DE933698C - Langsam laufender Elektromotor - Google Patents

Langsam laufender Elektromotor

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DE933698C
DE933698C DEC2590A DEC0002590A DE933698C DE 933698 C DE933698 C DE 933698C DE C2590 A DEC2590 A DE C2590A DE C0002590 A DEC0002590 A DE C0002590A DE 933698 C DE933698 C DE 933698C
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DE
Germany
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pole
stator
electric motor
rotor
motor according
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Expired
Application number
DEC2590A
Other languages
English (en)
Inventor
Stephane De Mijolla
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie des Forges et Acieries de la Marine et dHomecourt
Original Assignee
Compagnie des Forges et Acieries de la Marine et dHomecourt
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H02K99/20Motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Description

  • Langsam laufender Elektromotor Die Erfindung bezieht sich auf langsam laufende Elektromotoren, die einen in zwei mehrpolige, axial nebeneinander angeordnete Hälften unterteilten Ständer und einen in zwei mehrpolige, ebenfalls axial nebeneinander angeordnete Elemente unterteilten Läufer besitzt, dessen Elemente um eine halbe Polteilung gegeneinander versetzt sind. Die Erfindung besteht in erster Linie darin, daß die Pole des Ständers und die des Läufers in mehrere Polschäfte unterteilt sind. Dabei erstrecken sich zweckmäßig bestimmte Polschäfte der Läuferpole weniger weit in radialer Richtung als die anderen Polschäfte. Vorzugsweise erstrecken sich bestimmte Polschäfte der Läuferpole über die ganze axiale Breite der beiden Ständerhälften, während sich andere Polschäfte derselben Pole nur über die axiale Breite einer einzigen Ständerhälfte erstrecken.
  • Hierdurch wird in einfacher Weise ein langsam laufender Elektromotor geschaffen, der unverzüglich in Gang gesetzt und mit Blockierung im Stillstand stillgesetzt werden kann und' dessen Drehrichtung augenblicklich umgekehrt werden kann.
  • Der Läufer und der Ständer dieses Motors tragen eine gerade Zahl von Spulen mit je einem radial angeordneten Pol, so daß Polräder gebildet werden. Die Spulen des Ständers werden unmittelbar vom Netz erregt, während die Erregung der Spulen des Läufers über einen mit dem Läufer umlaufenden Kollektor erfolgt. Andere Besonderheiten des Motors gemäß der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, die von seinen Ausführungsformen eine behandelt, die jedoch nur als Beispiel angegeben ist.
  • Die Beschreibung bezieht sich auf die Zeichnung, von der Abb. I eine vereinfachte Vorderansicht ist, Abb. 2 eine der vorhergehenden entsprechende Ansicht für eine andere Stellung des Läufers gegenüber dem Ständer ist, Abb. 3 eine Abwicklung des Läufers zeigt, Abb. 4 eine entsprechende Ansicht des Ständer ist, Abb. 5, 6 und 7 schematisch verschiedene Schaltweisen der Spulen des Motors gemäß der Erfindung angeben und Abb. 8 und 9 zwei Anwendungsarten des Motors gemäß der Erfindung auf die Regelung von Lichtbögen zeigen.
  • Bei dem gewählten Beispiel wird der Läufer durch zwei übereinstimmende, 'in axialer Richtung nebeneinander liegende Elemente gebildet. Jedes dieser Elemente weist vier sich in radialer Richtung kreuzweise erstreckende Arme Ia, Ib auf, welche die Magnetpole ebenso vieler Spulen 3a, 3b bilden. Die beiden Elemente des Läufers sind um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt, d. h.. im vorliegenden Fall um 45° (Abb. I und 2).
  • Der Ständer 4 weist Magnetpole in gleichem Abstand voneinander auf, von denen jeder in zwei wiederum in axialer Richtung nebeneinanderliegende Hälften unterteilt ist, die dem einen bzw. dem andern Läuferelement gegenüberliegen. Jeder dieser Magnetpole ist umgeben von einer Wicklung 5a bzw. 5b (Abb. 4).
  • Die einzelnen Pole des Ständers sind durch eine mittlere Ausnehmung 8 in zwei parallele Schäfte 9a, 9c; 9b, 9d unterteilt. Die in der Umfangsrichtung gemessene Breite dieser Schäfte ist gleich der der Ausnehmung 8 sowie gleich einem Neuntel der in der Umfangsrichtung gemessenen Entfernung zwischen den Achsen aufeinanderfolgender Ständerpole. Die Polschäfte 9a, 9c; 9b, 9d weisen je ein Horn Ioa, Ioc; Iob, Iod auf beiden Seiten des Magnetpols auf, sowie ein anderes kleineres Ioe, Iof an jedem der Ränder der Ausnehmung 8. Die Spulen des Ständers sind den beiden Teilen je eines seiner Magnetpole gemeinsam zugeordnet (Abb. 4). Wie aus Abb. 4 ersichtlich, sind die einander gegenüberliegenden Spulen in Reihenschaltung miteinander verbunden. Die Anschlußklemmen sind bei II und I2 für die eine Spulenserie und bei I3 und I4 für die andere Spulenserie.
  • Die Läuferpole haben eine in der Umfangsrichtung gemessene Breite, die gleich ist einem Drittel der in der Umfangsrichtung gemessenen Entfernung zwischen den Achsen zweier aufeinanderfolgender Ständerpole. Die Polschuhe der Pole Ia, Ib der beiden axial nebeneinanderliegenden Elemente des Läufers sind in vier Teile geteilt durch kreisförmige Ausnehmungen 2, deren Mittelpunkte voneinander einen in der Umfangsrichtung gemessenen Abstand haben, der gleich ist einem Sechstel der in der Umfangsrichtung gemessenen Entfernung zwischen den Achsen zweier aufeinanderfolgender Pole des Ständers. Die Teile 7a, 7c; 7b, 7d der Polschuhe des Läufers sind kürzer als die zwischen je zweien von ihnen liegenden Teile 6a, 6c bzw. 6b, 6d. Sie sind nur auf einem der Elemente des Läufers vorhanden, während die Teile 6a, 6c; 6b, 6d auf beiden Elementen des Läufers zu finden sind.
  • Jedem der Elemente des Läufers entspricht ein Kollektor I5a bzw. I5b mit ebenso vielen Lamellen wie das entsprechende Element des Läufers Spulen trägt. In der Praxis werden diese Kollektoren in der Achsrichtung unmittelbar nebeneinander angeordnet, aber zur Verdeutlichung ist in Abb. 3 angenommen, daß sie zu beiden Seiten des Läufers untergebracht sind. In dem gewählten Beispiel besitzt jeder dieser Kollektoren vier gegeneinander isolierte Lamellen, und auf jedem von ihnen liegen zwei Bürsten I6a, I7a; I6b, I7b auf, die um die Länge einer Kollektorlamelle auseinanderliegen. Die Lamellen der Kollektoren sind zu je zwei miteinander verbunden. Die Bürsten sind in einem Abstand voneinander befestigt, welcher der in der Umfangsrichtung gemessenen Entfernung zwischen den Achsen zweier in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Ständerpole entspricht.
  • Auf jedem Läuferelement sind die Spulen 3a, 3b in Reihenschaltung miteinander verbunden. Ein Ende dieser Spulen ist mit der entsprechenden Lamelle des zugehörigen Kollektors verbunden. Die Bürsten I6a und I6b sind an die Anschlußklemmen I8a bzw. I8b angeschlossen. Die Bürsten I7a und I7b sind unmittelbar miteinander verbunden.
  • Der Motor arbeitet in der folgenden Weise: Wenn in den Spulen des Läufers kein Strom fließt und nur die eine oder die andere der Gruppen 5a und 5b der Spulen des Ständers oder beide gespeist werden, wird der Motor im Stillstand blockiert, wobei gemäß Abb. I die Polschuhe der Läuferpole gegenüber den Polschuhen der Ständerpole ausgerichtet sind.
  • Wenn man nach Abb. 3 der Läuferwicklung einen Strom über die Klemme 18b zuführt, so wird dieser mittels der Bürste 16b zu den Spulen 3b und von dort dann zu der Bürste i7 b geleitet. Die Bürste i7 b ist mit der Bürste 17a verbunden, die ihrerseits mit der Bürste 1611 und der Klemme i811 in Verbindung steht. Der Strom bewirkt eine Anziehung zwischen dem Teil 7b des Polschuhes des Läufers und -dem einen Pol bildenden Horn roa des Ständers. Durch diese Anziehung wird der Läufer in die Stellung nach Abb.2 übergeführt. In diesem Augenblick überträgt sich . die Anziehung auf den folgenden Teil 6b des Polschuhes des entsprechenden Läuferpols, bis der Teil 6b dem Teil 911 des Ständers gegenüberliegt und von diesem nur durch den Luftspalt getrennt ist. Alsdann unterliegt der Teil 6d der Anziehung durch das einen Pol bildende Horn roa des Ständers, wobei der Teil 6b seinerseits von` dem zweiten Schaft 9c des- Ständerpols angezogen wird. Infolgedessen tritt eine neue Läuferspule in die Fluchtlinie derjenigen des entsprechenden Ständerpols, und die Bürsten 16b und i7 b schließen die Lamellen ihres Kollektors kurz, während-nur die Bürsten I6a und 17a Strom in die Spulen 3a des anderen Läuferelementes senden, das an Stelle des ersteren in der gleichen Weise in Funktion tritt. Es leuchtet ein, daß, wenn die Richtung des Stromes mit Hilfe eines Umpolschalters umgekehrt worden wäre, eine Anziehung im anderen Sinne erzeugt und folglich der Läufer im entgegengesetzten Sinn gedreht worden wäre.
  • Verschiedene Arten zur Speisung der Spulen des Motors sind - jedoch nicht im Sinne einer Einschränkung - in den Abb. 5 bis 9 angegeben.
  • Gemäß Abb. 5 kann der Strom mittels eines Umschalters 21 wahlweise in die Spulen 5a des Ständers oder in seine Spulen 5b geschickt werden, um je eine verschiedene Laufrichtung zu bewirken, wobei die Spulen 5a und 5b so geschaltet sind, daß sie in beiden Fällen gleichnamige Pole ergeben. In den Läuferspulen ändert der Strom seine Richtung nicht, welche Stellung auch der Umschalter 2I einnehmen möge.
  • Nach Abb. 6 fließt bei einer bestimmten Stellung des Schalters 21 ein Teil des Stromes in die Spulen 5a des Ständers und von da in die Rückleitung. Ein anderer Teil wird abgezweigt in die Spulen des Läufers und das zweite Element 5b des Ständers. Der Strom hat also in den beiden Teilen des Ständers immer dieselbe Richtung und wechselt seine Richtung in dem Läufer gemäß der Stellung des Schalters. Die Drehrichtung wird infolgedessen je nach der Stellung des Schalters umgekehrt.
  • Gemäß Abb. 7 sind alle Spulen, sowohl die des Ständers als auch die des Läufers, in Reihe hintereinandergeschaltet. Diese Schaltung erlaubt, dem Motor eine größere Geschwindigkeit zu verleihen unter Verwendung eines Stromes höherer Spannung.
  • Die Abb. 8 und 9 zeigen eine Anwendung des Motors gemäß der Erfindung zur Regelung von Lichtbögen.
  • Nach Abb. 8 handelt es sich darum, die Elektroden eines mit einphasigem Wechselstrom betriebenen Lichtbogens 22 zu regeln, indem man die Elektroden dieses Lichtbogens einander mehr oder weniger nähert mit Hilfe eines Motors gemäß der Erfindung, der schematisch mit einer Brückenschaltung dargestellt ist. Zu diesem Zweck ist die Spannung an den Klemmen des Lichtbogens an einen Transformator 23 gelegt, während ein anderer Transformator 24 im Nebenschluß zu einem Widerstand 25 gespeist wird, der mit dem Lichtbogen in Reihe geschaltet ist. Die Sekundärwicklungen der Transformatoren 23 und 24 speisen die Gleichrichter 26 bzw. 27, die in die gegenüberliegenden Zweige einer Wheatstoneschen Brücke geschaltet sind. Die beiden anderen Zweige dieser Brücke werden durch die Spulen 5a bzw. 5b des Ständers gebildet. Die Diagonale der Brücke besteht aus den beiden Läuferwicklungen 3" und 3b.
  • Wenn die Elektroden so weit voneinander entfernt sind, daß der Lichtbogen nicht überspringt, wird nur der Transformator 23 gespeist. Der Strom fließt in den Teil 5a des Ständers, dann in den Gleichrichter 27 und endlich in den anderen Teil 5b des Ständers. Ein anderer Teil des Stromes ist in den Läufer in der Richtung 3a-3b abgezweigt, was dem Lauf des Motors im Sinne der Annäherung der Elektroden aneinander entspricht. Wenn die Elektroden sich berühren, entsteht ein Strom, der mittels des Nebenschlußwiderstandes 25 den Transformator 24 beeinflußt, wodurch über den Gleichrichter 27 eine Spannung erzeugt wird, die gleichsinnig ist zu der des vorhergehenden Falles. Hieraus ergibt sich, daß der durch den Läufer fließende Strom zu Null wird, wenn diese Spannung gleich der ist, die von dem Gleichrichter 26 erzeugt wird, oder daß dieser Strom und mit ihm der Drehsinn des Motors sich umkehrt. Bei normalem Betrieb des Lichtbogens fließt kein Ström in dem die Diagonale der Brücke bildenden Läufer.
  • Nach Abb. 9 ist der Motor nach der Erfindung an eine Gruppe angeschlossen, die zwei Gleichstromerzeuger 28, 29 mit Antrieb durch einen gemeinsamen Motor 30 umfaßt. Die Erregerwicklung 31 des einen dieser Stromerzeuger ist abhängig von der Spannung an den Klemmen des Lichtbogens; die Erregerwicklung 32 des anderen Stromerzeugers wird gespeist in Abhängigkeit von der Stärke des durch den Lichtbogen fließenden Stromes unter Vermittlung des Transformators 24 und des Gleichrichters 27. Die beiden positiven Pole der Generatoren 28, 29 sind an je eine Klemme der in Reihe geschalteten Wicklungen 5a, 5b des Ständers eines Motors nach der Erfindung angeschlossen. Die beiden Elemente 3a, 3b des Läufers, die ebenfalls in Reihe angeordnet sind, sind in eine Zweigleitung geschaltet, die den gemeinsamen Rückfluß nach dem negativen Pol der Stromerzeuger vermittelt.
  • Wenn der Lichtbogen nicht gezündet hat und nur Spannung vorhanden ist, wird der Stromerzeuger 28 allein erregt, und es ergibt sich, daß er allein Strom liefert, der in der Richtung 5a, 3b, 3a und 5a, 5b fließt. Wenn hingegen die Spannung sehr schwach und die Stromstärke stark ist, wird der Strom durch den Stromerzeuger 29 in der Richtung 5b, 3b, 3a und 5b, 5a geliefert. Da der Strom im Läufer immer dieselbe Richtung hat und sich im Ständer umkehrt, gleicht die Drehrichtung des Motors selbsttätig die Schwankungen der Spannungen und der Stromstärke aus, die sich während des Lichtbogenbetriebes ergeben.
  • Der Motor gemäß der Erfindung könnte auch herangezogen werden zur Regelung von Lichtbögen für mehrphasigen Strom, indem man z. B. Schaltungen vorsieht entsprechend denen, die in dem französischen Patent 794 795 angegeben sind.
