CH625919A5

CH625919A5 -

Info

Publication number: CH625919A5
Application number: CH119278A
Authority: CH
Inventors: Joachim Eckert; Franz Spirk
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1977-04-27
Filing date: 1978-02-03
Publication date: 1981-10-15
Also published as: US4211946A; DE2719326A1; JPS53135408A

Description

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PATENTANSPRÜCHE ter eine, bei welcher die Stäbe in geschlossenen Nuten beliebi-

1. Elektrischer Asynchronmotor mit einer in einem Läufer ger Querschnittsform, z. B. in Bohrungen, angeordnet sind, aus massivem Eisen angeordneten Käfigwicklung, deren Stäbe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Asyn-

in geschlossenen Nuten beliebiger Querschnittsform liegen, chronmotor zu schaffen, der, wenn er direkt mit einer schnell-

dadurch gekennzeichnet, dass die Oberkante (8) der Stäbe (3) 5 laufenden Arbeitsmaschine grosser Leistung gekuppelt ist, im der Käfigwicklung (2) zur Läuferoberfläche (7) einen Abstand asynchronen Selbstanlauf in der Lage ist, das Gegenmoment (y) aufweist, der gleich der Eindringtiefe der Arbeitsmaschine ohne thermische Überlastung sicher zu

überwinden, ohne dass im Netz zu starke Spannungseinbrüche / \ auftreten.

: n ^ 10 Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein elektrischer Asynchron-

_ \ / j • ^2 motor mit einer in einem Läufer aus massivem Eisen angeord-

' ' \f A neten Käfigwicklung, deren Stäbe in geschlossenen Nuten

V s . £* « B/-> beliebiger Querschnittsform liegen, gemäss der Erfindung so ausgebildet, dass die Oberkante der Stäbe der Käfigwicklung 15 zur Läuferoberfläche einen Abstand aufweist, der gleich der der bei der Anlaufspannung erzeugten Wirbelströme bei einem Eindringtiefe

Schlupf s ^ 0,8 ist, wobei

p = spezifischer Widerstand des Läufereisens in Q* cm / A

62 = Scheitelwert der magnetischen Feldstärke in KA/cm _ . / S • ?

fi = Netzfrequenz in s-1 und 20 3 — \ (0\J • W

B2 = Scheitelwert der magnetischen Induktion im Läuf er- * s . f-, . B0

eisen beim Schlupf s in T \ <L

ist. der bei der Anlaufspannung erzeugten Wirbelströme bei einem

2. Elektrischer Asynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch Schlupf s ^ 0,8 ist, wobei gekennzeichnet, dass in dem den Stirnflächen (5) des Läufers 25 p = spezifischer Widerstand des Läufereisens in £2- cm (1) benachbarten Bereich (9) die Oberfläche der Stäbe (3) der H2 = Scheitelwert der magnetischen Feldstärke in KA/cm

Käfigwicklung (2) und die Oberfläche der z. B. als Bohrungen fi = Netzfrequenz in s-1 und

(4) im Läufer (1) ausgebildeten Nuten mit einem den Kontakt B2 = Scheitelwert der magnetischen Induktion im Läufer verbessernden Überzug versehen sind. eisen beim Schlupf s in T

3. Elektrischer Asynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch 30 ist. Die angeführte Formel nach Rosenberg zur Bestimmung gekennzeichnet, dass die Käfigwicklung (2) gegen das Eisen des der Eindringtiefe ist bekannt. Ein gemäss der Erfindung bemes-Läufers (1) isoliert ist. sener Asynchronmotor kann zum Selbstanlauf mit verringerter

