DE525417C - Mit Mehrphasenstrom gespeister asynchroner Wanderfeldmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf mit Mehrphasenstrom gespeiste elektrische Wanderfcldtnotoren, deren Ständer eine Anzahl von nebeneinanderliegenden, einander nicht übergreifenden, ringförmigen Spulen besitzt, welche magnetische Wanderfelder erzeugen, die einen beweglichen Anker nach dem Prinzip der Induktionsmaschine in fortschreitende Bewegung versetzen. Bei den bisher bekannten Wander feldmotoren der genannten Art wurde die Ständerwicklung in analoger Weise wie ein gewöhnlicher Asynchronmotor vom Mehrphasennetz aus gespeist, so daß ein Wanderfeld entsteht, das eine der Frequenz des speisenden Netzes und der Polteilung entsprechende Wandergeschwindigkeit besitzt. Dieses Wanderfeld hat aber den Nachteil, daß seine Amplitude stark schwankt, so daß sich kein gleichmäßig wanderndes, konstantes Wanderfeld ausbilden kann.

Dieser Nachteil wird durch die Erfindung dadurch beseitigt, daß der Wanderfeldmotor eine solche Schaltung der Ständerspulen erhält, daß aufeinanderfolgende, an verschiedene Netzphasen angeschlossene Spulen gegenläufig gewickelt oder mit verschiedenem Wicklungssinn an das Netz angeschlossen sind, so daß sie bei einer Phasenzahl m des speisenden

Netzes um - ■- — phasen verschobene Ströme m

führen. Ein solcher Motor arbeitet, obwohl er eine ringförmige Wicklung besitzt, mit einem Wanderfeld von annähernd konstanter Amplitude, er vereinigt also den Vorteil des Fehlens von Stirnverbindungen mit dem Vorteil eines konstanten Wanderfeldes. Es sei bemerkt, daß es bereits bekannt ist, umlaufende Maschinen, die eine Trommelwicklung haben, mit Strömen von höherer Phasenzahl als der Netzphasenzahl zu speisen.

Die Erfindung soll nun an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Abb. ι und 2 zeigen in einem axialen Schnitt und in einem Querschnitt eine Vorrichtung, durch die einem Körper oder einer damit verbundenen Stange in an sich bekannter Weise eine Hinundherbewegung erteilt werden soll, ähnlich wie ein Kolben in dem Zylinder einer Dampfmaschine hin und her bewegt wird. Diese hin und her gehende Bewegung kann dann zu irgendeiner Arbeitsleistung herangezogen werden.

Abb. 3 zeigt das Schaltungsschema dieser Vorrichtung, und die Abb. 4 veranschaulicht die Art und Weise, wie das Wanderfeld hervorgerufen wird, in der sechs Stellungen des Vektordiagramms eines Dreiphasenstromes während einer Periode und unter jeder dieser Stellungen des Vektordiagramms ein schematischer Axialschnitt durch einen Teil der Spulen und durch die erzeugten magnetischen Felder dargestellt sind.

Die Vorrichtung nach Abb. ι besteht aus einem Gehäuse ι mit zwei Lagern, in denen die Stange 5 derart geführt ist, daß sie sich in ihrer Längsrichtung hin und her bewegen kann. In dem Gehäuse 1 ist ein zylindrischer Hohlkörper befestigt, der nach Parallelkreisen verlaufende Nuten besitzt, in welche Spulen 2 eingelegt sind. Auf der Stange 5 ist ein zylindrischer Läufer 3 befestigt, der, ebenso wie das zylindrische Ständerpaket, nach Parallelkreisen verlaufende Nuten mit den Spulen 4 besitzt. Zwischen der zylindrischen Fläche des Läufers und der hohlzylindrischen Fläche des Ständers befindet sich ein schmaler Luftspalt 7.

Die konstruktive Durchführung dieser Vorrichtung und ihrer Einzelheiten kann selbstverständlich in der mannigfachsten Weise verändert werden, wobei man sich aller Erfahrangenauf dem Gebiete des elektrischen Motoren- und Apparatebaues bedienen kann.

Die Spulen 2 des feststehenden Teiles der Maschine sind_: nun beispielsweise an ein Dreiphasennetz Ij II, III angeschlossen, wie dies Abb. 3 zeigt, und zwar erfindungsgemäß derart, daß die erste und dritte Spule 1 bzw. 3 in gleichem Sinne an die zugehörige Phase, die dazwischenliegende Spule 2' aber an die zugehörige Phase umgekehrt angeschlossen ist. Die vierte Spule 1' ist mit der ersten Spule 1 in Serie geschaltet, aber verkehrt gewickelt, und daran schließt sich wieder eine Spule 1, im gleichen Sinne gewickelt wie die erste, usf. Mit der Spule 2' sind die Spulen 2 und 2' und mit der Spulen die Spulen 3' und 3 in der gleichen Weise hintereinandergeschaltet usf. Am Ende sind ,alle diese Spulen zu einem Sternpunkt zusammengeführt.

Die Spulen 4 des beweglichen Läufers können in ähnlicher Weise gewickelt sein, wie dies in Abb. 3 für die Spulen des feststehenden Teiles der Maschine angedeutet ist; doch wären in diesem Falle nicht nur die letzten Spulen, sondern auch die ersten Spulen in Stern- oder Dreieckschaltung zusammenzuschließen, so daß also das Ganze sich als eine Kurzschlußwicklung darstellen würde.

Der verkehrte Anschluß der Spulen 2' (Abb. 3) stellt sich in dem üblichen Vektordiagramm (Abb. 4) so dar, daß der Vektor II, der bei gewöhnlichem Dreiphasenstrom mit den Phasen I und II je einen Winkel von 120⁰ einschließt, um i8o° verdreht dargestellt werden muß, so daß also anstatt des Vektors 2 der Vektor 2' in das Diagramm einzutragen ist. Daraus ergibt sich, daß die drei Vektoren 1,-2' und 3 jetzt aufeinanderfolgende Winkel von nur 6o° einschließen, und ähnliche Verhältnisse würde man erhalten, wenn man jede der beiden anderen Phasen verkehrt anschließen würde.

Für das Zustandekommen eines elektromagnetischen Wanderfeldes im Sinne der Erfindung kommt es nun im allgemeinen darauf an, wenn ein möglichst konstantes Wanderfeld erhalten werden soll, daß der Phasenunterschied zwischen zwei aufeinanderfolgen-

i8o° den Phasen gleich sein soll , wobei m die

Anzahl der Phasen bedeutet. Bei Dreiphasenstrom ζ. B. soll nach dieser Regel der PM-senunterschied zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Phasen ——=='6o° betragen. Diese

Verhältnisse bestehen, zwischen je drei nebeneinanderliegenden Phasenspulen nach Abb. 3. Unter den in der Abb. 4 gezeichneten Vektordiagrammen sind schematische Axialschnitte durch einen Teil der Vorrichtung nach Abb. ι gezeigt, wobei von jeder Spule nur ein Draht im, Querschnitt durch einen Ideinen Kreis veranschaulicht ist. In den Drahtquerschnitten, in welchen der Strom von \'orn nach hinten fließt, ist ein Kreuz und in den Drahtquerschnitten, in denen der Strom von hinten nach vorn fließt, ein Punkt eingetragen. Die neun nebeneinanderliegenden Drahtquerschnitte entsprechen der in Abb. 3 dargestellten Schaltung, und daraus ergibt sich, daß in der ersten, in Abb. 4 dargestellten Lage des Vektordiagramms je drei nebeneinanderliegende Drahtringe (Spulen) in gleicher Richtung von den elektrischen Strömen durchflossen werden. Die magnetischen Felder, die sich um diese. Stromleiter bilden, sunnriieren sich und hüllen alle im gleichen Sinne vom Strom durchflossenen Leiter 'ein, wie dies durch die gestrichelten Linien gezeigt ist, wobei die Pfeile die Richtung der magnetischen Kraftlinien andeuten. Dort, wo die magnetischen Kraftlinien auseinanderlaufen, entsteht ein Nordpol. Die magnetischen Kraftlinien überqueren auch den Luftspalt 7 zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Teil der Vorrichtung und werden durch den beweglichen Teil hindurch geschlossen.

Bei der Drehung des Vektordiagramms um 6o° ändert sich in einzelnen Drahtringen die Strömungsrichtung, und damit ändert sich auch das magnetische Feld, und man kann an den Änderungen der magnetischen Felder, wie sie in den weiteren Diagrammen der Abb. 4 dargestellt sind; in denen das Vektordiagramm immer um 6o° weitergedreht erscheint, genau erkennen, wie die magnetischen Felder in bekannter Weise im Sinne des Pfeiles'/■ wandern. Hierdurch werden in den Wicklungen des Läufers phasenverschobene Induktionsströme hervorgerufen, die die Bewegung dieses Teiles zur Folge haben, wobei Arbeit geleistet wird.

Bekanntlich wird die Wanderung des ma-

gnetischen Feldes umgekehrt, wenn zwei Phasen umgeschaltet oder vertauscht werden. Wenn daher der Läufer bei entsprechender Schaltung zuerst von links nach rechts gegangen ist und dann mittels des einen Umschalters zwei Wicklungen vertauscht an das Netz angeschlossen werden, so muß der Läufer in bekannter Weise auch seine Bewegungsrichtung umkehren, wodurch eine fortgesetzte

ίο Hinundherbewegung erzeugt wird.

Wie die Abb. 3 zeigt, kann diese Umschaltung zweier Phasen auch selbsttätig erfolgen, was durch einen Umschalter erreichbar ist, der z. B. aus einem auf der Welle 5 sitzenden Kollektor 6 und Bürsten 8 bestehen kann.

Der Abstand der aufeinanderfolgenden Pole des magnetischen Wanderfeldes hängt selbstverständlich von der Anordnung der Wicklungen ab, und man kann diese Polteilung verschieden groß erhalten. Die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Körpers hängt nun von diesen gegenseitigen Abständen der aufeinanderfolgenden Pole ab, und man kann daher durch Änderung der Verteilung der Spulen und der in Betracht kommenden elektrisehen Größen jeden gewünschten Bewegungseffekt und jede gewünschte Arbeitsleistung erreichen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Mit Mehrphasenstrom gespeister asynchroner Wanderfeldmotor, dessen Ständer eine Anzahl von nebeneinanderliegenden, einander nicht übergreifenden, ringförmigen Spulen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende, an verschiedene Netzphasen angeschlossene Spulen der Ständerwicklung gegenläufig gewickelt oder mit verschiedenem Wicklungssinn so an das Netz angeschlossen sind, daß sie bei einer Phasenzahl (m) des speisenden

   i8o°
   m

   phasenverschobene Ströme

   Netzes um

   führen.
2. 2. Wanderfeldmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Läuferwicklung aus einer Anzahl von ringförmigen, in gleichmäßigen Abständen nebeneinanderliegenden Spulen besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen