DE662075C - Laeufer fuer mehrpolige, selbstanlaufende Einphasen-Synchronkleinmotoren mit durch Kurzschlusswicklungen auf den Hilfspolen erzeugtem Drehfeld - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 4. JULI 1938

Bei Synchronmotoren müssen für das Intrittfallen des Läufers zugleich verschiedene Bedingungen erfüllt sein, nämlich, daß die Drehzahl des Läufers mit der Frequenz des Ständerfeldes in Übereinstimmung steht und daß diese Übereinstimmung gerade dann vorhanden ist, wenn Ständer- und Läuferpole einander gegenüberstehen und ihr maximales Moment entwickeln. Damit das Intrittfallen

to des Läufers unter den jeweils günstigsten Bedingungen erfolgt, ist es zweckmäßig, den Läufer möglichst leicht auszubilden.

Bei einem selbstanlaufenden Synchronmotor mit mehrpolpaarigem Ständer oder Läufer ist es notwendig, das synchrone Stillstandsmoment des Läufers möglichst gering zu halten, damit aus allen Lagen des Läufers ein zuverlässiger Anlauf erfolgen kann. Dies kann z. B. durch einen großen Luftspalt zwischen Ständer- und Läuferpol erreicht werden. Dieses Mittel bewirkt aber eine erhebliche Verminderung des von dem Motor erzeugten Drehmomentes.

Die .Erfindung ermöglicht das Beibehalten eines verhältnismäßig kleinen Luftspaltes, wodurch ein ausreichend hohes Drehmoment gewährleistet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß bei einem Läufer für mehrpolige Einphasen-Synchronkleinmotoren mit durch Kurzschlußwicklungen auf den Hilfspolen erzeugtem Drehfeld, bei denen der Abstand eines Ständerhauptpoles der einen Polarität von einem Hilfspol der anderen Polarität der Läuferpolteilung und diese der Ständerpolteilung entspricht, die aus Nord- und Südpol bestehenden Polpaare des Läufers mit einem ein ganzes Vielfaches der Ständerpolteilung betragenden gegenseitigen Abstand so angeordnet sind, daß bei jeder einer ¹J₂ Periode entsprechenden Drehung des Läufers nur ein Teil der Läuferpolpaare solchen Ständerpolen gegenübersteht, in denen ein Flußmaximum auftritt. Im einzelnen kann dabei die Zahl der ausgeprägten Läuferpole derart kleiner sein als der Quotient aus Läuferumfang und -polteilung, daß der in Bogengraden gemessene Abstand zweier einem Durchmesser benachbarter Läuferpole gleich i8o° + Polteilung ist. Eine derartige Anordnung hat bei Synchronkleinmotoren mit einer großen Anzahl von Polen, die auf einem kleinen Polumfang zusammengedrängt sind, noch den besonderen Vorteil, daß sich die Läuferpole nicht gegenseitig störend beeinflussen und im Betrieb ihre Polarität unverändert beibehalten, auch dann, wenn der Läufer nicht polarisiert ist

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Richard Schachenmeier in Berlin-Grunewald und Dipl.-Ing. Wilhelm Streb in Berlin-Halensee.

und aus weichem Stahl oder Eisen hergestell ist. Die Verringerung des Läufergewichtes hat außerdem noch den Vorteil, daß dieLagerreibung vermindert und infolgedessen das nutzbare Drehmoment vergrößert wird.

In der Zeichnung sind zwei Au-sführungsbeispiele des Läufers schematisch dargestellt und zwar sollen die beiden Läufer an Stelle eines Läufers mit 24 gleichmäßig verteilten Polen Verwendung" finden.

Der Ständer nach Abb. 1 ist mit 24 Polen ausgestattet, die von einer einzigen Erregerwicklung erzeugt werden und neben ausgeprägten Hauptpolen 1,4,7,10, 13,16,19,22 sowie schwächer ausgebildeten Hauptpolen 2, 5,8,11,14,17,20,23 mit Kurzschlußwicklung versehene Hilfspole 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24 bilden. Die Pole der einen Polarität können z. B. an dem Mantel eines topfförmigen Ständers, die der anderen Polarität an einer Kopfplatte angeordnet sein, wobei zwischen Kopfplatte und Topf eine konzentrische Erregerwicklung angeordnet ist. Die Haupt- und Hilfspole sind so angeordnet, daß sie ein mehrpoliges Drehfeld erzeugen. Da der Ständer 24 Polzacken hat, ist seine Polteilung (kleinster Abstand zwischen zwei benachbarten Polen verschiedenen Vorzeichens) */₂₄.

