DE1763585A1

DE1763585A1 - Induktionsmotor

Info

Publication number: DE1763585A1
Application number: DE19681763585
Authority: DE
Inventors: Claes Bjoernesjoe
Original assignee: LINEARA AB
Current assignee: LINEARA AB
Priority date: 1967-06-29
Filing date: 1968-06-27
Publication date: 1970-02-26
Also published as: GB1209535A; AT284954B; NL6809166A; DE1763585B2; FR1570283A; BE717319A; CH474893A; FI44134B; DK122630B

Description

Sie Erfindung bezieht sich auf einen Inciuz mit einen langgestreckten Primär teil, der einen ferror.a~netlschen Kern sowie eine Kehrphasenwicklun^sanordnung aus einer Hehrzahl von untereinander verbundenen Spulen aufweist, die um die Polzähne des Kerns herum angeordnet sind und so in Längsrichtung des Primärteils verteilt sind, djas sie geneiiisa..; oei Ijnergierung aus einer Hehrphasenstroraciuelle ein in Liin.'sriohtuns v/anderndes Magnetfeld erzeugen, sowie mit einen langgestreckten leitenden Seirundärteil, der in Längsrichtung des Prinärteils bev/egbar angeordnet ist*

IndulctionsBiotoren dieser Bauart sind in versühiaasr.en Ausführungsformen für unterschiedliche Zwecke bekamst und können

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als ein herkömmlicher }iurzschlu3:r.otor oder als ein sog. Schlepptcpfmotor (das ist ein Induktionsmotor mit eLrx-m topf- oder becherförmigen Ko«or aus leitendem nichtmagnetischem Material) bezeichnet v/erden, der entlang einer Axialebene geschnitten und zur Erzielung eines ir» wesentlichen flachen Aufbaus aufgerollt worden ist, scJa;i eine geradlinige oder krummlinige Bewegung des "Rotors'' oder"Läufers" erzeugbar ist.

Bei einem bekannten Motor dieser Art ('J.S. Patent Nr. 2 335 3°o)j besitzt der Stator oder Primärteil einen gewickelten ferromagnetische^ Korn und eine ferromagnetische Platte, die rr.it dem Kern einen Luftspalt begrenzt, in dem der leitende und nichtmagnetische "Rotor" oder Sekundärteil bewegbar ist. Beim Eetrieb überquert der durch die Wicklungen des Primärteils erzeugte magnetische Flu3 den Selcundärteil und bewirkt dessen Bewegung gegenüber dem Primärteil. Die ferromagnetische Platte dienst dazu, für den magnetischen ?lu3 einen Rückweg niedriger Reluktanz zu geben. Ein anderer bekannter ,Motor (U.S. Patent Nr. 1 929 99o) besitzt zwei identische Primärteile.,von denen jedes einen ferromagnetischen Kern mit einerI-Ieiirpiiaaenwiclclungsanordnung aufweist, die zwischen sich einen Luftspalt für den Sekundärteil begrenzen, v.'obci der Kern Jeiies Priraärteils den Rückweg für den durch den anderen Primärteil erzeugten magnetischen Flu3 bilden. Selbstverständlich geben die beiden Priraärteile eine größere kombinierte magnetomotorische Kraft und dementsprechend eine größere Kraft auf den Sekimdärteil als ein einzelnes Teil in Verbindung mit

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einer liagnetflussrüc'.vkehrplatte.

Diese bekannten Indulctionsmotoran v/eisen beide den Nachteil auf,daß Jede Spule einer Wicklung eine oder mehrere (abhängig von der Zahl der; Phasen) Spulen der anderen WiCiCiung oder V/*ickluncen überlappt. Dies bedeutet für den Fall, wenn, die die ?olzUhne begrenzenden Quernuten durch die Spulen vollständig oder in: wesentlichen vollständig zu füllen sind (es ist in Hinsicht auf die erzielbare Antriebskraft auf den Sekundärteil erwünscht), daß die sich längs des PrimUrteils oder der Primärteile erstrek- , kenden Spulensohenkel, das sind die ~3*ir]aajnen Abschnitte der Spulen, notwendigerweise ziemlich lang sind und dementsprechend der Widerstand der Vi'icklungen gro.3 ist. Dies wiederum bedeutet, daß die zulässigen Amperewindungen und dementsprechend die erzielbare magnetomotorische Kraft klein ist. Darüberhinaus macht das überlappen der Spulen die wirksame Kühlung der Wicklungen schwierig. Mit Rücksicht auf die niedrigen Amperewindungen und die Schwierigkeit der Kühlung der Wicklungen können die bekannten Motoren nicht so große Kräfte erzeugen und mit so hoher inter- | mittierender Betriebsleistung betrieben werden, wie es erwünscht ist. " ...■'■

Hauptaufgabe der Erfindung ist es, einen Induktionsmotor der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, der gegenüber den bekannten Motoren insbesondere in Hinsicht auf die auf den Sekundärteil wirkende Kraft und die intermittierende Betriebsleistung verbessert ist. Dementsprechend besitzt erfindungsgemäß

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der Primärteil für jede Phase der Wicklungsanordnung einen separaten Teil mit den zu einer Phase der Wicklungsanordnung gehörenden Spulen, wobei die Teile des Primärteils Im wesentlichen identisch sind und mit ihren Polzähnen einander gegenüberliegen, sodaß sie zwischen sich einen Luftspalt für den Sekundärteil begrenzen und wobei dia Polzäfcne eines Seils des Primärteils in Längsrichtung gegenüber dem Polzahn des anderen Teils oder der anderen Teile des Priraärteils versetzt sind.

Da der Primärteil In eine Anzahl von der Zahl der Phasen entsprechenden Teilen unterteilt ist, brauchen die Wicklungsspulen Jeweils nicht mehr als einen Polzahn zu umschließen im Gegensatz zu zwei oder mehreren in bekannten Motoren, bei denen jeder Teil des Priraärteils zwei oder mehr Wicklungen umfa3t. Die Längsschenkel der Wicklungsspulen können daher den kürzest möglichen Weg zwischen einem Spulenquerschenkel und dem anderen folgen, selbst wenn die die Spulenquerschenkel aufnehmenden Nuten vollständig oder im wesentlichen vollständig W durch diese Spulenschenkel gefüllt sind. Dies führt zu einem verringerten Verbrauch an Wicklungsmaterial und zu einem verringerten Wicklungswiderstand und dementsprechend zu einer reduzierten Wärmeerzeugung. Da sich benachbarte Spulen nicht überlappen und die Spulenlängsschenkel daher im wesentlichen geradlinig ausgeführt werden können, wird eine bessere Wärmeübertragung zwischen den Wicklungsspuien und den Kühlelementen erhalten. Die reduzierte Wärmeerzeugung und die verbesserte Kühliang erlaubt eine Vergröße-

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rung de*· Amperewindungen. Schließlich wird das Anbringen der Wicklungen auf dem Kern vereinfacht.

Die Aufteilung des Primärteils bringt die Möglichkeit einer einfachen Kontrolle der Antriebskraft auf den Sekundärteil mit sich/ insbesondere durch LängsVersetzung der Teile des Primärteils untereinander. Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigern "

Fig. 1 einen nach der Erfindung ausgebildeten Zweiphaseninduktionsmotor in Seltenansicht und teilweise

geschnitten;

Fig. 2 eine Schnittansicht links der Linie II - II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine schematische Endansicht eines nach der Er- | findung ausgebildeten Dreiphaseninduktionsmotors.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Induktionsmotor besitzt einen allgemein mit 1 bezeichneten gewickelten langgestreckten Antriebs- oder Primärteil und einen langgestreckten getriebenen oder Sekundärteil .2. Per Primärteil ist mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Luftspalt 3 versehen, in deader Sekundärteil für geradlinige Längsbewegung gleitbar gehalten ist,und zwar mit Hilfe von Gleitlagern 4, die mit Längswulsten

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des Selcundärteils zusammenarbeiten, der aus einem dünnen Streifen aus nichtmagnetischem, aber leitendem Material, z.B. Kupfer oder Aluminium besteht. Die'Wülste 5 dienen nicht nur dazu, den Sekundärteil zu führen sondern auch dessen Beulfestigkeit zu erhöhen, sowie einen niederohmigen oder Kurzschlußweg für die während des Betriebs in dem flachen Mittelabschnitt des Sekundärteils induzierten Ströme_Kzu schaffen. Zur besseren Verdeutlichung ist in der Zeichnung der Luftspalt 5 stark vergrößert; in der Praxis sollte der Luftspalt jedoch im wesentlichen nicht dicker als der flache Mittelabschnitt des Sekundärteils 2 sein. Normalerweise ist der Primärteil 1 stationär und der Sekundärteil 2 beweglich; jedoch ist es auch möglich, daß der Primärteil beweglich ist, während der Sekundärteil· stationär ist.

Da der in den Pig. 1 und 2 gezeigte Induktionsmotor ein Zweiphasenmotor ist, besitzt der Primärteil 1 zwei Wicklungen 6 A und 6 B und zwar eine für jede Phase; die Wioklungen sind an eine gemeinsame Einphasen- Wechselstromguelle 7 angeschlossen, wobei der Anschluß über einen Umschalter oder Wechselsohalter 8 und eine herkömmliche Phasenspaltanordnung erfolgt, die eine Kapazität 9 aufweist, welche die notwendige Phasenverschiebung zwischen den Spannungen der beiden Wicklungen liefert. Somit bilden die Einphasenquelle 7 und die Phasenspaltanordnung eine Zweiphasen- Stromquelle. Jede Wicklung besitzt eine .Mehrzahl von Spulen IoA bzw. Io B, die untereinander verbunden sind und in Längsrichtung des Primärteils 1 verteilt angeordnet sind.

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Damit bei der Energierung mit Wechselstrom durch die Phasenspaltanordnung ein wanderndes. Magnetfeld erzeugt wird, sind die""Wicklungen 6 A und 6 B gemä3-Fig. l in Längsrichtung gegenseitig versetzt. Die V.'anderrichtung des Magnetfelds kann durch den Umschalter 8 umgekehrt -werden.. .

Srfindungsgemäß besitzt der Primärteil 1 des Zweiphaseninduktionsmofcors geraa'3 Fig. 1 und 2 zwei parallele und vollständig identische Teile 11 A und 11 B, die die jeweils zugehörige der beiden Wicklungen 6 A bzw. 6 B aufweisen. Jeder Teil 11 A und 11 B des Primärteils .1 besitzt einen lamellierten ferrc- - magnetischen Kern 12λ, 12 3 mit Querschlitzen, die zwischen sich die Polzähne I^ A, IjJ B begrenzen. Jeder Polzahn I3A, I35 B ist dureh eine Spule Io A, Io B der beiden Wicklungen 6 Λ, 6 B umgeben. Jeder Kern 12 A, 12 B mit seinen Wicklungsspulen Io A, Io B ist in ein Gehäuse 14 A, 14 B eingeschlossen, daß aus einem Material guter thermischer Leitfähigkeit, z.B. aus Aluminium besteht. Der Raum zwischen dem Gehäuse,"dem Kern und den Spulen ist mit einer Isoliermasse gefüllt. Gemäß Fig. 1 sind die Polzähne (( des einen Teils gegenüber den Polzähnen des anderen Teils um eine Strecke versetzt, die gleich dem halben Teilungs-oder Mittenabstand der Zähne ist. Wie man aus der Fig. 2 ersieht, ist das Gehäuse 14 A, l4 B jedes Teils 11 A, 11 B des Primärteils 1 mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Rippe 15 A, I5 B versehen, die von einer in dem anderen Gehäuse vorgesehenen kompliementären Nut aufgenommen wird. Die Rippen und Nuten dienen zur gegenseitigen seitlichen Lagesicherung der Teile 11 A, 11 B des Primärteils.

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Da jedes Teil 11 A, 11 B des Primärteils lediglich eine der beiden Wicklungen β A, 6 B trägt und dementsprechend die Wicklungsspulen Io A, Io B jeweils nicht mehr als einen Polzahn 15 A, 13 B umschließen müssen, ergibt sich kein überlappen zwischen einander benachbarten Wicklungsspulen, sodaß die sich in Längsrichtung des Prircärteils erstreckenden Spulenschenkel· - v/eiche Spulenschenkel nichts zu dem die Bewegung des Sekundärteils bewirkenden Kraftfluss beitragen - eine fe minimale Länge haben können. Dies ist in Hinsicht auf den gesamten Wicklungswiderstand und dementsprechend auf die Wärmeerzeugung und die erzielbaren Amperewindungen von Vorteil. Aus dem gleichen Grunde können die sich in Längsrichtung erstrekkenden Spulenschenkel im wesentlichen geradlinig ausgebildet v/erden, wodurch eine gute Wärmeübertragung von den Wicklungen zu den wärmeabführenden Gehäusen I^ A, 14 B erhalten werden kann. Diese Vorteile ermöglichen es, die durch den Motor erzeugte Antriebskraft gegenüber derjenigen bekannter Motoren vergleichbarer Größe zu erhöhen und den Motor mit höherer Intermittieren-

der Betriebsleistung zu betreiben, als es mit den bekannten Motoren möglich ist. Ein weiterer Vorteil der sich nicht überlappenden Spulen besteht darin, daß das Anbringen der Wicklungen an den Primärteil vereinfacht wird, sodaß die Wicklungen durch eine einfache automatische Wickelmaschine aufgebracht werden können. . " . "

Die Erfindung bietet ferner die Möglichkeit dw Steuerung der Antriebskraft, da die Teile 11 A, 11 B des Primärteils oder.

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in anderen V/orten die -Wicklungen 6 A, β B- in Längsrichtung gegeneinander verschoben;v/erden können. Die grö'3te Antriebskraft wird erhalten, wenn gernä'3 Fig. 1 die Polzähne und Wick-

lungsspulen, eines Teils des Primärteils gegenüber den Polzähnen und Wicklungsspulen des anderen Teils des Priraärteils um eine ' Strecke versetzt sind, die der halben Polzahnteilung oder Spulenteilung entspricht. 'Wird- der gegenseitige Versatz der beiden Teile des Primärteils von diesem Wert ausgehend fortschreitend geändert, so wird die Antriebskraft entsprechend bis auf Null ä verringert, wenn die Polsahne und Wicklungsspuleη des einen Teils mit denjenigen des anderen Teils fluchten. Wie man aus der PIg* Ί ersieht, ist der Teil 11 B des Primärteils mit Hilfe von Schrauben 17 an einer stationären Grundplatte 16 befestigt. Der andere Teil 11 A des Primärteils ist gegenüber dem Teil 1.1 B mit Hilfe einer Gewindespindel 17» mit Kopf 18 in Längsrichtung verstellbar._rDie Gewindespindel 17 ist durch ein.mit entsprechendem Gewinde versehenes Loch einer Nase 19 hindurchgeschraubt, die an dem Gehäuse I^ A- befestigt ist, und wird drehbar, jedoch

axial unbeweglich von öffnungen in Nasen 2o aufgenommen, die an einem stationären Konstruktionsteil befestigt sind.

Die Erfindung kann selbstverständlich auch an einem Dreiphasenmotor verwirklicht werden. Eine Ausftlhrungsform ist in Fig. 3 gezeigt« Die Teile 21 des Primärteils, die in diesem FaI-^Tle drei an der-Zahl sind und die entsprechenden der drei Wicklungen 22 der Dreiphasen-Wicklungsanordnung tragen, sitzen in einem Rahmen

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2j5 und sind um 120 gegeneinander versetzt, während im Unterschied hierzu bei αor Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 die Winkelversetzung 180 betrügt. Der Sekundärteil 2k besitzt drei flache Streifen aus leitfähigem,jedoch nichtmagnetischem Material, die aus einer.; 5«ück bestehen und jeweils um 120 im Winkel zueinander versetzt sind. Der Sekundärteil könnte auch aus einem ferromagnetische™. Stab mit kreisförmigen oder dreieckförmigen Querschnitt costehen, der durch eine entsprechend geformte Hülse aus leitendem,_vcdoch nichtmagnetischem Material umschlossen ist. Der ferromagnetische Stab liefert einen Weg geringer Reluktanz für den Magnetflu2 zwischen den Teilen des Primärteils.

Die Erfindung wurde vorstehend in Anwend ing bei einem Induktionsmotor für die Erzeugung geradliniger Bewegung des Sekundärteils erläutert; selbstverständlich ist jedoch die Erfindung auch anwendbar bei Induktionsmotoren zur Erzeugung kurvenförmiger Bewegung des Sekundärteils und bei sog. Axialluftspaltmotoren, in denen der Sekundärteil eine drehbar gelagerte ringförmige Scheibe ist.

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Claims

Pa t e η t a ns nr'ίο h e

■1. Induktionsmotor, ir.it einem langgestreckten Primärteil, der «inen ferromagnetische:! Kern mit einer von einer Mehrzahl von untereinander-verbundenen und um Polzähne des Kerns angeordneten Spulen gebildeten Kehrphasenwicklungsanordnun~>hat,' bei der die Spulen in Längsrichtung des Primärteils verteilt sind und gemeinsam bei Energierung durch eine Kehr pha sens tr omquelle . ein in Längsrichtung wanderndes Magnetfeld erzeugen, sowie mit einem langgestreckten leitfähigen Sekundärteil, der in Längsrichtung des Primärteils "beweglich angeordnet, ist, dadurch gekennzeichnet., daß der' Primär teil (1) für jede Phase der Wicklungsanordnung einen separaten Teil (Ii A, 11 3) mit den zu einer Phase der Wicklungsanordnung (6A 6 B) gehörenden Spulen aufweist und die Teile (1.1 A, 11 B) des Primärteils im wesentlichen identisch sind und mit ihren Polzähnen (Ij5 A, Ij B) unter Belassung eines LuftspaIts (5) für den Sekundärteil (2) einander gegenüber liegen, wobei die Polzähne des einen Teils des Primär-

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teils gegenüber den Polzähnen des anderen Teils oder der anderen Teile in Längsrichtung versetzt sind. _
2. Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (IiA, 11 B) des Primärteils in Längsrichtung· gegeneinander verschiebbar sind.

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