DE2032437A1 - Synchronmotor - Google Patents

Description

Anmelder: Canadian General Electric Company Limited/

214 King Street West, Toronto, Ontario, Canada

Synchronmotor

Die Erfindung betrifft einen Synchronmotor und insbesondere Feldwicklungen dafür.

Es sind Antriebe bekannt, wobei zwei oder mehr Synchronmotore direkt an eine einzelne Last angekuppelt und so angepaßt sind, daß sie die Last zwischen sich aufteilen. Üblicherweise benutzen Antriebe dieses Typs zwei Motoren. Jeder Motor hat eine Primärwicklung, d.h. eine Ankerwicklung, die, wenn sie mit Drehstrom erregt wird, ein synchron rotierendes magnetisches Feld erzeugt, und eine Hauptfeldwicklung, die, wenn sie mit Gleichstrom erregt ist, ein stationäres magnetisches Feld erzeugt, das mit dem rotierenden Feld in Wechselwirkung tritt, damit der Rotor mit dem rotierenden Feld synchron umläuft. Wenigstens einer der Motoren hat eine Hilfsfeldwicklung, die auf derselben Magnetkernstruktur wie die Hauptfeldwicklung sitzt und die unter einem Winkel zu dieser versetzt ist. Diese Wicklung wird ebenfalls mit Gleichstrom erregt, und wenn sie erregt ist, erzeugt sie ein zweites stationäres magnetisches Feld, dessen Polachsen in einen Winkel von den Polachsen des Haupt-

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feldes versetzt angeordnet sind. Diese Felder bilden eine Resultierende, die größer als jede der beiden Komponenten ist und die auf Polachsen zwischen den ersten beiden Achsen liegt. Das resultierende Feld steuert den Punkt, in welchem sich der Rotor in Phase mit dem rotierenden Feld befindet. Um diesen Punkt zu verändern, ist es nur notwendig, den Gleichstrom zu ändern, der entweder in einer oder in beiden Gleichstromwicklungen fließt, so daß sich die Polachsen des resultierenden Flusses um einen Winkel verlagern. Indem man die Belastung des Motors mißt und das Signal als Steuergröße benutzt, ist es möglich, die relativen Werte der Gleichströme in der Haupt- und Hilfswicklung so einjsssfeellen, daß der Motor einen bestimmten Anteil der Last aufnimmt. Ein Synchronmotor, auf welchen diese allgemeine Beschreibung zutrifft, ist beschrieben in dem US-PS Nr. 3 333 173.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hilfswicklung für Synchronmotoren zu schaffen, die dazu geeignet ist, zwei Zwecken zu dienen:

1. das Gleichstrom-Feld zu verlagern und

2. als eine Wechselspannungs-SekundärwickXung zu arbeiten, um während des Anfahrens des Motors ein Drehmoment zu erzeugen, d.h., den Motor zu starten als einen Induktionsmotor, mit gewickeltem Rotor.

Ein Synchronmotor der eingangs genannten Art ist-erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,, daß er eine Primär- oder Ankerwicklung hat, die bei Erregung mit Drehstrom ein synchron rotierendes magnetisches Feld erzeugt^ eine Hauptfeldwicklung,, die bei Erregung mit Gleichstrom ein stationäres Feld erzeugt, das sich in Wechselwirkung tritt mit dem rotierenden Feld, damit der Rotor des Motqrs in synchron mit dem rotierenden F^ Id rotiert, sowie eine Hilfsfeldwicklung_ff die auf der glei-

chen magnetischen Kernstruktur angeordnet ist wie die Hauptfeldwicklung. Die Hilfswicklung ist auf dem Kern in einer solchen Weise relativ zu der Hauptfeldwicklung verteilt, daß sie bei Erregung mit Gleichstrom alternierende magnetische Nord- und Südpole erzeugt, deren Achsen um einen Winkel bezüglich der Achsen der magnetischen Pole des Hauptfeldes versetzt sind, und daß sie, während der Motor anläuft, einem Wechselspannungs-sekundär-Hilfsstrom als einem Widerstand dient, um dem Motor ein relativ hohes Anlaufdrehmoment zu geben. Eine Schaltereinrichtung verbindet die Hilfswicklung mit dem Widerstand, während der Motor anläuft, und wenn einmal die ™ phasenbezogene Drehzahl erreicht ist, d.h. nahe bei der Synchrondrehzahl, trennt sie den Widerstand und verbindet die Wicklung mit einer Gleichstromquelle. Im Ergebnis läuft der Motor als ein Induktionsmotor mit gewickeltem Rotor an und läuft dann als' ein Synchronmotor. Auch sind Einrichtungen vorgesehen, um den Erregungsstrom entweder in einer oder beiden Feldwicklungen zu verändern, so daß der magnetische Fluß, der durch den Gleichstrom, der in diesen Windungen fließt, induziert wird, ein resultierendes Feld bildet, das Polachsen hat, die relativ zum Kern verlagert werden können, gemäß den betreffenden Stromwerten.

Die bevorzugte Verwendung für erfindungsgemäße Synchron- . % motoren besteht in der Anwendung von zwei oder mehr Motoren, die miteinander gekuppelt sind, um eine gemeinsame Last unter Belastungsaufteilung anzutreiben. Offensichtlich gibt es jedoch noch andere Verwendungsarten. ,

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 zwei Synchronmotoren, die eine gemeinsame Last antreiben;

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Fig. 2 eine verteilte Hilfsfeldwicklung;

Fig. 3 eine dreiphasige Sternschaltung der WicÄlung in Fig. 2; ■

Fig. 4, 5 und 6 die Hilfswicklungen und ihre Verbindungen mit äußeren Schaltungen.

Fig.· 1 und ihre Beschreibung dient zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Haupt- und Hilfsfeldpolen und dazu, in einer einfachen Weise darzustellen, wie diese Felder sich überlagern, um eine Resultierende zu bilden, die relativ zu dem Feldkern verlagert werden kann, indem man die Hilfs- und/oder Hauptfeidströme verändert.

Fig. 1 stellt schematisch zwei Synchronmotoren A und B dar, die direkt auf eine Einzellast 10 gekuppelt, sind, so daß beide Motoren die Last antreiben und die Belastung zwischen sich aufteilen entsprechend der jeweiligen Leistung des Motors. Ein Beispiel für solch einen Antrieb ist eine große Erzmühle, die von zwei Synchronmotoren angetrieben wird, von denen jeder ein Antriebsrad auf seiner Antriebswelle hat, die in Eingriff mit einem Zahnrad auf der Mühlenantriebswelle steht. Vorzugsweise haben die beiden Motoren die gleiche Auslegung, Drehzahlen und Arbeitscharakteristiken, oder doch so nah beieinander wie nur möglich. Natürlich können Motoren mit verschiedenen Drehzahlen unter Verwendung geeigneter Getriebe benutzt werden, aber das bedeutet, daß die Einrichtung kompliziert wird, und das wird vermutlich selten benutzt werden.

Der Motor A ist ein üblicher Synchronmotor mit. vier ausgeprägten Polen, der eine dreiphasige Wechselspannungs-Ankerwicklung 11 auf seinem Stator und eine Gleichstrom-Feldwicklung 12 auf seinem Rotor hat. Die Wicklung 11 ist an eine dreiphasige 60 Hz Wechselspannungs-Stromquelle angeschlossen, und bei Erregung durch diese erzeugt sie ein magnetisches Feld, das mit 60 Hz Synchrondrehzahl umläuft, in diesem Falle mit 1800 Umdre-

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hungen pro Minute. Die Vierpolfeldwicklung 12 wird erregt von einer Gleichstromquelle übeg.zwei stationäre Schleifbürsten 13, die in Schleifkontakt mit/schleifringen 14 stehen, die mit dem Rotor umlaufen, und einem veränderlichen Widerstand 16 zum Einstellen des Feldstroms.

Der Motor B ist ein Synchronmotor mit vier ausgeprägten Polen, der eine dreiphasige Wechselspannungs-Ankerwicklung 18 auf seinem Stator und zwei Gleichstrom-Feldwicklungen 19 und 20 auf seinem Rotor hat, von denen die Wicklung 19 die der Wicklung 12 entsprechende Hauptfeldwicklung, und die Wicklung 20 eine um einen Winkel bezüglich der Hauptfeldwicklung versetzte Hilfs- (J feldwicklung ist. Der Zweck und die Funktion der Hilfswicklung soll weiter unten beschrieben werden. Die Wicklung 18 ist mit einer dreiphasigen 60 Hz Wechselspannungs-Stromquelle verbunden und bei Erregung durch diese erzeugt sie ein magnetisches Feld, das bei 60 Hz Synchrondrehzahl umläuft, wie in dem Fall des Motors A bei 1800 Umdrehungen pro Minute. Die Energie, die der Motor B von der Wechselspannungsquelle zieht, wird gemessen mit einer Lastmeßeinrichtung 21/ die in der Leitung zur Wicklung 18 zwischengeschaltet ist. Die Meßeinrichtung 21 kann ein Wattmeter, ein Amperemeter oder eine ähnliche Ausführung sein, die die EingangsIeistung des Motors und deshalb seine Ausgangsleistung mißt, oder den Teil der Last 10, der durch den Motor λ aufgenommen wird.

Die Hauptfeldstruktur des Motors B besteht aus einer Wicklung 19, die vier Feldwindungen an den vier Polkörpern hat, die um den Rotorkern herum in 90° Abständen angeordnet sind. Dies ist wie die Feldstruktur des Motors A. Wenn diese Wicklung erregt wird mit Gleichstrom/ erzeugt sie ein stationäres magnetisches Feld, das die magnetischen Achsen des alternierenden Nord- und Südpols bei 90° im Raum oder 180 elektrischen Grad hat. Der Pfeil 23 stellt die Richtung und die Größe des magne-

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tischen Feldes des oberen Nordpols 22 dar und wird hier als seine Polachse bezeichnet. Die Hilfswicklung 20 ist ebenfalls eine Vierpolwicklung, worin die erwähnten Feldwindungen mit ihren Windungsachsen zwischen den Achsen der Windung der Wicklung 19 angeordnet ist.

Fig. 1 zeigt eine andere Anordnung der Haupt- und Hilfspole, bei der die Hilfspole 90° hinter und um 90° phasenverschoben gegen die Hauptpole angeordnet sind. Wenn die Hilfswicklung mit Gleichstrom erregt wird, dann produziert sie ein anderes stationäres magnetisches Feld von alternierenden Nord- und Südpolen, die um einen Winkel bezüglich der Hauptpole verschoben sind. Pfeil 24 repräsentiert die Richtung und die Größe des magnetischen Feldes des Nordpols 25 direkt auf der rechten Seite des Hauptpols 22 und wird hier als seine Polachse bezeichnet. Bei einer Überlagerung ergeben die Felder 23 und 24 ein resultierendes Feld 26, das sich irgendwo zwischen den Polen und 25 befindet und eine größere Größe hat als jede einzelne Feldkomponente 23 oder 24.'

Die Polachse 26 stellt den Punkt dar, in welchem der Rotor des Motors B mit dem rotierenden Feld von der Ankerwicklung 18 in Phase läuft, und die Polachse 17 stellt den Punkt dar, bei welchem der Rotor des Motors A mit dem rotierenden Feld von der Ankerwicklung 11 in Phase läuft. Die Achse 17 ist unverschieblich relativ zu dem Rotor des Motors A, aber die Achse 26 ist nicht festliegend relativ zu dem Rotor des Motors B. Die Achse 26 kann relativ zu dem Rotor des Motors B bewegt werden, indem die Gleichströme eingestellt werden, die entweder in einer oder in beiden der Windungen 19 oder 20 fließen. Wenn man die Achse 26 in Richtung der Rotation verschiebt, dann hat das für den »Motor B zur Folge, daß sein Anteil an der Last 10 abfällt, und das Zurückdrehen der Achse 26 bewirkt für den Motor, daß sein Anteil an der Last ansteigt. Die Belastung des Motors B kann

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durch die Meßeinrichtung 21 bestimmt werden, und wenn sie nicht der richtige Anteil an der Belastung 10 ist, kann sie auf den richtigen Wert durch Veränderung des Hilfs- oder/und Hauptfeldstroms zurückgestellt werden, wie z.B. durch eine geeignete Justierung der Drehwiderstände 27 und 28 in der äußeren Gleichstrom-Lei tungs zuführung für die Wicklung. Die äußere Gleichstromquelle ist mit den Wicklungen über die Drehwiderstände 27 und 28 und die drei stationären Bürsten 30, die sich in Schleifkontakt mit den drei Schleifringen 31 befinden, verbunden.

Fig. 1 zeigt einen Motor A, der nicht für die Belastungsaufteilung eingestellt, und einen anderen Motor B, der eingestellt werden kann. Das ist die einfachste der grundsätzlichen Konzeption von zwei Motoren. Motor A kann wie der Motor B gebaut sein, d.h., beide haben Felder, die entsprechend der Belastungsaufteilung eingestellt werden können.

Fig. 2 stellt eine Wellenwicklung für einen Synchronmotor dar, die über die Polseiten eines Rotors mit drei ausgeprägten Polen verteilt ist. Entsprechend der Erfindung kann diese Wicklung als eine Sekundärwicklung zum Gebrauch mit Widerständen verbunden werden, um dem Motor ein relativ hohes Anlaufdrehmoment zu geben, oder sie kann mit einer Gleichstromquelle verbunden werden, um für ein Hilfsmagnetfeld zu sorgen, das bezüglich dem Hauptfeld versetzt ist. Diese Fig. 1 zeigt drei Pole eines viel-poligen Rotors für einen Synchronmotor, der seine Wechselspannungs-Wicklung auf dem Stator wie in Fig. 1 hat. Jeder der Pole 32, 33, 34 etc. trägt eine Hauptfeldwindung 35 um seinen Körper 36 unter einem überhängenden Kopf 37. Jeder Polkopf 37 enthält sechs axial gerichtete Schlitze 38 bis 43, die sich radial nach innen von seiner Oberfläche getrennt erstrecken. Das ist am besten dargestellt in Fig. 2 (a) und (c). Diese Schlitze enthalten die Hilfswicklung 45, die jetzt beschrieben wird.

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Die Wicklung 45 ist dargestellt in Fig. 2 (a) und (d) als eine konventionelle Wellenwicklung mit zwei WindungsSeiten pro Schlitz. In der Praxis besteht jede Windung 46 bzw. 47 aus einer Vielzahl von isolierten Leiterwindungen, die zu einer Spule gewickelt sind,"die zwei Seiten aufweist, welche in entsprechenden Schlitzen benachbarter Pole und Endköpfe, die axial von den Polköpfen vorragen, angeordnet sind. Das ist am besten dargestellt in der Verbindung mit der Spule 46, die mit einer Seite 48 in der oberen Hälfte des Schlitzes 38 des Poles. 32 und mit der anderen Seite 49 in der unteren Hälfte des Schlitzes des Poles 33 gezeigt ist. Die nächste Windung 46 auf der rechten Seite umfaßt ebenfalls einen Polabstand, wobei sie sich von der oberen Hälfte des Schlitzes 38 des Poles 33 bis zu der unteren Hälfte des Schlitzes 38 des Poles 34 erstreckt. Es gibt eine solche Spule 46 für jeden Pol, und sie erstreckt sich von dem Schlitz 38 in einem Pol zu einem entsprechenden Schlitz in dem nächsten Pol, d.h. die Abmessung jeder Windung ist gleich einem Polabstand. Die Spulen 46 verlaufen nach rechts um die Polstruktur herum, um einen Ring von Spulen zu bilden, der mit der Seite 48 der ersten Spule incter oberen Hälfte des Schlitzes 38 des Pols 3 2 beginnt und mit der Seite 49 der letzten Spule in der unteren Hälfte des Schlitzes 38 des Pols 32 endet. Die benachbarten Spulen 47 sind wie die Windungen 46 ausgebildet und verlaufen um den Rotor in der gleichen Art und Weise herum, in die nächsten Schlitze 39 nach rechts, um einen anderen Ring von Spulen um die Polstruktur zu bilden. Die Spulen 47 und 46 sind miteinander verbunden in der geeigneten Reihenfolge als Phase einer dreiphasigen Wicklung, z.B. Phase "a" in Fig. 3. Der nächste Satz der Spulen 50 und 51 ist derselbe wie die Spulen 46 und 47 und ist. um die Kernstruktur in der gleichen Weise in Schlitzen 40 und 41 angeordnet» Sie sind zusammen verbunden als Phase "c" der Fig= 3» Der dritte Satz Spu-

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len 52 und 53, die die Schlitze 42 bzw. 43-besetzen, stellen die Phase "b" dar.

