DE19605662A1 - Wicklungsanordnung zum Betreiben eines Zweiphasen-Motors ausgehend von einer Dreiphasen-Quelle - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit Wicklungen bzw. Wick­ lungsanordnungen für Elektromotoren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Wicklungsanordnung, welche es gestattet, daß ein Zweiphasen-Elektromotor, ausgehend von einer dreiphasi­ gen elektrischen Energiequelle betrieben werden kann.

Elektromotoren sind an sich bekannte Einrichtungen, welche elek­ trische Energie in mechanische Drehenergie umwandeln. Hierzu erzeugen und steuern die Elektromotore elektromagnetische Felder in einer solchen Weise, daß die gewünschte mechanische Drehbewe­ gung bewirkt wird. Die zwei Hauptkomponenten eines Elektromotors sind (1) ein stationäres Teil, welches in typischer Weise ein rotierendes elektromagnetisches Feld erzeugt, welches im all­ gemeinen als Stator bezeichnet wird, und (2) ein drehbares Teil, welches durch das rotierende magnetische Feld angetrieben wird, und welches im allgemeinen als Rotor bezeichnet wird. Üblicher­ weise ist eine Gruppe von Wicklungen aus einem elektrischen Leiter auf dem Stator zum Erzeugen der elektromagnetischen Fel­ der vorgesehen.

Die meisten Elektromotore sind derart ausgelegt, daß sie von einer elektrischen Energiequelle betrieben werden können, welche einen Wechselstrom an die Gruppe von Wicklungen in dem Motor anlegt. Eine solche Energiequelle erzeugt einen elektrischen Stromfluß durch die Wicklungen, welcher sich hinsichtlich der Richtung zeitabhängig ändert. Die einfachste Form einer Wechsel­ stromquelle als elektrische Energiequelle ist ein Ein­ phasen-System. Bei einem Einphasen-System wird ein einziger elektri­ scher Stromfluß über einen einzigen elektrischen Leiter an eine einzige Gruppe von Wicklungen in dem Motor angelegt. In den meisten Haushalten ist die Beschaltung in Form eines Ein­ phasen-Wechselstroms verwirklicht, und die meisten elektrisch betriebe­ nen Einrichtungen, welche man in derartigen Haushalten findet, haben Einphasen-Motore.

Jedoch sind viele Elektromotore derart ausgelegt, daß sie von einer Mehrphasenquelle mit elektrischem Wechselstrom versorgt und betrieben werden können. Ein Zweiphasen-System für Wechsel­ strom kann als zwei elektrisch gesonderte Einphasen-Systeme angenommen werden, welche gesonderte elektrische Leiter haben, welche mit gesonderten Gruppen von Wicklungen in dem Motor ver­ bunden sind. Jede der elektrischen Ströme, welcher durch die zugeordneten elektrischen Leiter durchgeht, wechselt seine Stromflußrichtung, jedoch nicht gleichzeitig. Vielmehr ist der elektrische Stromfluß in der zweiten Phase des Motors elektrisch von dem elektrischen Stromfluß in der ersten Phase des Motors um eine vorbestimmte Größe versetzt bzw. verschoben. Üblicherweise sind die beiden Phasen der elektrischen Stromquelle um ein Vier­ tel eines Zyklus oder 90° verschoben. Bei einem Dreiphasen-Sy­ stem sind die drei Phasen von der elektrischen Energiequelle gleichmäßig voneinander um ein Drittel eines Zyklus oder 120° verschoben. Einzelphasen-, Zweiphasen- und Dreiphasen-Elektro­ energiequellen sind an sich bekannt sowie auch Einphasen-, Zwei­ phasen- und Dreiphasen-Elektromotore, welche so ausgelegt sind, daß sie hiermit betrieben werden können.

Zweiphasen-Motore sind häufig im Einsatz bei Anwendungen mit konstanter Geschwindigkeit, und es gibt elektrische Energiequel­ len, welche die beiden Phasen von elektrischen Strömen mit einer konstanten Frequenz erzeugen. Derartige Quellen sind an sich bekannt und leicht verfügbar. Bei einigen Anwendungsfällen ist es erwünscht, daß Zweiphasen-Motore mit variabler Geschwindig­ keit betrieben werden. Leider sind jedoch elektrische Energie­ quellen nicht leicht verfügbar, welche elektrische Zwei­ phasen-Ströme mit variablen Frequenzen erzeugen. Jedoch sind elektri­ sche Energiequellen allgemein bekannt und leicht verfügbar, welche einen elektrischen Dreiphasen-Strom mit variablen Fre­ quenzen erzeugen. Daher ist es bekannt, eine elektrische Ener­ giequelle mit drei Phasen und variabler Frequenz so anzupassen, daß sie zum Betreiben eines Zweiphasen-Motors genutzt werden kann, wozu eine externe Schaltung, wie eine Scottsche Transfor­ matorschaltung der T-Bauart vorgesehen sein kann. Obgleich eine solche Beschaltungsweise wirksam ist, hat sich jedoch gezeigt, daß eine derartige externe Schaltung die Kosten und Abmessungen vergrößert und der Gesamtmotor hierdurch komplizierter wird. Daher ist es erwünscht, eine Anordnung bereitzustellen, welche gestattet, daß ein Zweiphasen-Elektromotor direkt von einer dreiphasigen elektrischen Energiequelle aus betrieben werden kann, ohne daß irgendeine externe oder zusätzliche Schaltung vorgesehen wird.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Wicklungsanordnung für einen Elektromotor bzw. einen Elektromotor, welcher gestattet, daß ein Zweiphasen-Elektromotor von einer dreiphasigen elektrischen Energiequelle aus betreibbar ist. Der Motor umfaßt einen Sta­ tor, welcher im allgemeinen hohl ausgebildet ist und eine zylin­ drische Gestalt hat, sowie eine Mehrzahl von radial nach innen weisenden Statorpolen. Eine zylindrische Rotoranordnung ist koaxial in dem Stator zur Ausführung einer relativen Drehbewe­ gung gelagert. Die erste Phase des Motors umfaßt eine erste Gruppe von Wicklungen, welche auf einer ersten Gruppe von Sta­ torpolen vorgesehen sind, und welche mit einer ersten elektri­ schen stromerzeugenden Schaltung verbunden sind. Somit wird die erste Phase des Motors nur durch den Ausgang des elektrischen Stromes von der ersten elektrischen stromerzeugenden Schaltung erregt. Die zweite Phase des Motors umfaßt eine zweite Gruppe von Windungen, welche auf einer zweiten Gruppe von Statorpolen vorgesehen sind, und die mit einer zweiten elektrischen strom­ erzeugenden Schaltung verbunden sind. Die zweite Phase des Mo­ tors umfaßt ferner eine dritte Gruppe von Wicklungen, welche auf der gleichen zweiten Gruppe von Statorpolen zusammen mit der zweiten Gruppe von Wicklungen vorgesehen sind. Die dritte Gruppe von Wicklungen ist mit einer dritten elektrischen stromerzeugen­ den Schaltung verbunden und sie sind in Gegenrichtungen zur zweiten Gruppe von Wicklungen gewickelt. Somit wird die zweite Phase des Motors durch den von der zweiten elektrischen strom­ erzeugenden Schaltung abgegebenen elektrischen Strom verringert um den abgegebenen elektrischen Strom von der dritten elektri­ schen stromerzeugenden Schaltung erregt. Somit sind die Ein­ gangsstromsignale für die beiden Phasen um 90° phasenverschoben, so daß diese geeignet sind, einen Zweiphasen-Motor von einer dreiphasigen elektrischen Energiequelle aus zu versorgen und zu betreiben.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht des mechanischen Grundaufbaus für einen Synchron-Induktionsmotor ohne Wicklungen;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 zur schematischen Verdeutlichung einer üblichen Wick­ lungsanordnung für eine Grundausführungsform eines Synchron-Induktionsmotors, welcher als ein Zwei­ phasen-Motor durch eine zweiphasige elektrische Energiequelle betreibbar ist; und

Fig. 3 eine Figur zwei ähnliche Schnittansicht zur schemati­ schen Verdeutlichung einer Wicklungsanordnung nach der Erfindung für ein und dieselbe Grundausführungsform eines Synchron-Induktionsmotors, welcher als ein Zwei­ phasen-Elektromotor durch eine dreiphasige elektrische Energiequelle versorgbar bzw. betreibbar ist.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist in Fig. 1 der mechani­ sche Grundaufbau eines Synchron-Induktionsmotors dargestellt, welcher insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Der Motor 10 umfaßt einen Stator 11, welcher im allgemeinen hohl ausgelegt ist und eine zylindrische Gestalt hat. Eine Mehrzahl von radial nach innen weisenden Statorpolen, welche insgesamt mit 12 bezeichnet sind, ist auf dem Stator 11 ausgebildet, und diese verlaufen in Längsrichtung über die gesamte Länge hinweg. Die Statorpole 12 sind vorzugsweise in Form von gegenüberliegenden Paaren, wie mit A1 und A2, B1 und B2, C1 und C2 und D1 und D2 bezeichnet, vor­ gesehen. Somit sind acht Statorpole 12 bei dem dargestellten Stator 11 vorgesehen. Die acht dargestellten Statorpole 12 sind in regelmäßigen Abständen voneinander um 45° angeordnet. Es kann jedoch eine größere oder kleinere Anzahl von Statorpolen 12 vorgesehen sein.

Jeder Statorpol 12 hat einen im allgemeinen rechteckförmigen Querschnitt. Eine Mehrzahl von Zähnen 13 (fünf bei der darge­ stellten bevorzugten Ausführungsform) ist auf der radial am weitesten innenliegenden Fläche des jeweiligen Statorpols 12 vorgesehen. Die Statorzähne 13 verlaufen in Längsrichtung über die zugeordneten Statorpole 12 hinweg. Der Stator 11 und die Statorpole 12 sind aus einem magnetisch permeablen Material, wie Eisen, ausgebildet. Wie nachstehend noch beschrieben werden wird, stellen die Statorpolpaare A1, A2 und C1, C2 eine erste Phase zur Erregung des Synchron-Induktionsmotors im Betriebs­ zustand dar, während die Statorpolpaare B1, B2 und D1, D2 eine zweite Phase zur Erregung des Synchron-Induktionsmotors im Be­ triebszustand darstellen.

Eine zylindrische Rotoranordnung, welche insgesamt mit 15 be­ zeichnet ist, ist koaxial in dem Stator 11 zur Ausführung einer relativen Drehbewegung gelagert. Die Rotoranordnung 15 umfaßt eine Welle 16, welche einen ersten Rotorpolabschnitt 17 hat, welcher drehfest hiermit verbunden ist. Der erste Rotorpolab­ schnitt 17 hat eine Mehrzahl von radial nach außen verlaufenden Zähnen 17a (fünfzig bei der dargestellten bevorzugten Ausfüh­ rung), welche auf der äußeren Fläche hiervon ausgebildet sind. In ähnlicher Weise umfaßt die Rotoranordnung 15 auch einen zwei­ ten Rotorpolabschnitt 18, welcher drehfest hiermit verbunden ist. Der zweite Rotorpolabschnitt 18 hat eine Mehrzahl von radi­ al nach außen verlaufenden Zähnen 18a (bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ebenfalls fünfzig), welche auf der äußeren Fläche hiervon ausgebildet sind. Die ersten und zweiten Rotorpolabschnitte 17 und 18 sind beide aus einem magnetisch permeablen Material, wie Eisen, ausgebildet.

Vorzugsweise sind die Zähne 17a, welche auf dem ersten Rotorpol­ abschnitt 17 vorgesehen sind, und die Zähne 18a, welche auf dem zweiten Rotorpolabschnitt 18 vorgesehen sind, derart ausgebil­ det, daß sie dieselben Abmessungen und regelmäßigen Abstände haben. Die Zähne 13, welche auf dem Stator 11 vorgesehen sind, sind jedoch zweckmäßigerweise derart ausgebildet, daß sie einen anderen regelmäßigen Abstand im Vergleich zu den Zähnen 17a und 18a haben. Die Zähne 17a, welche auf dem ersten Rotorpolab­ schnitt 17 vorgesehen sind, fluchten nicht axial mit den Zähnen 18a, welche auf dem zweiten Rotorpolabschnitt 18 vorgesehen sind. Vielmehr sind die Zähne 17a, welche auf dem ersten Rotor­ polabschnitt 17 vorgesehen sind, gegenüber den Zähnen 18a, wel­ che auf dem zweiten Rotorpolabschnitt 18 vorgesehen sind, um eine halbe Zahnteilung versetzt. Wenn daher die Zähne 17a, wel­ che auf dem ersten Rotorpolabschnitt 17 vorgesehen sind, mit den Zähnen 13 fluchten, welche auf dem Stator 11 vorgesehen sind, fluchten die Zähne 18a, welche auf dem zweiten Rotorpolabschnitt 18 vorgesehen sind, mit den Tälern zwischen den Zähnen 13, wel­ che auf dem Stator 11 vorgesehen sind, wie dies aus Fig. 1 zu ersehen ist.

Ein Permanentmagnet 19 ist auf der Rotorwelle 16 zwischen dem ersten Rotorpolabschnitt 17 und dem zweiten Rotorpolabschnitt 18 angebracht. Wie sich aus Fig. 1 deutlich ersehen läßt, bewirkt der Permanentmagnet 19, daß der gesamte erste Rotorpolabschnitt 17 eine N-Polarisierung durch Magnetisierung erhält.

Fig. 2 verdeutlicht schematisch eine übliche Wicklungsanordnung für eine Grundausführungsform eines Synchron-Induktionsmotors 10 der vorstehend beschriebenen Art, welche gestattet, daß dieser als ein Zweiphasen-Motor durch einen zweiphasige elektrische Energiequelle betrieben wird. Wie dort gezeigt ist, umfaßt die erste Phase des Zweiphasen-Motors die ersten Paare von Wicklun­ gen 20 und 21, welche auf den gegenüberliegenden Statorpolpaaren A1, A2 und C1, C2 jeweils vorgesehen sind. Die ersten Paare von Wicklungen 20 und 21 sind mit der ersten elektrischen stromer­ zeugenden Schaltung 22 entweder in Serie (wie dargestellt) oder parallel geschaltet verbunden. Die ersten Paare von Wicklungen 20 und 21 sind in Gegenrichtungen derart gewickelt, daß, wenn sie erregt werden, die Zähne 13 der Statorpole A1, A2 (auf denen die Wicklungen 20 angeordnet sind) und die Zähne 13 der Stator­ pole C1, C2 (auf denen die Wicklungen 21 angeordnet sind) eine entgegengesetzt gerichtete Magnetisierungs-Polarisierung haben.

In ähnlicher Weise umfaßt die zweite Phase des Zweiphasen-Motors zweite Paare von Wicklungen 23 und 24, welche auf den gegenüber­ liegenden Statorpolpaaren B1, B2 und D1, D2 jeweils vorgesehen sind. Die zweiten Paare von Wicklungen 23 und 24 sind mit einer zweiten elektrischen stromerzeugenden Schaltung 25 entweder in Serie (wie dargestellt) oder parallelgeschaltet verbunden. Die zweiten Paare von Wicklungen 23 und 24 sind in Gegenrichtungen derart gewickelt, daß, wenn sie erregt werden, die Zähne 13 der Statorpole B1, B2 (auf denen die Wicklungen 23 angeordnet sind) und die Zähne 13 der Statorpole D1, D2 (auf denen die Wicklungen 24 angeordnet sind) entgegengesetzt gerichtete magnetische Pola­ risierungen haben.

Die stromerzeugenden Schaltungen 22 und 24 stellen die beiden Phasen einer zweiphasigen elektrischen Energiequelle zum Betrei­ ben des Motors 10 dar. Die stromerzeugenden Schaltungen 22 und 25 sind beide auf übliche Art und Weise ausgelegt und sie sind derart beschaffen, daß selektiv bewirkt wird, daß elektrische Ströme jeweils durch die Wicklungen 20 und 21 der ersten Phase des Motors und durch die Wicklungen 23 und 24 der zweiten Phase des Motors fließen. Die elektrischen Ströme, welche durch die Stromerzeugungsschaltungen 22 und 25 erzeugt werden, können übliche Formen annehmen. Beispielsweise können die elektrischen Ströme ein sich kontinuierlich mit der Zeit änderndes Verhalten (wie sinusförmige Eingangssignale) für einen synchronen Frei­ laufbetrieb bzw. Leerlaufbetrieb des Motors 10 haben. Alternativ können die elektrischen Ströme sich gesondert mit der Zeit än­ dern (wie Eingangssignale in Form von Rechteckwellen), um einen synchronen Schrittschaltbetrieb des Motors 10 zu verwirklichen. Auch können die elektrischen Ströme ein sich nicht mit der Zeit änderndes Verhalten (wie Gleichstrom-Eingangssignale) haben, wodurch bewirkt wird, daß der Motor 10 ein stationäres Haltemo­ ment bereitstellt. Die zeitliche Steuerung, die Größe und die Polarität der elektrischen Ströme, die durch die beiden strom­ erzeugenden Schaltungen erzeugt werden, können gegebenenfalls durch einen üblichen Rotorpositionssensor (nicht gezeigt) be­ stimmt werden, wie dies an sich bekannt ist.

Wenn ein elektrischer Strom an die ersten Paare von Wicklungen 20 und 21 durch die stromerzeugende Schaltung 22 angelegt wird, wird der Stator 11 magnetisiert. Wie vorstehend angegeben ist, sind die ersten Paare von Wicklungen 20 und 21 in Gegenrichtun­ gen derart gewickelt, daß, wenn sie erregt sind, die Zähne 13 der Statorpole A1, A2 (auf denen die Wicklungen 20 angeordnet sind) und die Zähne 13 der Statorpole C1, C2 (auf denen die Wicklungen 21 angeordnet sind), durch Magnetisierung entgegen­ gesetzt gerichtete Pole haben. Die zweiten Paare von Wicklungen an den anderen Statorpolpaaren B1, B2 und D1 und D2 sind in ähnlicher Weise in Gegenrichtungen gewickelt, und daher haben sie im erregten Zustand durch Magnetisierung entgegengesetzt gerichtete Polarisierungen.

Wenn man im Betriebszustand annimmt, daß der Strom dem ersten Paar von Wicklungen 20 zugeführt wird, welche auf den Statorpo­ len A1 und A2 vorgesehen sind, um die Zähne 13 zu erregen, so bekommen diese magnetische S-Pole. Als Folge hiervon werden die Zähne 17a des ersten Rotorpolabschnitts 17 (welche aufgrund des Permanentmagneten 19 magnetische N-Pole sind), in Richtung zu den benachbarten Statorzähnen 13 angezogen, welche an den Sta­ torpolen A1 und A2 vorgesehen sind. Somit wird die Rotoranord­ nung 15 angezogen, um eine Drehbewegung in Richtung der in Fig. 1 dargestellten Drehposition zu bewirken. Die Zähne 18a des zweiten Rotorpolabschnitts 18 (welche aufgrund des Permanentma­ gneten 19 magnetische S-Pole bilden), werden von den benach­ barten Statorzähnen 13, welche auf den Statorpolen A1 und A2 vorgesehen sind, abgestoßen. Wie jedoch zuvor beschrieben worden ist, sind die Zähne 18a des zweiten Rotorpolabschnitts 18 zu den Zähnen 17a des ersten Rotorpolabschnitts 17 versetzt angeordnet. Somit wird die Rotoranordnung 15 gleichzeitig abgestoßen, um eine Drehbewegung in Richtung der Drehposition auszuführen, die in Fig. 1 dargestellt ist, und zwar durch den zweiten Rotorpol­ abschnitt 18.

Zugleich wird der elektrische Strom an das zweite Paar von Wick­ lungen 21 angelegt, welche auf den Statorpolen C1 und C2 vor­ gesehen sind, so daß diese bei Erregung magnetische N-Pole bil­ den. Als Folge hiervon werden die Zähne 17a des ersten Rotorpol­ abschnitts 17 (welche aufgrund des Permanentmagneten 19 magneti­ sche N-Pole bilden) von den benachbarten Statorzähnen 13, welche auf den Statorpolen C1 und C2 vorgesehen sind, abgestoßen.

In ähnlicher Weise werden die Zähne 18a des zweiten Rotorpol­ abschnitts 18 (welche aufgrund des Permanentmagneten 19 magneti­ sche S-Pole bilden) zu den benachbarten Statorzähnen 13 angezo­ gen, welche auf den Statorpolen C1 und C2 vorgesehen sind. Somit werden die ersten und zweiten Rotorpolabschnitte 17 und 18 je­ weils von den Statorpolen C1 und C2 abgestoßen und angezogen auf dieselbe wie zuvor beschriebene Weise bezüglich den Statorpolen A1 und A2. Somit bewegt sich die Rotoranordnung 15 in die Dreh­ position, welche in Fig. 1 gezeigt ist. Während dieser gesamten Anfangserregung wird kein elektrischer Strom den Statorpolpaaren B1, B2 und D1, D2 zugeführt.

Folglich sind die Statorpolpaare A1, A2 und C1, C2 nicht erregt, die Statorpolpaare B1, B2 sind erregt und bilden magnetische S-Pole, und die Statorpolpaare D1, D2 sind erregt, und bilden magnetische N-Pole. Aufgrund derselben magnetischen Anziehungs­ wirkung und Abstoßungswirkung gemäß der voranstehenden Beschrei­ bung führt die Rotoranordnung 15 eine Drehbewegung um ein Vier­ tel eines Rotorzahnabstandes ausgehend von der in Fig. 1 ge­ zeigten Position aus. In ähnlicher Weise wird im nächsten Schritt das Statorpolpaar A1, A2 erregt, so daß diese magneti­ sche N-Pole bilden, die Statorpolpaare B1, B2 werden nicht er­ regt, die Statorpolpaare C1, C2 werden erregt und bilden magne­ tische S-Pole, und die Statorpolpaare D1, D2 sind nicht erregt. Auf diese Weise bewirkt die Drehbewegung des elektromagnetischen Feldes, welches durch den Stator 11 erzeugt wird, eine Dreh­ bewegung der Rotoranordnung 15.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Wicklungsanordnung nach der Erfin­ dung für eine Grundausführungsform eines elektrischen Syn­ chron-Induktionsmotors 10, welcher zuvor beschrieben worden ist, und der sich als ein Zweiphasen-Motor ausgehend von einer dreiphasi­ gen elektrischen Energiequelle betreiben läßt. Wie dort gezeigt ist, umfaßt die erste Phase des Zweiphasen-Motors die ersten Paare von Wicklungen 30 und 31, welche auf den gegenüberliegen­ den Statorpolpaaren A1, A2 und C1, C2 jeweils vorgesehen sind. Die ersten Paare von Wicklungen 30 und 31 sind mit der ersten elektrischen Stromerzeugungsschaltung 32 entweder in Serien­ schaltung (wie dargestellt) oder in Parallelschaltung verbunden. Die ersten Paare von Wicklungen 30 und 31 sind in Gegenrichtun­ gen derart gewickelt, daß, wenn sie erregt werden, die Zähne 13 der Statorpole A1, A2 (auf denen die Wicklungen 30 angeordnet sind) und die Zähne 13 der Statorpole C1, C2 (auf denen die Wicklungen 31 angeordnet sind) entgegengesetzt gerichtete Pola­ risierungen durch Magnetisierung haben.

Die zweite Phase des Zweiphasen-Motors umfaßt zweite Paare von Wicklungen 33 und 34, welche auf den gegenüberliegenden Stator­ polpaaren B1, B2 und D1, D2 jeweils vorgesehen sind. Die zweiten Paare von Wicklungen 33 und 34 sind mit einer zweiten elektri­ schen stromerzeugenden Schaltung 35 entweder in Serienschaltung (wie dargestellt) oder in Parallelschaltung verbunden. Die zwei­ ten Paare von Wicklungen 33 und 34 sind in Gegenrichtungen ge­ wickelt. Die zweite Phase des Zweiphasen-Motors umfaßt ferner dritte Paare von Wicklungen 36 und 37, welche ebenfalls auf den gegenüberliegenden Statorpolpaaren B1, B2 und D1, D2 jeweils mit den zweiten Paaren von Wicklungen 33 und 34 vorgesehen sind. Die dritten Paare von Wicklungen 36 und 37 sind mit einer dritten elektrischen stromerzeugenden Schaltung 38 entweder in Serien­ schaltung (wie dargestellt) oder in Parallelschaltung verbunden. Die dritten Paare von Wicklungen 36 und 37 sind ebenfalls in Gegenrichtungen gewickelt.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat der Statorpol B1 sowohl eine Wicklung 33 als auch eine darauf vorgesehene Wicklung 36. Die Wicklung 33 und die Wicklung 36 sind auf den Statorpolen B1 in Gegenrichtungen gewickelt. Ähnlich hat der Statorpol B2 sowohl eine Wicklung 33 als auch eine Wicklung 36, welche in Gegenrich­ tungen gewickelt sind. In ähnlicher Weise hat der Statorpol D1 sowohl eine Wicklung 34 als auch eine Wicklung 37, welche in Gegenrichtungen gewickelt sind, und der Statorpol D2 hat eine Wicklung 34 und eine Wicklung 37, welche in Gegenrichtungen gewickelt sind. Nachstehend wird der Zweck des Vorsehens von jeweils zwei in entgegengesetzten Richtungen gewickelten Wick­ lungen 33, 36 und 34, 37 auf den Statorpolen B1, B2 und D1, D2 näher erläutert.

Die drei elektrischen Strom erzeugenden Schaltungen 32, 35 und 38 stellen die drei Phasen einer dreiphasigen elektrischen Stromquelle zum Betreiben des Motors 10 dar. Die drei elektri­ schen stromerzeugenden Schaltungen 32, 35 und 38 sind auf übli­ che Art und Weise ausgelegt und derart beschaffen, daß sie se­ lektiv bewirken, daß elektrische Ströme jeweils durch die zu­ geordneten Wicklungen 30 und 31, 33 und 34 und 36 und 37 flie­ ßen. Wie die elektrischen stromerzeugenden Schaltungen 22 und 25, die zuvor beschrieben worden sind, können die elektrischen Ströme, die durch die elektrischen stromerzeugenden Schaltungen 32, 35 und 38 erzeugt werden, jede beliebige übliche Form anneh­ men.

Wie nachstehend beschrieben werden wird, stellen die ersten Paare von Wicklungen 30 und 31 und die erste elektrische strom­ erzeugende Schaltung 33 die erste Phase des Zweiphasen-Motors dar. Die zweiten Paare von Wicklungen 33 und 34 und die zweite elektrische stromerzeugende Schaltung 35 bilden zusammen mit dem dritten Paar von Wicklungen 36 und 37 und der dritten elektri­ schen stromerzeugenden Schaltung 38 die zweite Phase des Zwei­ phasen-Motors.

Aus Veranschaulichungsgründen sei angenommen, daß die dreiphasi­ ge elektrische Stromquelle, welche von den drei elektrischen stromerzeugenden Schaltungen 32, 35 und 38 gebildet wird, sinus­ förmige elektrische Ströme erzeugen, welche hinsichtlich der Phase bei 0°, 120° und 240° elektrisch verschoben sind. Somit lassen sich die elektrischen Ausgangsströme von der dreiphasigen Energiequelle wie folgt ausdrücken:

i_a = A sin (wt)
i_b = A sin (wt + 120°)
i_c = A sin (wt + 240°)

Für den Zweiphasen-Elektromotor lassen sich die elektrischen Eingangsströme wie folgt ausdrücken:

I_a = i_a
I_b = i_b - i_c

Somit wird die erste Phase des Motors nur durch den abgegebenen elektrischen Strom von der ersten elektrischen stromerzeugenden Schaltung 32 erregt. Die zweite Phase des Motors jedoch wird durch den abgegebenen elektrischen Strom von der zweiten elek­ trischen stromerzeugenden Schaltung 35 vermindert um den abgege­ benen elektrischen Strom von der dritten elektrischen stromer­ zeugenden Schaltung 38 erregt. Diese Differenz tritt auf, da die beiden Paare von Wicklungen 33 und 34, die auf den Statorpolen B1, B2 und D1, D2 gewickelt sind, in Gegenrichtungen zu den dritten Paaren von Wicklungen 36 und 37 gewickelt sind. Wenn man die Werte der abgegebenen elektrischen Stromsignale substitu­ iert, lassen sich die angegebenen Stromsignale wie folgt aus­ drücken:

I_a = A sin (wt)
I_b = A sin (wt + 120°) - A sin (wt + 240)

Wenn man leicht ableitbare trigonometrische Funktionen einsetzt, lassen sich die eingangsseitigen elektrischen Stromsignale wie folgt umschreiben:

I_a = A sin (wt)
I_b = -√3 A sin (wt-90°)

Somit ist zu ersehen, daß die eingegebenen Stromsignale eine Phasendifferenz von 90° haben, so daß sie äußerst geeignet zum Betreiben des Motors 10 im Zweiphasen-Betrieb, ausgehend von einer dreiphasigen Energieversorgungsquelle sind. Das Arbeiten des Motors 10 ist ausgehend hiervon dann in üblicher Weise ver­ wirklicht.

Die Erfindung wurde voranstehend an Hand von bevorzugten Aus­ führungsformen näher erläutert, es sind aber zahlreiche Abände­ rungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfs­ fall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Obgleich beispielsweise die Erfindung im Zusammenhang mit einem elektrischen Synchron-Induktionsmotor beschrieben worden ist, kann natürlich die Erfindung auch bei anderen Bauarten von Elek­ tromotoren eingesetzt werden.

Claims (8)

1. Anordnung für einen Elektromotor, welche folgendes auf­ weist:
einen Stator (11), welcher erste und zweite Statorpole (12) hat;
eine erste Wicklung (30, 31), welche auf dem ersten Statorpol vorgesehen und derart ausgelegt ist, daß sie mit einer ersten elektrischen stromerzeugenden Schaltung (32) verbindbar ist;
eine zweite Wicklung (33, 34), welche auf dem zweiten Statorpol vorgesehen und derart ausgelegt ist, daß sie mit einer zweiten elektrischen stromerzeugenden Schaltung (35) verbindbar ist; und
eine dritte Wicklung (36, 37) welche auf dem zweiten Statorpol vorgesehen und derart ausgelegt ist, daß sie mit einer dritten elektrischen stromerzeugenden Schaltung (38) verbindbar ist, wobei die dritte Wicklung (36, 37) auf dem zweiten Statorpol in Gegenrichtung zu der zweiten Wicklung (33, 34) gewickelt ist.

2. Anordnung für einen Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (11) ferner erste und zweite Paare von Statorpolen aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wicklung (30, 31) auf jedem des ersten Paars von Statorpolen vorgesehen ist, wobei jede der ersten Wicklun­ gen (30, 31) derart ausgelegt ist, daß sie mit der ersten elektrischen stromerzeugenden Schaltung (32) verbindbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Wicklungen (30, 31) in Gegenrichtungen gewickelt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wicklung (33, 34) auf jedem des zweiten Paars von Statorpolen vorgesehen ist, wobei jede der zweiten Wick­ lungen (33, 34) derart ausgelegt ist, daß sie mit der zwei­ ten elektrischen stromerzeugenden Schaltung (35) verbindbar ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Wicklung (36, 37) jeweils auf den zweiten Statorpo­ len vorgesehen ist, wobei jede dritte Wicklung (36, 37) derart ausgelegt ist, daß sie mit der dritten elektrischen stromerzeugenden Schaltung (38) verbunden ist, wobei jede dritte Wicklung (36, 37) auf den zweiten Statorpolen in Gegenrichtungen zu den jeweiligen zweiten Wicklungen (33, 34) gewickelt ist.

7. Elektromotor mit einer Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner einen Rotor (15) aufweist, welcher in dem Stator (11) zur Ausführung einer relativen Drehbewegung gelagert ist.

8. Synchron-Induktionsmotor, welcher eine Anordnung nach An­ spruch 1 umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (11) aus einem magnetisch permeablen Material ausgebildet ist und ferner eine Rotoranordnung (15) umfaßt, welche in dem Stator (11) zur Ausführung einer relativen Drehbewegung gelagert ist, daß die Rotoranordnung (15) eine Welle (16) umfaßt, welche einen ersten und einen zweiten Rotorpolab­ schnitt (17, 18) hat, welche zur Drehung mit dieser fest verbunden sind, daß jeder der ersten und zweiten Rotorpol­ abschnitte (17, 18) von einem magnetisch permeablen Materi­ al gebildet wird und eine Mehrzahl von radial nach außen weisenden, darauf ausgebildeten Zähnen (17a, 18a) hat, und daß die Rotoranordnung (15) ferner einen Permanentmagneten (19) umfaßt, welcher zwischen den ersten und zweiten Rotor­ polabschnitten (17, 18) angeordnet ist.