CH390375A - Belüfteter Motor mit Schlupfläufer - Google Patents

Description

  Belüfteter Motor mit     Schlupfläufer       Elektromotoren mit     Schlupfläufer,    insbesondere       Drehstrommotoren,    werden bisher meist durch einen  auf der Motorwelle sitzenden Lüfter gekühlt. Beim  Betrieb solcher Motoren mit stark untersynchronen  Drehzahlen     tritt    ein entsprechend grosser Teil der auf  genommenen     Drehstromleistung    im Läufer als Ver  lustwärme auf, die abgeführt werden muss.

   Bei Eigen  belüftung des Motors durch einen auf der Motorwelle  befestigten Lüfter treten insofern Schwierigkeiten auf,  als der Lüfter bei niedrigerer Drehzahl nur wenig  Kühlluft fördert, während gerade bei diesem Betriebs  zustand die abzuführende Verlustwärme des Läufers  hoch ist und daher auch eine besonders gute Belüf  tung erforderlich wäre. Infolgedessen muss man in  solchen Fällen wesentlich grössere Motortypen wäh  len. Um dies     zu    vermeiden, hat man häufig den Motor  mit Fremdbelüftung versehen, doch ist eine solche  Einrichtung verhältnismässig teuer und auch in räum  licher Hinsicht recht aufwendig.

   Die Erfindung be  zweckt nun, mit möglichst einfachen     Mitteln    eine  Belüftung des Motors zu schaffen, die bei zunehmen  dem Schlupf, also bei Zurückgehen der Motordreh  zahl, stärker wirkt, um dadurch die hierbei anfal  lende höhere     Verlustwärme    des Läufers entsprechend  besser abzuführen.  



  Erfindungsgemäss     wird    dies dadurch erreicht, dass  ein auf der     Motorwelle    drehbar gelagerter     Lüfter    von  einem     Lüftermotor    angetrieben ist, der als     kollektor-          lose        Wechselstrommaschine    ausgebildet ist und eine  kleinere     Polzahl    aufweist als der Hauptmotor, mit  dessen Läufer starr verbunden. und mit Läuferströ  men des Hauptmotors gespeist ist. Dieser     Lüftermotor     kann sowohl eine mehrphasige als auch     eine    ein  phasige     Maschine,    z.

   B.     ein        Spaltpolmotor,        sein.     Eine Ausführungsform der     Erfindung    ist dadurch  gekennzeichnet, dass der     Lüftermötor    eine selbstän  dige Wicklung trägt, die vom Läufer des Hauptmotors    gespeist ist.     Eine    Variante der Erfindung besteht in  einer teilweisen     Vereinigung    der Wicklungen des     Lüf-          termotors    und des     Hauptmotorläufers    und ist beson  ders     vorteilhaft,    wenn dieser eine     Käfigwicklung    trägt.

    Es ist dann die vom     Hauptmotor    gespeiste Wicklung  des     Lüftermotors    von einem Teil einer     Hauptmotor-          Läuferwicklung    gebildet. Zu diesem Zweck können       Käfigstäbe    bzw. Wicklungsspulen des Hauptmotor  läufers     in    axialer     Richtung    über diesen hinaus ver  längert und durch Nuten im, Blechpaket des Lüfter  motors geführt sein. Das Blechpaket des     Lüftermotors          kann    dabei zweckmässig von den verlängerten Wick  lungsteilen, insbesondere     Käfigstäben,    des Haupt  motorläufers getragen sein.

   Es kann natürlich auch  in     irgendeiner    andern geeigneten Weise mit diesem  Läufer verbunden sein. Zweckmässig sind die den       Lüftermotor    durchsetzenden Teile der     Hauptmotor-          Läuferwicklungen    im Blechpaket des     Lüftermotors     so verteilt angeordnet, dass sie dort ein möglichst       sinusförmiges        Kreisdrehfeld    erzeugen. Dies kann da  durch erreicht werden, dass die den     Lüftermotor     durchsetzenden Leiter des     Hauptmotorläufers    in dem  Raum zwischen den Blechpaketen von Haupt- und       Lüftermotor    in passender Weise geschränkt sind.

   Die  durch das Blechpaket des     Lüftermotors    hindurchge  führten Enden der verlängerten     Käfigstäbe    sind in  üblicher Weise durch einen     Kurzschlussring    verbun  den, während der auf der dem Lüfter zugewendeten  Seite des     Hauptmotorläufers    befindliche     Kurzschluss-          ring    für die     Käfigwicklung    dieses Läufers nur die  nicht zur Speisung des     Lüftermotors    dienenden Läu  ferstäbe     kurzschliesst    und um die verlängerten Läu  ferstäbe herumgeführt ist.  



       In    der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der  Erfindung dargestellt.     Fig.    1 zeigt einen Motor im  Längsschnitt, während die     Fig.2    in verkleinertem  Massstab einen Querschnitt     A-A    durch den zwischen      Haupt- und     Lüftermotor        liegenden        Kurzschlussring     des sechspoligen     Hauptmotorläufers    erkennen lässt.       Fig.3    zeigt den Querschnitt durch den genannten       Kurzschlussring    für den Fall eines     vierpoligen    Haupt  motorläufers.

   In der     Fig.    4 ist gemäss einem Schnitt  <I>B -B</I> der     Fig.    1 durch das mit dem     Hauptmotorläufer     verbundene Blechpaket des     Lüftermotors    die zweck  mässige Verteilung der verlängerten     Käfigstäbe    auf  dieses Paket dargestellt.  



  1 ist der Ständer des zu belüftenden Motors und  2 das     Läuferpaket    seines auf der Welle 3 sitzenden  Läufers. Auf dieser Welle ist ein     Lüfter    4     mittels     eines Kugellagers 5 drehbar gelagert.

   Zum Antrieb  des     Lüfters    4 dient ein     Lüftermotor,    der aus einem  Blechpaket 6, das von mehreren in entgegengesetzt  durchfluteten Polteilungen des     Hauptmotorläufers    lie  genden, verlängerten     Käfigstabgruppen    7 bzw. 7'  durchsetzt und getragen ist, und aus     einem    in der  Bohrung des     Ständerpaketes    6 angeordneten Kurz  schlussläufer 8, der auf einem     ringförmigen    Ansatz 9  der     Lüfternabe    10     befestigt    ist.

   Die     Käfigstabgrup-          pen   <I>7a, b, c, d</I> des     Hauptmotorläufers    und die gegen  überliegenden,     in    entgegengesetzter Richtung     strom-          durchflossenen        Käfigstabgruppen   <I>7a', b', c', d'</I> sind  dabei über den     Kurzschlussring    11 des Hauptmotor  läufers, der auf der     Lüfterseite    nur die nicht ver  längerten Stäbe dieses Läufers untereinander ver  bindet,

   hinaus verlängert und nach     Schränkung    im  Raum zwischen den Blechpaketen des Haupt- und  des     Lüftermotors    in dem Blechpaket 6 des Lüfter  motors so     verteilt    angeordnet, wie dies in     Fig.4     dargestellt ist.

   Auf der dem Hauptmotor abgewen  deten Seite des     Lüftermotors    sind die     verlängerten     Läuferstäbe durch den     Kurzschlussring    12 in übli  cher Weise     miteinander        verbunden.    Durch die in       Fig.    4 dargestellte     Verteilung    der verlängerten Käfig  stäbe über den     Umfang    des Blechpaketes 6 des     Lüf-          termotors    wird ein möglichst     sinusförmiges    Kreis  drehfeld,

   das     heisst        ein        örtlich    und zeitlich     oberwel-          lenarmes    Drehfeld mit praktisch konstanter Umlauf  geschwindigkeit, im     Lüftermotor        erzeugt.    Dieses  Drehfeld     wird    von den     Durchflutungen        zweier        gegen-          poliger    Polteilungen des     Hauptmotorläufers    erregt,  ist somit     zweipolig    und von gleicher Drehrichtung  gegenüber dem Läufer wie das sechspolige Drehfeld  des Hauptmotors.

       Seine    relative Drehgeschwindigkeit       entspricht    der Speisung mit der     Schlupffrequenz    des       Hauptmotorläufers    und der gegenüber diesem ver  ringerten     Polzahl.     



  Hat beispielsweise der sechspolig angenommene  Hauptmotor, der an ein     50-Hz-Netz    angeschlossen  ist, also eine synchrone Drehzahl von 1000     U./min     hat, bei     einem    bestimmten Betriebszustand     einen     Schlupf von 33,3     %,    das heisst eine Läuferdrehzahl  von 667     U./min,    so     läuft    das im     Lüftermotor    er  zeugte Drehfeld gegenüber dem Blechpaket 6, also  gegenüber dem Läufer des Hauptmotors, mit einer       Drehzahl    von  
EMI0002.0077     
    um.

   Dabei ist f die     Schlupffrequenz    des Hauptmotors       (hier    gleich 0,333 - 50 Hz), zugleich die Speisefre  quenz des     Lüftermotors,    und p die     Polpaarzahl    des  letzteren. Da der     Hauptmotorläufer        mit    667     U./min     rotiert, läuft das Drehfeld des     Lüftermotors        mit    der  Drehzahl von 667     +    1000 = 1667     U./min    im Raum  um.

   Der von diesem Drehfeld angetriebene Teil des       Lüftermotors    und     damit    auch der Lüfter selbst blei  ben nur mit dem bei asynchronen Antrieben übli  chen, bloss einige Prozent betragenden Schlupf hinter  der genannten Drehzahl zurück.  



  Ist der Schlupf des Hauptmotors gleich Null, wie  es     näherungsweise    im     Leerlauf    der Fall ist, so tritt       keine    drehzahlerhöhende     Wirkung    durch den Lüfter  motor auf, das heisst, der     Lüfter    läuft     dann    mit der       Drehzahl    des Hauptmotors, also im vorliegenden Fall  mit rund 1000     U./min.    Ist hingegen der Hauptmotor  bis zum Stillstand belastet, so wird der     Lüftermotor     mit Netzfrequenz (50 Hz) gespeist,

   die Drehzahl des  Lüfters liegt nun - um den Schlupf des     Lüftermotors     verringert - bei 3000     U./min.     



  Gemäss der oben erläuterten Wirkungsweise der  Erfindung erfährt der Hauptmotor eine um so stär  kere Belüftung, je langsamer er läuft, das heisst, je       stärker    er belastet wird. Die     Erfindung    ist natürlich  nicht auf das Polverhältnis 6:2 von Hauptmotor  zu     Lüftermotor    des Beispiels beschränkt, sie kann  vielmehr in der beschriebenen Weise ohne weiteres  auch bei Hauptmotoren mit vier, acht oder mehr  Polen angewendet werden.  



       Fig.3    zeigt einen Schnitt in der Ebene     A-A     durch den     lüfterseitigen        Kurzschlussring    11 des Haupt  motorläufers für den Fall, dass dieser vierpolig ist.  Durch entsprechende     Schränkung    kann auch hier die  in     Fig.    4 dargestellte günstige Anordnung der ver  längerten     Käfigstäbe    im Blechpaket 6 des Lüfter  motors erzielt werden. Ist die     Polzahl    des Haupt  motors grösser als vier, so kann auch der Lüfter  motor eine höhere     Polzahl    als zwei aufweisen.  



  Es kann auch im Läufer des Hauptmotors eine  zur Speisung des     Lüftermotors    dienende Hilfswick  lung angeordnet sein. Diese     Hilfswicklung    kann so  wohl als vorzugsweise mehrphasige     Spulenwicklung     als auch als     Käfigwicklung    ausgeführt sein. Sie kann  ferner, mindestens teilweise, auch in besonderen Nu  ten des     Hauptmotorläufers    - vorzugsweise nach Art  von     Doppelkäfigläufern    - untergebracht sein.  



