DE473477C - AC induction motor - Google Patents

Description

Wechselstrom-Induktionsmotor Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Wechselstrom-Induktionsmotor nach Patent 469918, bei dem der Hauptrotor zwischen dem Stator und dem die Erregerwicklung tragenden Hilfsrotor angeordnet ist.AC induction motor The subject of the invention is a AC induction motor according to patent 469918, in which the main rotor is between the stator and the auxiliary rotor carrying the excitation winding is arranged.

Auf der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ein einphasiger Wechselstrom-Induktionsmotor veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i einen aufrechten Längsschnitt durch den Induktionsmotor und Abb. 2 einen Schnitt nach 2-2 der Abb. i. Der Stator A des Einphasen-Induktionsmotors ist genau wie der Stator eines gewöhnlichen Wechselstrom - Induktionsmotors ausgebildet und dementsprechend mit einer in Nuten a.2 (Abb. 2) des Statorfeldeisens al eingebetteten, an eine Wechselstromquelle anschließbaren Wicklung a3 (Abb. i) versehen. Der innerhalb des Stators A angeordnete Rotor B ist als Ringkörper ausgebildet und mittels einer Nabe b3 mit der Motorwelle b4 starr verbunden. Der mit einer ebenfalls in Nuten b2 (Abb. 2) eingebetteten Dreiphasenwicklung b' (Abb. i) versehene ringförmige Teil des Rotors B besteht aus parallel zur Motorachse angeordneten, aus aufeinandergeschichteten isolierten Blechen gebildeten Eisenbalken bs (Abb. 2), die durch Bolzen b° aus magnetisch nicht leitendem Stoff (z. B. Kupfer) gegeneinander abgestützt sind und zwischen sich den für die Rotorwicklung bl erforderlichen Wickelraum frei lassen. Infolge dieser Anordnung besitzt der Rotor B in Richtung seines Durchmessers einen verhältnismäßig geringen und in Richtung seines Umfanges einen verhältnismäßig hohen magnetischen Widerstand. An den Stirnseiten des Ringkörpers sind die Enden der Bolzen bG durch kräftige Ringe b' (Abb. i) aus Messing oder Stahlbronze derart miteinander verbunden, daß der RinglZörper des Rotors B ein starres, zur Übertragung des Motordrehmoments auf die Motorwelle b4 und zur Aufnahme der Fliehkräfte geeignetes Gebilde darstellt. Die freien Enden der als Dreiphasenwicklung ausgeführten Rotorw icklung bl- sind mit auf der Welle b4 sitzenden Schleifringen b$ (Abb. i) verbunden, die in bekannter Weise mit einem Anlaßwiderstande in Verbindung gebracht werden können.In the drawing is an exemplary embodiment of the subject matter of the invention illustrates a single-phase AC induction motor, namely Fig. i an upright longitudinal section through the induction motor and Fig. 2 a section according to 2-2 of Fig. i. The stator A of the single phase induction motor is exactly like that Stator of an ordinary AC induction motor and designed accordingly with one embedded in grooves a.2 (Fig. 2) of the stator field iron al, to an alternating current source connectable winding a3 (Fig. i). The one arranged inside the stator A. Rotor B is designed as an annular body and is connected to the motor shaft by means of a hub b3 b4 rigidly connected. The one with a three-phase winding also embedded in slots b2 (Fig. 2) b '(Fig. i) provided annular part of the rotor B consists of parallel to the motor axis arranged iron beams formed from stacked insulated sheets bs (Fig. 2), which by bolts b ° made of magnetically non-conductive material (e.g. copper) are supported against each other and between them required for the rotor winding bl Leave the changing room free. As a result of this arrangement, the rotor B has the direction its diameter is relatively small and in the direction of its circumference a relatively high magnetic resistance. On the end faces of the ring body are the ends of the bolts bG by strong rings b '(Fig. i) made of brass or steel bronze connected to each other in such a way that the ring body of the rotor B is a rigid, for Transmission of the motor torque to the motor shaft b4 and to absorb the centrifugal forces represents a suitable structure. The free ends of the three-phase winding The rotor winding bl- are fitted with slip rings b $ on the shaft b4 (Fig. I) connected, which are associated in a known manner with a starting resistor can be.

Innerhalb des von dem Ringkörper des Rotors B umschlossenen Raumes ist im magnetischen Kreise des Motors mit geringem Luftzwischenraum ein mittels Kugellager cl (Abb. i) auf der Nabe b3 des Hauptrotors B leicht drehbar gelagerter Hilfsrotor C angeordnet, der eine in Nuten e2 (Abb. 2) eingebettete, an zwei Schleifringe c3 (Abb. i) angeschlossene Erregerwicklung c4 (Abb. i) und eine durch Kupferbolzen cl (Abb. 2) und Messingstirnringec° (Abb. i) gebildete Käfigankerwicklung besitzt. Die Erregerwicklung c4 ist so ausgeführt, daß ihre Polzahl mit der Polzahl der Statorwicklung a3 übereinstimmt. Für die magnetischen Kraftlinien ergibt sich, gleichgültig, ob die Erregerwicklung c4 an eine Stromquelle angeschlossen ist oder nicht, der aus Abb. 2 ersichtliche, durch die gestrichelte Kurve D dargestellte Verlauf.Within the space enclosed by the annular body of the rotor B. is in the magnetic circuit of the motor with little Air gap One can be easily rotated on the hub b3 of the main rotor B by means of ball bearings cl (Fig. i) mounted auxiliary rotor C, which has an embedded in grooves e2 (Fig. 2), excitation winding c4 connected to two slip rings c3 (fig. i) (fig. i) and a cage armature winding formed by copper bolts cl (Fig. 2) and brass end ringsec ° (Fig. i) owns. The excitation winding c4 is designed so that its number of poles matches the number of poles the stator winding a3 matches. For the magnetic lines of force it results regardless of whether the excitation winding c4 is connected to a power source or not that shown in Fig. 2, shown by the dashed curve D. Course.

Nachdem der Hilfsrotor C des beschriebenen Wechselstrom-Induktionsmotors A, B, C auf irgendeine Weise, z. B. durch einen kleinen (nicht dargestellten) Hilfsmotor, auf eine Drehzahl gebracht ist, die durch die Frequenz des Netzstromes und die Polzahl des Motors bestimmt ist, wirkt er genau so wie die kurzgeschlossene Sekundärwicklung eines Transformators, die synchron mit dem einen der beiden gegeneinander rotierenden Drehfelder, in die man sich nach einer allgemein verbreiteten Anschauung das einphasige Stator-Wechselfeld zerlegt denken kann, umläuft und gegen das andere, entgegengesetzt umlaufende Drehfeld eine Schlüpfung entsprechend der doppelten Netzfrequenz hat. Infolgedessen wird das entgegengesetzt umlaufende, das sogenannte gegenläufige oder inverse Drehfeld praktisch zum Verschwinden gebracht und das gleichlaufende Drehfeld entsprechend verstärkt, so daß nur noch dieses mit dem Hilfsrotor C gleichlaufende Drehfeld für die Induktion der Rotorströme und die Ausbildung des Rotordrehmoments in Frage kommt. Dieser Umstand ermöglicht es, den Rotor B unter Benutzung von Anlaßwiderständen genau so ivie den Rotor eines Mehrphasenmotors anlaufen zu lassen. Durch die beschriebene Ausbildung des Hauptrotors B wird ein Streufluß der Kraftlinien in Richtung des Umfanges des Rotors B nach Möglichkeit unterdrückt und gleichzeitig erreicht, daß sich der Kraftlinienfluß im wesentlichen in Richtung des Rotordurchmessers durch den Stator A, Hauptrotor B und Hilfsrotor C hindurch schließt (vgl. die Kurve D in Abb. 2). Sobald die Erregerwicklung c4 des Hilfsrotors C an eine Gleichstromquelle angeschlossen wird, entsteht im magnetischen Kreise des Motors ein zusätzliches, mit der gleichen Drehzahl wie der Hilfsrotor und daher synchron mit der Frequenz des zugeführten Wechselstromes umlaufendes Magnetfeld, das nicht nur die Streuungsverluste deckt, sondern weiterhin noch die vorteilhafte Wirkung hat, daß der Magnetisierungsstrom des Motors nicht mehr ganz oder teilweise aus dem Netz bezogen zu werden braucht, sondern durch die Gleichstromquelle geliefert werden kann. Damit verringert sich aber die Phasenverschiebung zwischen Spannung und Stromstärke des zugeführten Wechselstromes bis zum völligen Verschwinden, ja es kann sogar genau wie bei einem übererregten Synchronmotor durch weiteres Verstärken des Erregerstromes die Nacheilung der Stromstärke gegen die Spannung in Voreilung verwandelt werden.After the auxiliary rotor C of the AC induction motor A, B, C described in any way, e.g. B. by a small (not shown) auxiliary motor, brought to a speed that is determined by the frequency of the mains current and the number of poles of the motor, it acts exactly like the short-circuited secondary winding of a transformer, which synchronously with one of the two against each other rotating fields in which, according to a generally accepted view, the single-phase alternating stator field can be thought of as being broken down, revolves and against the other rotating field rotating in the opposite direction has a slip corresponding to twice the mains frequency. As a result, the so-called counter-rotating or inverse rotating field is practically made to disappear and the synchronous rotating field is increased accordingly, so that only this rotating field, which is synchronized with the auxiliary rotor C, is considered for the induction of the rotor currents and the formation of the rotor torque. This fact makes it possible to start the rotor B using starting resistors just like the rotor of a multiphase motor. As a result of the described design of the main rotor B, a stray flux of the lines of force in the direction of the circumference of the rotor B is suppressed as far as possible and at the same time it is achieved that the flux of the lines of force essentially closes in the direction of the rotor diameter through the stator A, main rotor B and auxiliary rotor C (cf. the curve D in Fig. 2). As soon as the excitation winding c4 of the auxiliary rotor C is connected to a direct current source, an additional magnetic field is created in the magnetic circuit of the motor, with the same speed as the auxiliary rotor and therefore synchronous with the frequency of the supplied alternating current, which not only covers the leakage but also continues nor has the advantageous effect that the magnetizing current of the motor no longer needs to be drawn entirely or partially from the mains, but can be supplied by the direct current source. However, this reduces the phase shift between the voltage and the current intensity of the supplied alternating current until it completely disappears, in fact, just like with an overexcited synchronous motor, the lag of the current intensity can be converted into lead by further amplifying the excitation current.

Statt an eine Gleichstromquelle könnte man auch die Erregerwicklung c4 zur Erzeugung des mit dem Hauptfeld synchron umlaufenden zusätzlichen Magnetfeldes an eine Wechselstromquelle passender sehr niedriger Frequenz anschließen, wobei sich im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie bei Gleichstromerregung ergeben.Instead of a direct current source, one could also use the excitation winding c4 for generating the additional magnetic field circulating synchronously with the main field Connect to an AC power source of suitable very low frequency, whereby the effects are essentially the same as with direct current excitation.

Man kann bei dem beschriebenen Wechselstrom-Induktionsmotor auch die einphasige Statorwicklung a3 durch eine mehrphasige, z. B. eine Drehstromwicklung, ersetzen. Man erhält dann einen auf bequeme Weise kompensierbaren Mehrphasenmotor, der sich vor bekannten Mehrphasenmotoren mit Einrichtung zur Kompensierung der Phasenverschiebung dadurch auszeichnet, daß er weder eines Kommutators noch eines Hintermotors o. dgl. bedarf.You can also use the AC induction motor described single-phase stator winding a3 through a multi-phase, z. B. a three-phase winding, substitute. A polyphase motor that can be easily compensated is then obtained, before known multi-phase motors with means for compensating the phase shift characterized in that it has neither a commutator nor a rear motor or the like. requirement.

Claims (2)

PATI:UTANSI'klICFI G: i. Wechselstrorn-Induktionsmotor nach Patent 469 gib, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptrotor (B) zwischen dem Stator (A) und dem mit einer Erregerwicklung (c4)- versehenen Hilfsrotor (C) angeordnet ist und in an sich bekannter Weise in Richtung seines Durchmessers einen verhältnismäßig geringen und in Richtung seines Umfanges einen verhältnismäßig hohen magnetischen Widerstand besitzt. PATI: UTANSI'klICFI G: i. AC induction motor according to patent 469, characterized in that the main rotor (B) between the stator (A) and the auxiliary rotor (C) provided with an excitation winding (c4) is arranged and in a manner known per se in the direction of its diameter a relatively low and in the direction of its circumference a relatively high magnetic Possesses resistance. 2. Motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (c4) des Hilfsrotors (C) zur Erzeugung eines mit dem Hauptfeld synchron umlaufenden zusätzlichen Magnetfeldes an eine Wechselstromquelle geeigneter sehr niedriger Frequenz angeschlossen ist.2. Motor according to claim i, characterized in that the excitation winding (C4) of the auxiliary rotor (C) for generating a rotating synchronously with the main field additional magnetic field to an alternating current source of suitable very low frequency connected.