DE664700C - Langsam laufender Wechselstrommotor - Google Patents

Description

Für die Konstruktion langsam laufender Wechselstrommotoren ist es erforderlich, ein Drehfeld oder Wechselfeld mit sehr kleiner Polteilung herzustellen. Wünscht man z. B, eine Drehfeldgeschwindigkeit von 30 m/s, so darf die Polteilung nur 3 mm betragen. Durch die Erfindung wird eine solche kleine Polteilung in besonders einfacher Weise ermöglicht.

Es sind bereits langsam laufende Wechselstrommotoren bekannt mit einer Wechselstromerregerspule, die längs des Spulenumfanges wenigstens teilweise von einem Eisenmantel umschlossen ist, der an der dem zwei^:

ten Teil des Motors (Läufers) zugekehrten Seite durch einen mäanderartig verlaufenden Luftspalt aufgeschnitten ist. Dadurch führen die zahiiräderartig ineinandergreifenden Teile des Mantels abwechselnd einen Fluß entgegengesetzter Polarität, der sich von dem einen zum nächsten Mantelzahn über den zweiten Teil des Motors (Läufers) schließt.

Errindungsgemäß ist der Mantel durch einzelne Bleche oder Platten gebildet, in deren Ebenen die Maschinenachse liegt, und in der Aufeinanderfolge der Bleche in der Umfangsrichtung der Maschine bildet das erste Blech das Joch des Mantels und einen von der einen Seite in den Luftspaltraum hineinragenden Mantelzahn, das zweite nur das Joch des Mantels und das dritte Blech das Joch und einen von der anderen Seite in den Luftspaltraum hineinragenden Mantelzahn. Trotzdem der Eisenmantel eine verhältnismäßig komplizierte Form besitzt, sind bei dieser Anordliung für die Bildung dieses Eisenmantels nur ebene Blechstücke erforderlich. Außerdem wird infolge der geringen Stärke dieser Biechstücke mit einfachsten Mitteln eine ganz kleine Polteilung erzielt. An sich ist es bereits bekannt, den Mantel einer Erregerspule aus einzelnen Blechen oder Platten herzustellen, in deren Ebenen die Maschinenachse liegt; jedoch dient diese Anordnung nicht dazu, eine sehr kleine Polteilung an der Ma- ⁴S schine herzustellen, und es sind auch die übrigen Bestimmungsmerkmale der Erfindung bei diesen bekannten Anordnungen mindestens teilweise nicht vorhanden. Bei anderen bekannten Anordnungen wird das zahnradartige Ineinandergreifen der Zähne des Eisenrnantels dadurch erzielt, daß dieser Eisenmantel entweder aus Gußstücken mit entsprechender Formgebung besteht, oder dadurch, daß diese Eisenmantelteile eine verhältnismäßig komplizierte Form aufweisen. Die Teile bestehen dabei nicht aus einzelnen ebenen und plattenförmigen Stücken. Die Anordnung nach der Erfindung hat demgegenüber den Vorzug, daß die Herstellung dieser ebenen Bleche oder Platten besonders einfach ist und besonders wenig Abfall erfordert.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Dr.-Ing. e. h. Reinhold Rüdenberg in Northwood, Middlesex, England.

Außerdem läßt sich mit solchen Platten oder Blechen eine besonders kleine Polteilung sehr genau herstellen. Ein weiterer Vorzug der Erfindung besteht darin, daß man durch Aufbau des Manteleisens aus genügend dünnen Blechen die Wirbelstromverluste wirksam unterdrücken kann, während dies bei den bekannten Einrichtungen nicht derart gut möglich ist.

ίο Fig. ι der Zeichnung stellt in Quer- und Längsschnitt ein derartiges Magnetsystem dar. Die Bleche bestehen zum Zwecke einfacher Herstellung aus gleichen oder ungleichen Teilstücken, so daß man sie von außen um die Spule 4 herumschichten kann. Der linke Teil der Figur zeigt das Blechstück 5; darunter liegt das Blechstück 6. Wie aus dem rechten Teil der Figur zu ersehen ist, sind diese beiden Blechstücke durch Luftzwischenräume 7 voneinander getrennt. Um dies zu ermöglichen, sind am oberen Teil (rechter Teil der Figur) noch Zwischenstücke 8 eingefügt. Der durch die Spule 4 erzeugte magnetische Fluß muß im unteren Teil den großen Widerstand der Luftzwischenräume überwinden, um sich zu schließen. Er zieht es daher vor, über den Luftspalt der Maschine und über das Läufereisen 9 seinen Weg zu nehmen.

Je nach der Ausführung des Läufers läuft ein derartiger Motor als Synchron- oder als Asynchronmotor.

Den Luftspalt zwischen dem Wanderfeldmagnet und dem angetriebenen Eisen wird man so klein ausführen, wie es mechanisch zulässig ist, um einen möglichst großen Teil des erzeugten Wechselfeldes durch die Antriebsscheibe zu treiben. Zur Unterstützung dieses Bestrebens kann man den magnetischen Streufluß zwischen den Polhörnern des Wechselstrommagneten verringern, indem man in den freien Raum zwischen den Polblechen nach Fig. 4 Kupferscheiben 13 einlegt. Dieselben werden vom Streufluß quer durchschnitten und dämpfen denselben daher erheblich ab.

Da das Feld dieser Magnete einphasig ist, so muß man den Läufer von Hand oder durch eine besondere Einrichtung anwerfen, um ganz oder nahezu in Synchronismus zu kommen. Hierbei bildet sich durch die Wirkung des Ankers dann ein Zusatzfeld aus, das ein einseitig gerichtetes Drehmoment ermöglicht. Der Motor vermag daher nach beiden Seiten zu laufen. Man kann aber das Wanderfeld des Magneten auch dadurch unmittelbar einseitig gerichtet machen, daß man einen Teil der Polhörner spaltet und nach Fig. 5 mit einem Kurzschlußring 14 umgibt. Dann ergeben diese Polhörner ein zweiphasiges Feld und entwickeln auch bei Stillstand: der Ankerscheibe bereits ein starkes Schubmoment. Auch durch Anwendung eines dreipoligen Magneten nach Fig. 6 kann man ein durchgehend einseitig gerichtetes Wanderfeld erzeugen, jedoch ist diese Anordnung schwieriger herzustellen. An Stelle der an alle drei Phasen des Drehstromnetzes angeschlossenen Erregerspulen 1, 2, 3 kann man sich hier auch mit den gestrichelt gezeichneten Erregerspulen 15, 16 begnügen, die in V-Schaltung an das Drehstromnetz geschlossen sind und dadurch die gleiche Magneterregung der drei Pole liefern.

Da man den Luftspalt derartiger Motoren aus rein mechanischen Gründen nicht beliebig klein machen kann, so ist sowohl der Magnetisiemngsstrom als auch die Streuung dieses langsam laufenden Motors relativ groß. Er benötigt daher im Verhältnis zu seiner Leistung sehr beträchtliche Blindleistung, und es ist daher zweckmäßig, ihn in bekannter Weise gemäß Schaltung nach Fig. 7 durch einen Kondensator 17 zu kompensieren.

Wenn die den Fluß führenden Bleche oder Platten nur einen Teil der Läuferfläche bedecken, so wird man die Magnetspulen zweckmäßig um die Schenkel oder den Rücken des Magnetgestelles herum schließen, so wie es in Fig. 8 dargestellt ist. Man kann dabei nur eine einzige Spule oder auch zwei oder drei Spulen um die einzelnen Kernteile herum anwenden. Letzteres ist z.B. in Fig. 9 (Spulen 18, 19) angedeutet und ergibt die geringste Außenstreuung. Wenn man jedoch den Magneten die gesamte Ankerscheibe bedecken läßt, so ist es zweckmäßig, die Erregerwindungen nur im Innern des fast geschlossenen Eisenkreises anzuordnen, so wie es z. B. für einen magnetisch radial beaufschlagten Anker in Fig. 10 dargestellt ist. Es ist zweckmäßig, den magnetischen Zug der Pole durch Gegenwirkung aufzuheben, da derselbe die Konstruktion und Lagerung des Motors ungünstig beansprucht. Man wird daher beispielsweise bei einer Anordnung nach Fig. 8 mit axial liegendem Antriebsmagneten zwei Magnete 20, 21 auf entgegengesetzte Seiten der Ankerscheibe anordnen, so. daß sich ihre beiderseitigen Züge aufheben. Bei radial gestelltem Antriebsmagneten kann man zwei Magnete 22, 23 diametral anordnen und erhält auch hier eine Aufhebung der Zugkräfte, so wie es in Fig. 11 dargestellt ist.