Bei einer bekannten Synchronmaschine würden den Ständerpolen entsprechende Läuferpole gegenüberstehen, und die Zahl der Läuferpole würde bei einem 24poligen Ständer ebenfalls 24 Läuferpole betragen. Die Polteilung des Läufers wäre dann ebenfalls ¹Z₂₄. Bei dem erfindungsmäßigen Läufer sind jedoch einzelne Pole fortgelassen, aber die Polteilung als solche bleibt die eines 24poligen Motors. Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. 1 besitzt der Läufer sechs Polzacken a, b, c, d,e und /. Die Zacken sind so angeordnet, daß der magnetische und geometrische Schwerpunkt mit der Drehachse zusammenfällt. Verlängert man beispielsweise den Polzacken α über den Drehpunkt hinaus nach rückwärts, so ist der in Bogengraden gemessene Abstand zwischen ■dieser Verlängerung und dem benachbarten Polzacken d gleich der Pol teilung des Ständers, also gleich dem Abstand zweier benachbarter Ständerpole. Infolge der gleichen PoI-teilung von Ständer und Läufer und der Unterdrückung von Ständerpolen wird dabei erreicht, daß die zur Synchronisierung benutzten Richtkräfte in jedem Augenblick nur einzelnen der Läuferpole aufgezwungen werden. Hieraus ergibt sich, daß der Motor nur eine einzige synchrone Betriebsdrehzahl aufweist. Die Anordnung ist so getroffen, daß auch bei am Ständer schwächer ausgebildeten oder unterdrückten Polen die Pole des Läufers nach einer ¹^ Periode entsprechenden Drehung eine der früheren Lage zum Ständer analoge Lage einnehmen. Dadurch wird bewirkt, daß unabhängig von der Zahl und Anordnung der das Drehfeld ergebenden Pole stets in genau ,"{bestimmter Weise Richtkräfte auf den Läufer ;<fermaßen ausgeübt werden, daß eine stark >ynchronisierende Kraft erzeugt wird, die den Läufer zum Einhalten einer bestimmten synchronischen Drehzahl zwingt. Man kann sich also, da am Ständer mehrere gleichmäßig ausgebildete Sektoren vorgesehen sind, nur die Sektoren vertauscht denken, um den Läufer nach einer ¹J₂ Periode entsprechenden Winkeldrehung oder einem Vielfachen davon wieder mit sich selbst zur Deckung zu bringen. Es sei angenommen, daß z. B. der Pol 1 in einem bestimmten Augenblick ein Nordpol ist und daß ihm der Zacken a des Läufers gegenübersteht. Dieser möge ein Südpol sein. In dem angenommenen Fall würde dann dem Ständerpol 4 der Zacken h des "Läufers gegenüberstehen, also ein Nordpol. Der Pole des Läufers, der ebenfalls ein Südpol ist, steht dem Pol 9 gegenüber, der in dem betrachteten Augenblick infolge seiner Kurzschlußwicklung ebenso wie der Pol ϊ 2 unerregt ist, so daß von diesen Polen eine Richtkraft auf den Läufer nicht ausgeübt wird. Dasselbe ist der Fall bei den Läuferpolen e und f, die den schwächer ausgeprägten Ständerpolen 17 und 20 gegenüberstehen. Nach Verlauf von V₂ Periode befindet sich der Läuferpol α unter dem Ständerpol 2, der jetzt ein Nordpol ist, jedoch infolge der verkürzten Ausführung eine verhältnismäßig geringe Richtkraft auf den Läufer ausübt. In dem gleichen Augenblick steht aber der Südpol c und der Nordpol d vor den jetzt erregten Polen 10 und 13, so daß der Läufer wieder eine Richtkraft erfährt. Die Hilfspole 18 und 21 sind unerregt und üben keine Richtkraft auf die Läuferpole e und / aus. Nach einer weiteren ¹J₂ Periode stehen die Läuferpole e und/ den ausgeprägten Ständerpolen 19 und 22 gegenüber, die nun die Richtkraft ausüben. Es kommen also jeweils abwechselnde Pole des Ständers und des Läufers derart zur Wirkung, daß der Läufer eine synchrone Drehzahl annimmt, die die gleiche ist, als wenn der Läufer mit 24 Polen ausgerüstet wäre.

Eine andere Ausführungsform ist in Abb. 2 dargestellt. Der Läufer ist bei dieser Anordnung nur mit vier Polzacken versehen. Auch in diesem Falle nimmt der Läufer eine Drehzahl an, die einem Läufer mit 24 ausgeprägten, in gleichem Abstand angeordneten Polen entspricht. Da die Pole des Läufers auf wenige Stellen konzentriert sind, können sie rerhältnismäßig kräftig ausfallen, so daiä das Drehmoment demjenigen eines Läufers mit einer größeren Anzahl von ausgeprägten Polen entspricht.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Läufer für mehrpolige, selbstanlaufende Einphasen- Synchronkleinmotoren mit durch Kurzschlußwicklungen auf den Hilfspolen erzeugtem Drehfeld, bei denen, der Abstand eines Ständerhauptpoles der einen Polarität von einem Hilfspol der anderen Polarität der Läuferpolteilung entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Nord- und Südpol bestehenden Polpaare des Läufers mit einem ein ganzes Vielfaches der Ständerpolteilung betragenden gegenseitigen Abstand so angeordnet sind, daß bei jeder einer */₂ Periode des Wechselstromes entsprechenden Drehung des Läufers nur ein Teil der Läuferpolpaare solchen Ständerpolen gegenübersteht, in denen ein Flußmaximum auftritt.
2. 2. Läufer für mehrpolige, selbstanlaulende Synchronkleinmotoren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der ausgeprägten Läuferpole derart kleiner ist als der Quotient aus Läuferumfang und -polteilung, daß der in Bogengraden gemessene Abstand zweier einem Durchmesser benachbarter Läuferpole (z.B. 14 und 17 oder 13 und 16) gleich i8o° + Polteilung ist.
3. 3. Läufer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei am Ständer schwächer ausgebildeten oder unterdrückten Polen die Pole des Läufers in solcher Anzahl und Verteilung vorhanden sind, daß die Läuferpole jeweils nach einer ¹^ Periode des Wechselstroms entsprechenden Drehung eine der früheren Lage zum Ständer analoge Lage einnehmen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen