DE276610C - - Google Patents

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- JVl 276610 -KLASSE 2\d. GRUPPE - JVl 276610 - CLASS 2 \ d. GROUP

FRANKLIN PUNGA in LÜTTICH, Belgien.FRANKLIN PUNGA in LÜTTICH, Belgium.

Kurzschlußanker für Asynchronmotoren. Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. November 1912 ab. Short-circuit armature for asynchronous motors. Patented in the German Empire on November 1, 1912.

Bei der Berechnung und Ausführung von Asynchronmotoren mit Kurzschlußanker hat man gewissen Störungserscheinungen Rechnung zu tragen, welche sich unter Umständen beim Anlauf ausbilden können. So ergeben sich, z. B. wenn die Zahl der Rotornuten gleich oder ein Vielfaches der Zahl der Statornuten genommen wird, tote Lagen in der Anlaufstellung, und der Rotor, der dann im StIIlstand in verschiedenen Lagen verschiedene Drehmomente zeigt, bewegt sich nur bis in eine solche Lage. Dieser Übelstand läßt sich im allgemeinen durch geeignete Wahl der Nuten leicht vermeiden.When calculating and designing asynchronous motors with short-circuit armatures, certain disturbance phenomena have to be taken into account, which may develop during start-up. So result, for. B. if the number of rotor slots is equal to or a multiple of the number of stator slots, dead positions in the starting position, and the rotor, which was then in the StIIl in different positions shows different torques, only moves up to such a position. This inconvenience can generally be easily avoided by a suitable choice of the grooves.

Schwieriger liegen die Verhältnisse, wenn tote Tourenzahlen auftreten. . Diese Erscheinung, von der sich eine eingehendere Darstellung in der Zeitschrift »Elektrotechnik und Maschinenbau«, Wien, Band 1912, Seite 1019 bis 1023 findet, kennzeichnet sich dadurch, daß der Motor nur bis zu einer gewissen Drehzahl anläuft und über diese nicht hinaus gebracht werden kann, indem das Drehmoment bei ,dieser Tourenzahl sich verkleinert oder verschwindet. Man kann zwar empirisch oder rechnerisch immer . Nutenzahlen für Stator und Rotor finden, bei welchen tote Tourenzahlen vermieden sind, aber damit ist für die bauliche Ausführung des Motors eine Beschränkung geschaffen, die öfters zu großen praktischen Nachteilen führen kann. Da nämlich eine große Nutenzahl beim Stator mit Rücksicht vor allem auf den Platz für Isolation und Ventilation und die größere Verwendbarkeit ein und derselben Stanze ungünstig ist, so verlangt eine vorteilhafte bauliche Durchbildung des Motors die Verwendung der hohen Nutenzahl beim Rotor. Gerade aber der Fall einer kleinen Nutenzahl beim Stator und einer großen Nutenzahl beim Rotor entspricht in keiner Weise den mit Rücksicht auf einen sicheren Anlauf gewählten Nutenzahlen, indem die Ausbildung der toten Tourenzahlen gerade hier zu befürchten ist. .The situation is more difficult when dead revs occur. . This apparition of which a more detailed description can be found in the journal »Elektrotechnik und Maschinenbau «, Vienna, Volume 1912, Page 1019 to 1023 is characterized by the fact that the motor only runs up to a certain speed starts up and cannot be increased beyond this by the torque when this number of revolutions decreases or disappears. One can be empirical or arithmetically always. Find slot numbers for stator and rotor at which dead revs are avoided, but this is a limitation for the structural design of the engine created, which can often lead to major practical disadvantages. Because there is a large number of slots in the stator Consider above all the space for insulation and ventilation and the greater usability one and the same punch is unfavorable, an advantageous structural design of the motor requires its use the high number of slots in the rotor. But precisely the case of a small number of slots in the case of the stator and a large number of slots in the rotor in no way corresponds to the Consideration for a safe start-up selected slot numbers by training the dead number of revolutions is to be feared especially here. .

Der Gegenstand der Erfindung ist nun eine Ausführungsform eines Kurzschlußankers für Asynchronmotoren, welche die Möglichkeit bietet, die den sicheren Anlauf gefährdenden Erscheinungen in einer einfachen, aber vollkommen den Bedürfnissen der Praxis Rechnung tragenden Weise unschädlich zu machen.The object of the invention is now an embodiment of a short-circuit armature for Asynchronous motors, which offer the possibility of endangering the safe start-up Appearances in a simple but perfectly suited to the needs of the practice to render them harmless.

In Fig. ι der Zeichnung ist ein gemäß der Grundidee der Erfindung ausgebildeter Kurzschlußanker beispielsweise wiedergegeben. Die Rotorstäbe .? sind nur auf einer Seite durch einen Endring r zusammengehalten, während auf der anderen Seite die Verbindung in der Art einer normalen Wicklung, bewirkt ist, indem immer mehrere Stäbe je zu einer besonderen Schleife zusammengeschlossen sind, bevor sie durch einen' gemeinsamen Endring kurzgeschlossen \verden, was in Fig. 1 für je zwei Rotorstäbe durchgeführt ist. Der Rotor kann natürlich einen oder mehrere Stäbe pro Nut erhalten.In Fig. Ι of the drawing, a short-circuit armature designed according to the basic idea of the invention is shown, for example. The rotor bars.? are held together r only on one side by an end ring, while the connection in the manner of a normal winding is effected on the other hand, because more and more bars are each formed a special loop before it short-circuited by a 'common end ring \ verden , which is carried out in Fig. 1 for every two rotor bars. The rotor can of course have one or more bars per slot.

Gemäß der Erfindung kann nun bei Verwendung einer solchen Konstruktion die Möglichkeit von toten Tourenzahlen beim Anlauf durch eine besondere Art der Verteilung derAccording to the invention, when using such a construction, the possibility of dead number of revolutions at the start-up due to a special type of distribution of the

in Reihe geschalteten Stäbe praktisch vollständig ausgeschlossen werden. Die Erfindung fußt dabei auf der Erkenntnis, daß jene Unsicherheit im Anlauf hauptsächlich von einem Wechsel feld herrührt, das durch die Änderungen des magnetischen Kraftflusses zwischen Statorzähnen und Statornuten entsteht. Die Kraftliniendichte im Luftspalt eines Asyn- < chronmotors für einen bestimmten Zeitpunktbars connected in series can be practically completely excluded. The invention is based on the knowledge that the uncertainty in the approach is mainly from one Alternating field originates from the changes in the magnetic flux between Stator teeth and stator slots are created. The density of lines of force in the air gap of an asynchronous <chronmotors for a specific point in time

ίο steigt bekanntlich in der Hauptsache längs der Peripherie sinusförmig auf und ab. Doch entstehen gewisse Ungleichmäßigkeiten, indem an den Stellen der Statorzähne die Kraftliniendichte größer ist als an den Stellen der Nuten, wo das Statoreisen unterbrochen ist. Diese Unregelmäßigkeit läßt sich nun angenähert als ein Wechselfeld darstellen, das dem normalen Sinusfeld übergelagert ist. Gemäß der Erfindung werden nun die in Reihe liegenden Stäbe in einer solchen Entfernung voneinander am Rotorumfang angeordnet, daß die Wirkung dieses Wechselfeldes bezüglich der Stäbe kompensiert ist.As is well known, ίο rises mainly lengthways the periphery up and down sinusoidally. But certain irregularities arise by at the points of the stator teeth the density of lines of force is greater than at the points of Grooves where the stator iron is interrupted. This irregularity can now be approximated as an alternating field that is superimposed on the normal sine field. According to According to the invention, the rods lying in series are now at such a distance from one another arranged on the rotor circumference that the effect of this alternating field is compensated with respect to the rods.

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 ist die Entfernung von je zwei ° eine Schleife bildenden Stäben j so gewählt, daß, wie in Fig. 2 näher dargestellt, der eine Stab J₁ einem Statorzahn gegenübersteht, wenn der zweite J₂ sich vor einer .Statornut befindet. Wenn im Luftspalt gemessen, α die Entfernung zweier zusammengehöriger Rotor- · stäbe und b die der Mitten zweier benachbarter Statorzähne ist, so ist praktisch α so zu wählen, daß annähernd die Gleichung erfüllt ist a : b = χ + o,5, wobei χ eine aus der Zähnezahl des Stators sich ergebende ganze Zahl und α in der Nähe der Polteilung zu wählen ist. Dann werden die von jenem Wechselfeld herrührenden ungünstigen elektrischen Wirkungen in den zwei Stäben jeder Schleife sich jeweils aufheben und keine tote Tourenzahl ausbilden können, indem nur die normale E. M. K. zur Geltung kommt.In the embodiment of the invention according to FIG. 1, the distance of two degrees each of bars j forming a loop is chosen so that, as shown in more detail in FIG. 2, one bar J ₁ faces a stator tooth when the second J ₂ is in front of it a .Statornut is located. If measured in the air gap, α is the distance between two associated rotor bars and b is the center of two adjacent stator teeth, then α should be chosen so that approximately the equation a: b = χ + 0.5, where χ an integer resulting from the number of teeth on the stator and α in the vicinity of the pole pitch is to be selected. Then the unfavorable electrical effects resulting from that alternating field in the two bars of each loop will cancel each other out and no dead number of revolutions will be able to develop, in that only the normal EMF comes into play.

Mißt man das An] auf drehmoment bei verschiedenen Tourenzahlen und trägt die so er^j haltenen Werte in Form einer. Kurve auf, so erkennt man, daß außer der Störung, welche durch die magnetische Widerstandsänderung in Nut und Zahn bedingt ist, auch noch der Einfluß des siebenten Oberfeldes hier wirksam - ist. Wie das Diagramm der Fig. 3 zeigt (vgl. auch den oben erwähnten Artikel), tritt außer der Hauptsattelbildung in der Nähe von ungefähr 60 Touren, die von dem Wechselfeld herrührt, noch¹ eine weitere Sattelbildung bei 214 Touren auf, die vom siebenten Oberfeld herrührt. Auch der schädliche Einfluß dieser Sattelbildung kann praktisch beseitigt werden, wenn man für die Wahl der Entfernung α der in Reihe liegenden Rotorstäbe noch die weitere Bedingung stellt, daß außer den von jenem Wechselfeld erzeugten E. M. Ke. auch die von diesem Oberfeld in den Rotorstäben hervorgerufenen E. M. Ke. sich gegenseitig ganz oder teilweise aufheben. .One measures the on] to torque at various tour numbers and transmits the thus he preserved ^j values in the form of a. On the curve, it can be seen that in addition to the disturbance caused by the change in magnetic resistance in the groove and tooth, the influence of the seventh upper field is also effective here. As the diagram in FIG. 3 shows (cf. also the above-mentioned article), in addition to the main ^{saddle formation in the vicinity of approximately 60 tours, which originates from the alternating field, there is also 1} further saddle formation at 214 tours, that of the seventh upper field originates. The harmful influence of this saddle formation can also be practically eliminated if, for the selection of the distance α of the rotor bars lying in series, one sets the further condition that in addition to the EM Ke generated by that alternating field. also the EM Ke caused by this upper field in the rotor bars. cancel each other in whole or in part. .

Diese Kompensierung der die toten Tourenzahlen verursachenden Erscheinungen durch Wahl einer bestimmten Entfernung der Rotorstäbe läßt sich auch auf die sogenannte individuelle Wicklung anwenden, bei welcher bekanntlich ebenso viele Stäbe als Pole vorhanden sind und in Reihe geschaltet einen geschlossenen Kreis bilden. Doch setzt die Möglichkeit einer Lösung unter Umständen eine spezielle Wahl der Rotornutenzahl voraus. This compensation of the phenomena causing the dead number of revolutions Choice of a certain distance of the rotor bars can also be based on the so-called individual Use winding, which is known to have as many bars as poles and connected in series form a closed circuit. However, there may be a possibility of a solution a special choice of the number of rotor slots.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt, bei welcher vier Stäbe im Kurzschlußanker in Reihe geschaltet sind, bevor sie durch den nur auf einer Ankerseite vorhandenen Endring r kurzgeschlossen werden. In diesem Falle ist auf dieser Seite des Ankers außer dem Kurzschlußring auch noch eine gewöhnliche Endwicklung vorhanden. Es kann auch hier die Entfernung der einzelnen Stäbe und ihre Lage auf dem Rotorumfang derart gewählt werden, daß der Einfluß des durch die Verschiedenheit des magnetischen Widerstandes in Nut und Zahn des Stators bedingten W^Techselfeldes auf die Rotorstäbe und bzw. auch die Wirkung des siebenten Oberfeldes aufgehoben sind. Die 'vier eine Schleife bildenden Stäbe J₁, J₂, J₃, J₄ der Anordnung nach Fig. 4 müssen z. B. mit einem derartigen Wicklungsschritt ausgeführt werden, daß Stab J₁ und J₃ gegenüber einem Nordpol sich befinden, wenn Stab J₂ und J₁ vor einem Südpol liegen.In Fig. 4, an embodiment of the invention is shown schematically in which four rods are connected in series in the short-circuit armature before they are short-circuited by the end ring r, which is only present on one side of the armature. In this case, in addition to the short-circuit ring, there is also an ordinary end winding on this side of the armature. It may be the distance of the individual rods and their location are selected on the rotor periphery in such a way here that the influence of by the difference of magnetic resistance in the groove and tooth of the stator W ^T echselfeldes related to the rotor bars and and the effect of the seventh Oberfeldes are canceled. The 'four bars forming a loop J ₁ , J ₂ , J ₃ , J _{4 of} the arrangement according to FIG. B. be carried out with such a winding step that rod J ₁ and J _{3 are} opposite a north pole when rod J ₂ and J _{1 are in} front of a south pole.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele erschöpfen natürlich nicht alle Verwirklichungsmöglichkeiten der Erfindung, welche an eine bestimmte Zahl von in Reihe zu schaltenden Stäben nicht gebunden ist. Bei allen Ausführungsformen aber besteht der Erfindungsgrundgedanke darin, daß durch geeignete Wahl des Wicklungsschrittes der in Reihe geschalteten Stäbe des Kurzschlußankers der Einfluß der den Anlauf gefährdenden Erscheinungen ausgeglichen wird, welche als Folge eines durch die Veränderung des magnetischen Widerstandes in Nut und Zahn des Stators bedingten Wechselfeldes bzw. eines Oberfeldes erkannt worden sind.The illustrated exemplary embodiments do not, of course, exhaust all implementation possibilities of the invention, which is not bound to a certain number of bars to be connected in series. In all embodiments but the basic idea of the invention consists in the fact that, through a suitable choice of the winding step, the series-connected Rods of the short-circuit armature the influence of the start-endangering phenomena which is offset as a result of a change in the magnetic Resistance in the groove and tooth of the stator-induced alternating field or an upper field have been recognized.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:Patent Claims: I. Kurzschlußanker für Asynchronmotoren, bei welchem je zwei oder mehr Stäbe in Reihe geschaltet und die so gebildeten Schleifen nur durch einen einzigen Endring auf der einen Ankerseite kurzgeschlossen sind, dadurch gekennzeich-I. Short-circuit armature for asynchronous motors, in which two or more Bars connected in series and the loops formed in this way only by a single one End ring are short-circuited on one side of the armature, net, daß der Wicklungsschritt von Stab zu Stab jeder Schleife derart gewählt ist, daß die E. M. Ke., welche durch das von der Verschiedenheit des magnetischen Widerstandes in Nut und Zahn des Stators herrührende, dem normalen Sinusfeld sich überlagernde Wechselfeld erzeugt werden, sich für die Stäbe jeder Schleife gegenseitig aufheben.net that the winding step from bar to bar of each loop is chosen in such a way, that the E. M. Ke., which by the difference of the magnetic Resistance in the slot and tooth of the stator resulting from the normal sine field superimposing alternating fields are generated mutually for the rods of each loop lift. 2. Kurzschlußanker nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsschritt der in Reihe geschalteten Stäbe jeder Schleife derart gewählt ist, daß auch die Wirkung der Oberfelder auf die Rotorstäbe kompensiert ist.2. Short-circuit armature according to claim i, characterized in that the winding step the series-connected bars of each loop is chosen so that the effect of the upper fields on the rotor bars is compensated. 3. Kurzsohlußanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Reihenschaltung von je zwei Rotorstäben die Entfernung zweier solcher Stäbe in der Nähe der Polteilung (α) gewählt und gleichzeitig das Verhältnis dieser Entfernung zur Entfernung zwischen den Mitten zweier benachbarter Statorzähne, (b) um 0,5 größer als eine aus der Zähnezahl des Stators sich ergebende ganze Zahl (x) genommen wird (also a.: b = χ + 0,5).3. Kurzsohlußanker according to claim 1, characterized in that when two rotor bars are connected in series, the distance between two such bars in the vicinity of the pole pitch (α) is selected and at the same time the ratio of this distance to the distance between the centers of two adjacent stator teeth, (b) around 0.5 greater than an integer (x) resulting from the number of teeth on the stator (i.e. a .: b = χ + 0.5). Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.