DE863232C

DE863232C - Three-phase squirrel-cage motor

Info

Publication number: DE863232C
Application number: DEE3650A
Authority: DE
Inventors: Hellmuth Esser; Arnold Voiss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-04-26
Filing date: 1951-04-26
Publication date: 1953-01-15

Description

Drehstrom-Kurzschlußläufer-Motor Die Erfindung betrifft mit Drehstrom betriebene Kurzschlußläufer-Motoren und hat eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltung derartiger Motoren zum Gegenstand, welche es ermöglicht, die Drehzahl der Motorwelle völlig stufenlos in weitesten Grenzen auf rein elektrischem Wege zu regeln und nach Abschaltung des elektrischen Stromes die Motorwelle in kürzester Zeit bzw. schlagartig zum Stillstand zu bringen, ohne daß mechanisch wirkende Mittel, wie Unter- oder Übersetzungsgetriebe und Bremsvorrichtungen, hierzu benötigt werden.Three-phase squirrel cage motor The invention relates to three-phase current operated squirrel cage motors and has a particularly expedient and advantageous Design of such motors to the subject, which allows the speed the motor shaft completely steplessly within the broadest limits on a purely electrical way to regulate and after switching off the electrical current the motor shaft in the shortest possible time To bring time or abruptly to a standstill without mechanically acting means, such as gear reducers or transmission gears and braking devices are required for this.

Dieser Erfolg wird mit der Erfindung dadurch erzielt, daß der frei rotierbar zur Motorwelle durch die Ständerwicklung in Umlauf versetzte Läufer mit der Motorwelle durch gleichstromerregte, fest auf der Motorwelle angeordnete Magnetpole elektromagnetisch gekuppelt wird, welch letztere gegen das magnetische Kraftfeld der Ständerwicklung durch eine mit dem Läufer fest verbundene Messingbüchse abgeschirmt sind.This success is achieved with the invention in that the free rotatable to the motor shaft through the stator winding with rotatable rotors of the motor shaft by means of DC-excited magnetic poles fixed on the motor shaft is coupled electromagnetically, the latter against the magnetic force field the stator winding is shielded by a brass sleeve firmly connected to the rotor are.

Diese Ausführung gemäß der Erfindung hat gegenüber den bekannten Kurzschlußläufer-Motoren mit Polumschaltung den Vorteil, daß an Stelle der bisherigen stufenweisenDrehzahländerungnunmehr die Umlaufgeschwindigkeit ohne mechanische Hilfsmittel auf rein elektrischem Wege völlig stufenlos geregelt werden kann, wodurch die Handhabe und Bedienung derartiger Maschinen wesentlich vereinfacht und erleichtert wird. rStufenlo.s regelbare rDrehstromotoren sind an sich:-bereit's`beleannt. Bei diesen- Motoren handelt es sich aber um Kollektormotoren, welche außerordentlich teuer in der Anschaffung, sehr verwickelt im Aufbau und sehr schwierig in der Bedienung sind. Auch haben dieselben einen verhältnismäßig .@@hen I@bhle@@@s@hleiß.This embodiment according to the invention has compared to the known squirrel cage motors with pole changing has the advantage that instead of the previous step-by-step speed change the speed of rotation without mechanical aids in a purely electrical way can be regulated completely steplessly, whereby the handling and operation of such Machinery is significantly simplified and facilitated. rStufenlo.s Controllable three-phase motors are in themselves: -ready's'beleannt. With these engines But it is about collector motors, which are extremely expensive to buy, are very complex in construction and very difficult to use. Also have the same a relative. @@ hen I @ bhle @@@ s @ hleiß.

-. Einweiterer Nachteil dieser bekannten Motoren, der im `übrigen Elektromotoren allgemein anhaftet, besteht ferner darin, daß nach dem Abschalten des elektrischen Stromes der Läufer immer erst eine mehr oder weniger lange währende Auslaufzeit benötigt, bevor er zur Ruhe kommt.-. Another disadvantage of these known engines, the `rest Electric motors generally adheres, is also that after switching off of the electric current of the runners always only lasts for a longer or shorter period Needed time to run out before it comes to rest.

Dieser Nachteil wird mit der Erfindung dadurch beseitigt; daß zwecks Herstellung einer-elektromagnetischen Bremse beim Abschälten'der Ständerwicklung vom Drehstromnetz: durch den Netzschalter eine Phase der Stänäerwi#klung an Glechstrom gelegt wird. Auf diese Weise wird in- der Ständerwicklung durch die gleichstromerregte Phase ebenfalls eine magnetische Haftung erzeugt, durch welche der Läufer und somit die noch mit dem Läufer elektromagnetisch..geküppelte Motorwelle unverzüglich abgebremst und zumStillstand gebracht wird.This disadvantage is eliminated with the invention; that for the purpose Production of an electromagnetic brake when the stator winding is peeled off From the three-phase network: through the mains switch, a phase of constant current development on DC current is placed. In this way, the stator winding is excited by the DC Phase also creates a magnetic adhesion through which the runner and thus the motor shaft, which is still electromagnetically coupled with the rotor, is braked immediately and brought to a standstill.

Die Erfindung wird an Hand -der Zeichnung beispielsweise erläutert, und zwar zeigt Fig. i einen gemäß..der Erfindung ausgestalteten Drehstrom-Kurzschlußl°äufer-Motor in einem mittleren Längsschnitt, Fig. 2 die schematische Darstellung;e_inerPrinzipschaltung für die stufenlose .Drehzahlregelung ünd de -elektrische Bremse für Motoren großer Leistung und Fig. 3: ein witeres `.-Schaltschema _: für - die Schaltung des in Fig., i dargestellten Motors- mit Anpassungstransformator für Motoren "kleinerer Leistung.The invention is explained using the drawing, for example, namely Fig. i shows a three-phase squirrel-cage rotor motor designed according to the invention in a central longitudinal section, FIG. 2 the schematic representation; a principle circuit for infinitely variable speed control and de -electric brakes for large motors Power and Fig. 3: a different `.-Circuit diagram _: for - the circuit of the in Fig., i illustrated motor with matching transformer for motors "smaller power.

Bei dem in der Zeichnung (Fig. x); dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit i das auf dem Motorfuß z5 ruhende -Ständergehäüse, "bezeichnet, an. dessen Stirnseiten mittels Langschrauben 26 die Lagerschilde .21 befestigt sind. - An. der -Innenwand -des Gehäuses i ist das Ständerpaket 3_ mit der Ständerwicklung 4 angeordnet.When in the drawing (Fig. X); illustrated embodiment i denotes the stator housing "resting on the motor base z5" on End faces by means of long screws 26, the end shields .21 are attached. - At. the inner wall of the housing i is the stator package 3_ with the stator winding 4 arranged.

