-
Die
Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem n-poligen Stator
enthaltend eine Anzahl von Statorwicklungen, die jeweils über
einen Wicklungsanschluss mit einem elektrischen Strom speisbar sind,
mit einem dem Stator zugeordneten Rotor und mit mindestens einer
Speisewicklung zur Erzeugung einer Speisespannung für ein
elektrisches Betriebsmittel.
-
Aus
der
DE 29 37 480 A1 ist
ein Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor bekannt, der zusätzlich
eine transformatorische Wicklung als Speisewicklung zur Bereitstellung
einer Speisespannung für elektrische Betriebsmittel (z.
B. elektronische Regeleinrichtung) aufweist. Vorteilhaft kann hierdurch ein
ansonsten erforderlicher Netztransformator eingespart werden. Nachteilig
hieran ist jedoch, dass der Elektromotor eine zusätzliche
Wicklung aufweisen muss.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Elektromotor derart weiterzubilden,
dass mit geringem Aufwand die Bereitstellung eine Speisespannung
für insbesondere elektrische Betriebsmittel in einem vorgegebenen
Spannungsbereich gewährleistet ist, wobei die elektrischen
Betriebsmittel unmittelbar an dem Elektromotor oder in der Nähe
des Elektromotors angeordnet sind.
-
Zur
Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit
dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass
eine erste Statorwicklung und eine zweite Statorwicklung vorgesehen
sind, die wahlweise bestrombar sind zur Bildung eines polumschaltbaren
Elektromotors, und dass die Speisewicklung durch mindestens eine
Windung der ersten Statorwicklung oder der zweiten Statorwicklung
gebildet ist.
-
Der
besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein herkömmlicher
Wicklungsaufbau bzw. Spulenaufbau des Elektromotors genutzt werden kann
zur Bereitstellung einer Speisespannung für elektrische
Betriebsmittel. Der Elektromotor weist somit einen unverändert
kompakten Aufbau auf. Es wird lediglich an bestimmten Stellen von
vorhandenen Statorwindungen Strom abgegriffen, so dass aufgrund
der bei Betrieb des Elektromotors bestehenden magnetischen Flussverkettung
eine Speisespannung vorgegebener Höhe abgreifbar ist.
-
Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Speisewicklung des Elektromotors durch zwei Abgreifleitungen definiert,
deren Enden einen Speiseanschluss für die bereitzustellende Speisespannung
bilden. In Abhängigkeit von dem zu betreibenden elektrischen
Betriebsmittel bzw. der Spannungshöhe können ein
oder mehrere Abgreifleitungen genutzt werden. Beispielsweise können
mit Erstellung des Stators mehrere Abgreifleitungen abgeführt
werden, so dass ein Nutzer das elektrische Betriebsmittel wahlweise
an unterschiedliche Speiseanschlüsse unterschiedlichen
Spannungsniveaus anschließen kann.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Speisewicklung durch mindestens
eine Windung einer oder mehrerer Spulen der Statorwicklung gebildet.
Die Wahl der Windungen ist abhängig von der Höhe
der bereitzustellenden Speisespannung.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist der Speiseanschluss in einem
Klemmkasten des Elektromotors angeordnet, so dass auf einfache Weise
das elektrische Betriebsmittel angeschlossen werden kann.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung wird als elektrisches Betriebsmittel
ein motorbezogenes Betriebsmittel angeschlossen, das nur mit elektrischem
Strom gespeist werden soll, wenn sich der Elektromotor in einem
Betriebszustand (Einschaltzustand) befindet. Demnach steht die Funktion
des elektrischen Betriebsmittels im Zusammenhang mit der Funktion
des Elektromotors. Beispielsweise kann das elektrische Betriebsmittel
als ein Sensor oder als eine elektrische Überwachungseinrichtung
oder als eine Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, die jeweils
funktional auf den Betriebszustand des Elektromotors einwirken oder
die dessen Betriebsparameter an eine externe Steuereinrichtung weitergeben.
-
Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der
Elektromotor als ein polumschaltbarer Elektromotor mit einer weiteren
zweiten Statorwicklung ausgebildet, wobei die Speisewicklung der
ersten Statorwicklung und/oder der zweiten Statorwicklung zugeordnet
ist. Ist in einem Betriebszustand des Elektromotors lediglich die
zweite Statorwicklung an einem Stromnetz angeordnet, während
die die Speisewicklung aufweisende erste Statorwicklung nicht am
Stromnetz angeschlossen ist, kann aufgrund der transformatorischen
Kopplung zwischen der zweiten Statorwicklung und der ersten Statorwicklung
das elektrische Betriebsmittel mittels der Speisewicklung gespeist
werden. Vorteilhaft kann ein ansonsten erforderliches Umschalten
eines Speiseanschlusses für das elektrische Betriebsmittel entfallen.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist dem Speiseanschluss eine Spannungsstabilisierungsschaltung
und/oder eine Gleichrichterschaltung zugeordnet, so dass das elektrische
Betriebsmittel mit einer Gleichspannung vorgegebener Größe
gespeist werden kann.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung wird eine solche Anzahl von Windungen
und/oder örtliche Anordnung von Win dungen von Spulen für
den Speiseanschluss verwendet, dass ein vorgegebener Speisespannungsbereich
erzeugt wird. Gegebenenfalls können auch mehrere gleiche
Windungen und/oder unterschiedliche Windungen der Spulen für unterschiedliche
Speiseanschlüsse, das heißt Speiseanschlüsse
unterschiedlichen Speisespannungsniveaus, bereitgestellt werden.
Hierzu müssen lediglich entsprechende Abgreifleitungen
von den Windungen der Spulen nach außen abgeführt
werden, was bei der Herstellung des Stators berücksichtigt werden
muss.
-
Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
-
Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnungen näher erläutert.
-
Die
Zeichnungen zeigen:
-
1 ein
schematisches Blockschaltbild eines vierpoligen Stators, wobei lediglich
ein von drei Wicklungsanschlüssen dargestellt ist sowie
ein Speisespannungsanschluss und
-
2 ein
Ersatzschaltbild eines Stators für einen polumschaltbaren
Elektromotor.
-
Ein
Elektromotor kann beispielsweise als ein polumschaltbarer n-poliger
Asynchonmotor oder Synchronmotor ausgebildet sein. Er kann beispielsweise
als sechspoliger Dreh strommotor ausgebildet sein. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel wird von einem vierpoligen dreiphasigen
Motor ausgegangen, der einen nicht dargestellten Rotor sowie einen
Stator 1 mit drei Strangwicklungen U, V, W aufweist. Exemplarisch
ist lediglich die Wicklung des zwei Spulen 2, 2' aufweisenden
Statorstrangs U dargestellt, wobei vier Spulenteile +U, –U
der Spule 2, 2' um 90° versetzt zueinander
in einem zylinderförmigen Ständergehäuse
angeordnet sind.
-
Nach
einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der
Elektromotor auch als einphasiger Elektromotor ausgebildet sein.
-
Wicklungsenden
U1, U2 des ersten Strangs U sind an einem nicht dargestellten Klemmkasten
zu einem Wicklungsanschluss U1–U2 angeordnet, an dem im
Betriebszustand des Elektromotors eine vorgegebene Wechselspannung
anliegt. Diese kann beispielsweise mittels einer nicht dargestellten
elektrischen Regel-/Steuereinrichtung bereitgestellt werden.
-
Nach
der Erfindung ist es vorgesehen, dass von mindestens einer Windung 3 der
mindestens einen Spule 2, 2' des ersten Strangs
U bzw. der anderen Stränge V, W eine Abgreifleitung 4 zu
einem Anschluss SP1 bzw. SP2 führt, der vorzugsweise ebenfalls
am Klemmkasten angeordnet ist. Es ist der Abgriff solcher Windungen 3 vorgesehen,
dass an dem Speiseanschluss SP1–SP2 eine Speisespannung USP bereitstellbar ist, die im Betriebszustand
des Elektromotors eine Spannung im Bereich von 2 V bis 50 V, vorzugsweise
5 V bis 15 V, bereitstellt. Diese Speisespannung USP kann
zur Speisung eines elektrischen Betriebsmittels 5 dienen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die
Abgreifleitung 4 von einem Verbindungspunkt P einer Windung 3' der
Spule 2' zu dem Speiseanschlussende SP1, wobei eine Speisewicklung 6 durch
die Windungen 3 der Spule 2' gebildet ist, die
zwischen dem Verbindungspunkt P und dem Speiseanschlussende SP2
verlaufen.
-
Das
elektrische Betriebsmittel 5 ist als ein motorbezogenes
Betriebsmittel ausgebildet, dessen Funktion in Verbindung steht
mit dem Betrieb des Elektromotors. Beispielsweise kann das motorbezogene
Betriebsmittel 5 als ein Sensor und/oder als eine elektrische Überwachungseinrichtung
für den Elektromotor und/oder als eine elektrische Auswerteeinrichtung
für den Elektromotor ausgebildet sein.
-
Handelt
es sich bei dem Elektromotor um einen elektrischen Antrieb für
ein zur Luftumwälzung in einem gasbetriebenen Kombigardämpfer
angeordnetes Lüfterrad, kann das elektrische Betriebsmittel 5 zum
Ersetzen eines mechanischen Fliehkraftschalters dienen, der die
Mindestdrehzahl ermittelt für die Freigabe der Gaszufuhr.
-
Nach
einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung
können auch mehrere Speiseanschlüsse vorgesehen
sein, die jeweils Speisespannungen unterschiedlicher Höhe
und/oder Form bereitstellen.
-
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet ein Ende U2 des
Wicklungsanschlusses U zugleich auch ein Ende des Spulenanschlusses
SP2. Vorteilhaft kann hierdurch eine Abgreifleitung 4 von
dem Statorpaket zur Bildung der Speisewicklung 6 eingespart
werden.
-
Nach
einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung
kann an einem Speiseanschluss SP1, SP2 eine Spannungsstabilisierungsschaltung und/oder
eine Gleichrichterschaltung angeschlossen sein, deren Ausgang die
tatsächlichen Speiseanschlüsse für das
elektrische Betriebsmittel 5 bilden. Vorteilhaft kann hierdurch
eine an das elektrische Betriebsmittel 5 angepasste Speisespannung
USP bereitgestellt werden.
-
Vorzugsweise
erfolgt der Abgriff für den Speisespannungsanschluss SP1,
SP2 von den Windungen 3 derart, dass eine Gleichspannung
bzw. eine Wechselspannung mit geringer Welligkeit bereitgestellt
wird, so dass gleichspannungsbetriebene elektrische Betriebsmittel 5 anschließbar
sind.
-
Die
Abgreifleitung 4 wird bei Herstellung des Stators 1 bzw.
des Elektromotors erstellt.
-
Nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann zur galvanischen
Trennung auch eine zusätzliche Spule in dem Stator 1 enthalten
sein. Diese ist – wie die anderen Statorspulen – in
dem Statorgehäuse angeordnet.
-
Nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Stator
eine erste Statorwicklung und eine zweite Statorwicklung aufweisen,
die wahlweise an ein Stromnetz anschließbar sind zur Ermöglichung
des vorgegebenen Betriebszustandes des Elektromotors, beispielsweise
zur Einstellung einer vorgegebenen Drehzahl. Die erste Statorwicklung und
die zweite Statorwicklung sind wie ein Transformator miteinander
gekoppelt, so dass stets eine Spannung an der gerade nicht am Stromnetz
angeschlossenen Statorwicklung induziert wird. Befindet sich die
Speisewicklung 6 an der „sekundärseitigen” ersten
Statorwicklung oder „sekundärseitigen” zweiten
Statorwicklung, die nicht vom Stromnetz bestromt wird, kann das
elektrische Betriebsmittel mit Strom gespeist werden. Vorzugsweise
weist die Speisewicklung eine solche Anzahl von Windungen auf, dass
die erforderliche Betriebsspannung für das elektrische
Betriebsmittel auch bereitgestellt werden kann, wenn die die Speisewicklung
aufweisende Statorwicklung nicht am Stromnetz angeschlossen ist.
-
Nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 ist
ein polumschaltbarer Elektromotor mit einem Stator 10 vorgesehen,
bei dem mittels Schalter 13 und 14 wahlweise eine
erste Statorwicklung 11 oder eine zweite Statorwicklung 12 einschaltbar
bzw. bestrombar sind. Der Schalter 13, 14 kann
mittels einer nicht dargestellten Regel-/Steuereinrichtung betätigt
werden, so dass in einem niedrigen Drehzahlbereich des einphasigen
Elektromotors ausschließlich die erste Statorwicklung 11 und
in einem höheren Drehzahlbereich ausschließlich
die zweite Stator wicklung 12 bestromt wird. An der ersten
Statorwicklung 11 wird eine Speisespannung USP abgegriffen,
die zur Speisung des elektrischen Betriebsmittels 5 dient.
Zu diesem Zweck erfolgt ein Abgriff einer solchen Anzahl von Windungen
der ersten Statorwicklung 11 an einem Speiseanschluss SP1, SP2,
dass eine für den Betrieb des elektrischen Betriebsmittels 5 erforderliche
Speisespannung USP bereitgestellt werden
kann. Das elektrische Betriebsmittel 5 kann, wie bereits
im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, als Ersatz für
einen mechanischen Fliehkraftschalter dienen, mittels dessen die
Mindestdrehzahl für die Freigabe der Gaszufuhr eines gasbetriebenen
Kombigardämpfers bestimmt wird.
-
Die
Ausführungsform gemäß 2 unterscheidet
sich von der Ausführungsform gemäß 1 im
Wesentlichen dadurch, dass ein einphasiger Elektromotor und nicht
ein mehrphasiger Elektromotor Verwendung findet.
-
Aufgrund
der elektromagnetischen Kopplung der ersten Statorwicklung 11 zu
der zweiten Statorwicklung 12 kann auch eine Speisung des
elektrischen Betriebsmittels 5 erfolgen, wenn lediglich
die zweite Statorwicklung 12 bestromt wird, während
die erste Statorwicklung 11 abgeschaltet ist. Es versteht sich,
dass sich bei einer ersten niedrigen Drehzahl der Schalter 13 in
einer elektrischen Verbindungsstellung und der Schalter 14 in
einer elektrischen Trennstellung befinden. Bei einer zweiten höheren Drehzahl
befindet sich der Schalter 14 in einer elektrischen Verbindungsstellung,
während sich der Schalter 13 in einer elektrischen
Trennstellung befindet, so dass lediglich die zweite Statorwicklung 12 zur
Einbringung der Antriebsleistung wirksam ist.
-
Gleiche
Teile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind
mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
-
Nach
einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung
kann die Speisespannung USP statt von der
ersten Statorwicklung 11 auch von der zweiten Statorwicklung 12 abgegriffen
werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-