DE954444C - Kurzschlussmotor mit durch sein Magnetfeld verschiebbarem Laeufer - Google Patents

Kurzschlussmotor mit durch sein Magnetfeld verschiebbarem Laeufer

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Publication number
DE954444C
DE954444C DED15735A DED0015735A DE954444C DE 954444 C DE954444 C DE 954444C DE D15735 A DED15735 A DE D15735A DE D0015735 A DED0015735 A DE D0015735A DE 954444 C DE954444 C DE 954444C
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DE
Germany
Prior art keywords
motor
rotor
magnetic
short
short circuit
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Expired
Application number
DED15735A
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English (en)
Inventor
Herbert Weissflog
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.)
Demag Zug GmbH
Original Assignee
Demag Zug GmbH
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Publication date
Application filed by Demag Zug GmbH filed Critical Demag Zug GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of DE954444C publication Critical patent/DE954444C/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/12Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with auxiliary limited movement of stators, rotors or core parts, e.g. rotors axially movable for the purpose of clutching or braking
    • H02K7/125Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with auxiliary limited movement of stators, rotors or core parts, e.g. rotors axially movable for the purpose of clutching or braking magnetically influenced

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

  • Kurzschlußmotor mit durch sein Magnetfeld verschiebbarem Läufer Die Erfindung geht aus von einem Kurzschlußmotor mit durch sein Magnetfeld verschiebbarem Läufer und einer Kupplung, die durch die axial verschiebbare Läuferwelle ein- und ausgerückt wird. Der abtreibende Teil einer solchen vorzugsweise von dem Motorgehäuse umschlossenen Kupplung wird im allgemeinen ebenfalls verschiebbar gemacht und mit einer Bremsscheibe oder Bremsfläche versehen, die gegen eine feststehende Bremsfläche so zu wirken vermag, daß beim Abschalten und Entkuppeln des Motors der abtreibende Kupplungsteil abgebremst wird.
  • Ein derartiger Motor hat gegenüber einem selbstbremsenden Motor normaler Bauart den Vorzug, daß bei Betrieb in gleicher Drehrichtung erheblich höhere Schaltzahlen zu erzielen sind, da die Beschleunigungsarbeit für den Läufer, die bei einem Motor normaler Bauart bei jedem Anlauf erneut aufzubringen ist, fast ganz entfällt und außerdem die abtriebseitigen Anläufe im günstigen Arbeitsbereich des Motors vor sich gehen, bei einem Anlaufstrom, der höchstens gleich dem Strom im Kippunkt sein kann.
  • Durch Anordnung einer zusätzlichen Schwungmasse am Läufer kann dessen Auslaufzeit verlängert bzw. eine Arbeitsreserve geschaffen werden, die sich bei jeder Einschaltung wie eine Erhöhung des abtriebseitigen Anlaufmomentes auswirkt. Wollte man einen solchen Kupplungsmotor für Antriebe verwenden, bei denen es auf möglichst kurze Anlauf- und Bremszeiten ankommt, während die Einschalthäufigkeit gering ist, beispielsweise für Webstühle, dann würde die gewünschte Wirkung nur in bezug auf schnelle Bremsung, bei welcher der Bremsanteil für den frei auslaufenden Motorläufer entfällt, eintreten, nicht aber in bezug auf den Hochlauf, weil das Einschalten des Motors bei der geringen Schalthäufigkeit nicht bei noch umlaufendem, sondern bei bereits stillstehendem Motor vor sich geht und somit der besonders schnelle Hochlauf als Folge der eingesparten Läuferbeschleunigungsarbeit nicht eintritt.
  • Um auch in solchen Fällen einen schnellen Hochlauf zu erreichen, sind zusätzliche Einrichtungen erforderlich, durch welche dafür gesorgt wird, daß der Läufer des bei Läuferstillstand eingeschalteten Motors erst leer hochläuft und dann auf den Abtrieb kuppelt. Es ist zu diesem Zweck vorgeschlagen worden, den Motor mittels eines zweistufigen Schalters einzuschalten, wobei sich auf der ersten Stufe ein geschwächtes Motorfeld ausbildet, das wohl den Motor zum Anlaufen bringt, jedoch nicht imstande ist, eine dem magnetischen Axialschub entgegenwirkende Rückhaltefeder zu überwinden. Die Kupplung kann also zunächst nicht einfallen. Nachdem der Motor leer hochgelaufen ist, wird mit der zweiten Schaltungsstufe das volle Feld eingeschaltet. Jetzt überwiegt die magnetische Axialkraft die Federkraft, und der Motor kuppelt auf den Abtrieb. Als Schaltungsmittel kann die Stern-Dreieck-Schaltung oder eine Reihen-Parallelschaltung angewendet werden. In beiden Fällen aber ist die große Anzahl der zwischen Motor und Schalter erforderlichen Leitungen unerwünscht, und zwar sind bei der Stern-Dreieck-Schaltung sechs und bei der Reihen-Parallelschaltung mindestens zehn Leitungen zwischen Motor und Schalter und zehn Klemmen am Klemmenbrett erforderlich. Außerdem ist die Notwendigkeit der zweimaligen Schaltung bei jedem Anlauf des Motors störend, insbesondere deshalb, weil zwischen der ersten und der zweiten Schaltung ein dem Hochlauf des Motors dienender bestimmter Mindestzeitraum liegen muß. Es ist zwar möglich, den Schaltungsvorgang durch eine Einrichtung zu vereinfachen, durch welche die Umschaltung nach dem Hochlauf des Motors selbsttätig erfolgt; durch eine solche Einrichtung wird aber die Steuereinrichtung des Motors noch weiter wesentlich verteuert.
  • Die Erfindung erreicht das angestrebte Ziel durch eine Einrichtung, die nicht nur mit Schaltungsanordnungen auskommt, wie sie für Kurzschlußläufermotoren normaler Bauart benutzt werden, sondern die auch eine höhere Ausnutzung des magnetischen Axialschubes für die Ausbildung des Kuppelmomentes zuläßt, weil für den Leeranlauf keine Rückhaltefeder erforderlich ist.
  • Gemäß der Erfindung wird bei einem Kupplungsmotor der genannten Art einer der beiden Kurzschlußringe des Läufers benutzt, um ein Magnetfeld zu erregen, welches einen dem magnetischen Hauptaxialschub entgegengerichteten Axialschub erzeugt. Der magnetische Eisenweg des entgegenwirkenden Axialschubes wird einerseits durch einen den Kurzschlußring umschließenden, vorzugsweise am benachbarten Motorschild angeordneten Eisenring mit U-förmigem Querschnitt gebildet, andererseits schließt sich der magnetische Eisenweg über die Läuferzähne und überbrückt dabei zwei bei ausgeschaltetem Motor möglichst schmale, ringförmige Luftspalte zwischen den Stirnflächen des Läufers und denen des den Kurzschlußring umschließenden Eisenringes.
  • Die während des Hochlaufs im Kurzschlußring fließenden hohen Ringströme erregen über den -in der Hauptsache durch die bei Stillstand sehr geringen Luftspalte bestimmten - magnetischen Widerstand ein so starkes magnetisches Feld, daß sich durch den von diesem erzeugten, entgegenwirkenden magnetischen Axialschub der Hauptaxialschub überwinden läßt. Er ersetzt damit die Rückhaltefeder. Nach erfolgtem Hochlauf des Motors wird der Gegenaxialschub mit dem Abklingen der Anlaufströme und der Vergrößerung der Luftspalte nahezu zu Null.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei einem Motor normaler Bauart das sich um den Kurzschlußring des Läufers beim Einschalten des Motors ausbildende Mägnetfeld zu Steuerzwecken auszunutzen. Hier wird im Gegensatz zum Erfindungsvorschlag bei einer Magnetbremse die axial verschiebbare Bremsscheibe durch das sich beim Einschalten des Motors ausbildende Magnetfeld zur Anlage an den Kurzschlußring gebracht, um zu verhüten, daß diese Scheibe bei stromlosem Magnet sich frei bewegt und damit störende Geräusche verursacht.
  • In Abb. i der Zeichnung ist der Aufbau eines :Motors nach der Erfindung dargestellt und seine Wirkungsweise in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
  • Mit i ist der Ständer und mit 2 der auf der Welle 3 mittels einer Läuferbüchse dreh- und verschiebbare Läufer eines hier beispielsweise mit konischem Läufer ausgebildeten Verschiebeankermotors bezeichnet. Der Kurzschlußring q. an der größeren Kegelseite des Läufers wird bei ausgeschaltetem Motor von dem am Lagerschild 5 befestigten Eisenring 6 umfaßt. In der einen Endlage des Läufers, die in der oberen Hälfte der Abb. i dargestellt ist, liegt die Läuferbüchse 7 am Lagerschild 5 an. In dieser Stellung ist der Abstand zwischen dem Eisenring und der Stirnfläche des Kurzschlußringes nur gerade so groß, daß eine Berührung beider Teile bei umlaufendem Läufer vermieden wird.
  • Wenn der Motor eingeschaltet wird, durchsetzt das Motorfeld den kegeligen Luftspaltraum, wobei zwischen .den Kegelmänteln von: Ständer und Läufer eine magnetische Zugkraft entsteht, die axial in Richtung der Kegelverengung wirkt. In Abb. 2 ist diese magnetische Axialkraft in ihrem normalen Verlauf als Funktion der Drehzahl durch die Kurve a dargestellt. Während des Anlaufs wird die Läuferwicklung von dem von seinem Stillstandswert bis zur Betriebsgröße absinkenden Läuferstrom durchflossen, wie es die Kurve b zeigt.