  • Im übrigen ist die Erfindung nicht auf das Beschriebene und Dargestellte beschränkt, sondern kann auch Abwandlungen umfassen. So sind, sowohl was den Läufer als auch was den Ständer betrifft, die Formen der Ausnehmungen und der Polhörner nicht die allein in Frage kommenden, sondern sie sind nur zur Verdeutlichung und Erklärung angegeben. Andererseits sind natürlich die Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung in keiner Weise auf die oben angegebenen beschränkt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Langsam laufender Elektromotor, der einen in zwei mehrpolige, axial nebeneinander angeordnete Hälften unterteilten Ständer und einen in zwei mehrpolige, ebenfalls axial nebeneinander angeordnete Elemente unterteilten Läufer besitzt, dessen Elemente um eine halbe Polteilung gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole des Ständers und die des Läufers in mehrere Polschäfte unterteilt sind. a. Elektromotor nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sich -bestimmte Polschäfte der Läuferpole in radialer Richtung weniger weit erstrecken als die anderen Polschäfte. 3. Elektromotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich bestimmte Polschäfte der Läuferpole über die ganze axiale Breite der beiden axial nebeneinander angeordneten Ständerhälften erstrecken, während sich andere Polschäfte derselben Pole nur über die axiale Breite einer einzigen Ständerhälfte erstrecken. 4. Elektromotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole des Läufers eine in der Umfangsrichtung gemessene Breite haben, die gleich ist einem Drittel des in der-Umfangsrichtung gemessenen Abstandes zwischen den Achsen von zwei aufeinanderfolgenden Spulen des Ständers. 5. Elektromotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe des Läufers durch Ausnehmungen unterteilt sind, deren Achsen voneinander um ein Sechstel des in der Umfangsrichtung gemessenen Abstandes zwischen den Achsen zweier aufeinanderfolgender Spulen des Ständers entfernt sind. 6. -Elektromotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe des Ständers durch eine mittlere Ausnehmung in zwei Polschäfte unterteilt sind, deren in der Umfangsrichtung gemessene Breite gleich derjenigen dieser Ausnehmung ist und gleich einem Neuntel des in der Umfangsrichtung gemessenen Abstandes zwischen den Achsen zweier aufeinanderfolgender Spulen des Ständers. 7. Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polschäfte der Polschuhe des Ständers an ihrem äußeren Rand mit je einem Polhorn und an ihrem inneren Rand mit je einem anderen, kleineren Horn versehen sind. B. Die Anwendung des Elektromotors nach Anspruch i bis 7 für genaue Regelungen, insbesondere für die elektrische Lichtbogenregelung. 9. Elektromotor nach Anspruch i bis 7 in Anwendung auf die Regelung von Lichtbögen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen, des Ständers zwei gegenüberliegende Zweige einer Wheatstoneschen Brücke bilden, deren beide anderen gegenüberliegenden Zweige unter Vermittlung von Gleichrichtern und Transformatoren an Spannungen liegen, die abhängig sind von der Spannung an den Klemmen des Lichtbogens bzw. von der Stärke des durch ihn fließenden Stromes, wobei die Diagonale der Brücke durch die Läuferspulen gebildet wird (Abb. 8). Io. Elektromotor nach Anspruch i bis 7 in Anwendung auf die Regelung von Lichtbögen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von zwei durch einen gemeinsamen Motor angetriebenen Stromerzeugern verwendet wird, die je einen gleichnamigen Pol, der entsprechend mit zwei hintereinandergeschalteten Ständerspulen verbunden ist, sowie eine gemeinsame Stromrückleitung haben, in der die Läuferspulen in Reihenschaltung liegen (Abb. 9). Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 174 947, 730 53i.
DEC2590A 1946-01-16 1950-09-28 Langsam laufender Elektromotor Expired DE933698C (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE174947C (de) *
DE730531C (de) * 1939-03-11 1943-01-28 Askania Werke Ag Vielpolige elektrische Maschine

Patent Citations (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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