Der Läufer 5 ist auf einer Messingbüchse 6 befestigt, die ihrerseits. wiederum auf eine Stahlbüchse 7 aufgeschoben und verkeilt ist. Die Stahlbüchse.7 ist..mittels.Kugellagern-8 auf je einer fest an gebrdxi#eten,. mit Bund..iö- versehenen Führuhgsbiic`h:e 9. gelagert, welche durch Dichtungsringe 13 _n der _Führüngsbüchse 9 die Welle ii abdielitet.-"s udj z4'izidzei Lagerdeckel, .deren mittlere Öffridrig-den verjüngten Teil i i' der- Welle i z reit eingelegtem Dichtungsring 15 um@chließt.-Ziüischdii @ündi.b üifd -Lagerdeckel 14 -bzw; 14' dient die r# igförmige;äbe8 der Lagerschilde z äfs--Aitf-. nällxne.,-c@eselben'-s@wfe@ deren Befestigung. dfiroh . Scna.ubenbozex@;9i: - A<nßerdem: wird. durch die , i,-i4, r4' je ein Kugellager 12, in Stellung . geüälten- in. .",yelchem die Welle i z drehbar gelagert `--Äüf deii' Fühxungsbüchsen;g ist; ferner je .ein Lagerdeckel 16 mit iD'ichtungsring 1,7 aufgesetzt, welche durch Schrauben z.7 an der Stahlbüchse 7 befestigt sind. Mit i9 ist der Magnetpol bezeichnet, welcher auf der Welle i i sitzt und die Wicklung 2o trägt.. - _ , Am rechten Ende der Welle ii ist der Schleif-"--ring 2i angeordnet, der mit den auf Bolzen.23 sitzenden Kohlehaltern 22 - zusammenwirkt. Der Schleifring 2i mit Zubehör ist durch eine Schutzhaube 24 abgedeckt.The rotor 5 is attached to a brass sleeve 6, which in turn. is again pushed onto a steel sleeve 7 and wedged. The steel bushing.7 is ... by means of ball bearings-8 on each one firmly attached. with a collar provided with guide rings: e 9th bearing, which by means of sealing rings 13 _n the _Führüngsbüchse 9 the shaft ii. Shaft with inserted sealing ring 1 5 um@chloßt.-Ziüischdii @ ündi.b üifd -bearing cover 14 -or; 14 'the ring-shaped; äbe8 of the bearing shields are used - Aitf-. Nällxne. -s @ wfe @ their attachment. dfiroh. Scna.ubenbozex @; 9i: - A <n addition: through the "i, -i4, r4" each one ball bearing 12 is in position the shaft is rotatably mounted `--Äüf deii 'guide bushes; g is; furthermore each .a bearing cover 16 with iD'ichtung ring 1,7, which are fastened to the steel bushing 7 by screws z.7. With i9 the magnetic pole is designated, which sits on the shaft ii and carries the winding 2o .. - _, At the right end of the shaft ii the grinding - "- ring 2i is arranged, which with the carbon holders 22 seated on Bolzen.23 The slip ring 2i with accessories is covered by a protective hood 24.

Mit 18 ist der Ventilator zur Kühlung des Motors bezeichnet.With 1 8 the fan for cooling the motor is referred to.

Wie Fig. i erkennen läßt, sind Motorwelle i i und Läufer 5 nicht wie bisher fest miteinander verbunden, sondern so gelagert, daß sie sich relativ zueinander bewegen können. Läufer 5, Messingbüchse 6 und Stahlbüchse 7 bilden ein, zusammen-' gefügtes Ganzes, so daß, wenn die Ständerwicklung durch Drehstrom -erregt wird, der Läufer 5 mit Messingbüchse 6 und Stahlbüchse 7 gemeinsam in den Kugellagern 8 sich frei um die Motorwelle i i drehen können. Die Messingbüchse 6 schirmt hierbei das @ Kraftfeld der Ständerwicklung von dem des Magnetpols i'9 mit der Magnetpolwicklung 2o äb,.A daß sich diese (Kraftfelder gegenseitig nicht stören. Wird die Magnetpolwicklung 2o -durch Gleichstrom erregt, so wird die Stahlbüchse 7 mit .der Motorwelle i i elektromagnetisch gekuppelt, so daß letztere die Urrilaufbewegürig der Stahlbüchse 7 und des auf dieser befestigten Läufers 5 mitmachen muß. Wird; der Drehstrom für den Motor abgeschaltet, bleibt die elektromagnetische Kupplung zwischen Motorwelle i z, Stahlbüchsei7- und Läufer 5 zunächst noch bestehen, so daß diese infolge der Trägheit weiterlaufen. Da.: aber gleichzeitig beim Umlegen des Netzschalters automatisch eine Phase der Stärider@Vicklung mit Gleichstrom erregt wird, -wird im gleichen Augenblick mit dem Abschalten -des-Motorstromes -eine elektromagnetische Haftung zwischen Ständerwicklung und Läufer erzeugt, die =letzteren unverzüglich zum Stillstand zwingt, wo-_mit auch die Motorwelle zur Ruhe kommt. Nach dem Abschalten- des Magnetstromes sind alle Teile des Mötörg stromlos; der Motor befindet sich in Ruhe: -Die .Schaltung der Stromkreise zur Steuerung des Motors ist im Prinzip aus dem Schaltschema der Fig. 2 zu ersehen, welches für Motoren größerer Leistung-verwendet werden kann.. -. . Mit R ST- sind die. :drei Phasen urig mit MP der Nulleiter eines Drehströni-@rietzes bezeichnet,' welches durch an. das elektrische Leitungssystem des Motors anigeschlossen:zverden kann. .As can be seen in FIG. I, the motor shaft ii and rotor 5 are not firmly connected to one another as before, but rather are supported in such a way that they can move relative to one another. Runner 5, brass bushing 6 and steel bushing 7 form an 'assembled whole, so that when the stator winding is excited by three-phase current, the runner 5 with brass bushing 6 and steel bushing 7 together in ball bearings 8 rotate freely around motor shaft ii can. The brass sleeve 6 shields the @ force field of the stator winding from that of the magnetic pole i'9 with the magnetic pole winding 2o äb, .A that these (force fields do not interfere with each other. If the magnetic pole winding 2o - excited by direct current, the steel sleeve 7 is also. the motor shaft ii is electromagnetically coupled so that the latter has to take part in the Urrilaufbewegungürig of the steel sleeve 7 and the rotor 5 attached to it. So that they continue to run as a result of the inertia. Because: but at the same time when the power switch is turned, a phase of the Starkider @ Vicklung is automatically excited with direct current, - at the same moment when the motor current is switched off, electromagnetic adhesion is created between the stator winding and rotor which = forces the latter to come to a standstill immediately, with which the motor shaft also closes r calm comes. After switching off the magnet current, all parts of the Mötörg are de-energized; the motor is at rest: -The circuit of the circuits for controlling the motor can be seen in principle from the circuit diagram of FIG. 2, which can be used for motors with greater power .. -. . With R ST- they are. : three phases with MP denotes the neutral conductor of a three-phase current, 'which by an. the electrical wiring system of the motor is connected: can be connected. .

Weiterhin bedeuten. in- der Zeichnung S die Sicherungen, A das .Schaltgerät; GL das Gl.eichrichter6erät,. - B . den Steuerschalter, -6'- den Befätigungsschalter - zum- An- und Abschalten des Motors und iün Einrücken-der Bremse, U, h, W, @Y, Y, Z die Motorleitungen zur Drehstromständerwick@ung4 der F i-g. i, F" -N1 Zuleitungen für Gleichstrom an eine Phase der"Stäriderlvicklung, -P" 1V Zuleitungeh für Gleichstrom über die Schleifringe 21 zu den Mägnetpölen 2o 'der- Fig: i, D -den Drehzahlregler und Z' X die bremsend wirkende Phase des- Motors.Continue to mean. in the drawing S the fuses, A the switching device; GL the gauging device. - B. the control switch, -6'- the control switch - for switching the motor on and off and applying the brake, U, h, W, @Y, Y, Z the motor cables for the three-phase stator winding4 in Fig. i, F " -N1 supply lines for direct current to a phase of the" strength winding, -P "1V supply line for direct current via the slip rings 21 to the magnet poles 2o 'of the figure: i, D -the speed controller and Z' X the braking phase of the motor.

Zur Inbetriebnahme des Motors wird der Netzschalter NS eingelegt und der Steuerschalter B durch Drücken des Knopfes mit der Bezeichnung »Ein« eingeschaltet. Der- Drehstrom fließt' durch die Phasen RST. Gleichrichter GL i (s. Fig. 3) bekommt Spannung. Ebenso der Gleichrichter GL 2 über seinen Anpassungstransformator. Von GL2 fließt Gleichstrom durch die Leitungen P1, N1 zur Bremse UX. Von GL i fließt Gleichstrom über die Leitungen PN über das Regelgerät D und die Schleifringe2:i zur Magnetpolwicklung2o, wodurch die Magnetpole-r9 und die Bremswicklung UX erregt werden. Darauf wird der Knopf mit der Bezeichnung »Ein« des Betätigungsgerätes C eingedrückt, wodurch die Bremswirkung wieder aufgehoben und der Motorschalter im Schaltgerät A automatisch eingeschaltet wird. Der Netzstrom fließt nun durch die Leitungen UTIW zum Motor. Der Motor läuft. Die gewünschte Drehzahl kann am Regelgerät D eingestellt bzw. reguliert werden.To start up the motor, the mains switch NS is inserted and the control switch B is switched on by pressing the button labeled "On". The three-phase current flows through the phases RST. Rectifier GL i (see Fig. 3) receives voltage. Likewise the rectifier GL 2 via its matching transformer. Direct current flows from GL2 through the lines P1, N1 to the brake UX. Direct current flows from GL i via the lines PN via the control device D and the slip rings2: i to the magnetic pole winding2o, whereby the magnetic pole r9 and the brake winding UX are excited. Then the button labeled "On" of the actuating device C is pressed, whereby the braking effect is canceled again and the motor switch in the switching device A is automatically switched on. The mains current now flows through the cables UTIW to the motor. The engine is running. The desired speed can be set or regulated on the controller D.

Zur Außerbetriebnahme des Motors wird im Betätigungsgerät C der Knopf mit der Bezeichnung »Aus« eingedrückt. Der Motorschalter in A schaltet ab und legt automatisch die Bremswicklung UX der Ständerwicklung am Gleichstrom. Der Motor bleibt stehen. -Die Ausschaltung des Bremsstromes geschieht nun durch den Steuerschalter B durch Drücken des Knopfes mit der Bezeichnung »Aus«.To shut down the motor, the button in the actuating device C is used with the label »Off« imprinted. The motor switch in A switches off and hangs up automatically the brake winding UX of the stator winding on direct current. The engine stays stand. - The braking current is now switched off by the control switch B by pressing the button labeled »Off«.

Im Gleichrichter GL i und GL 2 wird der Netzstrom für die Magnetpolwicklung 2o für die Magnetpolerregung und für die elektrische @Bremse gleichgerichtet.In the rectifier GL i and GL 2 , the mains current for the magnetic pole winding 2o for the magnetic pole excitation and for the electric brake is rectified.

Bei Motoren für größere Leistungen wird der Gleichstrom von einer Phase der Ständerwicklung über Anzapfung und Gleichrichter an die Bremswicklung gelegt, während bei kleineren Motoren --in Anpassungstransformator für die Bremse verwandt wird.With motors for larger outputs, the direct current is from a Phase of the stator winding via tap and rectifier to the brake winding placed, while with smaller motors - in a matching transformer for the brake is used.

Fig. 3 zeigt schematisch den Schaltvorgang bei :Motoren mit Anpassungstransformator TR für kleinere Leistungen.Fig. 3 shows schematically the switching process in: Motors with matching transformer TR for smaller services.

Beim Einlegen des Netzschalters NS fließt der j Strom der Phase T über Gleichrichter GL i und über den Anpassungstransformator TR an die Nullleitung 117P zurück. Dadurch wird Gleichstrom er- j halten für die Magnetpolwicklung 2o und für die j Bremswicklung UX.When the mains switch NS is inserted, the j current of phase T flows via rectifier GL i and via the matching transformer TR to the neutral line 117P back. As a result, direct current is obtained for the magnetic pole winding 2o and for the j brake winding UX.

Durch Einschaltung des Steuerspannungsschalters B fließt der Strom über den Schalter »Aus-Ein« des Stückes .d i zum Betätigungsschalter C durch Leitung L über Hilfskontakte HK zur Spule Spe des Sohützes A2. Dasselbe wird eingerückt und die vom Gleichrichter GL2 abgehende Gleichspannung an die Bremse UX gelegt.When the control voltage switch B is switched on, the current flows via the switch "off-on" of the piece .d i to the actuation switch C through a line L via auxiliary contacts HK to coil Spe of contactor A2. The same is indented and the direct voltage coming from the rectifier GL2 is applied to the brake UX.