Diese Anordnung der Spulen ergibt eine Dreiphasenstern-Wicklung wie in Fig. 3. Um dem Motor ein relativ hohes Anlaufdrehmoment zu geben, werden die Ausgangsklemmen 54, 55 und 56 der Wicklung 45 mit einem Widerstand verbunden, während der Motor angefahren wird. Wenn der Rotor fast die Synchrondrehzahl erreicht, dann wird der Hauptfeldstrom zugeführt, um den Motor in Synchronstellung zu bringen, die Klemmen 54, 55 und 56 werden dann von dem Widerstand getrennt und die Klemmen 55 und 56 mit einer Gleichstromquelle verbunden, so daß Phasen "c" und "b" jetzt die Hilfsfeldwicklungen werden, die ein magnetisches Feld induzieren, so wie es im Diagramm der Fig. 2 (b) dargestellt ist. In diesem Diagramm sind die Rechtecke 57 bis 60 auf einer Basislinie 61 aufgetragen, die Nordpole, die durch die Windungen 50 bis 53 auf den Polen 32 und 33 induziert werden, darzustellen, und die Rechtecke 32 bis 65 sind auf der gleichen Basislinie gezeichnet, das Südpolfeld darzustellen, das durch die gleichen Spulen auf den Polen 33 und 34 induziert wird. Die Summe von diesen ist durch die dicke Linie 66 dargestellt, die eine Sinuslinie annähert, deren Nullpunkte auf der Linie 61 liegen. Die Abschnitte oberhalb der Linie 61 stellen das Nordpolfeld und die darunter das Südpolfeld dar. Der Feldteil 66, der durch den Gleichstrom, der in der Hilfswicklung auf den Polen 32 und 33 fließt, induziert ist, hat eine Nordpolachse 67, die um einen Winkel θ nach links von der Nordpolachse 68 des Feldes aus, das im Pol 33 durch den in der Hauptfeldspule 35 fließenden Gleichstrom induziert ist, versetzt ist. Natürlich ist ein Hilfsfeldpol für jeden Hauptpol von dort in die gleiche Richtung und von gleichem Betrag versetzt. Die Haupt- und Hilfsfeider vereinigen sich, um ein resultierendes Feld zu erzeugen, das alternierende Nord- und Südpolachsen hat, die irgendwo zwischen der Haupt- und der Hilfsachse liegen, d.h. zwischen den Achsen 67 und 68. Die Lage und die Größe des resultierenden Feldes hängt ab von der Größe des Haupt- und

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Hilfsfeldes oder in anderen Worten von den relativen Werten der beiden Feldströme. Deshalb ist es möglich von dem Zeitpunkt, an, wenn die resultierenden Achsen den Punkt darstellen, bei welchem der Rotor mit dem rotierenden Ankerfeld synchron läuft, diesen Punkt zu ändern, indem man die Feldströme einstellt und einen oder mehrere Motoren einer Vielzahl von Motoren, die eine gemeinsame Last antreiben, höher oder weniger zu belasten, so daß die Motoren gezwungen sind, die Belastung. so auf sich zu verteilen, wie schon in Verbindung mit Fig. 1 gesagt.

W Es ist demnach ersichtlich, daß eine Hilfswicklung so wie 45 in Schlitzen in den Polköpfen in einer mannigfaltigen Art verteilt werden kann und daß die Anzahl der benutzten Schlitze von der Konstruktion der Maschine abhängt. Es ist jedoch wichtig, daß die Anordnung der Spulen in den Wicklungen so ist, daß die Wicklung dazu gebracht werden kann, daß sie als ein Wechselspannungs-Sekundär-Feld zum Anfahren des.Motors und als Hilfs-Gleichstrom-Feld zur Veränderung der Position des Hauptfeldes relativ zu der Feldkernstruktur, während der Motor synchron lauft, dient.

Eine Anzahl von Arten, um eine Wicklung so wie 45 mit einem Anlaufwiderstand und einer Gleichstromquelle zu verbinden, soll W jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 6 beschrieben werden= Alle drei Figuren zeigen nur die Hilfswicklung und die Stromkollektoren auf dem Rotor zwecks Verbindung dieser Wicklung zu den äußeren Stromkreisen» Die Hauptfeldwicklung, die sich auch auf dem Rotor befindet, ist nicht gezeigt, noch sind die Stromkollektoren gezeigt, um die Hauptfeldwicklung an einen Widerstand, während der Motor angefahren wird, und an eine Gleichstromquelle während Synehronlaufs anzuschließen.

Fig. 4 zeigt eine Hilfswicklung 69, Stromkollektoren 70 bis 73, Kontakte 74 bis 79 eines Magnetschalters,, und einen . einstellbaren Widerstand 80 und eine Gleichstromquelle. Die

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Wicklung 69 befindet sich auf dem Rotor des Motors mit der Hauptfeldwicklung, und sie ist mit den äußeren Schaltungskomponenten 74 bis 80 über die umlaufenden Stromkollektoren 70 bis 73, z.B. Schleifringe, die auf der Rotorwelle montiert und mit der Wicklung verbunden sind, und stationäre Bürsten, die auf die Ringe drücken und mit äußeren.Komponenten verbunden sind, zusammengeschaltet. Kontakte 74, 75 und 76 sind normalerweise geschlossen und die Kontakte 77, 78 und 79 sind normalerweise offen. Dies sind die Positionen der Kontakte zu jeder Zeit, außer wenn der Motor bei Synchrondrehzahl läuft; dann sind die Positionen umgekehrt. Die zwei Sätze der Kontakte ™ sind so verbunden, daß ein Satz geschlossen ist, während der andere offen ist und umgekehrt. Während des Anlaufs ist die Wicklung 69 als eine dreiphasige Sternschaltung verbunden, und die se L-Schaltung ist mit dem Justierwiderstand 80 verbunden, so daß der Motor als ein Induktionsmotor mit gewickeltem Rotor unter der Steuerung des Widerstands anläuft. Wenn die Drehzahl des Rotors den Punkt erreicht, wo der Rotor mit dem synchron rotierenden Primärfeld in Phase läuft, dann werden die Hauptfeldspulen mit Gleichstrom erregt, und im Synchronfall öffnet der Schalter seine Kontakte 74, 75 und 76 und schließt seine Kontakte 77, 78 und 79. Diese Schaltoperation trennt den Widerstand, verbindet die beiden Phasen 81 und 82 der Dreiphasen- Λ wicklung mit der Gleichstromquelle wie in Fig. 3 und schließt die dritte Phase 83 kurz. Wie die Schaltungen in Fig. 2 und 3, so erzeugen die Wicklungen 81 und 82 den einstellbaren Hilfsfeldfluß, der mit dem Hauptfeldfluß kombiniert wird, um den resultierenden Magnetfluß bezüglich des Rotors zu verändern oder den Punkt zu verändern, an welchem der Rotor mit dem synchron rotierenden Primärfluß in Phase läuft. Der Kurzschluß auf der übrig gebliebenen Phasenwiklung 83 macht sie zu einer stabilisierenden Wicklung, die im wesentlichen demselben Zweck dient, wie eine übliche Dämpferwicklung während des Synchronlaufs.

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Fig. 5 zeigt die gleiche Hilfswicklung 69, die mit der Gleichstromquelle in einer anderen Weise verbunden ist. In dieser Anordnung sind zwei der Phasenwicklungen parallel verbunden und die parallelen Kombinationen in Serie mit der dritten Phasenwicklung. Der Anlauf .ist der gleiche wie in Fig. 4, aber während des Synchronlaufs ist die Serien-Parallel-Kombination an die Gleichstromquelle angeschlossen.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen die Hilfswicklung, die als eine dreiphasige Wicklung zum Zwecke des Anlaufs des Motors verbunden ist. Obwohl die primäre Wicklung des Motors dreiphasig ist, Wk ist es möglich, die Hilfswicklung anders als dreiphasig, z.B. zweiphasig, anzuschließen. Eine Anzahl von Zweiphasen-Verbindungen sind möglich. Eine von ihnen ist dargestellt in Fig·. In Fig. 6 hat die Hilfswicklung 84 zwei Phasenwicklungen 85 und 86, die mit den Widerständen 87 und 88 zum Anfahren verbunden werden. Die Wicklung 86 ist mit der Gleichstromquelle verbunden und die Wicklung 85 zum Lauf kurzgeschlossen. Beide Wicklungen können mit der Gleichstromquelle oder untereinander verbunden werden, so daß nur drei Stromkollektoren benötigt werden.

Manuelle oder automatische Einrichtungen können bei dem Motor der Erfindung vorgesehen werden, ihn auf der Hilfsfeld-■| wicklung anzufahren und dann ihn mit der Hilfsfeldwicklung, die mit Gleichstrom erregt ist, laufen zu lassen. Für optimalen Motorlauf wird es notwendig sein, den Wert des Hilfsfeldstroms in Beziehung zu dem Hauptfeldstrom zu steuern. Dies wird zusammen mit dem Anfahrvorgang am besten mit einem automatischen Steuersystem durchgeführt.

Es ist bekannt, einen Widerstand über die Hauptfeldwicklung eines konventionellen Synchronmotors während der Anlaufphase zu schalten, um den Motor mit Anlaufdrehmoment zu versehen. Motore, die entsprechend der Erfindung ausgeführt sind, können

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auch die Hauptfeldwicklung benutzen, um das Anlaufdrehmoment zu unterstützen.

In einem derartigen Fall wird die Hauptfeldwicklung mit einem Widerstand während der Anlaufphase verbunden und sobald der Motor in seiner Mitzieh-Drehzahl läuft, wird der Widerstand getrennt und der Gleichstrom der Wicklung zugeführt. In diesem Moment wird der Lauf des Motors synchron.

Patentan sprüche

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Claims (13)

Patentansprüche

1. Synchronmotor, bestehend aus einem Stator und einem Rotor, von denen der eine einen Ankerkern und der andere einen Feldkern aufweist, gekennzeichnet durch eine Ankerwicklung auf dem Ankerkern zur Erzeugung eines rotierenden magnetischen Feldes bei Erregung mit Wechselstrom, durch eine Hauptfeldwicklung auf dem Feldkern zur Erzeugung eines vielpoligen stationären Feldes bei Erregung mit Gleichstrom, durch eine Hilfswicklung auf dem Feldkern, die bezüglich der Hauptwicklung so versetzt ist, daß sie bei Erregung durch einen Gleichstrom ein zweites stationäres Feld erzeugt, das Polachsen hat, die bezüglich der Polachsen des Hauptfeldes versetzt sind und daß sie Sekundärwxcklungswindungen für die Ankerwicklung in Verbindung mit einem Widerstand hat, durch eine Einrichtung zum Verbinden der Hilfswicklung mit einer Gleichstromquelle oder mit den Widerständen, und durch eine Einrichtung zur Änderung der relativen Werte des Gleichstroms,der den Haupt- und Hilfswicklungen zugeführt wird.

2. Synchronmotor, gekennzeichnet durch einen Stator, der einen Ankerkern mit einer einen Luftspalt begrenzenden Oberfläche und eine Ankerwicklung auf einem Kern aufweist, wobei die Wicklung ein synchron rotierendes magnetisches Feld erzeugt, wenn es mit mehrphasigem Wechselstrom erregt wird, durch einen Rotor mit einem Feldkern mit einer Anzahl von getrennten Polkörpern, einem Polkopf auf jedem Körper und einer Polfläche auf dedem Kopf, welche räumlich getrennt von der Oberes fläche ist und damit den Luftspalt zwischen dem Anker und den

to Feldkernen begrenzt, durch Polflächenschlxtze in den Polköpfen, ^ durch eine Hauptfeldwicklung auf den Polkörpern, wobei die Hauptfeldwicklung einen alternierenden Nord- und Südmagnetpol an -*' den Polflächen erzeugt, wenn sie mit Gleichstrom erregt wird,

