CH274350A - Induktionsmotor. - Google Patents

Description

  Induktionsmotor.    Vorliegende     Erfindung    bezieht sich auf  einen Induktionsmotor mit einem gegenüber  der Stirnseite seines     Stators    angeordneten       selieibenförmigen        Kurzschlussläufer.    Alle be  kannten derartigen Induktionsmotoren haben  genutete     Statoren,    und zwar verengen sich  die Nuten gegen die Stirnseite zu, so     dass        so-          genannt.e        halbgeschlossene    Nuten entstehen.

    Bei der     Bewicklung    dieser     Statoren    ist man  daher gezwungen, die Drähte einzeln von der  Stirnseite her in die Nuten     einzubringen    und  sie nachher beispielsweise zu einer     Zopfwick          lung    miteinander zu verbinden. Dieser     Her-          stellungsvoräang    erheischt viel Arbeit und  kommt daher sehr teuer zu stehen. Der hohe  Gestehungspreis kann meist bei Motoren für  grössere     Leistungen    noch verantwortet werden.

         Man    hat aber bisher vergeblich versucht,     bil-          liäe,    kleine Motoren herzustellen, bei denen  nicht. allein der Wirkungsgrad, sondern vor  allem der Gestehungspreis die     wiehtigste    Rolle  spielt. Es     isst    nun möglich, den Gestehungs  preis von solchen Motoren dadurch erheblich  herabzusenken,     da.ss    gemäss vorliegender Er  findung die     Statorpole    Zähne bilden, deren       Querschnitt.    über der ganzen Zahnhöhe unver  ändert ist.  



  Erfindungsgemäss kann man bei der Her  stellung von solchen Induktionsmotoren so  verfahren, dass man die Wicklungen für die  einzelnen     Statorpole    auf einen Kern auf  wickelt, der mindestens den gleichen Umfang  hat wie     diese        Statorpole,    die Wicklungen von    diesem Kern abstreift, auf die Pole aufschiebt  und die Anschlüsse erstellt..  



  Infolge der beim Motor nach der Erfin  dung vorhandenen Form der     Statorpole    wird  die Feldverteilung im Luftspalt im     wesent-          liehen    rechteckig sein. Dieser Umstand be  wirkt eine sehr starke Ausbildung der Ober  wellen, welche das Drehmoment und den Wir  kungsgrad der Maschine erheblich herab  setzen.  



  Die elektrischen     Eigenschaften    des, erfin  dungsgemässen     Induktionsmotors    können da  durch wesentlich verbessert werden, dass man  beispielsweise ein     Weicheisenbleeh    vorsieht,  welches die läuferseitige Stirnseite des     Stators     überdeckt, und weiter     noeh,dadurch,    dass man  im     -NV        eicheisenbleeh    im wesentlichen in der  Mitte zwischen den Polstirnseiten benachbar  ter Pole     Dickenverminderungen    vorsieht.

       Da-          dureh    kann die Streuung zwischen benach  barten Polen     (Nutenstreuung)    und somit die       Primärinduktivität    der Maschine auf einen       ;.ewünschten    Wert gebracht werden. Infolge  der     dureh    das Vorhandensein des, Bleches her  vorgerufenen Verhältnisse der magnetischen  Streuung können die durch die Nuten zwi  schen den Polen hervorgerufenen Unstetig  keit:en des magnetischen Feldes gemildert wer  den. Im Blech entstehen ausserdem Induk  tionsströme, die das Feld der Grundwelle  gegen die Zahnmitte zu verstärken und die  Oberwellen weitgehend vernichten.

   Das Blech  gestattet also in höchst einfacher Weise eine      annähernd     sinusförmige    Feldverteilung zu er  reichen. Ferner kann der     Cxestehungspreis    des  Motors noch dadurch gesenkt werden, wenn  der Motor mit einem     Kurzsehlussläufer    ver  sehen wird, welcher aus einer Eisenscheibe be  steht, die wenigstens auf der     dein        Stator    zuge  wendeten     Seite    mit einem Kupfermantel über  deckt ist. Dieser     Kupfermantel    kann aus einer       aufgespitzten    Kupferschicht. oder aus Kupfer=       scheiben    bestehen, z.

   B. aus zwei     zii    verschie  denen Seiten der Eisenscheibe angeordneten  Kupferscheiben. Des weitern kann in einer  besondern Ausführungsform :des erfindungs  gemässen Induktionsmotors auf der Achse des       Kurzsehlussläufers    drehbar ein Streukörper  aufgebracht sein.  



  Besondere Ausführungsformen des erfin  dungsgemässen Induktionsmotors können auch  in bezug auf eine Normalebene zur Motorachse  symmetrisch aufgebaut sein, und zwar so, dass  die     Axialschübe    sich aufheben. So kann gegen  über jeder Stirnseite des     Stators    ein     Kurz-          schlussläufer    oder zwischen zwei sich gegen  überliegenden     Statoren    ein     Kurzsehlussläufer     angeordnet sein.  



  Beiliegende Zeichnung     veranschaulicht     einige Ausführungsbeispiele     des        erfindungs,     gemässen Induktionsmotors. Es wird auch ein  Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen  Verfahrens zu dessen Herstellung beschrie  ben.  



       Fig.    1     zeigt    eine erste     Ausfülirungsforin          teilweise    im     Aufriss    und teilweise im Längs  schnitt.  



       Fig.    2 ist ein     Seiteilriss    davon ohne Kurz  schlussläufer.  



       Fig.    3 und     -I    sind der     Fig.    1 ähnliche  Teilschnitte zweier weiterer Ausführungs  formen.  



       Fig.    5 ist eine Ansicht des     Kurzschluss-          läufers    eines dieser Ausführungsbeispiele,  während die       Fig.    6 und 7 je einen     Axialschnitt    von  zwei verschieden aufgebauten     Kurzsehlussläu-.     fern     veranschaulichen.     



  Die     Fig.    8 zeigt in gegenüber     dein    .der       Fig.    1 bis. 7 grösserem Massstab und im .Schnitt  nach der Linie     A-B    der     Fig.    2 eine Einzel-         heit    eines die     Statorpole    überdeckenden       Weicheisenbleehes    und       Fig.    9 zeigt einen ähnlichen Schnitt einer  Variante dieser besonderen Ausführung des       Weiehei.senbleehes.     



  Der Induktionsmotor der     Fig.    1 und 2 hat  ein Gehäuseschild 1, das zweckmässig aus  einem     Leichtmet.allgqissstück    besteht und das  eine Umfangsschulter 2 aufweist, auf welcher  der     Stator    3 sitzt.. Dieser     bestellt.    aus einem  Ring, .der aus     Weicheisenbä.n.dern    zusammen  gesetzt ist, der aber sehr vorteilhaft auch aus  gesintertem     Weicheisenpulver    bestehen könnte  und .durch Sintern eines     Presslings    gewonnen  sein könnte.

   Dieser     Statorring    3 besitzt vier       gleieh    grosse Zähne bildende     Statorpole,    deren  Querschnitt über der ganzen Zahnhöhe unver  ändert ist.     Zwischen    den Zähnen befinden  sich die Nuten     (Lücken)    4. Die vom Schild 1  abgekehrte Seite der     Statorpole    ist durch ein       Weicheisenblech    5 über     deekt,    welches eben  falls einen Teil des     1Iotorgehäuses    bildet. Auf  einer mittels Kugellagern \6 im Schild 1 gela  gerten Welle 7 sitzt ein     Kurzsehlussläufer    8  fest.

   Der     Kurzschlussläufer    bestellt aus einer       Eisenseheibe    9, die wenigstens; auf der den  Polen zugekehrten Seite von einem Kupfer  mantel überdeckt ist. Der Läufer 8 kann z. B.  einen Aufbau gemäss den     Fi-.    6 oder 7 auf  weisen. Im Beispiel der     Fig.\6    ist die Eisen  scheibe 9 auf beiden Seiten mit Kupferschei  ben 10 versehen, deren     umwebördelte    Ränder  in 11 miteinander     verlötet.    sind. Im Beispiel  der     Fig.    7 ist ausserdem noch eine Anzahl  Kupfernieten 12     vorge:.ehen,    welche diese bei  den Scheiben 7.0 miteinander verbinden.

   Die  induzierten     Kurzschlussst.rönie    gehen dann  durch die beiden Scheiben aussen     dureli    die  Lötstelle und weiter innen durch die Nieten       l?.    Der Kupfermantel über der Eisenscheibe  könnte .auch durch Aufspritzen einer Kupfer  schicht     auf    die Eisenscheibe 9 erhalten wer  den.  



  Dadurch, dass die Zähne, das heisst die  Pole des     Stators    von ihrer     Basis;    weg über die  ganze     höhe,    wenn     voll    der Stirnseite gesehen,  den gleichen Querschnitt haben, kann man  die     Statorwindungen    13 in äusserst einfacher      und billiger Weise aufbringen.

   Man geht da  bei vorzugsweise so vor, dass man auf einen  Kern, der im wesentlichen den bleichen Um  fang hat wie jeder dieser     Statorpole,    und  zwar     zweckmässigerweise    auf einen !runden  Kern, die     Polwieklungen    einzeln aufwickelt,  dann vom Kern abstreift, darauf derart ver  zieht, dass sie auf :die Pole aufgeschoben wer  den können und dann auf jeden der     Stator-          pole    je eine Polwicklung aufschiebt. Danach  stellt man die erforderlichen Anschlüsse her,  bringt den     Stator    am Schild an und verdeckt  ihn mit dem Weicheisenblech 5.

   Dabei ist  darauf zu achten,     dass    enge Schlitze 11, die  man in radialer Richtung im flachen, ringför  migen, die Stirnseite des     Stators    überdecken  den Teil des     Weicheisenbleches,    5 vorgesehen  hat, in die Mitte     der    Nuten 4 zwischen zwei  benachbarten Polen zu liegen kommen. Man  erhält dann die Anordnung, die im grossen  Massstab in der     Fig.    8 gezeigt ist.

   Man sieht,  dass diese Anordnung vom elektrotechnischen  Standpunkt den bekannten genuteten     Stato-          ren    mindestens gleichwertig ist, und die  Schlitze 14 haben die Aufgabe, den     magneti-          esehen    Fluss verstärkt in den     WiTkungsbereich     des     Kurzschlussläufers    zu bringen. Anstatt  Schlitzen 14 könnte man an den gleichen Stel  len in     bezug    auf den     Stator    auch Kerben 15  in der den Polen zugewendeten Seite des  Weicheisenbleches 5 vorsehen, wie     Fig.    9  zeigt..

   Es sei aber darauf hingewiesen, dass  weder Dickenverminderungen des Weich  eisenbleches 5     in,der    Art. der Einschnitte 14       oder    der Kerben 15, noch überhaupt das  Weicheisenblech 5 unbedingt erforderlich  sind. Diese Massnahmen erhöhen aber die  Güte des Motors in beträchtlicher Weise. In  der Praxis wird man die Kanten der     Stator-          zähne,    wie bei 16 der     Fig.    2 angedeutet, ab  runden, zwecks Schonung der     Statorwicklun-          gen.     



  Auf einer Absetzung 20 der Nabe 19 des       Stators    3 ist ein Streukörper 21 frei drehbar  gelagert.,     weleher    Streukörper 21 durch einen       Sprengring    22 gegen axiale Verschiebung ge  sichert ist. Der Streukörper 21 ist kreuzför  mig ausgebildet, wobei im Betrieb des Motors    bei Nennspannung oder im Stillstand des  Motors die Schenkel 23 über den Nuten zwi  schen zwei benachbarten Zähnen zu liegen  kommen. Die Achsen der Schenkel 23     sind     dabei gegen die Mittellinien der Nuten derart  versetzt, dass der eine seitliche Schenkelrand  näher der in der vorgesehenen     Umdrehungs-          riehtung    des     Streukörpers    folgenden Zahn  liegt.

   Ein Stift 24 sichert den Streukörper  gegen allfällige Verdrehungen in der uner  wünschten Richtung. An einem Schenkel des  Streukörpers 21 und an einer Schraube 25  des Gehäuseschildes 1 ist die Feder 26 ange  hängt, die den Streukörper in die Ruhestel  lung zieht, in welcher er am Stift 24 anliegt  und welche so dimensioniert     ist,    dass sie erst  nach Überschreitung des bei der Nennspan  nung auf den Streukörper einwirkenden  Drehmomentes eine Verdrehung dieses Streu  körpers im Sinne :

  des Pfeils zulässt  Die Wirkungsweise des Motors nach den       Fig.    1 und 2 unterscheidet sich nicht von der  jenigen eines gewöhnlichen Induktionsmotors  mit     @stirnseitigem        Kurzschlussläufer,    indem  der     Statorstrom    bzw. das durch ihn erzeugte  Wechselfeld ein Wechselfeld im     Kurzschluss-          läufer    erzeugt, welches dank der     Remanenz     der Eisenteile dieses     Kurzsehlussläufers    dem       Rotorfeld    nacheilt.

   Der Streukörper 21, der  an sieh einen gesonderten     Kurzschlussläufer          darstellt,    dient der Veränderung des induk  tiven Widerstandes des     Statorkreises.    Wenn  beispielsweise eine höhere als die Nennspan  nung auf den     Statorkreis    einwirkt, so ver  dreht sich der Regler 21 dank der bereits er  wähnten     Dimensionierung    der Feder 26 in  Richtung des Pfeils.

   Seine Schenkel 23 wer  den gegen den näherliegenden Zahn des     Sta-          tors    hingezogen, wodurch sich der     magneti-          sche    Widerstand verkleinert bzw. der induk  tive Widerstand des     Statorkreises    erhöht.

    Durch eine entsprechende Dimensionierung  kann nun erreicht werden, dass durch diese  Erhöhung des induktiven Widerstandes die  Stärke des auf den     Kurzschlussläufer    wirken  den Feldes und damit     das    auf den Kurz  schlussläufer wirkende Drehmoment unabhän  gig von der Speisespannung praktisch kon-           stant    gehalten werden kann, und die Umdre  hungszahl des Läufers, unbekümmert um die       1Toto,--spannLrng,    praktisch konstant bleibt,  indem eine Erhöhung der Speisespannung       durch    die Vergrösserung des     induktiven    Wi  derstandes kompensiert wird.  



  Die sich von der Basis der     Statorpole    bis  zu deren Stirnseite nicht verengenden Nuten  4 vereinfachen, wie bereits erwähnt, das An  bringen der     Wieklungen    13. Die     Statoren    kön  nen somit. als Massenartikel äusserst billig her  gestellt werden. Dies trifft ebenfalls für die  beschriebenen     Kurzschlussläufer    zu.

   Des wei  teren     gestattet,die    sehr gedrungene Bauweise  der beschriebenen     Aiusführunbsbeispiele,    die  Dimensionen verschiedener Kleinapparate  noch wesentlich zu verringern, ohne dass da  durch eine geringere Motorkraft in Kauf ge  nommen werden müsste.     Dies    rührt     haupt-          sächlich    :davon her, dass die scheibenförmige  Ausgestaltung     des,    Läufers einen relativ sehr  grossen     Hebelaxm    für den Angriff der elek  tromagnetischen Kräfte bildet.

   Der Streukör  per macht ,den Motor weitgehend unabhängig  von Überspannungen, so     da.ss    auf alle die  bekannten     Spannungsumschalteinrichtungen,     insbesondere bei Geräten des täglichen Ge  brauches, verzichtet werden kann.  



  Am Induktionsmotor könnten ferner Kurz  schlussringe auf die Zähne des     Stators    auf     ge..     setzt sein, so dass ein am Läufer     angreifendes     Drehfeld     erzeugt    und der magnetische     Fluh     in einen     Wirkfluss    und in einen     Blindfluss     aufgeteilt wird.

   Der Läufer kann aus gehär  tetem Stahl bestehen; er läuft in diesem Falle  zunächst asynchron an; infolge der     Remanenz     des Stahlläufers bilden sich in ihm orientierte  Magnetpole aus, -die sich mit dem Drehfeld  verketten, so     @dass    der Anker schliesslich     spn-          ehron        mit    dem Drehfeld und damit mit der  Frequenz des erregenden Wechselstromes  läuft. .  



  Der Motor kann auch als     - < Motor    mit drei       Statorfeldern    ausgebildet werden von denen  eines. gegenüber den beiden andern elektrisch  verschoben     ist.    Der Läufer     bekommt    eine       Kurzschlusswicklung.    Die genannte dritte    Feldwicklung kann z.

   B.     kapazitiv    an das  Wechselstromnetz     angesehlossen    werden,     @vo-          dureh    ein Drehfeld entsteht,     demzufolge    der  Motor erst     asvnehron    läuft., dann mit dem zu  erwartenden  Schlupf      entspreehend    der Pol  zahl annähernd     frequenzproportional    dreht.  



  In den     Fig.    3 und 4 sind     -Motoren        dar---e.-          stellt,    .die in     bezu-    auf eine Normalebene zur  Motorachse     svmnretriseh        -ebaut    sind und  bei denen sich die     Axialsehübe        aufheben.     Beim Beispiel nach     Fig.        3)    wird dies dadurch  erreicht, dass auf beiden Seiten des     Stator:s     ein     Kurzschlussläufer    angeordnet ist. Der  Aufbau ist kurz der folgende.

   Auf einem  Lager 30 für die     Rotorenwelle    31 ist. eine       Aluminiumseheibe    3? aufgesetzt, die Ein  schnitte besitzt, in welchen die Pole 33 des       döppeltwirkenden        Stators    eingelassen sind.  Auf dem Lager 30 sitzen ferner die beide       Statorstirnseiten        überdeekenden        Weieheisen-          scheiben    34.

   Diese als     Presslinge    erhaltenen  Bauteile bilden zusammen mit. dem Ring 3  das     Motorgehäuse.    Die     Ausbildun    - der     Sta-          torpole    und der     Kurzsehlussläufer    36 sowie  das     Aufbringen    der     Statorwindungen    37  braucht     nieht    näher     beschrieben    zu werden,  da sie nicht anders sind als beim ersten Aus  führungsbeispiel.  



  Beim     Ausführungsbeispiel    nach der     Fig.        4-          dreht.    die     Rotorwelle    38 in     z-vei        La-ern    39, die  in     Blechgehäuseteile    40 ein -wetzt sind, welche  durch einen     bleeliernen        Gehäuserin-        .11        zu.-          sammengehalten    werden.

   Die beiden     @Statoreri          .l.\3,    deren einander und     dem    einzigen Kurz  sehlussläufer 43 zugekehrten Stirnseiten je  durch ein     Weieheisenbleeli        -11        überdeekt    sind,  tragen die wieder als Spulen     aufgebraehten          Windungen    45. Die Einzelheiten \des Auf  baues des     Stators        4-?    und des     hurzsehlul-.lläu-          fers        -M3    sind wieder dieselben wie weiter oben  beschrieben.

   Auch die elektrische     Wirkun        n-s-          weise    ist dieselbe, aber .die     Axialsehübe    sind  aufgehoben, da, die Anziehungskräfte der bei  den     Statoren    auf den einzigen     Kurzschlussläu-          fer    einander     entgegengesetzt    gerichtet sind.  



  Auch bei den Beispielen nach den     Fig.    3  und 4 könnten Streukörper vorgesehen wer-      den, wie überhaupt alle gezeigten Eigenheiten  und Neuerungen miteinander in beliebig       zweckmälioer    Weise kombiniert     werden    kön  nen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Induktionsmotor mit einem gegenüber der Stirnseite seines Stators angeordneten scheilenförrnigen Kurzsehlussläufer, dadurch gekennwie lrnet, dass die Statorpole Zähne bil den, deren Querschnitt über der ganzen Zahn höhe unverändert ist.

   II. Verfahren zur Herstellung von Induk tionsmotoren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Wiekhingen für die einzelnen Statorpole auf einen Kern auf wickelt., der mindestens den gleichen Umfang hat wie diese Statorpole, die MVieklungen von diesem Kern abstreift, auf die Pole aufsebiebt und die Anschlüsse erstellt. UNTERANSPRÜTCHE 1.

   Induktionsmotor nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch ein Weicheisenblecb, welches die läuferseitige Stirnseite des Stators überdeckt. 2. Induktionsmotor nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das -Weicheisen- blech in der Mitte zwischen den Polstirnseiten benachbarter Pole Dickenverminderungen aufweist. 3. Induktionsmotor nach Unteranspruch 2, dadurch. gekennzeichnet, dass diese Dicken verminderungen in radial verlaufenden Ker ben auf der dem Stator zugewendeten Seite des Weicheisenbleches bestehen. 4.

   Induktionsmotor nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese Quer- schnittsvermin:derungen in radial verlaufen den Sehlitzen bestehen. 5. Induktionsmotor nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Weicheisen blech gleichzeitig einen Teil :des Motorge- häuses bildet. 6. Induktionsmotor nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, .dass der Kurz schlussläufer aus einer Eisensebeibe besteht, die wenigstens auf der dem Stator zugewen- deten Seite von einem Kupfermantel über deckt ist.

   7. Induktionsmotor nach Unteranspruch 6, dadurch -ekennzeiehnet, dass der Kupferman- tel aus einer aufgespritzten Kupferschicht be steht. B. Induktionsmotor nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Sei ten der Eisenscheibe je eine Kupferscheibe aneeordnet ist., welche zwei Kupferscheiben Teile des -Hantel" bilden. 9.

   Induktionsmotor nach UnteraiLSpruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupfer scheiben umgebördelte und miteinander ver lötete Ränder aufweisen und so einen ge schlossenen Käfig um die Eisen:seheibe bilden. 10. Induktionsmotor nach Unteranspruelr 8, gekennzeichnet durch eine Anzahl die bei den Kupferscheiben verbindende Nieten. 11.. Induktionsmotor nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Achse des Kurzsehlussläufers drehbar ein Streu körper aufgebracht ist. 12.

   Induktionsmotor nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Streu körper eine der Anzahl Zähne des Stators entsprechende Anzahl von Schenkeln auf weist, welche Schenkel bei stromlosem Motor über der Lücke zwischen zwei benachbarten Zähnen des Stators liegen und einen unglei ehen Abstand von zwei solchen benachbarten Zähnen haben. 13. Induktionsmotor nach Unteranspruch 1.1, gekennzeichnet durch eine einerseits am. Streukörper und anderseits am Gehäuse be festigte Feder.

   14. Induktionsmotor nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Feder spannung eine solche ist, da.ss sie nur eine Verdrehung des Streukörpers zulä.sst, wenn die am Motor liegende Spannung höher als die Nennspannung ist. 15. Induktionsmotor nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er in bezug auf eine Normalebene zur Motorachse sym metrisch aufgebaut ist, so dass die Axialschübe sich aufheben.

   16. Induktionsmotor nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber jeder Stirnseite des Stators ein Kurz@ehhiss- läufer angeordnet ist. 17. Induktionsmotor nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei sich gegenüberliegenden Statoren ein Kurzschlussläufer angeordnet ist.