DE3408968A1 - Elektrische maschine mit kaefiglaeufer fuer speisung mit eingepraegten oberschwingungsspannungen - Google Patents

Description

• Elektrische Maschine mit Käfigläufer für Speisung mit
• eingeprägten Oberschwingungsspannungen Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit Käfigläufer für Speisung mit eingeprägten Oberschwingungsspannungen. Solche Oberschwingungsspannungen treten bei oberschwingungsbehafteten Spannungsquellen, wie insbesondere Spannungszwischenkreis-Umrichtern (U-Umrichter) auf.
• Eine allgemein bekannte Möglichkeit zur Verminderung von Oberschwingungsverlusten in den Motorwicklungen bei eingeprägten Oberschwingungsspannungen ist es, durch Vergrößern der strombegrenzenden Reaktanz die Oberschwingungsströme herabzusetzen und damit die durch diese verursachten Stromwärmeverluste zu mindern, um bei Umrichterspeisung die Leistungsfähigkeit und den Wirkungsgrad der Maschine zu erhöhen. Der Einsatz von Vorschaltdrosseln hierzu bleibt jedoch wegen des damit verbundenen Mehraufwandes auf Ausnahmefälle beschränkt. Eine andere bekannt Maßnahme zum vorgenannten Zweck ist eine Anpassung der Ständerwicklung durch Erhöhung der Windungszahl, was jedoch im allgemeinen zu erhöhten Grundschwingungsverlusten in den Wicklungen führt. In den meisten Fällen werden aber normale, katalogmäßige Normmotoren verwendet und die umrichterbedingten Oberschwingungsverluste mit ihren nachteiligen Auswirkungen hingenommen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne zusätzlichen Bauteileaufwand für gesonderte Vorschaltdrosselspulen und unter Freizügigkeit der Ständerwicklungsausführung mit konstruktiven Maßnahmen eine weitergehende Verringerung der durch Oberschwingungsströme verursachten Zusatzverluste zu erreichen.
• Unter Ausnutzung der Erkenntnis, daß durch konstruktive Maßnahmen die wirksamen Streureaktanzen im Innern der Maschine erhöht werden können, gelingt die Lösung der gestellten Aufgabe durch die kennzeichnenden Maßnahmen der Ansprüche 1, 6 und 7 auf unterschiedliche Weise. Diese verschiedenen Maßnahmen können auch in Kombination miteinander angewendet werden.
• Die Lösung der Aufgabe nach Anspruch 1 verwendet in herkömmlicher Weise Ständer und Läufer; die Lösung nach Anspruch 6 geht von üblichen Käfigläufern und normalen Ständerblechpaketen unter Verwendung von magnetischen, aushärtbaren Vergußmassen im Ständer aus; die Lösung nach Anspruch 7 benutzt üblich bewickelte Ständer sowie einen besonders aufgebauten Läufer.
• Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 bis 3 üblich aufgebaute Ständer und Läufer in erfindungsgemäßer Zuordnung im Längsschnitt, Fig. 4 und 5 einen erfindungsgemäß gestalteten Ständer mit magnetischen Vergußmassen, Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen üblichen Ständer und erfindungsgemäß aufgebauten Läufer, Fig. 7 bis 9 Details des in den Ebenen VII, VIII und IX quergeschnittenen Gegenstandes nach Fig. 6.
• Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist das bewickelte Ständerblechpaket 1 um den Betrag 1 länger als das Blechpaket 2 des Käfigläufers und schließt an der einen Stirnseite fluchtend mit dem Läuferblechpaket ab.
• Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist das Ständerblechpaket 1' um bl' kürzer als das Läuferblechpaket 2' und ist symmetrisch zu diesem angeordnet, so daß das Läuferblechpaket 2' um jeweilsal'/2 seitlich vorragt.
• Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind beide Blechpakete 1" und 2" gleich lang und um den Betrag dl" gegeneinander verschoben angeordnet.
• Bei diesen Ausführungen sind die nicht gegenseitig überdeckten Paketabschnitte (Länge zl bzw. 61' = 2 l'/2 bzw.6l") für die Drehmomentenbildung wirkungslos, so daß für ein gleiches Drehmoment wie bei einer normalen Ausführung die Maschine entsprechend länger ausgeführt sein muß. Die nicht überdeckten Abschnitte wirken mit ihrer "inneren" bzw.
• "äußeren" Bohrungsstreuung als zusätzliche Streureaktanz.
• Mit Rücksicht auf die gesamte Baulänge und den Materialaufwand erweist sich eine Ausführung mit längerem Läuferblechpaket gemäß Fig. 2 am günstigsten.
• Um eine solche Paket-Verlängerung der Maschine zu vermeiden, kann nach Fig. 4 auf beiden Stirnseiten des Ständerblechpaketes 10 jeder Wickelkopf 11 vollständig in eine aushärtende magnetische Vergußmasse 12 eingebettet sein, die jeweils ringförmig am Gehäuse 13 anliegt. Für sich oder zusätzlich zu dieser Maßnahme im Ständerstirnraum können auch die wicklungsfreien Räume in den Ständernuten 14 gemäß Fig. 5 zu den Nutmündungen hin mit einer solchen Vergußmasse 15 gefüllt sein. Es ergeben sich auf diese Weise vergrößerte Stirn- bzw. Nutstreureaktanzen ohne Einbuße an aktiver Paketlänge.
• Eine wesentlich stärkere Erhöhung der inneren Streureaktanz als im Falle der vorgenannten Ausführungen mit nichtfluchtenden Blechpaketen oder magnetischen Vergußmassen läßt sich mit einem konzentrierten ungenuteten Blechpaketabschnitt in der Läufermitte erzielen. Im Verhältnis zur Läuferblechpaketlänge kann ein solcher Blechpaketabschnitt sehr kurz sein, so daß er im Gegensatz zur Maßnahme nach Anspruch 1 daher nur eine entsprechend geringere Minderung der drehmomentbildenden Aktivbaulänge verursacht.
• In den Fig. 6 bis 9 ist ein Staffelläufer mit gegossenem Leichtmetallkäfig in dieser Ausführung gezeigt.
• Der übliche geblechte und bewickelte Ständer 20 ist hier von gleicher Länge wie der erfindungsgemäß ausgestaltete Käfigläufer, in dessen Blechpaket 21 aus genuteten Läuferblechen 22 nach Fig. 7 im Mittelbereich ein geblechter Ring 23 aus ungenuteten Ringblechen 24 nach Fig. 9 eingefügt ist, der einen radialen Abstand zur Läuferwelle 25 aufweist. Beiderseits des Ringes 23 sind zwei geblechte, genutete Abschnitte 26, 27 aus Blechen 28 nach Fig. 8 angeordnet, deren Nuten 28A die gleiche Nutteilung wie die radial kürzeren Nuten 22A der Läuferbleche 22 haben und mit diesen axial fluchten. Die Nuten 28A reichen radial bis unterhalb des Ringes 23 und ergeben bei mit Leitermaterial gefüllten Nuten 22A und 28A einen radial innerhalb des streufeldvergrößernden geblechten Rintes 23 liegenden Käfigzwischenring 30. Bei gegossenem Läuferkäfig ist der freie Raum unterhalb des geblechten Ringes 23 und der von ihm umgebenen Leiterabschnitte des Käfigs (Käfigzwischenring 30) durch einen auf der Läuferwelle sitzenden Distanzring 29 gefüllt. der gegebenenfalls auch weggelassen werden kann.
• An Stelle des dargestellten Staffel läufers mit gesondertem geblechten Ring 23 und Distanzring 29 kann die Zwischenringzone nach Fig. 9 auch aus zwei gegenseitig entsprechend der Staffelung um eine halbe Läufernutteilung versetzten Abschnitten mit im Bereich des elektrisch leitenden Käfigzwischenringes 30 angeordneter und sich gegenseitig überlappender Nutung gebildet sein. In entsprechender Weise können auch ungestaffelte Käfigläufer mit oder ohne elektrisch leitende Zwischenringe ausgeführt werden.
• 11 Patentansprüche 9 Figuren - Leerseite -

Claims (11)

1. Patentansprüche 1.)Elektrische Maschine mit Käfigläufer für Speisung mit eingeprägten Spannungsoberschwingungen, g e k e n n -z e i c h n e t durch die innere Streureaktanz vergrößernde Ausbildung und/oder Anordnung von Läuferblechpaket (2, 2", 2") und Ständerblechpaket (1, 1', 1"), in dem mindestens an einer Stirnseite ein axialer Uberstand (41, A 21") des einen gegen das andere Blechpaket vorhanden ist.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die beiden Blechpaketmitten axial gegeneinander versetzt sind (Fig. 1, Fig. 3).
3. 3. Maschine nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das in seiner Länge unterschiedliche Läuferblechpaket (2) an einem Ende mit dem Ständerblechpaket (1) in einer Ebene liegt (Fig. 1).
4. 4. Maschine nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß beide axial gegeneinander verschoben angeordneten Blechpakete (1", 2") gleiche länge haben (Fig.3).
5. 5. Maschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß beide Blechpakete (1', 2') ungleich lang und mittensymmetrisch zueinander angeordnet sind (Fig. 2).
6. 6. Elektrische Maschine mit Käfigläufer für Speisung mit eingeprägten Spannungsoberschwingungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die wicklungsfreien Ständernuträume zur Innenbohrung hin mit magnetischer, aushärtender Vergußmasse (15) gefüllt und/oder die Ständerwickelköpfe (11) in eine solche Vergußmasse (12) eingebettet sind (Fig. 4, Fig. 5).
7. 7. Elektrische Maschine mit Käfigläufer für Speisung mit eingeprägten Spannungsoberschwingungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Läuferblechpaket ein eisengeschlossener Magnetpfad (23) für innere Streufelder angeordnet ist, der einen zur Blechpaketlänge relativ kurzen, am Außenumfang nutenfreien, ringförmigen, die Käfigstäbe (30) umfassenden geblechten Läuferblechpaket-Abschnitt (23) bildet.
8. 8. Maschine nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Käfigstäbe (30) im Bereich des sie umgeb enden ringförmigen geblechten Abschnittes (23) zur Läuferwelle (25) hin abgekröpft sind.
9. 9. Maschine nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Käfigstäbe radial innerhalb des sie umgebenden geblechten Ringes (23) zu einem elektrisch leitenden Zwischenring (30) zusammengefaßt sind.
10. 10. Maschine nach Anspruch 9, g e k e n n z e i c h n e t durch eine gegossene Käfigwicklung, wobei beiderseits des streufeldvergrößernden Zwischenringes (30) Abschnitte (26, 27) aus Blechen (28) mit entsprechend tiefen Radialnuten (28A) angeordnet sind.
11. 11. Maschine nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die streufeldvergrößernde Zone des Zwischenringes aus mit entsprechend radial tiefgestellten Nuten versehenen Blechen gebildet ist.