DE235041C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 235041 KLASSE 21 d. GRUPPE- M 235041 CLASS 21 d. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 31. März 1909 ab.Patented in the German Empire on March 31, 1909.

Bei den bekannten Repulsions - Induktionsmotoren, also bei Motoren, die als Repulsionsmotor mit feststehenden Bürsten anlaufen und mit kurzgeschlossenem Rotor und entlastetem Kommutator als Induktionsmotor weiterlaufen, tritt ein starker Stromstoß auf, wenn sie, mit den bisher üblichen Rotorwicklungen versehen, unmittelbar an ein Einphasennetz angeschlossen werden. Bisher war dieWith the known repulsion induction motors, i.e. with motors that are used as repulsion motors start with fixed brushes and with short-circuited rotor and unloaded Commutator continue to run as an induction motor, a strong current surge occurs when they are operated with the rotor windings that were customary up to now can be connected directly to a single-phase network. So far it was

ίο allein gebräuchliche Rotorwicklung immer eine Gleichstromwicklung mit einem Schritte, der fast genau gleich einer Polteilung war. Die .Abweichungen von dieser Teilung ergaben sich lediglich als Folge der gewählten Nuten und Stabzahlen und wurden immer so klein als möglich gehalten. Solche Wicklungen werden in ihrer Wirkungsweise dadurch gekennzeichnet, daß die von ihnen erzeugbare magnetomotorische Kraft ein Maximum ist, daß sich also nirgends stromdurchflossene Leiter beeinträchtigen. Die Nachteile, die diese Wicklung, die als Durchmesserwicklung bezeichnet wird, für den Anlauf der genannten Motoren mit sich bringt, ergeben sich aus folgenden Überlegungen. ίο the only common rotor winding always one DC winding with a step that was almost exactly equal to one pole pitch. the There were only deviations from this pitch as a result of the selected grooves and Staff numbers and were always kept as small as possible. Such windings will be characterized in their mode of action that the magnetomotive force that can be generated by them Force is a maximum, so that no current-carrying conductors affect each other. The disadvantages that this winding, which is referred to as diameter winding, for brings about the start-up of the motors mentioned, result from the following considerations.

Da der Motor als Induktionsmotor mit einem möglichst guten Leistungsfaktor arbeiten soll, darf der von der Statorwicklung s (Fig. 1) in Richtung der y-Achse erzeugte Kraftfluß Φ₁ nicht zu groß gewählt werden. Da andererseits der Motor als Induktionsmotor auch eine gewisse Überlastbarkeit haben muß, kann Φ_χ nicht beliebig klein gewählt, der Leistungsfaktor daher nicht beliebig verbessert werden. Durch diese Bedingungen ist Φ_χ bestimmt. Since the motor should work as an induction motor with the best possible power factor _{, the power flow Φ 1} generated by the stator winding s (Fig. 1) in the direction of the y-axis must not be too large. Since, on the other hand, the motor as an induction motor must also have a certain overload _{capacity, Φ χ} cannot be chosen to be arbitrarily small, so the power factor cannot be improved arbitrarily. These conditions determine _{Φ χ.}

Als Repulsionsmotor muß der Motor ferner imstande sein, wenigstens bei normalem Drehmomente seine synchrone Drehzahl zu erreichen, damit der meist selbsttätige Kurzschließer des Rotors zur Wirkung kommt. Sind gleichzeitig die beiden ersten Bedingungen im gewünschten Maße erfüllt, so ist der Fluß Φ_χ meist schwach, so daß der Bürstenverschiebungswinkel α (Fig. 1) klein wird und etwa 10 bis 15 ° beträgt. Es wird nämlich durch den Fluß Φ₁ innerhalb derjenigen Rotorwindungen, die im Winkel 180 — 2 a liegen, eine bestimmte E. M. K. transformatorisch hervorgerufen, die — bis auf kleine, durch Streuung und Widerstände bedingte Unterschiede — der E. M. K. gleich ist, die durch Rotation derselben Windungen im Rotorflusse Φ₂ erzeugt wird. Dieser Fluß Φ₂ wird nun bekanntlich durch die Ampereleiter des Rotors erzeugt, die innerhalb des Winkels 2 α liegen, und steht räumlich senkrecht zu Φ_χ. Wäre nun α groß, so wäre Φ₂ groß, und um eine 'der transformatorischen gleichwertige E. M. K. durch Rotation hervorzubringen, brauchte sich der Rotor nur langsam zu drehen. Um ihn zum synchronen Lauf zu bringen, muß man den Winkel a verkleinern.As a repulsion motor, the motor must also be able to reach its synchronous speed at least at normal torques so that the mostly automatic short-circuiter of the rotor comes into effect. If the first two conditions are met to the desired extent at the same time, the flux Φ _{χ is} usually weak, so that the brush displacement angle α (FIG. 1) becomes small and amounts to about 10 to 15 °. In fact, the flux Φ ₁ within those rotor windings that are at an angle of 180 - 2 a causes a certain EMF transformer, which - apart from small differences caused by scattering and resistances - is the same as the EMF that results from the rotation of the same windings is generated in the rotor flux Φ _2. This flux Φ ₂ is now known to be generated by the ampere conductors of the rotor, which lie within the angle 2 α, and is spatially perpendicular to Φ _χ . If α were now large, then Φ ₂ would be large, and in order to produce an EMF equivalent to the transformer emf through rotation, the rotor only had to turn slowly. In order to make it run synchronously, the angle a must be reduced.

In der so bestimmten Lage bleiben die Bürsten stehen. Schaltet man aber den stillstehenden Motor in dieser Einstellung unmittelbar an das Netz, so entsteht ein sehrThe brushes stop in the position determined in this way. But if you switch the stationary one Motor in this setting directly to the mains, this creates a very

starker Stromstoß. Es ist nämlich die Zahl der Rotorleiter innerhalb 180 — 2 α verhältnismäßig groß, ebenso die durch Φ₁ erzeugte E. M. K.; diese bringt einen starken Rotorstrom hervor, der seinerseits wieder einen großen Statorstrom bedingt. Zu gleicher Zeit erhält man ein unnötig großes Anzugsmoment, welches das in der Praxis meist verlangte zweieinhalbfache um ein erhebliches übersteigt und etwa das vierfache des Normalen beträgt. Ersichtlich erreicht man mit der vorausgesetzten Anordnung nicht alle wünschenswerten Eigenschaften des Motors. Wesentlich besser werden durch die nachfolgend be-strong current surge. The number of rotor conductors within 180 - 2 α is relatively large, as is the EMF generated _{by Φ 1;} this produces a strong rotor current, which in turn causes a large stator current. At the same time, you get an unnecessarily large tightening torque, which exceeds the two and a half times usually required in practice by a considerable amount and is approximately four times the normal. Obviously, one does not achieve all of the desirable properties of the engine with the assumed arrangement. Much better will be achieved through the following

schriebene Erfindung die Bedingungen erfüllt. Der Grundgedanke der Erfindung besteht im wesentlichen darin, einen Rotor zu benutzen, bei dem während des Anlaufes als Repulsionsmotor die Zahl der Leiter der in sich elektrisch geschlossenen Wicklung (Trommelwicklung), welche die transformatorische E. M. K. hervorbringen, vermindert, dagegen während des Laufes als Induktionsmotor möglichst sämtliche Leiter nutzbar sind. Solche Wicklungen werden in ihrer Wirkungsweise dadurch gekennzeichnet, daß die durch sie erzeugbare magnetomotorische Kraft beim Anlauf nicht ihr Maximum besitzt, sondern erst wieder im Laufe als Induktionsmotor diesem Maximum entweder nur wieder zustrebt oder es ganz erreicht. Dadurch wird erstens der Rotorstrom des stillstehenden Motors an sich kleiner. Weil aber der kleinere Strom außerdem auch weniger Rotorwindungen durchfließt, so wird der Strom, den die (unveränderte) Statorwicklung zur Kompensation der Rotoramperewindungen aufnimmt, noch kleiner.The invention described meets the conditions. The basic idea of the invention consists essentially in using a rotor in which during start-up as Repulsion motor the number of conductors of the self-contained electrically closed winding (drum winding), which produce the transformative E.M.K., on the other hand, as much as possible while running as an induction motor all conductors can be used. Such windings are in their mode of action characterized in that the magnetomotive force which can be generated by it at start-up does not have its maximum, but only again in the course of this as an induction motor Either just strive for the maximum again or achieve it entirely. First, this becomes the The rotor current of the stationary motor is actually smaller. But because the smaller stream as well also flows through fewer rotor windings, the current that the (unchanged) Stator winding to compensate for the rotor ampere turns, even smaller.

Beispielsweise kann die Einrichtung nach Patentschrift 204533 benutzt werden, die dort für andere Zwecke dient, nämlich ein doppelter .Bürstensatz. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung in Anwendung auf den vorliegenden Fall ist nach den vorstehenden Erläuterungen ohne weiteres gegeben.For example, the device according to patent specification 204533 can be used, which there is used for other purposes, namely a double set of brushes. How this facility works in application to the present case is according to the explanations above given without further ado.

Da bei Repulsions - Induktionsmotoren der Kommutator mehr ein Hilfsapparat ist, wird man ihn und auch den Bürstensatz gern vereinfachen und deshalb lieber einen einfachen Bürstensatz anwenden. Das ist möglich, wenn man an Stelle der Durchmesserwicklung eine Sehnenwicklung verwendet. Umschließt (bei zweipoliger Wicklung) der Sehnenschritt den Bogen ψ, so sind, bekanntlich die auf den Bogen φ = i8o — ψ entfallenden Leiter wegen der in ihnen vorhandenen Stromrichtung immer wirkungslos, falls die kurzgeschlossenen Bürsten im Durchmesser stehen (Fig. 2).Since the commutator is more of an auxiliary device in repulsion induction motors, one likes to simplify it and also the brush set and therefore prefer a simple one Apply brush set. This is possible if, instead of the diameter winding, a Tendon winding used. The tendon step encloses (with two-pole winding) the As is well known, bends ψ are the conductors due to the bend φ = i8o - ψ the current direction in them is always ineffective if the brushes are short-circuited stand in diameter (Fig. 2).

Da es vorteilhaft ist, einphasige Induktionsmotoren mit dreiphasigen Ankern laufen zu lassen, kann man zweckmäßig den Winkel ψ gleich ²/₃ der Polteilung wählen. Ebensogut kann man aber auch eine andere Phasenzahl benutzen und den Wicklungsschritt danach einrichten. Dabei werden noch besondere Vorteile erreicht. Während sich Anlaufstrom und Anlaufmoment bis zu jedem Betrage vermindern lassen, geht das Moment des Induktionsmotors zwar auch etwas, jedoch nur wenig herab, da der Anker auch bei Sehnenwicklung nach dem Kurzschluß stets eine mehrphasige Wicklung bildet. Hierdurch wird erreicht, daß nach dem Kurzschlüsse die magnetomotorische Kraft der Wicklung wächst. Beispielsweise geht bei Wahl eines Wicklungsschrittes von ²/₃ das Moment als Induktions- motor nur um 13 Prozent zurück, während der Anlaufstrom als Repulsionsmotor um 30 bis 35 Prozent zurückgeht. Diese Zahlen werden noch günstiger, wenn man den Schritt noch weiter verkleinert und die Zahl der Phasen gleichzeitig erhöht. Bei einem Wicklungsschritte von Y₄ der Polteilung ist z. B. im Anlaufe nur die Hälfte aller Leiter, nach dem Kurzschlüsse sind aber wieder sämtliche Leiter an der Erzeugung der magnetomotorischen Kraft beteiligt. Infolge der geringeren Weite des Wicklungsschrittes ist ferner der von einer Windung umfaßte Fluß kleiner, mithin das Bürstenfeuer beim Anfahren geringer.Since it is advantageous to run single-phase induction motors with three-phase anchors, you can conveniently ψ the angle equal to ^_2/3 choose the pole pitch. But you can just as well use a different number of phases and set up the winding step accordingly. Special advantages are also achieved here. While the starting current and starting torque can be reduced up to any amount, the torque of the induction motor also decreases somewhat, but only slightly, since the armature always forms a polyphase winding after the short circuit, even when the chord is wound. This ensures that the magnetomotive force of the winding increases after the short circuit. For example, a winding step is in selecting ^{_2/3 of} the moment when the induction motor back by only 13 percent, while the starting current back as repulsion by 30 to 35 percent. These numbers get even cheaper if you reduce the step even further and increase the number of phases at the same time. At a winding step of Y ₄ the pole pitch is z. B. at startup only half of all conductors, but after the short circuit, all conductors are again involved in generating the magnetomotive force. As a result of the smaller width of the winding pitch, the flux encompassed by one turn is also smaller, and consequently the brush fire when starting up is less.

Claims

Patent Claims:

1. AC collector motor, which is used as a repulsion motor with simple, fixed Brush sets starts up (i.e. with two brushes for the pole pair) and as an induction motor continues to run with the collector relieved (repulsion induction motor), characterized in that it has a rotor, in which in the self-contained winding during the start-up period both conductors for the Generation of magnetization as well as the torque are ineffective during the normal running of the motor as an induction motor become effective again.

2. Motor according to claim 1, characterized by a known cord winding of the rotor, the simple brushes being offset from one another by 180 °.

3. Motor according to claim 2, characterized in that the width of the winding step is selected according to the number of phases that the motor has as an induction motor.

For this purpose ι sheet of drawings.