_k durch eine Hilfswicklung, die aus einer Anzahl von Spulen be- ** steht, die in den Schlitzen mit einer Seite einer jeden Spule an einem Polkopf und mit der anderen Seite am benachbarten Pol-

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kopf verteilt sind, wobei die Spulen untereinander in einer Konfiguration verbunden sind, die geeignet ist, eine Sekundärwicklung für die besagte Ankerwicklung zu schaffen, oder ein Hilfsfeld von alternierenden Nord- und Südpolen zu erzeugen, die zwischen den betreffenden Nord- und Süd-Hauptpolen liegen, wenn wenigstens ein Teil der Spulenkonfiguartion mit Gleichstrom erregt wird; durch einen Motoranlaufwiderstand für die Hilfswicklung; durch eine Schalteinrichtung zur Verbindung der Hilfswicklung mit dem Anlaufwiderstand des Motors oder zur Verbindung von dem Teil der Spulenkonfiguration mit einer Gleichstromquelle für synchronen Motorlauf; und durch eine Einrichtung zum Verändern der Relativwerte des Gleichstroms, der der Hauptfeldwicklung und dem Teil der Spulenkonfiguration zugeleitet wird.

3. Synchronmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennz e i c h η e t , daß die Ankerwicklung eine dreiphasige Wicklung ist.

4. Synchronmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung eine dreiphasige Sternschaltung-Wicklung ist, die über die Polköpfe in einer Anzahl in jedem Kopf gleichmäßig angeordneter Schlitze verteilt ist.

5. Synchronmotor nach Anspruch 3, d a durch gek e η η zeichnet, daß der Teil der .Windungskonfiguration aus Zweiphasenwicklungen der dreiphasigen Hilfswicklung besteht, wobei die zweiphasigen Wicklungen in Serie geschaltet sind und die Serienkombination so angepaßt ist, daß sie mit der Gleichstromquelle durch die Einrichtung während des Synchronlaufs des Motors verbunden werden kann.

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6. Synchronmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Phase der Hilfswicklung so angepaßt ist, daß sie durch die Schalteinrichtung während des Synchronlaufs des Motors kurzgeschlossen werden kann.

7. Synchronmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Spulenkonfiguration aus allen drei Phasenwicklungen der Hilfswicklung besteht, wobei zwei der Phasenwicklungen parallel geschaltet sind und die Parallel-Kombination in Serie mit der dritten Phasenwicklung geschaltet ist und die letzte Kombination so angepaßt ist, um mit der Gleichstromquelle durch Schalteinrichtungen während des Synchronlauf s des Motors verbunden zu werden.

8. Synchronmotor nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet* daß der Anlaufwiderstand ein veränderlicher Widerstand zur Verbindung der Ausgangsklemmen von der sternförmig geschalteten Hilfswicklung durch die Schalteinrichtungen während des Anlaufs des Motors ist.

9. Synchronmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung eine sweiphasige Wicklung ist.

10. Synchronmotor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß er mit wenigstens einem anderen ähnlichen Motor gekuppelt ist, um eine gemeinsame Last anzutreiben, wobei die Last zwischen den Motoren durch eine-Einstellung der relativen Werte des Gleichstroms aufteilbar ist«.

11. Synchronmotor nach Anspruch Ϊ oder 2„.daäur-ch ge™

kemnzeiclinet,, daß er mit einem Synchronmotor zvm Antreiben einer gemeinsamen Last, verbunden ist»

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12. Synchronmotor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e, η η ze i c hη e t , daß der Feldkern auf dem Rotor angeordnet und ohne ausgeprägte Pole aufgebaut ist.

13. Synchronmotor nach Anspruch 1 oder 12, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t , d a ß eine Widerstandseinrichtung für die Hauptfeldwicklung und eine Einrichtung zum Verbinden der Wicklung mit dem Widerstand oder mit einer Gleichstromquelle vorgesehen ist. ,

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