  Der mit dem Lüfter verbundene Teil des Lüfter  motors kann     auch    als Synchronläufer ausgeführt sein.  Erfolgt -dies mit permanentmagnetischer Erregung,  so ist der zusätzliche Vorteil einer     Verbesserung    des  Leistungsfaktors des Hauptmotors erreichbar.     Ge-          gebenenfalls    kann auch der genannte     Teil    des     Lüfter-          motors    als     Reluktanzanker    ausgebildet sein. Schliess  lich können auch Kombinationen dieser Ausbildungs  formen miteinander sowie mit     Kurzschlussläufern     vorgenommen werden.  



  Für den. Fall, dass die Läuferspannungen bzw.  -ströme des Hauptmotors im Leerlauf oder bei sehr  kleiner Last zu gering sind, um im     Lüftermotor    ein      ausreichendes Drehmoment hervorzubringen, kann,  um zu vermeiden, dass der Lüfter bei diesem Betriebs  zustand zu langsam läuft oder stehen bleibt, der Lüf  ter gegenüber der     Hauptmotorwelle    mit einer me  chanischen     Rücklaufsperre    versehen sein. Dadurch  wird erreicht, dass der Lüfter unter allen Umständen  mindestens mit der     Hauptmotor-Drehzahl    läuft.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Belüfteter Motor mit Schlupfläufer, dadurch ge kennzeichnet, dass ein auf der Motorwelle drehbar gelagerter Lüfter von einem Lüftermotor angetrieben ist, der als kollektorlose Wechselstrommaschine aus gebildet ist und eine kleinere Polzahl aufweist als der Hauptmotor, mit dessen Läufer starr verbunden und mit Läuferströmen desselben gespeist ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Motor nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der Lüftermotor mehrphasig ausgeführt ist. 2.

   Motor nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der Lüftermotor als einphasige Wech- selstrommaschine ausgebildet ist. 3. Motor nach Unteranspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Lüftermotor als Spaltmotor aus gebildet ist. 4. Motor nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der Lüftermotor eine selbständige, vom Läufer des Hauptmotors gespeiste Wicklung trägt. 5. Motor nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die vom Hauptmotor gespeiste Wick lung des Lüftermotors von einem Teil der Läufer wicklung des Hauptmotors gebildet ist. 6.

   Motor nach Unteranspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass Wicklungsteile des Hauptmotorläufers in axialer Richtung über diesen hinaus verlängert und durch Nuten im Blechpaket des Lüftermotors geführt sind. 7. Motor nach Unteranspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass das Blechpaket des Lüftermotors von den hindurchgeführten verlängerten Wicklungsteilen des Hauptmotors getragen ist: B.

   Motor nach Unteranspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass von einer Käfigwicklung des Haupt motorläufers der Kurzschlussring auf der dem Lüfter zugewendeten Läuferseite nur die nicht zur Speisung des Lüftermotors dienenden Läuferstäbe kurzschliesst und um die übrigen Stäbe herumgeführt ist. 9.

   Motor nach Unteranspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die den Lüftermotor durchsetzenden Teile der Hauptmotor-Läuferwicklung. im Blechpaket des Lüftermotors so verteilt angeordnet sind, dass sie dort ein sinusförmiges Kreisdrehfeld erzeugen. 10. Motor nach Unteranspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die den Lüftermotor durchsetzen den Leiter des Hauptmotorläufers in dem Raum zwi sehen den Blechpaketen von Haupt- und Lüftermotor geschränkt sind. 11.

   Motor nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass am Läufer des Hauptmotors eine zur Speisung des Lüftermotors dienende Hilfswicklung angeordnet ist. 12. Motor nach Unteranspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, dass die Hilfswicklung zumindest teil weise in besonderen Nuten des Hauptmotorläufers untergebracht ist. 1,3. Motor nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der mit dem Lüfter verbundene Teil des Lüftermotors mit einer kurzgeschlossenen Mehr phasenwicklung versehen ist. 14.

   Motor nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der mit dem Lüfter verbundene Teil des Lüftermotors mit Permanentmagneten versehen ist. 15. Motor nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der mit dem Lüfter verbundene Teil des Lüftermotors als Reluktanzanker ausgebildet ist. 16. Motor nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, däss der Lüfter gegenüber der Hauptmotor welle mit einer mechanischen Rücklaufsperre ver sehen ist.