DE1153828B

DE1153828B - Staender fuer Kleinmotoren mit Drehstrom-wicklung und ausgepraegten Polen

Info

Publication number: DE1153828B
Application number: DEL32747A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Joseph Ludemann; Heinz Heilmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1959-03-16
Filing date: 1959-03-16
Publication date: 1963-09-05
Also published as: US3257572A; BE588403A; GB932708A

Description

Ständer für Kleinmotoren mit Drehstromwicklung und ausgeprägten Polen Die Erfindung betrifft einen Ständer für Kleinmotoren mit Drehstromwicklung und mit ausgeprägten Polen und mit magnetisch lückenlosen Streustegen zum Anschluß an Dreiphasen- und Einphasenwechselstromnetze.
Es sind bereits Motoren kleiner Leistung für Drehstromanschluß mit ausgeprägten Polen und konzentrierten Wicklungen bekanntgeworden.
Nach einem dieser bekannten Vorschläge muß man jedoch mindestens sechs ausgeprägte Pole je elektrisches Polpaar anwenden, da man mit nur drei Polen so ungünstige Durchflutungsverhältnisse erhalte, daß die Maschinen praktisch nicht brauchbar wären. Bei diesem Motor wurde zur Vermeidung der Stoßfugen zwischen dem Joch und den ausgeprägten Polen diese angestanzt. Uni die Spulen auf die Pole aufschieben zu können, wurden andererseits aufsetzbare Polschuhe besonderer Ausführung vorgeschlagen. Diese ergeben sich aus zwischen die Polkanten eingeschobenen, aus lamellierten Blechen aufgebauten, in axialer Richtung magnetisch unterbrochenen Keilen. Durch die Unterbrechung ist die magnetische Trennung von Polkante zu Polkante erwirkt.
Durch die Schaltung der Phasen in der Reihenfolge R - T, S - R, T - S erweist sich dieser Motor trotz seiner sechs ausgeprägten Pole als elektrisch einpolpaarig.
Nach einem weiteren bekannten Vorschlag wurde bei einem Motor mit vier ausgeprägten Polen die Scottschaltung angewandt, wonach zwei gegenüberliegende Pole an die eine Phase und die beiden anderen gegenüberliegenden Pole in paralleler Schaltung an die beiden anderen Phasen angeschlossen sind. Durch das Gegenüberliegen gleicher Phasen ist auch dieser Motor elektrisch einpolpaarig.
Bei solchen bekannten Ständern für Kleinmotoren mit Drehstrornwicklung und mit ausgeprägten Polen und magnetisch lückenlosen Streustegen zum Anschluß an Dreiphasen- und Einphasenwechselstromnetze besteht die Erfindung darin, daß nur drei ausgeprägte Pole je elektrisches Polpaar vorhanden sind.
Bei den Einphasenwechselstrommotoren mit Hilfsphase. -wie auch bei den bekannten Motoren zum Anschluß an Drehstrom mit ausgeprägten Polen steht einem Pol immer ein Gegenpol gegenüber. Diese Motoren sind als symmetrisch zu bezeichnen und stellen den bisher für notwendig gehaltenen normalen Aufbau von Motoren mit ausgeprägten Polen dar. Beim Gegenstand der Erfindung jedoch stehen einem Pol bei der elektrisch einpolpaarigen Ausführung immer zwei Pole als Gegenpol gegenüber; bei der mehrpoligen Ausführung tritt ein ständiger Wechsel zwischen einem und zwei Gegenpolen ein, wobei dann bei einem Gegenpol der zweite Gegenpol keinen Fluß führt. Der Motor ist nicht mehr symmetrisch, er ist gegen die bekannten Ausführungen ungewöhnlich.
Bei den bekannten Motoren symmetrischer Bauart treten Oberwellen ungerader Ordnungszahl auf, bei denen unsymmetrischer Bauart solche gerader Ordnungszahl, und zwar in verstärktem Maße insbesondere die zweite Oberwelle. Diese Oberwelle und das dadurch hervorgerufene gegenläufige Drehmoment können nur durch magnetische Brücken, d. h. durch Streubleche zwischen den Polkanten unterdrückt werden. Versuche mit elektrisch einpolpaarigen Drehstrommaschinen mit ausgeprägten Polen mußten daher scheitern.
Der Vorteil des Systems gemäß der Erfindung ist, daß man bei einer elektrisch p-polpaarzahligen Maschine statt 4 mal 2 p : 2 nur 3 mal 2 p : 2 ausgeprägte Pole benötig ,t. Die Einsparung an ausgeprägten Polen sowie Erregerspulen beträgt damit 25 19/o. Abgesehen von wickel- und fertigungstechnischen Vorteilen ermöglicht dieses Pinzip den Bau noch kleinerer Motoren als das Prinzip mit Haupt- und Hilfsphase.
Der Dreiphasemnotor sowie der daraus abgeleitete, in Steinmetzschaltung betriebene Einphasenmotor besitzen somit gegenüber dem üblichen Induktionsmotor für die Drehzahl von 3000 U/min drei Pole, für 1500 U/min sechs Pole und für 1000 U/min neun Pole. Elektrisch gesehen bietet die Anwendung des Dreiphasensystems auf den Kleinmotor mit ausgeprägten Polen und Streustegen von Pol zu Pol den nicht zu unterschätzenden Vorteil, daß die effektive Polbreite 661/o der Polteilung beträgt, gegenüber 50% bei den Systemen mit Haupt- und Hilfsphase. Diese Tatsache ist gleichbedeutend mit einem verbesserten Wickelfaktor. Außerdem fällt bei Anwendung der Steinmetzschaltung im Gegensatz zur Schaltung beim System mit Haupt- und Hilfsphase automatisch die Nullkomponente des Spannungssystems heraus, so daß hierdurch bedingte Oberwellen dreifacher Polzahl ebenfalls nicht auftreten können. Die Polumschaltung ist mit einfacher Dahlanderschaltung möglich.
Ausgiebige Versuche haben den klaren Beweis erbracht, daß das Dreiphasensystem sowohl fertigungstechnisch als auch elektrisch den bekannten Motoren in der geschilderten Ausführung, besonders wenn es sich um Motoren kleinerer Abmessungen handelt, überlegen ist.
In der konstruktiven Ausführung ergeben sich die gleichen oder ähnliche Möglichkeiten der Abwandlung wie bei üblichen Einphaseninduktionsmotoren mit ausgeprägten Polen. Die Pole können am Jochring angebracht sein oder auch einen Polstern bilden, der in den Jochring eingesetzt wird. Im ersten Falle tritt jedoch die Ausführung mit zwischen die Polkanten eingeschobenen massiven Streublechen aus elektrischen Gründen zurück gegenüber der Ausführung mit in die Polbohrung, also zentral zwischen die Pole eingesetztem, lamelliertem Polring.
Dem Streusteg kommt hier eine etwas andere Bedeutung zu als beim Einphaseninduktionsmotor und Spaltpolmotor. Neben dem Fluß vom Pol über den Streusteg auf den Läufer ist hier der Fluß von Pol zu Pol über den Streusteg wesentlich. Daraus folgt, daß bei einer weiteren möglichen Ausführung, nämlich der der sogenannten angestanzten Streustege, ähnlich der streublechlosen Ausführung bei Spaltpolmotoren, wobei das Ständerblech einstückig ist und die Streustege durch einen Schlitz zum Einträufeln der Wicklung unterbrochen sind, dieser Schlitz ferromagnetisch zu schließen ist. Das geschieht durch Einschieben einer Art eines magnetisch leitenden Nutenkeiles, dessen Querschnitt bei entsprechendem Träufelschlitz einen Kreis, eine Ellipse, ein Sechskant od. dgl. sein kann.
Der abgewandelten Aufgabe des Streusteges entspricht eine besondere Formgebung der Streustege. Ihre Stärke von Polkem zu Polkern wird vorteilhaft stetig oder treppenförmig verändert, so daß der unter Polkem und Streusteg auf den Läufer übertretende Nutzfluß möglichst über den Luftspalt verteilt ist. Ferner werden vorteilhaft die Polffächen und die Streustege so ausgebildet, daß der Luftspalt zwischen diesen und dem Läufer verschieden groß wird, so daß der Gehalt an höheren Feldharmonischen möglichst klein bleibt.
Durch die Formgebung von Streustegen und Luftspalt kann auch eine gewisse Anpassung der Motoren an bestimmte Betriebsbedingungen erreicht werden.
Den in den Ansprüchen 2 bis 6 gekennzeichneten Ausführungen kommt nur im Zusammenhang mit dem Gegenstand des Hauptanspruches ein Schutz zu.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Ständer für Kleinmotoren mit Drehstromwicklung und mit ausgeprägten Polen und magnetisch lückenlosen Streustegen zum Anschluß an Dreiphasen- und Einphasenwechselstromnetze, gekennzeichnet durch nur drei ausgeprägte Pole je elektrisches Polpaar.
2. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole mit den Streustegen einen Polstern bilden, der in das Joch eingeschoben ist. 3. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streustege durch einen an sich bekannten lamellierten Polring gebildet sind, der zentral zwischen die Pole eingesetzt ist. 4. Ständer nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streustege nach Art der streublechlosen Ausführung angestanzt sind, einen schmalen Einträufelschlitz offenlassen und dieser Schlitz ferromagnetisch geschlossen ist. 5. Ständer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Streustege von Polkern zu Polkern stetig oder treppenförmig verändert ist, so daß der unter Polkem und Streusteg auf den Läufer übertretende Nutzfluß möglichst sinusförmig verteilt ist. 6. Ständer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Luftspalt unter dem Polkem und den Streustegen verschieden groß ausgebildet ist, so daß der Gehalt an höheren Feldharmonischen möglichst klein bleibt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 873 720, 875 227, 880 614; deutsche Auslegeschrift Nr. 1040 122.