DE894282C - Einphasenwechselstrom-Spaltpolmotor - Google Patents

Einphasenwechselstrom-Spaltpolmotor

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DE894282C
DE894282C DEN3438A DEN0003438A DE894282C DE 894282 C DE894282 C DE 894282C DE N3438 A DEN3438 A DE N3438A DE N0003438 A DEN0003438 A DE N0003438A DE 894282 C DE894282 C DE 894282C
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DE
Germany
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pole
stator
gap
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rotor
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Expired
Application number
DEN3438A
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English (en)
Inventor
Otto Neuenschwander
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/04Asynchronous induction motors for single phase current
    • H02K17/10Motors with auxiliary phase obtained by split-pole carrying short-circuited windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

  • Einphasenwechselstrom-Spaltpolmotor Es sind bisher eine große Zahl Spaltmotoren auf dem Markt erschienen, welche alle nach dem gleichen Grundprinzip aufgebaut sind und alle die gleichen Nachteile haben, geringes zögerndes Anzugsmoment, große Erwärmung bei relativ kleinster spezifischer Leistung und kleinstem Wirkungsgrad.
  • Sie wurden daher nur dort angewendet, wo diese-Nachteile gegenüber ihren Vorteilen, der konstanten Tourenzahl, Einfachheit und Betriebssicherheit, in Kauf genommen werden konnten. Ihre Arbeitsweise: beruht darauf, daß ein Wechselmagnetfeld in zwei zeitlich und räumlich verschobene Teilfelder aufgespalten wird (daher der Name), welche: auf einen üblichen Käfigrotor einwirken und darin in bekannter Weises ein Drehmoment erzeugen. Vom Grad dieser Aufspaltung, zeitlicher und räumlicher Verschiebung der beiden Teilfelder hängt neben anderen Faktoren im wesentlichen die Größe des Drehmomentes und damit der Gesamtwirkung ab. Diese Grundbedingungen lassen sich in der bekannten Formel ausdrücken, daß der Feldachsenwinkel a der beiden Teilfelder 0 i und 0:2 sein soll: a= i8o" -V°, wobei V die Phasenverschiebung zwischen den beiden Teilfeldern darstellt. Eine weitere Forderung ist noch die, daß die Teilfelder zusammen verkettet sein sollten, um die Wirkung günstig zu gestalten. Diese vier Grundbedingungen sind in den bisher bekanntgewordenen Motoren dieser Art nur sehr mangelhaft oder gar nicht erfüllt worden, worin ihre genannten Nachteile begründet sind.
  • Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun ein Spaltpolmotor, bei welchem die genannten Mängel aufgehoben sind, so daß diesle Motoren ein großes Anzugsmoment und einen relativ guten Wirkungsgrad bekommen.
  • In den Zeichnungen i bis, 6 sind die wesentlichsten Merkmale dieses Motors in größerem Maßstab dargestellt.
  • Fig. i zeigt einen Querschnitt durch den Stator und Rotor eines Motors in bisher üblicher Bauart; Fig. 2 zeigt den gleichen Querschnitt durch einen neuen Motor gemäß der Erfindung in gleicher Größenordnung: Fig. 3 zeigt die Anordnung dar Rotorkäfigwick-Jung in bisher üblicher Machart; Fig. q. zeigt die Anordnung dieser Wicklung im neuen Motor; Fig. 5 zeigt die Ausführung eineu Rotornut; Fig. 6 zeigt eine Blechpaketnietenisolation.
  • Aus Fig. i ist die bisher allgemein übliche Anordnung der magnetischen Verhältnisse bei Spaltmotoren dargestellt. In etwa 1ß der Polhalsbreite ist ein radialer Spalt angebracht, welcher den Hilfspol mit der Kurzschlußwicklung k vom Hauptpol abtrennt. Der von der Primärwicklung w erzeugte Kraftfluß 0 y aus den beiden Jochen teilt sich in die Polhalszonen b und g gemäß den magnetischen Widerständen in die Teilfelder 0 i und 02. Der magnetische Widerstand in -der freien ungedrosselten Polhalszone b ist sieht gering, da deren Querschnitt sogar größer ist als in dem beiden Jochen zusammen. Dagegen ist der Luftwiderstand des Spaltes t bisher sehr groß gemacht worden, damit ein Teil des Kraftflusses O y überhaupt in die gedrosselte Hilfszone g eintritt und dort den phasenverschobenen Kraftfluß 0 2 erzeugt. Durch diese Anordnung der Polhalszone und den großen Luftspalt t wird die; Phasenverschiebung zwischen den Teilfeldern 0 i und 0 2 aber nur sehr gering und ebenfalls der Feldachsenwinkel a, welcher kleiner als 9o° ist, wie er wenigstens sein sollte. Zudem sind die beiden Teilfelder nicht verkettet, und die Folge davon sind die eingangs erwähnten Nachteile.
  • Fig. 2 zeigt nun deutlich die magnetischen Verhältnisse im gleichen Maßstab bei einem neuen Motor gemäß vorliegender Erfindung. Wie daraust ersichtlich, isst neben dem tangential zum Rotor angebrachten Polspalt im freien ungedrosselten Polhalsteil .durch eine :Aussparung i ein sogenannter magnetischer Isthmus oder Engpaß b geschaffen, welcher die magnetischen Strömungsr bzw. Spannungsverhältnisse grundlegend ändert.
  • Der linksseitige Kraftflußteil Or 2 srömt aus der Jochzone a in Zone d und dann durch den Engpaß b zur Hauptpolfläche m-n. Zu diesem Teilkraftfluß addiert sich ein Teil vom rechtsseitigen Kraftfluß 0 r/2 aus Zone h über Zone f und e und treibt im Engpaß b die magnetische Sättigung sehr hoch, d. h. weit über die Kniegrenzer der Magnetisierungskurve. Dadurch fällt in Zone b die Permeabilität ,u derart, daß eine magnetische Stauung auftritt, wonach sich der größte Teil von Or/2 mit großer Verzögerung in der Zone g des Hilfspols entwickelt, was den Zweck der Anordnung erfüllt. Dadurch wird also erreicht, daß die freiet Hauptpolhalszone b sofort zu Beginn der ansteigenden MMK einer Halbperiode voll gesättigt wird und mit großer Verzögerung y ebenfalls die Hilfspolzona g, in welcher nun ein weit stärkerer Kraftfluß auftritt als bisher. Bei abnehmender MMK der ersten Halbperiode spielen sich die Vorgänge in umgekehrtem Sinne ab, was -sehr günoti@g ist und daher der Arbeitsweise einer üblichen Zweiphasenwicklungnahekommt. Dadurch wird aber nicht nur der Phasenverschiebungswinkel y zwischen den beiden Teilkraftflüssen 0 i und 0:2 näher an 9o° gebracht, sondern durch die neuartige Anordnung des Polspaltes und der Aussparung i wird der Feldachsenwinkel zwischen x und y, a räumlich mehr als 9o° auseinandergedrängt. Damit .ist aber auch die eingangs erwähnte Grundbedingung über die räumlichen und zeitlichen Winkelgrößen der Teilfelder praktisch erfüllt. Voraussetzung und- wichtig hierbei ist natürlich diel Art der Anordnung und Dimensionierung der Aussparung i im Polhals, welche z. B. die in Fig. 2 dargestellte Form haben kann. Der Engpaß, welcher also die Hauptrolle spielt, könnte auch noch mit anderen Mitteln erreicht werden, z. B. durch eine- Kontraktion des freien Polhalses oder sonstige Lochungen.
  • Dadurch, daß nun die Aufspaltung des Primärfeldes 0 r in zwei Teilfelder 0 i, und 0 2 praktisch allein im aktiven Material des Polhalses stattfindet, kann man, wa:s sehr wichtig ist, den Luftspalt t zwischen Statar und Rotor möglichst klein machen, soweit es die mechanischen und fabrikatorischen Verhältnisse gestatten. Es wird dadurch nicht nur die vorbeschriebenei Engpaßwirkung unterstützt, sondern auch die Amperewindungszahl auf dem Stator zur Magnetisierung des Luftspaltels stark reduziert, wodurch auch die Kupferverluste bedeutend kleiner werden.
  • Wie früher erwähnt, ist es wichtig, daß das Hauptpolfeld und das Hilfspolfeld magnetisch verkettet sind, d. h. inednander übergreifen können. Bei Spaltpolmotoren bisheriger Bauart wurde :dies nie erreicht. Versuche zeigten, daß durch eine genügend große Verschränkung der Käfigwicklung im Rotor entsprechend ungefähr einer Hauptpolteilung die gleiche Wirkung erreicht wird wie durch eine Verkettung der Feldspulen bei Mehrphasenmotoren.
  • Fig. 3 zeigt beispielsweise die jetzt übliche Verschränkung der Käfigwicklung in bisherigen Spaltpolmotoren um eines bis zwei Nutenteilungen t. Man erreichte damit lediglich einen Ausgleich der magnetischen Widerstandsschwankungen, herrührend von den Rotornutem.
  • Fig. q. zeigt die Verschränkung der Käfigwicklung im neuem Motor entsprechend ungefähr dem Hauptpolbogen, so daß eine Anzahl Käfigatäbe gleichzeitig die Haupt- und die Hilfspolfläche bedecken. Die Verkettung wird damit auf die einfachste Art erreicht. Eine derart starke Verschränkung der Käfigwicklung ist praktisch nicht ohne weiteres möglich infolge großer Klemm- und Reibungswiderstände. Eine Nutenform gemäß Fig. 5 erweist sich hierzu jedoch besonders geeignet und hat den großen Vorteil, daß sie den magnetischen Durchgang am wenigsten einschränkt, was, ebenfalls sehr wichtig .ist. ' Untersuchungen zeigten, daß die üblichem nicht isolierten Kurzschlußwindungen derHilfspole sowie die Blechpakeitnieten leicht unbeabsichtigte! Kurzschlußwindungen im Stator erzeugen, indem sie besonders die beidseitig äußersten Bleche des Statorpaketes leitend verbinden und dann vom durchpulsierenden Statorwechselfeld induziert werden, so daß unerwünschte zusätzliche Kurzschlußströme-_entstehe!n. Solche Ströme können sogar relativ gewaltige Maße annehmen und tragen Mitschuld an den anfangs erwähnten Eigenschaften dieser Motoren. Es ist daher unbedingt nötig, entgegen der allgemein verbreiteten Übung, die Kurzschlußwicklungen und Paketnieten sorgfältig zu isolieren. Fig. 6 zeigt eine Anordnung, wie eine Paketniete mittels eines Papierstreifens P vom Stator isoliert werden kann.
  • In Fig. i ist eine bisher übliche zweipolige Statorausführung in Kreisform dargestellt und in Fig. 2 im gleichen Größenverhältnis (gleiche Rotordurchmesser) eine rechteckige Form. Man sieht, daß letztere Form die günstigere ist, da sie für die Unterbringung der Primärwicklung viel mehr Platz bietet, wodurch deren Widerstand bei- gleicher Windungszahl fast auf die Hälfte reduziert werden kann. Dadurch werden wiederum die Kupferverluste viel kleiner, und zugleich wird der Materialaufwand für ein Statorble:ch mit gleicher Polbohrung um etwa 2o°/o reduziert; als besonders günstig erweist sich ein Verhältnis der Rechtecklängen von i : 1,2 mit Abweichungen von ± io°/o. Auch wird bei dieser Ausführung die Oberflächenabkühlung besonders günstig beeinflußt und die Einbaumöglichkeit vielfach erleichtert.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einphasenwechselstrom-Spaltmotor, dadurch gekennzeichnet, daß im ungedrosseltem Teil des Polhalses durch Nuten, Schlitze, Löcher od. dgl. ein Engpaß geschaffen wird, in welchem die magnetische Sättigung über die Kniegrenze der Magnetisierungskurve getrieben wird, wodurch der magnetische Widerstand in dieser Zone entsprechend erhöht wird, während zugleich der Luftspalt zwischen Stator und Rotor auf das mechanisch notwendige Minimum reduziert wird, sowie daß die Käfigwicklung des Rotors statt, wie, üblich, um eine bis zwei Nutenteilungen um etwa eine, Hauptpolteilung verschränkt wird, wobei der Rotor mit runden geschlossenen Nuten versehen wird und im weiteren die Kurzschlußwicklung des Hilfspols sowie die Paketnieten de,s Stators elektrisch isoliert werden.
  2. 2. Einphasenwechseilstrom-Spaltmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Engpaßquerschnitt im freien Polhals kleiner ist als die Summe der zugehörigen Jochquerschnitte.
  3. 3. Einphasenwechselstrom-Spaltmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Polspalt mit der Aussparung im freien Polhals kombiniert ist und zugleich zur Aufnahme der isolierten Paketnieten eingerichtet ist. q.. Einphasenwechselstrom-Spaltmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenlängenverhältnis des, Statorpaketes bei zweipoligen Motoren i : 1,2 ± io°/a beträgt. Einphasenwechselstrom-Spaltmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Statorpaket aus einem niederwattigen Magnetblech, z. B. Translormerblech, hergestellt wird.
DEN3438A 1951-01-29 1951-01-30 Einphasenwechselstrom-Spaltpolmotor Expired DE894282C (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEN3438A DE894282C (de) 1951-01-29 1951-01-30 Einphasenwechselstrom-Spaltpolmotor
CH313036D CH313036A (de) 1951-01-29 1952-01-26 Einphasen-Wechselstrom-Spaltpolmotor
US268602A US2726344A (en) 1951-01-29 1952-01-28 Single-phase alternating-current shaded-pole motor
FR1049970D FR1049970A (fr) 1951-01-29 1952-01-29 Moteur à pôles fendus pour courant alternatif monophasé

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE313036X 1951-01-29
DEN3438A DE894282C (de) 1951-01-29 1951-01-30 Einphasenwechselstrom-Spaltpolmotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE894282C true DE894282C (de) 1953-10-22

Family

ID=25794995

Family Applications (1)

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DEN3438A Expired DE894282C (de) 1951-01-29 1951-01-30 Einphasenwechselstrom-Spaltpolmotor

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DE (1) DE894282C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1143151B (de) * 1954-02-10 1963-01-31 Licentia Gmbh Haushaltwaescheschleuder
DE1272437B (de) * 1962-06-07 1968-07-11 Karl Jacobi Einphasenwechselstrom-Spaltpolmotor mit Kurzschlusslaeufer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1143151B (de) * 1954-02-10 1963-01-31 Licentia Gmbh Haushaltwaescheschleuder
DE1272437B (de) * 1962-06-07 1968-07-11 Karl Jacobi Einphasenwechselstrom-Spaltpolmotor mit Kurzschlusslaeufer

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