DE902882C

DE902882C - Synchronized induction motor

Info

Publication number: DE902882C
Application number: DEL6030A
Authority: DE
Inventors: Karl Lerch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-10-14
Filing date: 1950-10-14
Publication date: 1954-01-28

Description

Synchronisierter Induktionsmotor Es ist häufig erwünscht, daß ein Antrieb eine oder wahlweise auch mehrere ganz bestimmte, genau festgelegte Tourenzahlen einhalten muß. Der Plattenteller eines Grammophons muß beispielsweise 78 oder auch 33 1/3 oder 45 Umdr./min machen, wobei schon kleine Abweichungen von der Solldrehzahl die Tonqualität merklich mindern und die Tonwiedergabe ungenießbar machen.Synchronized Induction Motor It is often desirable that a Drive one or, alternatively, several very specific, precisely defined numbers of revolutions must adhere to. The turntable of a gramophone, for example, must be 78 or also Make 33 1/3 or 45 rev / min, with small deviations from the target speed noticeably reduce the sound quality and make the sound reproduction inedible.

Wird ein solcher Antrieb elektromotorisch getrieben, so sucht man die gegebene Tourenzahl unter Verwendung eines hochtourigen Universalmotors oder eines einphasigen Induktionsmotors und einer geeigneten Untersetzung durch Einschaltung eines mechanischen Geschwindigkeitsreglers auf der hochtourigen Motorwelle zu erreichen. Es sind Anordnungen bekannt, bei denen ein langsam laufender Motor, z.B. ein Ferrarismotor, direkt mit dem Antrieb auf einer gemeinsamen Welle, z. B. dem Plattenteller, sitzt. Aber auch hierbei ist ein besonderer Regler notwendig, der wiederum eine Übersetzung ins Schnelle erfordert.If such a drive is driven by an electric motor, one looks for it the given number of revolutions using a high-revving universal motor or a single-phase induction motor and a suitable reduction by switching on a mechanical speed controller on the high-speed motor shaft. Arrangements are known in which a slow running engine, such as a Ferrari engine, directly with the drive on a common shaft, e.g. B. the turntable sits. But here, too, a special regulator is necessary, which in turn provides a translation in a hurry.

Allen diesen Anordnungen haften Fehler an. Eine dauernde Konstanthaltung der Tourenzahl ließ sich nicht erreichen. Es ist ferner versucht worden, die nicht zu vermeidenden Ungenauigkeiten des Reglers durch eine manuelle Nachregulierung zu korrigieren, aber auch damit ist eine genaue Einstellung auf die Solldrehzahl ohne Messung nicht möglich, denn etwa vorgesehene Drehzahlmarkierungen können wegen Wanderns der Istwerte ihre Angaben nicht halten. Nachteilig wird auch die Geräuschvermehrung durch das Übersetzungsgetriebe des Reglers und durch die höhe Tourenzahl der Motor- bzw. der Reglerwelle empfunden.Errors are inherent in all of these arrangements. A constant maintenance the number of tours could not be achieved. It has also been attempted that not inaccuracies of the controller to be avoided by manual readjustment to be corrected, but also with this an exact setting to the target speed is necessary Not possible without measurement, because any intended speed markings may be due to If the actual values wander, their information does not hold. Becomes disadvantageous even the increase in noise through the transmission gear of the controller and through the Perceived high number of revolutions of the motor or controller shaft.

Nun konnten zwar diese Nachteile durch Anwendung eines langsam, mit gegebener Tourenzahl laufenden Synchronmotors vermieden werden. Wenn auch diese Anordnung sich technisch bewährte, so konnte sie dennoch keine wesentliche Verbreitung finden. Das hierbei notwendig gewordene Anwerfen des Motors fand in den breiten Käuferschichten Ablehnung: Es sind auch selbstanlaufende Synchronmotoren bekanntgeworden, z. B. der asynchron anlaufende Synchronmotor oder auch der Hysteresemotor. Diese Motoren werden aber wegen der infolge der kleinen Drehzahlen erforderlichen hohen Polzahlen bzw. auch des großen Magneteisens wegen sehr umfangreich und daher auch sehr teuer. Außerdem ist ihr Einlauf in den Synchronismus sehr weich. Da die Antriebe aber meistens unter Belastung anlaufen müssen, besteht die Gefahr, daß diese Motoren den Synchronismus erst gar nicht erreichen. Diese Motoren haben für solche Zwecke keine Anwendung gefunden.Well, though, these disadvantages could be overcome by using a slow, with given number of revolutions running synchronous motor can be avoided. Even if this Arrangement has proven itself technically, so it could still not be widely used Find. The starting of the engine, which became necessary here, took place in the broad Buyer groups Rejection: Self-starting synchronous motors have also become known, z. B. the asynchronous starting synchronous motor or the hysteresis motor. These However, motors are because of the high speed required as a result of the low speeds Pole numbers and also because of the large magnetic iron are very extensive and therefore also very expensive. In addition, their entry into the synchronism is very smooth. Because the drives but mostly have to start under load, there is a risk that these motors do not even achieve synchronism. These engines have been designed for such purposes no application found.

Schließlich sind noch selbstanlaufende Synchronmotoren bekanntgeworden, die in der Literatur als synchronisierte oder untersynchronisierte Induktionsmotoren oder auch als Untersynchronmotoren bezeichnet werden. Bei diesen beträgt die Drehzahl des vom Ständer erzeugten magnetischen Drehfeldes ein Vielfaches, z. B, das Fünf- bis Sechsfache, der synchronen Drehzahl des Läufers, in die der Läufer durch entsprechende Zahnung desselben hineingezwungen wird. Durch die Anzalhl der Zähne ist die Tourenzahl bestimmt, sie muß aber entsprechend dem Aufbau des, Magnetsystems eine gerade Zahl sein. Bei einer ungeraden Zahl der Zähne würde sich das synchronisierende Moment aufheben. Der Läufer würde ohne die Zahnung annähernd die Drehzahl des Ständerfeldes erreichen. Viele Antriebe aber erfordern zur Erlangung der vorgeschriebenen Tourenzahl eine ungerade Zahnzahl, z. B. benötigen die obenerwähnten Plattenantriebe für 78 Umdr./min 77 Zähne. Bei 78 Zähnen würde der Plattenteller nur 77 Umdr./min und bei 76 Zähnen bereits fast 79 Umdr./min machen. Trotz aller sonstigen Vorzüge ist daher auch dieser Motor für vorliegenden Verwendungszweck nicht geeignet.Finally, self-starting synchronous motors have become known, those in the literature as synchronized or undersynchronized induction motors or can also be referred to as sub-synchronous motors. With these, the speed is the rotating magnetic field generated by the stand is a multiple, e.g. B, the five up to six times, the synchronous speed of the rotor, in which the rotor by corresponding Teeth of the same is forced into it. The number of revolutions is determined by the number of teeth determined, but it must be an even number according to the structure of the magnet system be. With an odd number of teeth, the synchronizing moment would be lift. Without the toothing, the rotor would approximate the speed of the stator field reach. Many drives, however, require the prescribed number of revolutions to be achieved an odd number of teeth, e.g. B. need the aforementioned disk drives for 78 Rev / min 77 teeth. With 78 teeth the platter would only turn 77 rev / min and with 76 teeth already make almost 79 revolutions per minute. Despite all the other advantages is therefore this motor is also not suitable for this application.

Die Erfindung hilft nun diesem Mangel ab, so daß dadurch ein Motor geschaffen ist, der allen Anforderungen solcher Antriebe gerecht wird. Gegenstand der Erfindung ist ein synchronisierter Asynchronmotor, also ein in Betrieb synchron laufender Elektromotor, wobei es gleichgültig ist, ob er ein Drehfeld oder ein Wechselfeld mit Hilfsphase besitzt. Dieser erfindungsgemäße Motor, dessen Läuferdrehzahl im synchronen Zustande unterhalb derjenigen Läuferdrehzahl liegt, die er erhalten würde, wenn er nicht synchronisiert wäre, kennzeichnet sich dadurch, daß die Anzahl der Läuferzähne zur Anzahl der Pole durch eine gebrochene Zahl dargestellt ist, wobei die durch je zwei benachbarte Pole konphasiger Felder gebildeten Winkel ungleich sein können und der durch die Pole gebildete Stern einen unsymmetrischen Aufbau aufweist.The invention now remedies this deficiency, so that thereby a motor is created that meets all the requirements of such drives. object the invention is a synchronized asynchronous motor, so one in operation synchronously running electric motor, regardless of whether it is a rotating field or an alternating field owns with auxiliary phase. This motor according to the invention, the rotor speed in synchronous state is below the rotor speed that it would receive, if it were not synchronized, it is characterized by the fact that the number of Rotor teeth for the number of poles is represented by a broken number, where the angles formed by two adjacent poles of in-phase fields are unequal can be and the star formed by the poles has an asymmetrical structure having.

Der Anker aus massivem Eisen oder lamellierten Blechen besitzt eine der Drehzahl entsprechende Anzahl Zähne, deren Lücken mit einer üblichen Käfigwicklung ganz oder teilweise gefüllt sind. Die Zähne können gegebenenfalls noch mit geschlossenen Nuten versehen werden, die ebenfalls von der Käfigwicklung ausgefüllt sind. Die wegen der anfallenden kleinen Drehzahlen hohen Zahnzahlen erfordern einen großen Ankerdurchmesser. Zweckmäßig ist deshalb der Anker ein Außenläufer. Die im Anker liegenden Pole bilden einen Stern. Das Verhältnis Zahnzahl zu Polzahl ist eine gebrochene Zahl, beispielsweise für 78 Umdr./min und I2 Pole 77/I2. Besonders kennzeichnend für diesen Motor ist, daß die Polwinkel, insbesondere die Winkel zweier benachbarter Pole konphasiger Felder dieser gebrochenen Verhä1tniszahl wegen verschieden groß sind. Durch diesen unsynimetrischen Aufbau des Pols1ternes wird erreicht, daß Pole konphasiger Felder immer dieselbe Stellung zu den Zähnen einnehmen. Die synchronisierende Wirkung der Zähne, hervorgerufen durch den kleinsten magnetischem Widerstand im Augenblick des größten magnetischen Kraftflusses, kommt damit zur vollen Geltung. Pole nicht konphasiger Felder werden üblicherweise noch um so viel elektrische Grade verschoben, wie ihre Felder gegenseitig verschoben sind, und werden entweder mit einer Hilfswicklung in Form einer Kurzschlußwicklung oder durch einen besonderen phasenverschobenen Strom erregt. Die Erregung der konphasigen Felder geschieht durch eine gemeinsame Wicklung, während zweckmäßigerweise eventuelle Hüfspole je eine eigene Hilfswicklung erhalten. deren Erregung aber durch die gemeinsame Wicklung erfolgt. Bei einem Wechselfeldmotor dieser Bauert ist daher nur eine einzige Erregerwicklung erforderlich, unabhängig von-der Anzahl der Pole. Naturgemäß eignet sich ein solcher Motor nur für eine einzige Drehzahl. Werden nun mehrere Drehzahlen benötigt, beispielsweise für den Antrieb eines Plattentellers für Platten verschiedener Schnittgeschwindigkeiten, so wenden mehrere solcher Motoreinheiten zu einem gemeinsamen Block vereinigt, wobei sämtliche Anker dieser Einheiten eine gemeinsame Welle erhalten. Zweckmäßigerweise wenden bei einem Plattenantrieb die einzelnen Anker direkt um Plattenbeller montiert, wodurch eine besonders einfache und billige Konstruktion entsteht. Der Übergang von einer Drehzahl zu einer anderen geschieht dabei durch einfaches Umlegen eines kleinen elektrischen Schalters.The anchor made of solid iron or laminated sheet metal has a the number of teeth corresponding to the speed, the gaps with a normal cage winding are completely or partially filled. The teeth can possibly still be closed with Grooves are provided, which are also filled by the cage winding. the Because of the low speeds involved, high numbers of teeth require a large one Anchor diameter. The armature is therefore expediently an external rotor. The one in the anchor lying poles form a star. The ratio of the number of teeth to the number of poles is broken Number, e.g. for 78 rev / min and I2 Pole 77 / I2. Particularly distinctive for this motor is that the pole angle, especially the angle of two adjacent ones Poles of in-phase fields of this broken ratio number because of different sizes are. This unsynimetric structure of the pole internal achieves that pole of in-phase fields always assume the same position in relation to the teeth. The synchronizing Effect of the teeth, caused by the smallest magnetic resistance in the The moment of the greatest magnetic flux of force comes into its own. Poles of out-of-phase fields usually become so many electrical degrees shifted as their fields are shifted from one another, and are either with an auxiliary winding in the form of a short-circuit winding or a special one phase-shifted current excited. The in-phase fields are excited by a common winding, while expediently any hip poles one each own auxiliary winding received. but their excitation by the common winding he follows. With an alternating field motor this Bauert is therefore only a single excitation winding required regardless of the number of poles. Naturally, one is suitable Motor for only one speed. If several speeds are now required, for example for driving a turntable for plates with different cutting speeds, so turn several such motor units combined into a common block, whereby all anchors of these units receive a common shaft. Appropriately in the case of a disk drive, turn the individual anchors mounted directly around the plate bell, whereby a particularly simple and cheap construction is created. The transition from one speed to another is done by simply turning one small electrical switch.

In der Zeichnung ist dfie Erfindüng im einer beispielisweisen Ausführungsform dargesteIl=t. -Abb. i zeigt eine schernatiische Darstellung einer einzelnen Motoreinheit, Abb. 2 einen Motiorblbek, eingebaut in einen Plattenteller für direi versehliedene Drehzahlen. In Abb. I bedeutet I den Anker aus massivem Eisen oder lamellierten Blechen, 2 die Zähne desselben und 3 die Kurzschlußwicklung. Der Anker I ist durch einen Teller 4, beispielsweise den Plattenteller, mit der Welle 5 verbunden. Die Welle 5 ist in einer nicht gezeichneten Lagerung gelagert. Die Lagerung wird von dem Polstern 6 gehalten. Der Polestern, 6 ist umfaßt von dem Anker I. Der Polstern 6 wird gebildet von den Hauptpolen 7 und den Hilfspolen 8. Die Hilfspole 8 sind an ihrer Schenkelseite von der Hilfswicklung 9 umgeben. Der magnetische Kraftfluß wird an der Lagerstelle des Polsternes 6 durch einen geschlitzten, massiven Eisenring Io geschlossen. Die Erregung des Polsternes 6 erfolgt durch die einzige Wicklung II, die allseitig von den Pollen bzw. vom magnetischen Kraftfluß umischlossen ist. Die Wicklung in ist als einfache Ringwicklung ausgeführt und mit einer einfachen Bandisolierung I2 abisoliert. Das hier aufgeführte Beispiel zeigt einen Motor für 78 Umdr./min mit I2 Hauptpolen und I2 Hilfspolen, also einen synchronisierten Wechselfeldmotor.In the drawing, the invention is an exemplary embodiment shown = t. - Fig. i shows a schematic representation of a single motor unit, Fig. 2 a Motiorblbek, built into a turntable for direi different Speeds. In Fig. I, I means the solid iron anchor or laminated metal sheets, 2 the teeth of the same and 3 the short-circuit winding. The anchor I is connected to the shaft 5 by a plate 4, for example the turntable. The shaft 5 is mounted in a bearing, not shown. The storage will held by the pad 6. The upholstery star 6 is encompassed by the anchor I. The upholstery 6 is formed by the main poles 7 and the auxiliary poles 8. The auxiliary poles 8 are surrounded by the auxiliary winding 9 on its leg side. The magnetic flux of force is at the bearing point of the pad 6 by a slotted, solid iron ring Io closed. The pad 6 is excited by the single winding II, which is enclosed on all sides by the pollen or the magnetic flux. The winding in is designed as a simple ring winding and with a simple one Strip insulation I2 stripped. The example given here shows a motor for 78 rev / min with I2 main poles and I2 auxiliary poles, i.e. a synchronized alternating field motor.

In Abb. 2 ist 2I ein Plättenteller eines Grammophonlaufwerkes, montiert an der Welle 5, die wie bei obigem Beispiel in einer Lagerung lagert. Der Plattenteller 2I trägt an seiner Unterseite die den drei Drehzahlen, entsprechenden Anker 22, 23 und 24. Die den einzelnen Ankern zugehörigen Polsterne sind mit 25, 26 und 27 bezeichnet. Die Polsterne sind durch eine Grundplatte 28 zu einem gemeinsamen Block vereinigt. Die zu den einzelnen Polsternen 25, 26 und 27 gehörenden Erregerwicklungen sind mit 29, 30 und 3I bezeichnet. Dieses Beispiel zeigt eine Kombination von Wechselfeldmotoren.In Fig. 2, a turntable of a gramophone drive is mounted on the shaft 5, which is supported in a bearing as in the example above. The turntable 2I carries on its underside the armature 22 corresponding to the three speeds, 23 and 24. The cushions belonging to the individual anchors are marked 25, 26 and 27 designated. The cushions are through a base plate 28 to a common block united. The excitation windings belonging to the individual cushions 25, 26 and 27 are designated 29, 30 and 3I. This example shows a combination of AC motors.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Synchronized alternating and rotating field motor, its Rotor speed, in the synchronous state below that rotor speed is, which it would receive if it were not synchronized, characterized by that the number of rotor teeth to the number of poles is represented by a broken number is, where the angle formed by two adjacent poles of in-phase fields can be unequal and the star formed by the poles can be asymmetrical Has structure.

2. Embodiment according to claim I, characterized in that the poles and optionally the auxiliary poles of the stator are arranged within the rotor are.

3. embodiment of an alternating field motor according to claim I and 2, characterized characterized in that all poles with a common excitation winding in the form a ring are provided.

4. Embodiment according to claim I and 2 of a synchronized Rotary field motor, characterized in that all poles of in-phase fields are one carry common excitation development.

5. Combination of several engines according to claim I to 4, characterized in that the motors are different but precisely defined Get speeds.

6. Combinations of several motors according to claim I to 5, characterized in that the individual motor units according to the desired Speed can be switched as required by an electrical switch.

7th Motor combinations of alternating or rotating field motors according to Claims 1 to 6, characterized characterized in that all the stands are united on a common base plate are, all rotors have a common shaft and all motors radial are nested. B. Synchronized alternating and rotating field motor according to Claims 1 to 7, characterized in that the rotor connecting the rotor to the shaft Construction part also performs another function corresponding to the drive. z. B. designed as a gear or turntable in a Gram: mophonliaufwerk is.