Um eine Polteilung von 3 mm zu erzielen, wie sie oben für geringe Ankergeschwindigkeiten angegeben wurde, wird man einen \virksamen Polbogen von 1,5 bis 2 mm ausführen und den Rest von Eisen frei lassen, um das Streufeld zwischen den Polen nicht zu stark anschwellen zu lassen. Wendet man Blech von 0,5 mm Stärke an, wie es bei

Wechselstrom von 5oPer./s üblich ist, so besteht jeder Pol aus nur drei oder vier Blechen, Bei noch kleinerer Laufgeschwindigkeit und Polteilung kann man schließlich bis zu einem einzigen Blech heruntergehen, bei größeren Polteilungen verwendet man entsprechend mehr Bleche. Da durch die Streufelder, insbesondere bei kleinen Polteilungen, ein erheblicher Teil der Bleche in der Quere durchdrangen wird, so empfiehlt es sich, Eisenmaterial mit möglichst hohem spezifischem Widerstand zu verwenden, damit durch diese Querkraftlinien keine starken Wirbelstromverluste erzielt werden.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   i. Langsam laufender Wechselstrommotor,, dessen Wechselstrom führende,

   ao Spule längs des Spulenumfanges wenigstens teilweise von einem Eisenmantel umschlossen ist, der an der dem zweiten Teil des Motors (Läufers) zugekehrten Seite durch einen mäanderartig verlaufenden Luftspalt aufgeschnitten ist, so daß die dadurch zahnräderartig ineinandergreifenden Teile des Mantels abwechselnd einen Fluß entgegengesetzter Polarität führen, der sich von dem einen zum nächsten Mantelzahn über den zweiten Teil der Maschine schließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel durch einzelne Bleche oder Platten gebildet ist, in deren Ebenen die Maschinenachse Hegt, und daß in der Aufeinanderfolge der Bleche in der-Umfangsrichtung der Maschine das erste Blech das Joch des Mantels und einen vom der einen Seite in den Luftspaltrauim hineinragenden Mantelzahn bildet, das zweite nur das Joch des Mantels und das dritte Blech das Joch und einen von der anderen Seite in den Luftspaltraum hineinragenden Mantelzahn bildet.
2. 2. Wechselstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bleche selbst wieder aus mehreren unmittelbar aneinanderliegenden und gleichartigen Blechen bestehen.
3. 3. Wechselstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Wechselstromwicklungen das den Wechselfluß führende Eisen als Spulen umschließen.
4. 4. Wechselstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,» daß die Wechselstromerregerspule einen zur Drehachse des Motors konzentrischen Ring bildet und von den Blechen oder Platten des Magneteisens umschlossen wird (Fig. 10).
5. 5. Wechselstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelzähne an der Stirnfläche eines Zylinders an den Luftspalt der Maschine angrenzen.
6. 6. Anordnung zur Verringerung des magnetischen Streuflusses zwischen den durch Luftzwischenräume getrennten Blechen bzw. Platten bei einem Wechselstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Luftzwischenr,äumen gut leitende, von dem Streufluß quer durchschnittene Bleche (Kupfer- oder Aluminiumscheiben) angeordnet sind.
7. 7. Anordnung zum Herstellen einer eindeutigen Umlaufrichtung des Wechselstrommotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der dem Luftspalt der Maschine benachbarten Bleche von Kurzschlußringen umschlossen sind.
8. 8. Anordnung zum Herstellen eines Drehfeldes bei einem Wechselstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umlaufrichtung Bleche oder Platten aufeinanderfolgen, deren magnetische Flüsse durch Mehrphasenströme erzeugt sind.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein dreischenkliges Wechselstrommagneteisen, dessen eine an den Luftspalt der Maschine angrenzende Jochseife aus durch Luftzwischenräume getrennten Blechen bzw. Platten besteht (Fig. 6).

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen