DE558172C - Asynchroner Kurzschlusslaeufermotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen asynchronen Kurzschlußläufermotor, dessen Läufer zwei gegeneinander verdrehbare Teile mit in Reihe geschalteten Wicklungsstäben aufweist, S die im Stillstand des Motors gegeneinander phasenverschoben sind und während des Anlassens allmählich in phasengleiche Stellung übergeführt werden. Die Erfindung bezweckt eine solche Ausbildung derartiger Motoren, daß

to ihre gegeneinander verschiebbaren Läuferteile nach jedesmaligem Stillsetzen von selbst in die phasenverschobene Stellung zurückkehren, so daß sie ohne Anwendung von Ingangsetzungsapparaten, wie Umschalter, Transformatoren

o. dgl., in Gang gesetzt werden können. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die beiden Läuferteile durch eine mechanischeVorrichtung miteinander verbunden werden, durch welche sie im Stillstand in der phasen-

ao verschobenen Lage gehalten werden, und welche so bemessen ist, daß das nach dem Einschalten der Ständerwicklung auf den Läuferteil, der drehbar auf der Läuferwelle angeordnet ist, zur Wirkung kommende Drehmoment die Phasen-Verschiebung allmählich rückgängig zu machen vermag. Die die phasenverschobene Lage der Läuferteile bei stillstehendem Motor sichernde mechanische Vorrichtung erhält dabei vorzugsweise als wirksamen Teil einen z. B. aus einer Spiralfeder bestehenden Kraftspeicher, welcher eine drehende Kraft auf den drehbaren Läuferteil ausübt, die dem beim Einschalten der Ständerwicklung wirksam werdenden Drehmoment entgegenwirkt. Die durch das Drehfeld des Ständers eingeleitete Verdrehung des drehbai auf der Läuferwelle angeordneten Läuferteils wird außerdem zweckmäßig durch eine Schleifkupplung oder eine sonstige Bremsvorrichtung abgebremst.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele eines Kurzschlußmotors gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Abb. ι ist ein Schnitt durch einen Kurzschlußmotor mit einem ringgewickelten Ständer und zwei scheibenförmigen Läuferteilen.

Abb. 2 ist ein Schnitt in größerem Maßstabe, ' welcher die Reibungskupplung bei dem Motor gemäß Abb. 1 zeigt.

Abb. 3 ist ein Schnitt nach Linie III-III von Abb. i, welcher die Kurzschlußwicklung bei dem einen der Läuferteile zeigt.

Abb. 4 ist ein Schnitt einer Einzelheit nach der Linie IV-IV von Abb. 2.

Abb. 5 ist ein Schnitt, teilweise weggebrochen, nach der Linie V-V von Abb. 2.

Abb. 6 zeigt das Prinzip, angewendet auf einen Kurzschlußmotor mit zylindergewickeltem Läufer.

Abb. 7 zeigt ein Bruchstück eines Motors von dem in Abb. 1 gezeigten Typ, wo die Einstellung des losen Ständers von Hand geschehen kann.

Gemäß Abb. 1 bis 5 besteht der Motor aus einem Mantel 1, in welchem ein scheibenförmiger Ständer 2 mittels passender Stützen 3 gelagert ist. Der Ständer ist vorzugsweise durch Aufwickeln aus Blechband in Spulenform hergestellt. Außerdem ist in dem Mantel 1 eine Welle 4 angeordnet, die den Läufer trägt, welcher

aus zwei scheibenförmigen Teilen 5, 6 besteht, welche je mit einem Magnetkern 7, 8 versehen sind, der gleichfalls durch Aufwickeln aus Blechband in Spulenform hergestellt sein kann. Der Kern 7 wird von einer Nabe 9 getragen, welche mittels eines Keils 10 an der Achse befestigt ist. Der Kern 8 wird von einer Nabe 11 getragen, welche lose auf der Achse 4 gelagert ist. Die Naben 9 und 11 stoßen gegeneinander, to und, um ihre gegenseitige Beweglichkeit zu gewährleisten, ist ein Kugellager oder ein anderes reibungsdämpfendes Mittel 12 zwischen ihnen vorgesehen. Die Kupferwicklung des Läufers besteht aus zwei Kurzschlußringen 13,14, die den äußeren Teil der Wicklung des Ständers umfassen. Diese Ringe sind miteinander mittels Kupferstäbe 15,16 verbunden, die an ihren inneren Enden abgebogen sind und den inneren Teil der Ständerwicklung umfassen. Jedes Paar Kupferstäbe ist mittels biegsamer Kabel o. dgl. 17 verbunden. Außerdem sind die Kupferstäbe in jeder der Läuferhälften zu einem später angegebenen Zweck mit Ringen 18, 19 versehen, welche die einzelnen Stäbe in jeder der Läuferhalf ten miteinander verbinden.

Wie ersichtlich, ist die lose Läuferhälfte 8

um die Achse gegenüber der festen Läuferhälfte 7 in an sich bekannter Weise verdrehbar. Die biegsamen Kabel 17 halten hierbei die elektrisehe Verbindung der Stäbe aufrecht.

In Abb. 2 ist in größerem Maßstab eine Ausführungsform für die erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt, die die lose Läuferhälfte in einer bestimmten Winkelstellung gegenüber der festen Läuferhälfte hält, wenn der Motor stillsteht, und welche ferner bewirkt, daß, wenn dem Ständer Strom zugeführt wird, die lose Läuferhälfte sich nach und nach phasengleich mit der festen Läuferhälfte einstellt. Diese Vorrichtung besteht hauptsächlich aus einer kegelförmigen Kupplung 20, welche auf der Welle 4 verschiebbar, aber nicht drehbar ist, indem ein auf der Achse befestigter Keil 21 dem Kupplungsteil 20 erlaubt, in der Achsenrichtung hin und her zu gleiten. Der kegelförmige Teil der Kupplung paßt in eine entsprechende Aussparung in der Nabe 11, wodurch die Läuferhälfte 8, wenn die Kupplung nach links (auf der Zeichnung) gepreßt wird, über diese Kupplung mit der Welle verbunden wird.

Auf der Nabe 11 ist ein Zapfen 22 angeordnet, der einem Zapfen 23 auf dem Kupplungsteil 20 gerade gegenüberliegt. An jedem dieser beiden Zapfen ist eine Spiralfeder 24 befestigt, die die Welle konzentrisch umgibt. Ferner ist die Nabe 11 mit einer Aussparung 25 (Abb. 5) versehen, die in einem Sektor der Nabe, der elektrischen Graden der Ständerwicklung entspricht, ringförmig verläuft, Die Aussparung 25 nimmt einen Vorsprung 26 auf, der an dem Kupplungsteil 20 befestigt ist. Diese Teile arbeiten in der Weise zusammen, daß, wenn der Kegel 20 nicht mit der Nabe 11 in Eingriff ist und dem Ständer kein Strom zugeführt wird, die Feder 24 den Läuferteil 8 und die Nabe 11 in der gegenüber dem Läufer 7, 9 phasenverschobenen Stellung (Anlaßstellung) hält. In dieser Stellung sind die Stäbe in der einen Hälfte des Läufers gegenüber den Stäben in der anderen Hälfte des Läufers ungefähr um 180 elektrische Grade verschoben. Die Nabe 11 besitzt ferner einen scheibenförmigen Ansatz 26', der einen zylinderförmigen Teil 27 trägt. Der zylinderförmige Teil 27 ist gemäß Abb. 4 mit Rillen 28 versehen, die einen auf einer lose auf der Welle 4 gelagerten Scheibe 30 angeordneten Zapfen 29 aufnehmen. Die Scheibe 30 ist ferner mit Stangen 31 versehen, an deren Enden Kolben 32 befestigt sind, die von Zylindern 33 im Kupplungsteil 20 aufgenommen werden. Die Zylinder 33 enthalten entweder nur Luft oder die können mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Öl, gefüllt sein.

Im Kolben 32 ist ein Kanal 34, der von der einen Seite des Kolbens zu der anderen führt; eine Schraube 35, die sich durch die Kolbenstange hindurch bis zur Außenseite der Scheibe 30 erstreckt, dient zum Regulieren der Flüssigkeitsmenge, die durch den Kanal 34 dringen kann. Mittels der Kolbenstange 31 wird die Scheibe 30 von der Kupplung 20 mitgenommen, wenn sich die Welle dreht.

Die beschriebene Kupplung wirkt in folgender Weise:

Wenn der Ständer eingeschaltet wird, wird der Läufer in Umdrehung versetzt, und die lose Hälfte 8 des Läufers mit der Nabe 11 hat dann das Bestreben, sich schneller als der feste Teil des Läufers in der Umdrehungsrichtung zu drehen, welche Richtung durch einen Pfeil in Abb. 5 angedeutet ist. Diesem Bestreben zufolge entsteht zwischen der Nabe Ii und dem Kupplungsteile 20 eine räumliche Phasenverschiebung, die bewirkt, daß der Zapfen 29 in der Rille 28 gleitet und die Scheibe 30 in der Achsenrichtung nach links (Abb. 1 und 2) preßt. Der Druck, welchen die Scheibe 30 hierbei erzeugt, wird mittels des Kolbens oder der Kolben 32 auf den Kupplungsteil 20 übertragen, der sofort die Drehung der Nabe 11 gegenüber dem Kupplungsteil 20 abbremst. Der Druck auf die Innenseite des Kolbens 32 nimmt indessen nach und nach ab, indem die Flüssigkeit durch den Kanal und auf die Außenseite des Kolbens hinausdringt. Dadurch wird die Kupplung 20 etwas gelöst, und der Läufer 8 erhält wieder Gelegen- ■ heit, sich gegenüber dem Kupplungsteil 20 und der festen Läuferhälfte 7 zu drehen. Durch diese neue Drehung wird die Scheibe 30 weiter in der Achsenrichtung verschoben, wodurch der Stempel wiederum die Kupplung in Eingriff mit der Nabe 11 drückt und die weitere relative Be-

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wegung des Läufers gegenüber den übrigen Läuferteilen verhindert wird, bis der Druck auf der Unterseite des Kolbens 32 dadurch wieder ausgeglichen wird, daß die Flüssigkeit durch den Kanal 34 strömt.

Dieses Spiel setzt sich fort, bis der Läufer 8 und die Nabe 11 in phasengleiche Stellung gelangt sind. In dieser Stellung legt sich die Klaue 26 (Abb. 5) gegen das andere Ende der Aussparung 25 in der Nabe 11 an. Sobald der Strom ausgeschaltet wird, bewirkt die Feder 24, daß der lose Teil 8 des Läufers in seine ursprüngliche Stellung zurückgeführt wird. Der Motor ist somit zum Wiederanlassen bereit. Nahe der Stelle, wo sich die Kurzschlußstäbe der Läuferteile treffen und mittels biegsamer Kabel oder Leitungen 17 verbunden sind, sind die Kurzschlußstäbe eines jeden Läuferteiles mit einem Ring 18 bzw. 19 verbunden, der zwischen je zwei Stäben mit einer Aussparung 36 versehen ist. Wenn der Ständer eingeschaltet wird und die Läuferteile um 180 elektrische Grade gegeneinander verschoben sind, schließt sich der Strom über die Stäbe derselben Läuferhälfte. Mittels der Einschnitte 36 wird ein Widerstand zwischen den Stäben gebildet, der durch passende Dimensionierung der Ringe und der Aussparungen 36 derart reguliert werden kann, daß der Strom, welchen der Ständer aufnimmt, auf den jeweils zulässigen Wert begrenzt werden kann. Der Motor läuft somit als Induktionsmotor mit Schleifringcharakteristik an. Nachdem sich der lose Läufer, wie oben beschrieben, mit dem festen Läufer in Phase eingestellt hat, fließt der Strom nicht mehr durch die Ringe 18 und 19, sondern von der einen Hälfte des Läufers in die entsprechenden Stäbe der anderen Hälfte des Läufers.

In Abb. 6 ist ein anderes Ausführungsbeispiel für den Motor gemäß der Erfindung gezeigt.

Hier besteht der Motor aus einem Mantel 37, dem ein zylindrischer Ständer 38 mit Ständerwicklungen 39 angeordnet ist. Außerdem ist in ihm eine Welle 40 gelagert, die einen zylinderförmigen Läufer trägt, der aus dem Teil 41 und dem Teil 42 besteht. Der Läuferteil 41 ist auf einer Nabe 43 gelagert, welche mittels eines Keils 45 auf der Welle 40 befestigt ist, und der Läuferteil 42 ist auf einer Nabe 46 gelagert, welche frei auf der Welle 40 drehbar ist. Da, wo die Naben 43,46 zusammenstoßen, ist ein Kugellager o. dgl. 47 und eine Spiralfeder 48 angeordnet, welche auf der einen Seite an der festen Nabe 43 und auf der anderen Seite an der losen Nabe 46 mittels Zapfen 49, 50 befestigt ist. Diese Feder dient, wie an Hand der vorgehenden Abbildung beschrieben, dazu, die Läuferteile 41, 42 in einer bestimmten Phasenlage zueinander zu halten, wenn der Motor stillsteht. In Übereinstimmung mit der vorangehenden Beschreibung ist eine Kupplung 51 vorgesehen, die in der Achsenrichtung gleiten kann, indem sie auf der Welle mittels eines Keils 52 befestigt ist und die eine Klaue 53 trägt, welche in eine Aussparung in der Nabe 46 eingreift. Die Kupplung 51 wird mittels einer Schraubenfeder 54 gegen die Nabe 46 gedrückt; sie ist mit einer ringförmigen Nut 55 versehen, die eine Gabel 56 aufnimmt, welche an einem Punkt 57 am Mantel 37 befestigt ist. Die Gabel 56 ist nach oben außerhalb des Mantels 57 zu einem Handgriff 58 verlängert, mittels dessen die Kupplung 51 zurückgezogen werden kann. Die Lauf erteile 41 und 42 sind mit Kurzschlußstäben 59,60 versehen, die an den Enden des Motors wiederum mittels Kurzschlußringen 61, 62 miteinander verbunden sind. Da, wo sich die beiden Sätze von Kurzschlußstäben 59 und 60 treffen, sind sie mittels biegsamer Kabel 63 verbunden und außerdem mit Ringen 64, 65 entsprechend den Ringen 19 und 18 in Abb. 1 versehen.

Bevor der Motor in Gang gesetzt wird, besitzt der Läufer 42 eine Phasenverschiebung gegenüber dem Läufer 41 von ungefähr 180 elektrischen Graden. Wenn der Ständer eingeschaltet wird, werden die einzelen Läuferteile je für sich als Kurzschlußanker wirken. Ihr Widerstand kann gewählt werden, wie in Verbindung mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist. Wenn der Motor eine passende Geschwindigkeit erhalten hat, wird der Handgriff 58 etwas nach links (in der Zeichnung) gedrückt, wodurch der Läufer 42 gegen die Kupplung 51 schleift und sich nach und nach gegenüber dem Läufer 41 in phasengleicher Lage einstellt. Von diesem Augenblick an läuft der Motor wie ein gewöhnlicher Kurzschlußmotor. In Abb. 7 ist eine andere Ausführungsform für die Regelung der Stellung des losen Läuferteils gegenüber dem festen gezeigt. Hier ist die Nabe ii' mit steilen inwendigen Gewinden 66 versehen, welche eine entsprechende Schraube 67 aufnehmen, die auf der Welle über einen Keil 68 gleitbare Führung hat. An dem äußeren Ende ist die Schraube mit einer Nut versehen, die eine Gabel 69 aufnimmt, die mit einer Muffe 70 versehen ist. Die Muffe ist innen mit einem Gewinde versehen, das eine Schraube 71 aufnimmt, die aus dem Mantel 72 des Motors herausragt und mit einem Handrad 73 versehen ist. Wenn der Läufer 8' eingestellt werden soll gegenüber dem anderen Läufer, der auf der Welle 4' fest gelagert ist, wird das Handrad 64 gedreht. Die Gabel 69 wird dadurch nach rechts oder links gezogen, und die Schraube 67 muß eine entsprechende Bewegung ausführen. Diese Bewegung wird auf den Läufer 8' in Form einer Drehbewegung übertragen, so daß dessen Phasenlage gegenüber dem losen Läufer verändert wird. Bei genügender Ventilation für den Widerstand in den Ringen 19' der Kurzschlußstäbe ist es somit möglich, diesen Kurzschlußmotor als einen

regulierbaren Schleifringmotor zu betrieben, und man erhält dann eine außerordentlich zweckmäßige elektrische Maschine.

Es ist leicht verständlich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Mittel zur Regelung der Bewegung des losen Läuferteiles gegenüber dem festen Läuferteil beschränkt ist, da viele Vorrichtungen, die diese Arbeit ausführen können, bereits wohlbekannt sind und die hier ίο beschriebenen Ausführungsformen ersetzen können.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Asynchroner Kurzschlußläufermotor, dessen Läufer zwei gegeneinander verdrehbare Teile mit in Reihe geschalteten Wicklungsstäben aufweist, die im Stillstand des Motors gegeneinander phasenverschoben sind und während des Anlassens allmählich in ao phasengleiche Stellung übergeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Läuferteile im Stillstand in der phasenverschobenen Lage durch eine mechanische Vorrichtung gehalten werden, die so be-S5 messen ist, daß das auf den drehbar auf der Läuferwelle angeordneten Läuferteil wirkende Drehmoment nach Einschalten der Ständerwicklung die Phasenverschiebung selbsttätig allmählich rückgängig macht.
2. 2. Kurzschlußläufermotor nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Vorrichtung einen Kraftspeicher, beispielsweise eine Spiralfeder, enthält.
3. 3. Kurzschlußläufermotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die während der Anlaßperiode erfolgende Drehbewegung des auf der Läuferwelle drehbaren Läuferteils durch eine Schleifkupplung oder eine ähnliche Bremsvorrichtung abgebremst wird. .
4. 4. Kurzschlußläufermotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in axialer Richtung wirkende Schleifkupplung durch einen an einer axial auf der Welle verschiebbaren Scheibe (30, Abb. 2) befestigten Stift (29, Abb. 2 und 4) betätigt wird, der in eine am festen Kupplungsteil schräg zur Umfangsrichtung angeordnete Rille (28) eingreift, und daß die axiale Verschiebung von der Scheibe (30) auf den losen Kupplungsteil (20) über einen aus Zylinder (33) und Kolben (32) bestehenden Luft- oder Ölpuffer übertragen wird.
5. 5. Kurzschlußläufermotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkupplung von Hand mittels eines Hebels oder einer ähnlichen Einrichtung betätigt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen