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Drehfeldmaschine mit ausgeprägten Polen und konzentrierten Wicklungen
Zu Beginn der Entwicklung von Drehstromasynchronmotoren wurden Motoren mit ausgeprägten
Polen und konzentrierten Wicklungen im Ständer und mit kurzgeschlossener Zweiphasenwicklung
im Läufer vorgeschlagen. Diese Motoren haben sich zwar gedreht, waren aber im übrigen
vollkommen unwirtschaftlich. Erst als man zu Motoren mit verteilter Wicklung und
Käfigläufer überging, ergab sich ein brauchbarer Motor. Seither wurden alle ,solche
Motoren mit verteilter Wicklung gebaut. Versuche, Drehstromasynchronmotoren mit
ausgeprägten. Polen und konzentrierten Wicklungen herzustellen, wurden zwar vor
einigen Jahrzehnten wiederholt gemacht, haben aber nie praktische Bedeutung erlangt..
Dies gilt besonders auch für einen Drehfeldmotor mit scheibenförmigem Läufer und
mit Polschuhen, die durch schräg zum Radius bogenförmig verlaufende Luftzwischenräume
voninan.der getrennt sind. Ein solcher Motor ist schon in seiner ,Bauform so umständlich,
daß, er nicht wirtschaftlich sein kann. Nach einem neueren Vorschlag läßt sich ein
wirtschaftlicher -Drehstromasynchronmotor mit ausgeprägten Polen und konzentrierten
Wicklungen und Käfigläufer bei derartiger Anordnung der Pole bauen, daß jedem Pol
einer Phase ein Pol der gleichen Phase, aber entgegengesetzter Polarität in einem
Abstand von i8o° der Polteilung folgt. Der Widerstand der Käfigwicklung wird so
klein gehalten, daß störende höhere Harmonische möglichst stark unterdrückt
-werden;
außerdrem empfiehlt es sich, die Pole oder Läufernuten zu schrägen und den Polbedeckungsfaktor
auf ein Optimum abzustimmen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere, besonders vorteilhafte
Ausgestaltung eines solchen Motors. Erfindungsgemäß bestehen die Pole der einzelnen
Phasen oder Hilfsphasen aus zwei oder mehreren Teilpolen mit konzentrierten Wicklungen.
Man behält dadurch alle die bekannten Vorteile, die ausgeprägte Pole und konzentrierte
Wicklungen mit sich bringen, bei, erhält aber hinsichtlich der Schaltung der einzelnen
Pole größere Freiheit.
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Erfindungsgemäß kann man ferner auch die Wirkung der verteilten Wicklung
hinsichtlich des Drehfeldes erzielen, wenn man wenigstens einem Teil der Teilpole
Teilwicklungen gibt, die m geeigneten Sinne an verschiedene Phasen angeschlossen
.sind. Statt dessen kann man auch die Teilpole der einzelnen Phase wenigstens teilweise
räumlich in ähnlicheffnWicklungasinnedurchmischen. DerMehraufwand: an Kupfer, den
an sich die konzentrierte Wicklung bei Zerlegung der Pole in Teilpole benötigt,
fällt um so weniger ins Gewicht, je kürzer die .Baulänge des Motors ist, weil der
gewöhnliche Drehströmmotor viel weiter ausladende Wickelköpfe hat-als der gemäß:
der Erfindung. Da die korizentrierte Wicklung viel leichter herzustellen Ist als
die verteilte, wird der Erfindungsgegenstand wirtschaftlich um so günstiger abschneiden,
je höher die Windungszahl der -Wicklung ist. Er wird also insbesondere für Motoren
kleinerer Leistung viel vorteilhafter sein als der Drehstrommotor üblicher Bauart.
Da sich konzentrierte Wicklungen auch viel leichter und gegen höhere Spannungen
isolieren lassen als verteilte Wicklungen, deren Isolation beim Einträufeln od.
dgl. außerdem auch noch leicht beschädigt werden kann, wird der Erfindungsgegenstand
auch bei Motoren, mit höheren; Anr sprächen an die Isolation und bei: Motoren mit
höheren Spannungen zu bevorzugen sein. Außeridem ergibt konzentrierte Wicklung eine
höhere rnechunisch e Kurzschlußfestigkei.t, und sie, erfordert keine besonderen
Abstützungen.
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Hat beim Erfindungsgegenstand die Wicklung hinsichtlich Drehfeldbildung
eine ähnliche Wirkung wie eine verteilte Wicklung, dann ist man nicht auf Käfigläufer
beschränkt, sondern kann auch die anderen Läuferarten, z. B. Schleifringläufer,
unbedenklich anwenden.
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Zwecks näherer Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug
genommen.
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In Fig. r ist schematisch ein Drehstrommotor dargestellt, dessen iStänder
i eine Vielzahl von ausgeprägten Polen 2 mit .konzentrierten Wicklungen 3 hat. Je
vier solcher Pole bilden den Pol einer Phase. Die den einzelnen Phasen RST entsprechenden
Polgruppen sind derart geordnet, daß sie im Sinne + R, - T, + S, --
R, + T, -S aufeinanderfolgen. DerUufer 4hateine Käfi,gwicklun.g 5 mit verhältnismäßig
kleinem Widerstand, so daß störende höhere Harmonische unterdrückt werden. Die Läufernuten
sind etwas geschrägt. Der Polbedeckungsfaktor und die Form der Polschuhe werden
am besten durch Versuche derart abgestimmt, daß sich, optimale Betriebsverhältnisse
ergeben.
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In Fig. 2 haben die einzelnen Teilpole 2 zum Teil zwei Teilwicklungen
34 32, die arp verschiedene Phasen angeschlossen sind. Diese Figur zeigt einen Motor
schematisch in der Abwicklung. Von links nach rechts sind die einen Teilwicklungen
der beiden ersten Teilpole im Sinne + R, die anderen Teilwicklungen im Sinne - S
geschaltet. Der dritte und vierte Pol, mit ungeteilten Wicklungen, sind im Sinne
+ R geschaltet, der fünfte und sechste Pol, die wieder geteilte Wicklungen haben,
im Sinne + R, - T, die beiden nächsten sind im Sinne - T, die darauffolgenden
im,S inne - T, + S usw. geschaltet. Dadurch ergibt sich ein vielachsiges,
gleichförmiges Drehfeld, ähnlich wie bei einer verteilten Wicklung.
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In Fig.3 hat jeder Teilpol nur eine Wicklung, dafür sind aber die
Teilpole der einzelnen Phasen zum Teil durchmischt. So liegen z. B. zwischen den
schraffiert dargestellten Teilpolen, die im Sinne + R geschaltet sind, im Sinne
- Sund - T geschaltete Teilpole, und zwar ist der auf den ersten schraffierten Pol
folgende Teilpol im Sinne -S, der vor dem letzten schraffierten Pol kommende Teilpol
im Sinne - T geschaltet,. Nach dem letzten schraffierten Teilpol folgen zwei im
Sinne - T geschaltete Pole us.w. Da die Flüsse der einzelnen Teilpole sich stets
etwas vermischen-, ergibt sich auch hier eine ähnliche Wirkung wie bei einer verteilten
Wicklung.
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Je feiner die Pole in Teilpole unterteilt und jemehr sie im Sinne
einer verteilten Wicklung gestaltet sind, um so vollkommener erzielt man die Wirkung
einer feinverteilten Wicklung, ohne ihre Nachteile, schwierigere Herstellung der
Isolation usw. in Kauf nehmen zu müssen.
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Derartige Motoren können nun in verschiedener Weise ausgeführt werden,
beispielsweise mit einem Scheibenläufer 6 und hufeisenförmigen Polen 7 gemäß Fig.
q.. oder als Doppelscheibenläufer mit .den Ankern 61, 62 und den dazwischen angeordneten,
etwa solenoidförmi.gen Polen 710 gemäß, Fig. 5. Hufeisenförmige Pole 71 lassen
sich, wie Fig. 6 beispielsweise zeigt, auch bei zylindrischem Läufer 63 mit entsprechend
angeordneter Käfigwicklung verwenden. Die konzentrierten Wicklungen und ausgeprägten
Pole lassen eben eine Vielzahl von Bauformen zu, wie sie sich bei Motoren mit verteilter
Wicklung nicht verwenden lassen. Natürlich sind auch andere Bauformen als die dargestellten
möglich. .;So kann man z. B,. auch viel leichter als bei den üblichen D'rehstrommotoren
den Wickel- oder Polraum gegen den Läuferraum gas- oder flüssigkeitsdicht abkapseln,
und man erhält dadurch für Pumpenantrieb u. dgl. vorteilhafte Bauformen.
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.Die Bauregeln der Erfindung können statt für Motoren auch für Generatoren
und statt für Drehstrom- auch für Zweiphasen- bzw. Einphasenmotoren mit Hilfsphase
verwendet werden.
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Die Erfindung .bietet alle die bekannten Vorteile der ausgeprägten
Pole und konzentrierten Wicklungen
und gestattet darüber hinaus,
sich hinsichtlich der Drehfeldwirkung mehr und m:hr den üblichen, Motoren mit verteilter
Wicklung zu nähern.