Durch Einschalten des Betätigungsschalters C wird die Steuerspannung für die Spule Spe unterbrochen, A2 fällt ab, die Bremswirkung hört auf, die Leitung L 2 erhält Spannung und leitet dieselbe über Spule Sp i an Null. A i rückt ein, die Hilf shontakte HK werden unterbrochen, der Motor läuft. Wird -der Betätiguhgsdruckkrropf-. des B:etätigungsgerätes C mit der Bezeichnung-->>Ein« wieder losgelassen, dient die Leitung L.2 äls Halteleit%rng, der Motor läuft weiter Zum Abstellen des Motors wird der-Betätgüngsknopf mit der Bezeichri.ung_r>Aus« des-Schalters C gedrücktund die LeitungL unterbrochen.:Spz-wird stromlos, A i fällt ab und die Hilfskontakte HK schließen sich. Nun erhält Spe. Spannung, A2 rückt .ein. Gleichstrom fließt zur Bremswicklung LIX, der Motor bleibt stehen. Die Bremswirkung bleibt so lange bestehen, bis das Betätigungsgerät C wieder eingeschaltet oder der Steuerspannungsschalter B ausgeschaltet wird. Dann ist das Schaltgerät und der Motor außer Detrieb.By switching on the operating switch C, the control voltage for the coil Spe interrupted, A2 drops out, the braking effect ceases, the line L 2 receives voltage and conducts the same to zero via coil Sp i. A i is indented, the auxiliary contacts HK are interrupted, the motor runs. If -the actuation pressure drop-. of the B: actuation device C with the designation - >> On «released again, serves the line L.2 as holding line% rng, the engine continues to run To switch off the engine the button with the designation_r> Off «of the switch C is pressed and the line L. is interrupted: Spz- is de-energized, A i drops out and the auxiliary contacts HK close. Now Spe. Tension, A2 moves in. Direct current flows to the Brake winding LIX, the motor stops. The braking effect remains as long as until the actuating device C is switched on again or the control voltage switch B is turned off. Then the switching device and the motor are out of operation.

Je nach dem Verwendungszweck des Motors kann das Gleichrichter- und Schaltgerät GL i -.d (F'ig. c2.) mit verschiedenartigen Schützen, z. B. Schützen mit und ohne Motorschutz, Sterndreieckschützen sowie Wendeschützen ausgerüstet sein.Depending on the intended use of the motor, the rectifier and Switching device GL i -.d (Fig. C2.) With various types of contactors, e.g. B. Protect be equipped with and without motor protection, star-delta contactors and reversing contactors.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Three-phase squirrel cage motor, characterized in that the rotor (5), which is freely rotatable relative to the motor shaft (ii) by the stator winding (.I), is set in circulation with the motor shaft (ii) by means of DC-excited magnetic poles (i9 ) is electromagnetically coupled, the latter being shielded from the magnetic force field of the stator winding (4) by a brass sleeve (6 ) firmly connected to the rotor (5).

2nd engine according to claim i-, characterized in that the runner (5), the brass sleeve (6) and a steel sleeve (71) form an assembled unit, which by means of Ball bearings (8) on guide bushes (9) firmly attached to the stator end shield (2) is rotatably mounted for the motor shaft (ici).

3. Motor according to claim i and 2, characterized characterized in that the motor shaft (ii) is provided with a winding (2o) which with direct current excited magnetic poles (i9) forms, so that the motor shaft (ii) and the steel sleeve (7) coupled electromagnetically, but with an interruption of the DC circuit can be decoupled again. q .. engine according to claim i to 3, characterized in that a phase (UX) of the stator winding (.

4) is automatically applied to direct current when the mains current (R ST) is switched off.

5. Motor after Claim d., Characterized in that the DC excited phase (UX) of the stator winding (q.) serves as an electromagnetic brake for the rotor (5).

6. Motor according to claim i to 5, characterized in that in -the direct current circuit (GL i -1 '- N-GL i) between the rectifier (GL i) and slip rings (2 i) a control device (D) is installed, through which the magnetic poles (i9) of the magnetic pole winding (2o) are influenced for the purpose of stepless speed regulation.

7. Motor after Claim @ to 6 for smaller powers, characterized in that in front of the rectifiers (GL-i and GL2) a matching transformer (TR) is installed. B. Motor according to the Claims i to 6 or characterized in that the rectifier and switching device (A) according to the intended use of the motor with various types of protection, z. B. Contactor with and without motor protection: Star delta contactor, tz or reversing contactor equipped is.