DE2741036A1 - Staffellaeufer fuer eine asynchronmaschine - Google Patents

Description

• Staffellaufer für eine Asynchronmaschine
• Die Erfindung betrifft einen Staffelläufer nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Staffelläufer werden zur Verbesserung des Betriebaverhaltens von Käfigläufer-Asynchronmotoren insbesondere dann eingesetzt, wenn die Ständer mit Einschichtwicklungen ausgeführt sind, deren stärker ausgeprägte Oberfelder verschiedene Parasitäreffekte, wie Oberwellenmomente, erhöhte Zusatzverluste und magnetische Geräusche anregen können. Durch Staffelung der Läuferteilpakete gelingt es, die von den Läufernutharmonischen bewirkten synchronen Oberwellenmomente zu unterdrücken und dami eine glattere Drehmoment-Drehzahlkennlinie bzw. einen ruhigeren Hochlauf zu erzielen. Gleichzeitig wird das Sattelmoment angeneben, wodurch ein höheres mittleres Hochlaufmoment zur Verfügur steht. Gegenüber einem nur geschrägten Läufer sind dabei die Zusatzverluste deutlich vermindert, so daß ein besserer Wirkungsgrad und eine geringere Erwärmung erzielt werden.
• Solche Staffelläufer sind aus dem Buch "Die Wicklungen elektrischer Maschinen (Sequenz, Band 1, 1950, Springer Verlag Wien), inabesondere Seite 344 bekannt. Dje Herstellung derartiger Staffelläufer ist verhältnismäßig aufwendig, da zur Distanzierung der Teilblechpakete aufwendige Distanzzwischenlagen zwischen die einzelnen Teilblechpakete eingefügt werden müssen. Bei den bekannten Typen 1LA3 der Anmelderin werden hierfür in üblicher Weise eine auf der Welle eitzende massive Innenringscheibe, die radial bis höchstens zum Nutengrund der Teilblechpakete reicht, sowie ein angrenzendes, ebenfalls auf der Welle sitzendes, scheibenförmiges und am Umfangsbereich geschlitztes gel teer Abstandsblech verwendet. Die geschlitzten Umfangabereiche des genuteten Abstandsbleches sind dabei abgewinkelt, um die Teilblechpakete an den Zahnköpfen abzustützen. Die freien Häume zwischen den Teilblechpaketen und den Distanzzwischenlagen sind mit dem Werkstoff fbr den Kurzschlußkäfig ausgegossen, wodurch ein die Käfigstäbe verbindender Zwischenring gebildet ist.
• Die Herstellung und Montage der genannten Distanzzwischenlagen für die Staffelläufer ist relativ aufwendig. Es sind Sonderschnidtwerkzeuge erforderlich und zur Abwinkelung der geschlitzten Umfangsbereiche des Abstandsbleches, das an die Dicke de:: manriven Innenringscheibe angapaßt werden muß, sind zusätzliche Vorrichtengen notwendig. Da ein derartiger Staffelläufer im Bereich der DistanzzwiLlchenlagen am äußeren Umfang offen ist, sind für das Eingießen der Kurzschlußkäfige allseitig geschlossene Gußformen notwendig.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Herstellungsaufwand fUr Staffelläufer von Asynchronmaschinen durch Fortfall der massiven Innenringscheiben und der abgewinkelten Abstandsbleche zu verringern und einen Läufer mit vollständig geschlossener Mantelfläche auch zwischen den Teilblechpaketen zu schaffen, der einfacher und schneller paketiert und in einer mantellosen Gußform mit dem Kurzschlußkäfig bestückt werden kann.
• Die Lösung der Aufgabe gelingt nach der Erfindung durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Hauptanspruchs.
• Der vollständig geschlossene Umfang des Staffelläufers nach der Erfindung ergibt bei Asynchronmaschinen in explosionsgeschützter Ausführung eine längere Erwärmungazeit bis zum Erreichen der zulässigen Grenztemperatur an der Läuferoberfläche. Wegen der vorwiegend in den oberen Stabpartien auftretenden Verluste bei blockiertem Läufer steigt die Temperatur an der Blechpaketmantelfläche langsamer an als im Kurzschlußkäftig.
• Ein genereller Vorteil liegt auch darin, daß die Einbuße an aktiver Länge bei der erfindungsgemäßen Lösung wesentlich geringer ist als bei der bisher üblichen Ausführung. Im Luftspalt steht die volle Läuferoberfläche für @@@ Flußbergang zur @@@ fügung. Die zwischen den verbreiterten Nuten verbleibenden Stegder Distanzbleche ertlasten magnetisch die Läuferzähne und deren Innering das Jocb.
• Einige Ausführungabeispiele der Erfindung sind vereinfacht in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigen ?:g. la Teile eines Läuferbleches für einen Doppelsabläuier und eines Distanzbleches, Fig. ib eine abgewickelte Ansicht eines nach der Linie x-x geschnittenen Staffelläufers, der aus Blechen nach i ig.
• geschichtet ist, Fig. 2 eiern Teil eines Distanzbleches, das aus einem Läufarbleen nacn 2ig. 1a durch Mehrfachstanzung hergestellt ist, Fig. 3 und 4 Distanzblehe mit schräggestellten, geraden bzw.
• gebogenen Stegen zwischen den Nuten, Fig. 5a übereinanderliegend jeweils Teile eines Läufer- und eines Distanzblaches für eine gestaffelte Zwischerring zone, wobei die Nutenzahl der Distanzbleche @@@@@@@@@@@ als die der Lauferbleche ist, Fig. 5b eine Ansicht der abgewickelten Schnittflächen d läng der Linie x-x geschnittenen aus Blechen nach Fig.
• geschichteten Staffelläufers, Fig. 6a übereinanderliegend jeweils Teile eines Läufer und e. @ Distanzbleches für ein ungestaffeltes Distanzblechtpake wobei das Distanzblech mit gleicher Nutteilung wie das Lauferblech ausgefürcht ist, Fig. 6b eine Ansicht auf die abgewickelten Schnittflächen eines längs der Linie x-x geschnittenen Staffelläufers nach Fig. 6a, Fig. 7a übereinanderliegend Je einen Teil eines Läuferbleches und eines Distanzbleches für ein ungestaffeltes Distanzblechpaket mit schrägen Stegen zwischen den Nuten, Fig. 7b, c Ansichten der abgewickelten Schnittflächen durch einen Staffelläufer gemäß den Linien y-y bzw. x-x in Fig. 7a.
• In Fig. la sind die Läuferbleche 1 mit geschlossenen Nuten 2 für einen Doppelstab-Druckgußläufer und die Distanzbleche 3 mit der gleichen Zahl von geschlossenen trapezförmigen Nuten 4 versehen.
• Die radiale Höhe der Nuten 4 ist etwa gleich der radialen Höhle der Nuten 2 bemessen. Die Breite der Nuten 4 ist dagegen größer als die Breite der Nuten 2, so daß die radialen Stege 6 zwischen.
• den Nuten 4 schmäler als die Zähne 5 zwischen den Nuten 2 sind.
• Am Umfang der Läuferbleche 1 sind die Nuten 2 Abschließende Handstege 7 und am Umfang der Distanzbleche 3 die Nuten 4 abschließende etwas breitere Randstege 8 vorhanden, deren Außendurchmesser gleich sind. Aus den Läuferblechen 1 geschichtete Läuferblechteilpakete A und B sind nach Fig. ib gestaffelt, d.h. in Umfangsrichtung um eine halbe Nutteilung versetzt, und durch aus den Distnzblechen 3 geschichtete, ebenfalls gestaffelte Distanzblechteilpakete C. D axial voneinander beabstandet. Die Räume zwischen d?n Stirnseiten der Läuferblechteilpakete A, B und der DistanzbleS teilpakete C, D werden vom Werkstoff des Kurzschlußkäfigs aus füllt, der in diesen Teil einen etwa zickzackförmig in Umfangsrichtung verlaufenden Zwischenring bildet.
• Ein Distanzblech 3' mit breiteren Nuten 4' kann auch aus eirieni Läuferblech 1 nach Fig. la dadurch erhalten werden, daß man gen@@ Fig. 2 mit dem gleichen Stanzwerkzeug mehrere in Umfangerichtung versetzte Nuten nach den Achsen I, II, 111 überlappend stanzt, F2O daß sich die verbreiterten Nuten 4' und die Stege 6' ergeben. die Zahl der zusätzlichen Stanzvorgänge hängt dabei vom Verhältnid der Nutbreite zur Stegbreite ab.
• Die Nuten in den Distanzblechen 3 können in versichiedenster Gestalt und Größe ausgeführt sein. Auch braucht deren Zahl nicht unbedingt mit der Zahl der Nuten in den Läuferblechen 1 übereinzustimmen. So kann das Distanzblech 3a nach Fig. 3 mit nur halb so vielen geschlossenen, schiefen viereckigen Nuten 4a mit gekrümmen Seitenkanten und gekrümmten schrägen Stegen 6a versehen sein. In diesem Fall ergibt sich, auch bei nichtgesaffelteb, jedoch um 180° gedrechten Distanzblechteilpaketen C' und D' ein wie gestrichelt dargestellt, durch die sich abstützend kreuzenden Stege 6a zickzackförmig strukturierter Zwischenring. Eine vergleichbare abgeänderte Ausbildung der Distanzbleche 3b mit geradlinig begrenzten dreieckförmigen geschlossenen Nuten 4b und mit schrägen geraden Stegen 6b ist in Fig. 4 dargestellt. Ein genaues Ausrichten der Zwischenblechnuten relativ zu den Nuten der gestaffelt geschichteten Teilblechpakete A und B gemäß Fig. ib ist hierbei nicht mehr erforderlich, so daß das Paketieren vereinfacht ist. Mit Distanzblechen gemäß Fig. 3 und 4 können auch in besonders einfacher Weise ungestaffelte und in durchgehenG gleichen Relativlagen geschichtete Distanzkörper gebildet werden.
