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Läufer für einen asynchron anlaufenden Synchron-Reluktanzmotor Die
Erfindung bezieht sich auf einen Läufer für einen asynchron anlaufenden Synchron-Reluktanzmotor,
der am Umfang seines aktiven Läuferkernes durch achsparallele Synchronisiernuten
getrennte ausgeprägte Pole und zwischen benachbarten Polen innerhalb des Läuferkernes
flußsperrende Schlitze zur Verminderung des Querachsenflusses aufweist und bei dem
sowohl die Synchronisiernuten und die Flußsperren als auch in den ausgeprägten Polen
angeordnete Wicklungsnuten mit nichtmagnetischem, elektrisch leitendem Material
zur Bildung von Läuferstäben eines über Kurzschlußringe an den Enden des Läufers
geschlossenen Anlaufkäfigs gefüllt sind.
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Um bei einem derartigen Motor im Synchronlauf ein ausreichendes Drehmoment
des Motors zu gewährleisten, müssen die Synchronisiernuten verhältnismäßig breit
in Umfangsrichtung mit nur geringer radialer Tiefe ausgebildet werden. Diese besondere
Gestaltung der mit leitendem Material ausgefüllten Synchronisiernuten des bekannten
Motors hat eine verhältnismäßig kleine Läuferimpedanz zur Folge, so daß der Anlaufstrom
sehr groß ist.
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Es ist bereits ein Induktionsmotor bekannt, bei dem der Läufer an
seinen beiden Enden je einen bewickelten oder unbewickelten Leeranker trägt, die
beiderseits axial zu dem aktiven Läuferkern angeordnet sind. Durch die Leeranker
soll ein magnetisch besser leitender Pfad für das Streufeld der Ständerwicklung,
insbesondere das Stirnstreufeld geschaffen werden, wodurch der Anlaufstrom und damit
das Anlaufdrehmoment verringert werden soll.
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Bei diesem bekannten Induktionsmotor wird somit die Verringerung des
Anlaufstromes erzielt durch Vergrößerung der Ständerstreuinduktivität. Da sich im
Fall der Anwendung derartiger axialer Verlängerungen des Läufers aus magnetischem
Material auf Synchron-Reluktanzmotoren der eingangs genannten Art die zusätzliche
Ständerstreuinduktivität mit gleichem Betrag zu der Induktivität in der magnetischen
Längsachse und der Induktivität in der magnetischen Querachse addiert, fällt der
Unterschied zwischen den Reziprokwerten der resultierenden Reaktanzen in den beiden
Achsen kleiner aus und damit auch das synchrone Kippmoment. Eine Vergrößerung der
Ständerstreuinduktivität würde sich somit nachteilig auf den Synchronlauf eines
asynchron anlaufenden Synchron-Reluktanzmotors auswirken.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den Läufer
für einen asynchron anlaufenden Synchron-Reluktanzrnotor der eingangs genannten
Gattung so auszubilden, daß der Anlaufstrom verringert wird, ohne daß der Synchronlauf
des Motors in nachteiliger Weise beeinflußt wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß unter
Verwendung mindestens einer, vom aktiven Läuferkern magnetisch getrennten und mit
einer Wicklung versehenen, axialen Verlängerung des Läufers aus magnetischem Material
die Läuferstäbe des aktiven Läuferkernes in Reihe mit Wicklungsstäben in der axialen
Verlängerung des Läufers geschaltet sind und die Kurzschlußringe an den äußeren
Enden dieser Reihenschaltung angeordnet sind.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Läufers wird die Impedanz
des Läufers beim Anlaufen des Motors erhöht und folglich die Stromaufnahme verringert.
Da bei Motoren der genannten Gattung der Läuferstrom im Synchronlauf Null ist, hat
die Vergrößerung der Läuferimpedanz keinen Einfluß im Synchronlauf.
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Selbstverständlich wird man normalerweise die Läuferverlängerung aus
einer Anzahl von Lamellen aufbauen, wie es im Elektromaschinenbau üblich ist. Ausbildung
und Auslegung der Wicklungsnuten richtet sich nach den gleichen Gesichtspunkten
wie bei üblichen Asynchronmotor-Kurzschlußläufern. Bei einer Ausführungsform der
Erfindung ist z. B. bei den in der Läuferverlängerung angeordneten Wicklungsnuten
das Verhältnis der radialen Nutenlänge
zur Nutenbreite groß gegenüber
eins. Durch diese Ausbildung wird in vorteilhafter Weise die Reaktanz vergrößert.
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Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die in der Läuferverlängerung
angeordneten Wicklungsnuten zwei Gruppen von rädiäl im Abstand vöneinander liegenden
Wicklungsnuten auf, von denen eine in der Nähe des Umfangs der Verlängerung und
die andere radial nach innen von der ersten Gruppe liegt. Dabei können die innenliegenden
Wicklungsnöten ein größeres Verhältnis von radialer Länge zur auf dem Bogen gemessenen
Breite aufweisen als die außenliegenden Wicklungsnuten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der
Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt F i g. 1 eine Querschnittsansicht (Schnitt
nach Linie I-1 der F i g. 2) eines asynchron anlaufenden Synchron-Reluktanzmotors
mit einem Läufer gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Längsschnittansicht des Läufers
der F i g. 1 nach Linie II-II der F i g. 1, F i g. 3 eine Ansicht eines Einzelteils
des Läufers nach F i g. 2 und F i g. 4 eine abgewandelte Ausführungsform des in
F i g. 3 dargestellten Einzelteils: Nach den F i g. 1 und 2 weist der asynchron
anlaufende Synchrün-Reluktanzmutor 1() einen üblichen Ständer 11 und einen zum Ständer
drehbaren Läufer 12 auf, der auf einer Welle 13 angebracht ist. Der Läufer 12 ist
mit einem magnetischen, den aktiven Magnetfluß führenden Kern 14 versehen, der eine
Mehrzahl von auf dem Umfang im Abstand voneinander liegenden ausgeprägten polen
16 aufweist, die durch axial verlaufende Längsnuten 11 väüeltiäfider getrennt sind.
Die Nuten 17 sind 111h einem geeigneten nichtmagnetischen; elektrisch leitenden
Material
Längsächsen$uß bilden. Weiterhin wirken die schlitze 18 und die Verbindungsschlitze
19 als Flußsperren für den Querachsenfluß, der trotz der axial verlaufenden Längsnuten
17 versucht, von einem zwischen den Polen liegenden Bereich zum anderen zu fließen.
Der an den axial verlaufenden Nuten vorbeigehende Fluß wird somit durch die radialen
Trennschlitze 18 und die Verbindungsschlitze 19 unterbunden. Andererseits fließt
der erwünschte Längsachsenfluß im wesentlichen unbehindert von einem ausgeprägten
Pol zum anderen durch den Eisenweg mit geringem magnetischem Widerstand.
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Ein solcher an sich bekannter Läufer 12 ist nun im Rahmen der Erfindung
mit einer Verlängerung 25 aus magnetischem Material versehen, die an jedem Ende
des Kerns angebracht ist. Jede Verlängerung besteht aus einer Allzahl vcön Eisenläfnelleü
26.
die Wicklungsnuten in radialer Richtung nach innen verlängert sind,
so daß das Verhältnis der radialen Nutlänge zur Nutbreite groß ist.
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Bei der in F i g. 4 dargestellten abgeänderten Form für die Eisenlamelle
26 a für die Läuferverlängerung sind zwei Gruppen von Wicklungsnuten vorgesehen,
und zwar einmal in radialer Richtung außenliegende Nuten 28, die als runde Öffnungen
dargestellt sind, und radial innenliegende Nuten 29, die als längliche Öffnungen
mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind. Die beiden Gruppen
von Wicklungsnuten 28 und 29 sind durch schmale Verbindungsschlitze
40 verbunden. Sie können jedoch auch vollständig voneinander getrennt sein. In jedem
Falle wird bei eingelegten elektrischen Leitern die äußere Nutengruppe wegen des
geringen Verhältnisses von Länge zur Breite ihrer Nuten 28 eine Wicklung
mit hohem Widerstand und geringer Reaktanz und die innere Nutengruppe wegen des
großen Verhältnisses von Länge zu Breite ihrer Nuten 29 eine Wicklung mit geringem
Widerstand und großer Reaktanz darstellen. Die beiden Wicklungen bewirken in bekannter
Weise zusammen beim Anlaufen einen geringen Strom und ein normales Drehmoment. Wenn
sich der Läufer beschleunigt und der Synehrondrehzahl nähert, wird durch die gemeinsame
Wirkung ein geringer Schlupf hervorgerufen, der es ermöglicht, daß der Motor leichter
in Synchronismus gelangt, obwohl das durch die vergrößerte Trägheit der außen angesetzten
Teile erschwert wird. Diese eben beschriebenen und an sich bekannten Wirkungen gelten
beim Erfindungsgegenstand nur für die Läuferverlängerungen 25. Die Gesamtwirkung
auf den Läufer 12 einschließlich der Wicklungen im Kern geht dahin, den Anlaufstrom
des Motors zu verringern.
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Die axial verlaufenden Nuten 17, die Schlitze 18
und
19 und die Wicklungsnuten 27 sind, wie dargestellt, sämtlich an den
äußeren Enden der Läuferverlängerungen durch einen Kurzschlußring 41 miteinander
verbunden, so daß eine Käfigläuferwicklung für den Motor gebildet wird.