FI103230B - Induktiomoottori - Google Patents

Description

1 103230

Induktiomoottori

Esillä oleva keksintö koskee induktiomoottoria, jossa on yksi roottori ja useita staattoreita, ja joka voi 5 käynnistyä tasaisesti ja tuottaa suuren vääntömomentin laajalla alueella alhaiselta nopeusalueelta suurelle no-peusalueelle, ja erityisesti moottorin vaiheenmuutosjärjestelmää, joka suorittaa vaiheensiirtotoiminnan roottorin johtavia elimiä ympäröivissä, roottoria ympäröivien 10 staattorien synnyttämissä, pyörivissä magneettikentissä. Tarkemmin sanottuna keksinnön kohteena on, induktio-moottori, joka käsittää yhden roottorin, joka on muodostettu yhtenäisenä kappaleena, ja jossa on ensimmäinen ja toinen roottorin ydin, jotka on asennettu 15 pitkittäin yhteiselle akselille ja kahden mainitun roottorin ytimen välissä on ilmatila tai ei-magneettinen osuus, ja mainituilla kahdella roottorin ytimellä on useita roottorin johtavia, läpi ulottuvia elimiä; ensimmäisen ja toisen staattorin, jotka on sijoitettu 20 rinnakkain ja ympäröiden mainittuja, vastaavia roottorin ytimiä ja näitä päin, mainituissa ensimmäisessä ja toisessa staattorissa on ensimmäinen ja toinen staattorin ydin, joille on käämitty useita monivaihekäämityksiä; sekä vaiheenmuutoslaitteen, jolla # muutetaan vaihe-eroja : 25 ensimmäisen staattorin synnyttämien, mainitun ensimmäisen roottorin ytimen ympärillä olevien, pyörivien magneettikenttien, sekä mainitun toisen staattorin synnyttämien, mainitun roottorin toisen ytimen ympärillä olevien, pyörivien magneettikenttien välillä.

30 Mitä tulee vääntömomentin ja nopeuden ohjausmene telmiin induktiomoottorissa, jossa on useita staattoreita, niin tavanomaisella, käytettävissä olevalla menetelmällä aiheutetaan staattoreiden välille vaihe-eroja. Mekaanisessa järjestelmässä, jolla tällaiset vaihe-erot suoritetaan, 35 voi olla järjestely, jossa luotetaan siihen, että staatto- 2 103230 rien suhteellinen rotaatio aiheuttaa vaihe-eron, ja siksi sähköjärjestelmässä voi olla järjestely, jossa muutetaan staattorikäämitysten kytkennät, jolloin saadaan useita erilaisia vaihe-eroja. Muut käytettävissä olevat järjes-5 telmät käsittävät järjestelmän, johon on yhdistetty Y-D-kytkennän muutosjärjestelmä.

Edellä mainituista menetelmistä tai järjestelmistä valitaan jokin sopiva menetelmä usealla eri tavalla moottoriin kytketyn kuormituksen ominaisuuksien tai moottorin 10 käytön mukaan, joita ovat esim. kuormituksen tarpeiden täyttäminen muuttamalla moottorin vääntömomenttia tai nopeutta sekä tarve lisätä nopeutta tasaisesti moottorin käynnistyksen yhteydessä.

Esillä oleva keksintö antaa varusteeksi järjeste-15 lyn, jossa on määrättyjä asteittaisia vaihe-eroja, jotka ; täyttävät kytketyn kuormituksen vaatimukset, ja jonka voi daan katsoa kuuluvan niihin sähköjärjestelmiin, joilla suoritetaan vaihemuutoksia, joihin viitataan edeltävässä, tavanomaisten menetelmien selityksessä.

20 Edellä selitetyissä, tavallisissa sähköjärjestel missä suoritetaan vaiheenmuutos muuttamalla staattorikäämitysten kytkentää, jolloin käytettävissä olevien vaihe-erojen sähkökulmien ollessa 0°, 60°, 120°, 180°, voi tar vittavien kytkimien määrä ylittää tusinan. Tämä on yksi 25 syy tällaisten järjestelmien korkeisiin valmistuskustan-^ nuksiin.

! On olemassa myös tavallinen induktiomoottori, jossa on varusteena Y-D-kytkennän vaihtojärjestelmä tarkoituksena parantaa moottorin käynnistysominaisuuksia.

. 30 Tällaisen moottorin johdotukset ovat melko monimutkaisia huolimatta siitä, että siinä on ainoastaan yksi staattori. r Esillä oleva keksintö pyrkii näin ollen antamaan r varusteeksi vaiheenmuutosjärjestelmän, jonka kytkentätoi-minnassa tarvitaan vain minimimäärä kytkimiä samalla, kun 35 säilytetään ne vääntömomenttikäyrät, jotka perustuvat ta- 3 103230 vanomaisilla menetelmillä saatuihin vaihe-eroihin, jolloin tuloksena on valmistuskustannusten huomattava pieneneminen.

Tämä pyrkimys saavutetaan keksinnön mukaisella 5 induktiomoottorilla, jolle on tunnusomaista se, että mainittu vaiheenmuutoslaite käsittää: ensimmäisen kytkennän muutoskytkimen, joka on asetettu mainitun ensimmäisen staattorin staattori-käämitysten ja mainitun toisen staattorin staattori-10 käämitysten väliin; toisen kytkennän muuttavan kytkimen, joka on asetettu mainitun ensimmäisen staattorin staattorikäämitysten ja mainitun toisen staattorin staattorikäämitysten väliin; mainitun ensimmäisen kytkennän muutoskytkimen ja 15 mainitun toisen kytkennän muutoskytkimen ollessa mainittujen vastaavien staattorikäämitysten yhteenkytkennän tekemistä varten: sarja D-kytkennän, jossa mainittu vaihe-ero on 0°, kun mainittu ensimmäisen kytkennän kytkin on suljetussa 20 tilassaan ja mainittu toisen kytkennän kytkin on avoimessa tilassaan, rinnakkais Y-kytkennän, jossa mainittu vaihe-ero on 60°, kun mainittu ensimmäisen kytkennän kytkin on suljetussa tilassaan ja mainittu toisen kytkennän kytkin on ' 25 suljetussa tilassaan, sekä sarja D-kytkennän, jossa mainittu vaihe-ero on 120°, kun mainittu ensimmäisen kytkennän kytkin on avoimessa tilassaan ja mainittu toisen kytkennän kytkin on suljetussa tilassaan; , 30 ainakin toinen mainituista ensimmäisestä kytkimestä ja toisesta kytkimestä ollessa sovitettu olemaan aina suljettuna moottorin käytön aikana.

Esillä olevan keksinnön mukaisen järjestelmän ensimmäisen ja toisen kytkennän muutoskytkin antaa vastaa-35 vasti 0° vaihe-eron ja 120° vaihe-eron staattorien väli- t 4 103230 sessä sähkökulmassa. Tarkemmin sanottuna saadaan 0° vaihe-ero, kun ensimmäisen kytkennän muutoskytkin (jota tästä eteenpäin kutsutaan yksinkertaisesti "ensimmäiseksi kytkimeksi") on suljettuna ja virta syötetään sen läpi, ja 5 120° vaihe-ero saadaan, kun toisen kytkennän muutoskytkin (jota tästä lähin myös kutsutaan "toiseksi kytkimeksi") on suljettu ja virta syötetään sen läpi.

Esillä olevan keksinnön moottorissa ovat sekä ensimmäinen, että toinen kytkin samanaikaisesti suljettuina 10 ja virta syötetään. Tässä saavutettu vaihe-ero kahden staattorin välillä on 60°. Sen mukaisesti on mahdollista saavuttaa kolme erilaista vaihe-eroa, nimittäin 0°, 60° ja 120° vaihe-ero sähkökulmissa käyttämällä yksinkertaisesti joko toista ensimmäisestä ja toisesta kytkimestä, tai mo-15 lempiä kytkimiä.

Keksinnön induktiomoottorin toiminnat voidaan esittää pääkohdittain seuraavasti: kun ensin pelkästään toinen kytkin on suljettuna ja sitten syötetään virta, moottori käynnistyy suurimmalla mahdollisella vaihe-j 20 erolla, joka on 120°. Tämän jälkeen kuormitus kiihdytetään 120° vaihe-eron vääntömomentin ominaiskäyrän mukaan. Seu-raavaksi, ennakolta määrätyn ajan kulumisen jälkeen tai kun pyörintänopeus on saavuttanut ennakolta määrätyn : « .

luvun, kytketään ensimmäinen kytkin päälle, samalla kun i 25 toinen kytkin pidetään suljetussa tilassa, jolloin vaihe- ero muuttuu 60°:ksi. Kuormitus kiihdytetään edelleen 60° vaihe-eron vääntömomentin ominaiskäyrän mukaan, mikä aiheuttaa moottorin pyörintänopeuden kasvun. Viimeksi, kun j * ensimmäisen kytkimen päällekytkemisen jälkeen on kulunut 30 ennakolta määrätty ajanjakso tai kun pyörintänopeus on saavuttanut ennakolta määrätyn luvun, aiheuttaa ainoastaan toisen kytkimen avaaminen vaihe-eron tulemisen 0° suuruiseksi, ja tämän jälkeen moottori käyttää siihen kytkettyä

i»J

+F1 5 103230 kuormaa vääntömomentin ominaiskäyrän mukaan, kuten tavallisessa induktiomoottorissa.

Kuten edellä on selitetty, vaihe-erot voidaan muuttaa kolmessa vaiheessa vain kahden kytkimen kytken-5 tätoimintojen avulla, nimittäin ensimmäisen ja toisen kytkennän muutoskytkimillä, ja saadaan varusteeksi vaiheen-muutosjärjestelmä, jossa tarpeellisen kytkentätoiminnan suorittamisessa tarvittavien kytkimien määrä on huomattavasti pienempi, kuin tavallisessa laitteessa tarvittava 10 määrä. Kuten tässä aikaisemmin jo on selitetty, voidaan ensimmäisen ja toisen kytkimen koskettimien kapasiteetit tehdä myös pieniksi, koska ainakin toinen kahdesta kytkimestä on ON-tilassa tai suljetussa tilassa jatkuvasti sen ajanjakson aikana, jona sähkövirta virtaa. Ja koska edel-15 leen ainakin toinen kahdesta kytkimestä on jatkuvasti ON-tilassa, ei kuormitusvirtaan voi tulla häiriöitä toiminnan aikana, ja sen tähden vääntömomentti ei voi tulla myöskään nollaksi. Myöskään siinä tapauksessa, että tapahtuu toisen tai molempien kytkinten ON-tilasta johtuvia kytkentä-20 vikoja, jotka aiheuttaa esimerkiksi kytkinten koskettimien sulaminen yhteen, tällaiset viat eivät voi kehittyä sähkö-häiriöiksi, koska ollaan tilassa, jolloin sekä ensimmäinen kytkin, että toinen kytkin ovat samanaikaisesti ON-tilas-sa.

25 Esillä olevan keksinnön mukaisessa induktiomootto rissa niiden johdotusten määrä, jotka tarvitaan täydentämään tehonsyöttölähteen liitäntää ja sen vaiheenmuutosjärjestelmän liitäntää, joka käsittää ensimmäisen ja toisen liitännän muutoskytkimen, on kolme johtoa tehonsyöttöläh-30 dettä varten ja kuusi johtoa vaiheenmuutosjärjestelmää varten, mikä on yhteensä yhdeksän johtoa kolmivaihemoot-torin teknisissä ominaisuuksissa. Kun vaiheenmuutosjärjes-telmä on tehonsyöttölähteen puolella, tarpeellisten johdotusten määrä on kuusi johtoa moottorin puolelta ja kolme 35 johtoa tehonsyöttölähteen puolelta, mikä tuo esille joita- 6 103230 kin vaikeuksia asennettaessa tätä induktiomoottoria työpaikalle. Yhdistämällä kuitenkin vaiheenmuutosjärjestelmän ja moottorin ja käyttämällä siinä kiinteitä johdotuksia, riittää, että tehonsyöttölähteen puolella käytetään vain 5 kolmea sähköjohtoa, mikä helpottaa induktiomoottorin asennusta mille tahansa työpaikalle. Tavallisessa, suurikokoisessa moottorissa tekevät johdotustyön monimutkaiseksi ne kuusi johtoa, joita tarvitaan Y-D-käynnistyksen suorittamisessa. Esillä olevan keksinnön mukaisessa induktiomoot-10 torissa muodostetaan vaiheenmuutosjärjestelmä ja induktio-moottori kuitenkin yksikkönä, jolloin toiminnassa tarvittavien johdotusten määrä on vain kolme johtoa tehonsyöttö-lähdettä varten. Siten jopa suurikokoisen moottorin kohdalla täytyy työpaikalla vain varmistaa johdotus kolmeen 15 tehonlähdejohtoon ja moottorin pyörintäsuunta samalla tavalla, kuin tehdään pienikokoisessa moottorissa.

Esillä olevan keksinnön edellä mainitut ja muut kohteet, tunnusmerkit ja edut selviävät seuraavasta, keksinnön etusijalla olevien suoritusmuotojen selityksestä ja 20 oheisista piirustuksista, joissa: kuvio 1 on läpileikkauskuva osittain irrotettuna esillä olevan keksinnön mukaisesta induktiomoottorista; kuvio 2 on esillä olevan keksinnön mukaisen induktiomoottorin vaiheenmuutoslaitteen kytkentäkaavio; 25 kuvio 3 esittää 0° vaihe-eron kolmiokytkennän, jos- j sa vain ensimmäisen kytkennän muutoskytkin on suljettu; kuvio 4 (a) esittää 60° vaihe-eron tähtikytkennän, jossa sekä ensimmäisen, että toisen kytkennän muutoskytkin on suljettu; ! 30 kuvio 4 (b) on edellä mainitun tähtikytkennän vektorikaavio; kuvio 5 esittää 120° vaihe-eron kolmiokytkennän, i jossa vain toisen kytkennän muutoskytkin on suljettu; kuvio 6 on kytkentäkaavio ohjauslaitteesta, jossa , 103230 on moottorin ajastinlaite; kuvio 7 on kytkentäkaavio ohjauslaitteesta, jossa on moottorin nopeusanturilaite; kuvio 8 on kytkentäkaavio ohjauslaitteesta, jolla 5 on sekä ajastinlaite, että nopeusanturilaite, ja kuviot 9(a) ja 9(b) esittävät tyypilliset, keksinnön mukaisella moottorilla saadut ominaiskäyrät.

Esillä oleva keksintö selitetään tässä pääasiassa liittyen sellaisen induktiomoottorin vaiheenmuutoslaittee-10 seen, jossa· on oikosulkutyyppinen roottori ja kaksi staat-toria, mutta tulee ymmärtää, että keksintö ei rajoitu tähän. Keksintö voidaan yhdistää liukurengastyyppisen roottorin induktiomoottoriin, tai yhdistää staattorikäämitys-ten Y-D-kytkentöjen kytkemiseen, jolloin saadaan vääntömo-15 menttikäyrien muutos. Roottorin ydinten välissä voi olla ilmatila, ei-magneettinen ydin tai magneettinen ydin.

Esillä olevan patenttihakemuksen hakija on jo esittänyt yksityiskohtaisesti US-patentissa nro. 4 785 213, joka on myönnetty 15. marraskuuta 1988 ja jonka 20 otsikko on "Variable Speed Controllable Induction Motor", sellaisen induktiomoottorin rakenteen ja toiminnan, jossa on yksi roottori ja useita staattoreita.

Kuvio 1 esittää induktiomoottorin osan, joka on esillä olevan keksinnön suoritusmuoto. Numero 1 edustaa 25 induktiomoottoria, jossa on useita staattoreita, moottorissa on tavallisesti seuraavat järjestelyt: roottorin ytimet 2, 3, jotka ovat magneettista ainetta, on asennettu roottorin akseliin 4, ja näiden välissä on ennakolta määrätty väli. Roottorin ydinten 2 ja 3 välissä voi olla joko • - 30 ei-magneettinen ydin 5 tai ilmatila. Roottorin vastaavat • johtavat elimet 6, jotka on asennettu roottorin ytimiin 2, 3, on yhdistetty siten, että ne ulottuvat sen päällä ja muodostavat yhtenäisen roottorin 7, ja johtavien elinten 6 molemmat päät on oikosuljettu oikosulkurenkailla 8, 8.

35 Tässä muodossa myös roottorin johtavat elimet 6, jotka on 8 103230 asennettu roottoriin 7, on oikosuljettu roottorin ydinten 2, 3 välisessä ei-magneettisessa ydinosuudessa vastus- elinten 9 toimesta. Vastuselimet 9 päästävät sähkövirran virtaamaan, kun johtavissa elimissä 6 virtaavissa sähkö-5 virroissa on ennakolta määrätyt vektorierot. Vastuselimet 9 eivät välttämättä oikosulje kaikkia roottoriin 7 asennettuja johtavia elimiä 6, ja vain jotkut niistä voivat olla oikosuljettuja riippuen kytketyn kuorman kuormi-tuskäyristä.

10 Ensimmäiset ja toiset staattorit 12, 13, joissa on staattorin ytimissä 12a, 13a olevat staattorikäämitykset 10, 11, on asetettu rinnakkain ympäröiden vastaavasti roottoreita 2 ja 3 ja ollen vastapäätä näitä. Ensimmäinen ja toinen staattori 12, 13 on asennettu kiinteästi koneen 15 runkoon 14.

Ensimmäisen ja toisen staattorin 12, 13 staattori käämitykset 10, 11 on kytketty toisiinsa, jolloin muodostuu sarjakolmiokytkentä.

Seuraavaksi selitetään esillä olevan keksinnön 20 suoritusmuoto viitaten kuvioon 2 ja seuraaviin kuvioihin.

Kuvio 2 esittää kaavion johdotuksen kytkennöistä. Kunkin vaiheen staattorikäämitys 11 on kytketty toisesta päästä (Ui, Vi, Wi) kolmivaiheisen tehonsyöttölähteen vastaaviin vaiheisiin A, B, C tehonkytkinlaitteen S0 kautta 1 ( 25 ja toisesta päästä (Χχ, Yi, Zi) ensimmäisen kytkennän muu-toskytkimen Si toisen puolen liittimiin. Vastaavien vai-j heiden vastaavat staattorikäämitykset 10 on kytketty toi sesta päästä (U2, V2, W2) ensimmäisen kytkennän muutoskyt-kimen Si toisen puolen liittimiin ja toisesta päästä (X2, I . 30 Y2, Z2) kolmivaiheisen tehonsyöttölähteen vastaaviin vai- : . heisiin B, C, A tehonkytkinlaitteen S0 kautta. Toisen kyt kennän muutoskytkimen S2 toisen puolen liittimet on kytketty rinnakkain ensimmäisen kytkennän muutoskytkimen Si toisen puolen liittimien ja staattorikäämitysten 11 välis-35 sä olevissa liitoskohdissa, ja sen toisen puolen liittimet 9 103230 on kytketty staattorikäämitysten 10 toisiin päihin (U2, V2, W2) siten, että staattorikäämitysten 10 ja staattorikäämitysten 11 välisessä sähkökulmassa on 120°:n vaihe-ero.

5 Asiaan liittyvä toiminta selitetään seuraavassa.

Kun ensimmäinen kytkin Si on ensin suljettu ja kun sen jälkeen suljetaan tehonlähdekytkin SQ, muodostavat staattorikäämitykset 11 ja staattorikäämitykset 10 sarja-kolmiokytkennän kolmivaiheisen tehonlähteen A, B, C suh-10 teen, kuten kuviossa 3 esitetään. Eli staattorikäämitysten 11 käämitys U1-X1 ja käämitys U2-X2 ovat sarjassa ja samalla tavalla Vi-Yj ja V2-Y2, kuten myös Wj-Zi ja W2-Z2 ovat myös sarjassa ja vaihe-ero on silloin 0°. Vastaavien käämitysten yli vaikuttava jännite on puolet tehonlähteen 15 pääjännitteestä.

Seuraavaksi, kun toinen kytkin S2 on edelleen suljettu se tilan alaisena, jossa kytkin Si on suljettu, muodostavat staattorikäämitykset 11 ja staattorikäämitykset 10 rinnakkaisen Y-kytkennän tehonsyöttölähteen suhteen. 20 Tämän tilan alaiset johdotuksen kytkennät esitetään kuviossa 4(a) . Käämityksen U1-X1 yli vaikuttavan jännitteen Ei sekä käämityksen U2-X2 yli vaikuttavan jännitteen Eif vektorisuhde on kuten kuviossa 4(b) esitetään, josta huo- . mataan, että vaihe-ero on muuttunut 60°: ksi. Eab osoittaa » 25 tässä tehonsyöttölähteen pääjännitteen.

Jännitteen Ei suuruus edellä mainitussa tilassa on 2/V3 = 1,15 kertaa suurempi verrattuna jännitteeseen silloin, kun vaihe-ero on 0°. Tämä jännitteen kasvu on tole-ranssialueen rajoissa eikä aiheuta ongelmia moottorin toi-' . 30 minnassa. Se on paremminkin etu, koska vääntömomentti kas vaa tällaisen jännitteen kasvun avulla.

Kun sitten ainoastaan ensimmäinen kytkin S; on auki, samalla kun toinen kytkin S2 pidetään suljettuna, aiheuttaa kahden staattorikäämityksen 10 ja 11 välinen 10 103230 keskinäisliitäntä 120° vaihe-eron, kuten jo on selitetty. Johdotuksen kytkentä tässä tilassa esitetään kuviossa 5. Kunkin käämityksen ylle ilmestyvä jännite on puolet tehon-lähteen jännitteen pääjännitteestä.

5 Kuten edellä on selitetty, on mahdollista saavuttaa kolme erilaista vaihe-eroa kytkemällä kaksi kytkennänmuutoskytkintä, nimittäin ensimmäinen kytkin Si ja toinen kytkin S2.

60°:een vaihe-erossa staattorikäämitysten toiset 10 päät (Χχ, Yi, Zi) ja staattorikäämitysten 10 toiset päät (U2, V2, W2) ovat oikosulkutilassa, joten ymmärrettävästi mitään sähköhäiriöitä ei voi esiintyä edes, jos niihin tulee oikosulku jostain muusta syystä.

Koska vielä ensimmäinen ja toinen kytkin Sx, S2, 15 joilla tarpeellinen vaiheenmuutos suoritetaan, ovat tilassa, jossa ainakin toinen niistä on aina suljettu moottorin toiminnan aikana, ja kuormitusvirroissa ei ole kytkennän väliaikaisia häiriöitä, on kytkinten kosketinkapasiteetti mahdollista minimoida johdotuksen kytkentää varten ja pie-20 nentää näin suhteessa vaiheenmuutosjärjestelmää, joka käsittää ensimmäisen ja toisen kytkimen Si ja S2.

Kuten kuviosta 2 näkee, tarvitaan ainoastaan kolme johtoa tehonlähteestä moottoriin, kun moottorin puolelle . . asetetaan vaiheenmuutosjärjestelmä, jossa ovat kytkimet ^ * 25 Si, S2, ja toisin kuin mitä voidaan havaita tavallisessa, suurikokoisessa moottorissa, on mahdollista antaa varus- , teeksi moottori, joka toimii suurella vääntömomentilla alhaiselta nopeusalueelta suurelle nopeusalueelle, ilman että moottorin Y-D-käynnistykseen tarvitaan monimutkaista '· 30 johdotusprosessia.

I : Vaiheenmuutosjärjestelmän ohjausmenetelmä selite- i tään nyt viitaten kuvioihin 6-8. Kuviossa 6 esitetyssä muodossa on induktiomoottori 1 kytketty kolmivaiheiseen tehonlähteeseen 22, jossa on kytkinlaite. Induktiomoottori 103230 on myös varustettu vaiheenmuutosjärjestelmällä 20 yhtenäisellä tavalla. Vaiheenmuutosjärjestelmään 20 on kytketty ohjauslaite 21, johon on liitetty sekvenssipiiri, ja jossa on ajastinlaite 21a. Mitä tulee kuviossa 7 esitettyyn jär-5 jestelyyn, on induktiomoottori 1 kytketty kolmivaiheiseen tehonlähteeseen 22, joka on varustettu kytkinlaitteella. Induktiomoottori on varustettu vaiheenmuutosjärjestelmällä 20, myöskin yhtenäisellä tavalla, ja tämä vaiheenmuutos-järjestelmä 20 on kytketty ohjauslaitteeseen 21, joka 10 koostuu esimerkiksi kiinteästä loogisesta piiristä. Nopeu-santurilaitteesta 21b, joka tarkkailee moottorin pyörintä-nopeutta, syötetään ohjauslaitteeseen 21 signaali. Kuten kuviossa 8 esitetään, voi ohjauslaitteessa 21 olla sekä ajastinlaite 21a, että nopeusanturilaite 21b, ja tässä 15 tapauksessa vaiheenmuutoslaitetta 20 ohjataan ohjauslaitteen 21c avulla.

Tämän jälkeen selitetään edellä kuvatulla tavalla järjestetyn laitteen toiminta.

Ohjauslaite 21 ohjaa vaiheenmuutosjärjestelmän 20 20 ensimmäisen ja toisen kytkennän muutoskytkimen Si, S2 kytkentää perustuen ajastinlaitteen 21a asettamille aikarajoille tai nopeusanturilaitteen 21b lähettämille signaaleille .

Kun ohjauslaitteessa 21 on ajastinlaite 21a, ja 25 koska normaali Y-D-käynnistys kytketään keskimäärin 10 sekunnin ajalle, voi vaihe-ero olla käynnistettäessä 120° ja siirtyminen 0°:n vaihe-eron normaalikäyttöön voidaan suorittaa esimerkiksi käynnistyksen 120°:n vaihe-erosta, ja siirtymisaika seuraavaan, 60°:n vaihe-eroon voidaan 30 asettaa myöhemmin 4-5 sekuntiin käynnistyksen jälkeen, ja siirtymisaika 60°:sta 0°:een voidaan asettaa 4-5 sekuntiin sen jälkeen, kun 60°:n vaihe-ero on tapahtunut, jolloin vaihe-erot siirretään vaiheenmuutosjärjestelmän 20 avulla kolmessa vaiheessa peräkkäin 120°:sta 0°:een. Ajas- 12 103230 tinlaitteella 21a asetetut aikarajat voidaan tietenkin muuttaa moottoriin kytketyn kuorman kuormituskäyrien mukaan.

Ohjauslaite 21, jossa on nopeusanturilaite 21b, 5 voi olla yksinkertainen logiikkapiiri tai siihen voi olla asennettuna mikroprosessori riippuen tarpeesta. Tässä ohjauslaitteessa 21 on viimeisin teknologia ja se käsittää piirin, joka vastaanottaa signaalin nopeusanturilaitteesta 21b ja joka suorittaa tällaisen signaalin tarvittavan muu-10 toksen, piirin, jolla muunnettua signaalia verrataan ennakolta määrättyyn vertailuarvoon, piirin, joka muistaa ennakolta määrätyn vertailuarvon, sekä signaalin antopii-rin, joka lähettää tarpeelliset ohjaussignaalit muunnetun signaalin ja ennakolta määrätyn vertailuarvon välisen ver-15 tailun pohjalta. Signaalin lähtöpiiristä lähtevä ohjaussignaali panee vaiheenmuutosjärjestelmän 20 tuottamaan tarpeelliset vaihe-erot peräkkäisellä tavalla.

Aikarajat ja ennakolta määrätyt vertailuarvot määritetään ohjauslaitetta 21 varten esimerkiksi moottorin 20 kuormituskäyrien ja lähtöjen avulla. Jokainen ohjauslaite ohjaa yksinkertaisesti kahden kytkennän muutoskytkimen kytkentää siten, että induktiomoottorin, jossa on kolmivaiheiset vaihe-erot, ohjauslaitteena nämä voidaan liittää yhtenäisenä elimenä vaiheenmuutosjärjestelmään, jossa on , ' 25 kytkennän muutoskytkimet.

Esillä olevan keksinnön mukaisen induktio-moottorin, jossa on useita staattoreita, vääntömomentti-käyrät voivat tietenkin vaihdella riippuen moottorin mallista, mutta koska vaihe-erojen muutokset 180°:sta • 30 120°:seen ovat suhteellisen lievän kulmakertoimen muu toksia, voidaan moottoria käyttää melkein samalla tavalla, kuin tavanomaisessa moottorissa, jossa vaihesiirtymä suoritetaan sähköisesti neljässä vaiheessa, jotka ovat 180°, 120°, 60°, ja 0°.

> i 103230

Kuviot 9(a) ja 9(b) ovat vastaavasti tyypillisiä, esillä olevan keksinnön mukaisella induktiomoottorilla saatuja vääntömomenttikaavioita käyntinopeuden suhteen ja virta-nopeuskäyriä. Edellä olevista ominaiskäyristä voi 5 hyvin ymmärtää, että moottori voidaan helposti panna kytkennän muutoskytkimien peräkkäisen kytkemistoiminnan avulla jatkuvan tilan toimintaan, joka osoittaa suurta vääntö-momenttia sitten, kun pyörintänopeus on saavuttanut ennakolta määrätyn luvun sen jälkeen, kun se on käynnistetty 10 alhaisella virralla. Kuvatut ominaiskäyrät ovat tyypillisiä käyriä, jotka on saatu esillä olevan keksinnön mukaisella moottorilla. On tarpeetonta sanoa, että ominaiskäy-riä voidaan muuttaa johtavien elinten 6 ja vastuselinten 9 vastusarvon tai vastuselinten 9 määrän mukaan.

15 Kuten edellä on selitetty, esillä oleva keksintö on mahdollistanut sen, että useita staattoreita omaavassa induktiomoottorissa voidaan vaihe-erot asettaa kolmessa vaiheessa yksinkertaisen vaiheenmuutosjärjestelmän avulla, ja lisäksi tällaiset vaihe-erot ovat kolmea erilaista ti-20 laa varten, nimittäin käynnistystä, välinopeuskäyttöä sekä normaalia tai jatkuvan tilan käyttöä varten. Lukuunottamatta tilannetta, jossa moottorin täytyy olla nopeussää-töinen, on esillä olevan keksinnön mukainen moottori erittäin hyvä täytettäessä tarpeita parantaa esimerkiksi sei-25 laisen kuorman käynnistymisominaisuuksia, jolla on vakiot kuormitusominaiskäyrät tai heikkenevät kuormitusominais-käyrät, sekä pienennettäessä käynnistysaikaa. On myöskin etu, että esillä olevan keksinnön mukainen moottori ei tarvitse kalliita laitteita, kuten esim. vaihtosuuntaajaa. 30 Moottorin johdotus mahdollistaa sen, että vaiheen- : . muutoslaitteen rakenne on yksinkertainen ja laite on ra kennettu yhtenäisenä osana moottorin sisään ja johdotus on kiinteä, jolloin kolmivaiheisesta tehonlähdettä varten on ainoastaan kolme johdotuslinjaa, ja jos pyörinnän suunnan 35 varmistuksessa ei ole virhettä, kuka tahansa voi helposti 14 103230 suorittaa moottorin tarpeelliset johdotukset ja asennuksen.

Vaikka keksinnöstä on selitetty sen etusijalla olevat suoritusmuodot, tulee ymmärtää, että käytetyt sanat 5 ovat paremminkin selityksiä, kuin rajoituksia, ja että oheisten patenttivaatimusten rajoissa voidaan tehdä muutoksia ilman, että poiketaan keksinnön varsinaisesta suoja-alasta ja luonteesta sen laajemmassa muodossa.

i » <

• I

f

Claims (7)

15 103230

1. Induktiomoottori, joka käsittää yhden roottorin (7), joka on muodostettu yhtenäisenä kappaleena, ja jossa 5 on ensimmäinen ja toinen roottorin ydin (2, 3), jotka on asennettu pitkittäin yhteiselle akselille ja kahden mainitun roottorin ytimen välissä on ilmatila tai ei-magneet-tinen osuus (5), ja mainituilla kahdella roottorin ytimellä on useita roottorin johtavia, läpi ulottuvia elimiä 10 (6); ensimmäisen ja toisen staattorin (12, 13), jotka on sijoitettu rinnakkain ja ympäröiden mainittuja, vastaavia roottorin ytimiä ja näitä päin, mainituissa ensimmäisessä ja toisessa staattorissa on ensimmäinen ja toinen staattorin ydin (12a, 13b), joille on käämitty useita 15 monivaihekäämityksiä (10, 11); sekä vaiheenmuutoslaitteen (20), jolla muutetaan vaihe-eroja ensimmäisen staattorin (12) synnyttämien, mainitun ensimmäisen roottorin ytimen (2) ympärillä olevien, pyörivien magneettikenttien, sekä mainitun toisen staattorin (13) synnyttämien, mainitun ro-20 ottorin toisen ytimen (3) ympärillä olevien, pyörivien magneettikenttien välillä, tunnettu siitä, että mainittu vaiheenmuutoslaite (20) käsittää: ensimmäisen kytkennän muutoskytkimen (Si) , joka on asetettu mainitun ensimmäisen staattorin (12) staattori-25 käämitysten (10) ja mainitun toisen staattorin (13) staattorikäämitysten (11) väliin; toisen kytkennän muuttavan kytkimen (S2) , joka on asetettu mainitun ensimmäisen staattorin (12) staattorikäämitysten (10) ja mainitun toisen staattorin (13) staat- ; 30 torikäämitysten (11) väliin; • « ·· mainitun ensimmäisen kytkennän muutoskytkimen ja mainitun toisen kytkennän muutoskytkimen ollessa mainittujen vastaavien staattorikäämitysten yhteenkytkennän tekemistä varten: • · ' « 103230 sarja D-kytkennän, jossa mainittu vaihe-ero on 0°, kun mainittu ensimmäisen kytkennän kytkin on suljetussa tilassaan ja mainittu toisen kytkennän kytkin on avoimessa tilassaan, 5 rinnakkais Y-kytkennän, jossa mainittu vaihe-ero on 60°, kun mainittu ensimmäisen kytkennän kytkin on suljetussa tilassaan ja mainittu toisen kytkennän kytkin on suljetussa tilassaan, sekä sarja D-kytkennän, jossa mainittu vaihe-ero on 10 120°, kun mainittu ensimmäisen kytkennän kytkin on avoimessa tilassaan ja mainittu toisen kytkennän kytkin on suljetussa tilassaan; ainakin toinen mainituista ensimmäisestä kytkimestä (Si) ja toisesta kytkimestä (S2) ollessa 15 sovitettu olemaan aina suljettuna moottorin käytön aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen induktio- moottori, tunnettu siitä, että se käsittää vastuselimet (9), jotka on järjestetty mainittuun ilmatilaan tai ei-magneettiseen osuuteen (5) , joka 20 sijaitsee mainittujen kahden roottorin ytimen (2, 3) välissä ja jossa mainitut useat roottorin johtavat elimet (6) on oikosuljettu keskenään mainittujen vastuselinten toimesta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen induktio- ' 25 moottori, tunnettu siitä, että se käsittää edelleen ohjauslaitteen (21), jolla suoritetaan mainittujen ensimmäisen ja/tai toisen kytkennän muutoskytkinten (Si, S2) ON/EI-ohjaus.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen induktio- . 30 moottori, tunnettu siitä, että mainitussa . « ' ohjauslaitteessa (21) on ajastinlaite (21a) , jolla kontrolloidaan ajoitusta, jolla suljetaan mainittu ensimmäisen kytkennän muutoskytkin (Si) mainitun toisen kytkennän muutoskytkimen (S2) sulkemisajoituksen jälkeen, 35 sekä myös ajoitusta, jolla aukaistaan mainittu toisen kyt- 17 103230 kennän muutoskytkin (S2) mainitun ensimmäisen kytkennän muutoskytkimen (Si) sulkemisajoituksen jälkeen.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen induktio- moottori, tunnettu siitä, että mainitussa 5 ohjauslaitteessa (21) on nopeusanturilaite (21b), jolla tarkkaillaan moottorin pyörintänopeutta ja jolla ohjataan ajoitusta, jolla suljetaan mainittu ensimmäisen kytkennän muutoskytkin (SI) mainitun toisen kytkennän muutoskytkimen (S2) sulkemisajoituksen jälkeen, sekä myös ajoitusta, jol- 10 la avataan mainittu toisen kytkennän muutoskytkin (S2) mainitun ensimmäisen kytkennän muutoskytkimen (Si) sulkemisajan jälkeen.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen induktio-moottori, tunnettu siitä, että mainittu 15 vaiheenmuutoslaite (20) on asennettu yhtenä yksikkönä mainitun moottorin koneen runkoon (14).

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen induktio-moottori, tunnettu siitä, että mainittu ohjauslaite (21) on liitetty mainittuun vaiheenmuutos- 20 laitteeseen (20) yhtenäisenä elimenä. « f • v 18 103230