenden Überzug, etwa
Kupfer, versehen sein.
Bei der Anordnung gemäß A.bb. 2 ist eine Kupplungsscheibe f9 zwischen,
beiden Läufern vorgesehen, die z. B. aus Kork oder Gummi bestehen kann und in. geeigneter
Weise an einer oder an beiden Scheiben befestigt ist. Die Anziehungskraft zwischen
dien beiden Teilläufern kann durch Wahil verschiedener Durchmesser beider Läufer
beliebig eingestellt werden. Wird beispielsweise der Asynchronteil 14 mit etwas
größerem Durchmesser ausgeführt als die polarisierte Scheibe i 5 (Abb. 2), so wird
der Fliuß, der den Läufer T5 bei der synchronen Drehzahl durchsetzt, versuchen,
in größerem Maße die Außenfläche des Läufers 14 zu durchsetzen, so daß die magnetische
Anziehung zwischen, beiden Läufern beider synchronen Drehzahl vergrößert wird. Eine
Entmagnetisierung des Dauermagneten durch den Wechselfluß, bevor der Läufer die
synchrone Drehzahl erreicht hat, findet nicht statt. Dies rührt daher, daß der Läufer
durch die Abstoßung aus,dem Bereich der entmagnetisierenden Kräfte verschoben wird.
Während des Anlaufens .gelangt er zwar nicht völlig außer Einwirkung des Wechselflusses,
doch durchsetzt dieser zum; weitaus größten Teil die Scheibe 14, und die, magnetisierenden
Kräfte, die sonst eine En.tmagnetisierung des polarisierten Läufers bewirken würden,
stoßen diesen einfach ab. Von diesem kurzen Augenblick abgesehen, rotiert jedoch
der Dauermagnet stets mit der synchronen Drehzahl und ist daher dem umlaufenden
Magnetfeld so ausgesetzt, daß er stärker polarisiert wird.