  • Der den Kurzschlußring 4 durchfließende Läuferstrom erzeugt einen magnetischen Fluß, der den Kurzschlußring umfaßt und dessen Verlauf durch die mittleren Kraftlinien 8 angegeben ist. Im Luftspaltraum zwischen dem Eisenring 6 und der gegenüberliegenden Läuferstirnfläche tritt eine an den Stirnflächen angreifende axiale magnetische Zugkraft auf, die der im kegeligen Luftspaltraum wirkenden Zugkraft entgegengesetzt gerichtet ist. Ihr Verlauf ist durch die Kurve c gekennzeichnet. Bezeichnend für diese negative Zugkraft ist, daß sie entsprechend dem Absinken des Läuferstromes im Bereich der Betriebsdrehzahlen sehr klein und bei Synchronismus zu Null wird.
  • Die Zugkraft im kegeligen Luftspaltraüm wirkt zugleich mit der am Kurzschlußring erzeugten, so daß sich die resultierende Zugkraft als Summe der Kurven a und c als Kurve d ergibt.
  • Durch die Wahl der Abmessungen, z. B. der Kegelsteigung, hat man es nun in der Hand, die Kurven a und c so aufeinander abzustimmen, daß die Resultierende d im Hochlaufbereich, also im Bereich des hohen Läuferstromes, negativ und im Bereich der Betriebsdrehzahlen positiv wird, und zwar, da der magnetische Widerstand des Stirnfeldes zufolge der gleichzeitig mit dem Hochlauf stattfindenden Vergrößerung des stirnseitigen Luftspaltes sehr groß wird, etwa gleich der Leerlaufaxialkraft im kegeligen Luftspaltraum.
  • Dieser Axialkraftverlauf hat zur Folge, daß der Läufer 2 nach dem Einschalten des Motors zunächst leer hochläuft. Beim Übergang in den Betriebsdrehzahlbereich wird die Axialkraft positiv und verschiebt den Läufer, der sich dann mit seinem Kupplungsteil 9 auf den Kupplungsteil Io kuppelt, wobei die Bremse II unter Überwindung der Bremsfelder 12 gelöst wird. Damit ist die Leistungsabgabe eingeleitet. Der Erfindungsvorschlag ist auch für einen Einphasenasynchronmotor vorteilhaft anwendbar, wem. dieser mit einer Wechselstromwicklung ausgerüstet wird, deren Hilfsstrang ein phasenverschiebendes Mittel zugeordnet ist, welches so gewählt und bemessen ist, daß der Motor unbelastet noch anläuft. Diese Bemessung stimmt etwa mit der Bemessung eines phasenverschiebenden Mittels überein, über welches die Hilfswicklung auch nach dem Hochlauf eingeschaltet bleiben kann, wobei ein leistungssteigernder und geräuschmindernder Effekt erreicht wird. Die Axiälkraftausbildung ist im Grundsätzlichen die gleiche wie bei Drehstrommotoren, der Läufer bleibt demnach so lange ungekuppelt, bis er nahezu hochgelaufen ist.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Kurzschlußmotor mit durch sein Magnetfeld verschiebbarem Läufer, dessen Verschieb= barkeit zur Steuerung einer vorzugsweise vom Motorgehäuse umschlossenen Kupplung benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kurzschlußring des Läufers, der sich beim Einschalten des Motors dem Ständer nähert, ein vorzugsweise als Eisenring mit U-förmigem Querschnitt ausgebildeter und am Motorschild angeordneter magnetischer Rückschluß zugeordnet ist, so daß durch die Ringströme ein magnetisches Feld erregt wird, welches einen magnetischen Axialschub ausbildet, der dem magnetischen Hauptaxialschub entgegenwirkt.
  2. 2. Kurzschlußmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausbildung als Einphasenmotor die Hilfswicklung und ihre phasenverschiebenden Mittel so bemessen sind, daß die Hilfswicklung ständig eingeschaltet 'leiben kann. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 489 365.
DED15735A 1953-08-18 1953-08-18 Kurzschlussmotor mit durch sein Magnetfeld verschiebbarem Laeufer Expired DE954444C (de)

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DED15735A DE954444C (de) 1953-08-18 1953-08-18 Kurzschlussmotor mit durch sein Magnetfeld verschiebbarem Laeufer

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DED15735A DE954444C (de) 1953-08-18 1953-08-18 Kurzschlussmotor mit durch sein Magnetfeld verschiebbarem Laeufer

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DE954444C true DE954444C (de) 1956-12-20

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ID=7035140

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DED15735A Expired DE954444C (de) 1953-08-18 1953-08-18 Kurzschlussmotor mit durch sein Magnetfeld verschiebbarem Laeufer

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DE (1) DE954444C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1082663B (de) * 1958-01-09 1960-06-02 Siemens Ag Kurzschlusslaeufermotor mit eingebauter Bremse

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2489365A (en) * 1945-09-17 1949-11-29 Broussouse Edouard Jean Magnetic rotoric brake system for electric induction motors

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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