• Ein durchgehend geschlossener Zwischenring ist dann nicht mehr vorhanden. Auch bei radial gerichteten Stegen der Distanzbleche ist ein mittiges Fluchten der genannten Stege mit den L§uferzkhnen nicht in jedem Fall notwendig, wie bei den nachfolgend erläu+erter Ausführungsformen gezeigt wird.
• Ein Distanzblech 3c mit der halben Zahl von Nuten 4c gegenübeden Nuten 2 in den Läuferblechen ist in Fig. 5a gestrichelt dargestellt. Gemäß Fig. 5b werden die aus den Läuferblechen geachichteten Läuferblechteilpakete A, B wie in Fig. ib gestaffelt und die aus den Distanzblechen 3c geschichteten Distanzblechteilpakete C und D' ebenfalls gestaffelt, wobei die Stege 6c der Distanzblechteilpakete beim Schichten an den Flanken der Nuten 2 der Lauieblechteilpakete A, B ausgerichtet sind.
• Man kann auch ein ungestaffeltes Distaniblechpaket E nach Fig. Gb einbringen, wenn die Nuten 4d gemäß Fig. 6a so ausgebildet sind, daß die dazwischenliegenden radialen Stege 6d einen mittleren zeil der Nuten 2 des Läuferblechteilpaketes B überdecken und in der Mitte der Zähne 5 des anderen Läuferblechteilpaketes A liegen. Jie Zahl der Nuten 4d ist dabei genau eo groß wie die Zahl der Nutz p 2.
• Eine Anordnung gemäß Fig. 6 setzt allerdings voraus, daß die Nuten 2 in den Teilblechpaketen A und B wesentlich breiter sind als die Stege 6d. Um Unsymmetrien zu vermeiden, müssen dabei allerdings die Stege 6d exakt mittig zu den Nuten 2 der Teilblechpakete B bzw. mittig zu den Zähnen der Teilblechpakete A ausgerichtet sein. Das Abdecken des Schlitzes zwischen der inneren Tropfen- und der äußeren Rundnut zum Teilpaket B hin, ist von untergeordneter Bedeutung.
• Man kann durch gezielte stirnseitige Abdeckung bestimmter Teile der Nuten der Läuferblechteilpakete gewisse Betriebseigenschaften der Asynchronmaschinen beeinflussen. Durch radiale Vergrößerung der Randstege 8 der Distanzbleche kann man die Nuten für die Außenstäbe in den Läuferblechen stirnseitig abdecken, so daß bei eingegossenem Kurzschlußkäfig die Ströme von den äußeren Käftig- stäben beideraeits der als Zwischenrinttzone fungierenden Distanz -blechpakete radial zu den inneren Käfigstäben verlaufen müssen.
• Hierdurch ergibt sich eine Vergrößerung des ohmschen Widerstandes und damit eine Verbesserung der Anlaufeigenschaften des StaffeL-läufermotors bei praktisch unveränderter Wärmekapaität des Staffelläufers.
• Bessere Anlaufeigenschaften der Asynchronmaschine kann man auch.
• mit einem Staffelläufer nach Fig. 7a, b, c erreichen. Hier ist ebenfalls ein ungestaffeltes Distanzblechpaket E' angeordnet, dessen Stegteilung das 1,5fache der Nutteilung der jeweils um eine halbe Nit versetzten Läuferblechteilpakete A, B beträgt. Lie Stege 6e der Distanzbleche 3e sind schräggestellt und beim Paketieren so ausgerichtet, daß sie jeweils mittig zwischen zwei Außenstabbersichen und quer durch jeweils einen Innenbereich der Nuten 2 der Lauferblechteilpakete A, B verlaufen, wie dies Fig. 7b für die Schnittlinie y-y und Fig. 7c für die Schnittlinie x-x als Abwicklung zeigt Es sind dabei nach Fig. 7a jeweils zwei Außen stäbe des einen Läuferblechteilpaketes A mit einem Ausenstab des anderen Läuferiechteilpaketes 13 verbunden, so deß der Außenkäfig einen um 12,5 # erhöhten Stabwideravend aufweist, wobwei eventuelle Ausweichstrompfede über den Innenkäfig vernachtlässigt sind. Für den innenkäfig sind nach Fig. 7b die Verhältnisse unveräncert.
• 10 Patentansprüche 7 Figuren L e e r s e i t e

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Staffellufer für Asynchronmaschinen, bei dem aus gleichen Läuferblechen geschiechtete Läferblechteilpakete durch Distanzkörper vonenlander axial beabstandet und die freien Räume zwischen den Läuferblechteilpaketen mit ringförmigen Teilen des eingegoisenen Kurzschlußkäfigs gefüllt sind, d a d u r c h g e k e p n -z e i Q h n e t , daß als Distanzkörper (C, D, E) geschichtete Distantzbleche (3, 3a ,3b, 3c, 3d, 3e) mit gleichem Außendurchmesser wie die Läuferbleche (1) und geschlossenen Nuten (Z, 4a.

   4b, 4c, 4d, 4e) mit in Umfangsrichtung großerer Breite als die geschlossenen Nuten (2) der Läuferbleche (1) vorgesehen sind.
2. 2. Staffelläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß e Distanzbleche (3) radlal gerichtete trapezförmige Nuten (t @@ gleicher Zahl und etwa gleicher @ndinler Höhe wie die Nuten @ in den Läuferblechen (1) aufweisen (Fig. 1a) und die halbe Zahl der Distantzbleche (3) je zu ebenfalls gestaffelten Dist@@@@@@@@ teilpaketen (C, D) geschichtet qind wobei deren Nuten /, jeweils symmetrisch zu de.l Nuten (2) der benachbarten Läuferblechtailpaketen liegen (Fig. 1b).
3. 3. Staffelläufer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzelebnet, daß die Nuten (4@) in den Diatanzblechen (3@) aus mehreren in Umfangsrichtung überschneidend versetzten Stanzschnitten (I, ii, III) für die Läuferbleche (1) hergestellt sind (Fig. 2).
4. 4. Staffelläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die breiten Nuten in den Distanzblechen (3a, 3b) als schrägliegende Dreiecke (4b) oder schiefwinkelige Vierecke (4a) ausgebildet sind (Fig. 3, 4), die durch schräg zur Radialrichtung angeordnete Stege (6a, 6b) begrenzt sind.
5. 5. Staffelläufer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der breiteren Nuten (4a, 4b) in den Distanzblechen (3a, 3b) niedriger ist ale die Zahl der Nuten (2) in den Läuferblechen.
6. 6. Staffelläufer nach anspruch 4 oder 5, dadurch gekenzeichnet, daß die beiden Distanzringteilpakete (C', D') gegenseitig um 180 gedreht angeordnet sind (Fig. 3).
7. 7. Staffelläufer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzbleche (3a, 3b) einen ungestaffelten und in duret gehend gleichbleibender Relativlage geschichteten Disteanzkörper bilden (Fig. 4).
8. 8. Staffelläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, laß die Distanzbleche (3c) trapezförmige Nuten (4c) in halber Zahl wie ule Nuten () der Läuferbleche aufweisen und die halbe Zahl der Di.stanzbleche je zu zwei gestaffelten Distanzblechteilpaketen (C', D') geschichtet sind, wobei deren radiale Stege (6c) jeweils mit Flanken der Nuten (2) benachbarte Läuferblechteilpakete (A. B) fluchtend abschließen (Fig. 5a, 5b).
9. 9. Staffelläuter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß die Distanzbleche (3c) radial gerichtete trapezfbrmige Nuten (4ã) von gleicher Zahl wie die Nuten (2) in deri Läuferblechen aufweisen.

   die durch radiale Stege (6d) getrennt sind und alle Stege ne wo einem Distanzblechpaket (E) geschichteten Distanzbleche (36) mittig zu den Zähnen des einen Läuferblechteilpaketes (A) und mittig zu den Nuten (2) des gestaffelten anderen Läuferblechteilpaketes (B) liegen (Fig. 6a, 6b).
10. 10. Staffelläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber den Nuten (2) der Blechpakete mit 1,5facher Teilung angeordneten Nuten der Distanzbleche (3e) in Form schiefwinkeliger Vierecke mit geraden, echräg zur Radialrichtung verlaufenden Stegen (6e) ausgebildet und so zu einem ungestaffelten Distanzblechpaket (E') geschichtet sind, daß die Stege jeweils mittig zwischen zwei Außenstabbereichen der Nuten (2) und quer durch Jeweils einen Innenstabbereich dieser Nuten (2) verlaufen (Fig. 7a, 7b, 7c).