Spannung unmittelbar an das Netz geschaltet werden, da im unteren Drehzahlbereich die Läuferströme allein in der ausser-35 halb der Käfigwicklungen liegenden Schicht von massivem Eisen verlaufen, so dass ein zur Überwindung des Gegenmomentes der Arbeitsmaschine ausreichendes Drehmoment Beim Anfahren von Arbeitsmaschinen grosser Leistung gebildet werden kann. Durch die gewählte Höhe der Eisen-und hoher Nenndrehzahl, wie z. B. Gebläse oder Verdichter, schicht oberhalb der Käfigwicklung trägt die letztere erst in ergibt sich die Schwierigkeit, dass ein asynchroner Selbstanlauf 40 der Nähe des Nennschlupfes merklich zur Drehmomentbildes Hauptantriebsmotors infolge der hohen Anlaufströme bei dung bei, weil erst dann die Läuferstäbe mit dem Fluss verket-Nennspannung einen unzulässig grossen Spannungseinbruch tet sind und in zunehmendem Mass Strom führen. Die gemäss im Netz zur Folge haben kann und der Motor ausserdem dabei der Erfindung gewählte Schichtdicke ergibt bei Nennbetrieb thermisch überlastet werden könnte. Wird dagegen die Anfahr- eine genügend kleine Streuung, um das für Asynchronmotoren Spannung so reduziert, dass die Anlaufströme und der Span- 45 übliche Kippmoment zu erreichen und einen guten Leistungs-. nungseinbruch im Netz zulässig sind, dann reicht das Anfahr- faktor zu erzielen. Die Klemmenspannung beim Einschalten drehmoment nicht aus, um das Gegenmoment zu überwinden kann bei einer derartigen Maschine so klein gewählt werden, und die Arbeitsmaschine hochzuziehen. Daher ist es üblich, dass der Spannungseinbruch im Netz während des asynchro-zusätzliche Anfahreinrichtungen vorzusehen, wie z. B. mit der nen Anlaufs in zulässigen Grenzen bleibt, trotzdem ist der Hauptmaschine gekuppelte Anwurfmotoren oder besondere 50 Motor in der Lage, das Gegenmoment sicher und ohne thermi-Anfahrmaschinensätze. Derartige Einrichtungen sind aber auf- sehe Überbeanspruchung zu überwinden.

wendig und erfordern zusätzliche Wartung. Die beim asynchronen Anlauf im massiven Eisen des Läu-

Es ist bekannt, dass für hohe Drehzahlen massive Läufer fers fliessenden Ströme fliessen längs der Läuferoberfläche in anstelle von geblechten Läufern aus Festigkeitsgründen ange- Axialrichtung und schliessen sich an den Stirnflächen des Läu-wendet werden. So ist in der DT-OS 25 37 706 eine Asynchron- 55 fers in Umfangsrichtung. Dabei besteht die Tendenz, dass die maschine mit einer in einem Läufer aus massivem Eisen Ströme in der Nähe der Stirnflächen des Läufers in die Stäbe angeordneter Käfigwicklung beschrieben, die eine grosse Lei- der Käfigwicklung übertreten, sofern diese nicht isoliert sind, stung aufweist und für hohe Drehzahlen eingesetzt wird. Es da die Kurzschlussringe der Käfigwicklung eine wesentlich handelt sich dabei um einen Asynchrongenerator, der nicht besser leitende Verbindung in Umfangsrichtung darstellt als selbst angefahren wird. Bei dieser bekannten Maschine sind die 60 die Stirnfläche des massiven Eisens des Läufers. Ein derartiger Stäbe der Käfigwicklung in zur Läuferoberfläche hin offenen Stromübergang kann bei schlechtem Kontakt Spratzerschei-Nuten angeordnet und so ausgebildet, dass die zusätzlich noch nungen oder örtliche Einbrennungen hervorrufen. Es empfiehlt einen die Läuferoberfläche umgebenden Mantel aus Kupfer bil- sich daher, in dem den Stirnflächen des Läufers benachbarten den. Bereich die Oberfläche der Stäbe der Kurzschlusswicklung und

Auch aus der CH-PS1532 sind Asynchronmotoren mit 65 die der Bohrungen im Läufer mit einem den Kontakt verbes-einem Läufer aus massivem Eisen bekannt, die mit einer Käfig- sernden Überzug zu versehen, z. B. zu versilbern. Dadurch wird wicklung aus Kupfer versehen sind. Es werden verschiedene im gefährlichen Bereich ein guter Kontakt zwischen den Stä-Ausführungsformen für die Käfigwicklung beschrieben, darun- ben der Käfigwicklung und dem Eisen des Läufers hergestellt.

Die Übergangsschwierigkeiten können aber auch dadurch vermieden werden, dass die Käfigwicklung gegen das Eisen des Läufers isoliert ist. Eine derartige Isolierung muss aber hohe Temperaturen und Drucke aushalten können.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Diese zeigt schematisch einen Teil eines Längsschnittes eines gemäss der Erfindung ausgebildeten Läufers eines Asynchronmotors.

Der Läufer 1 eines Asynchronmotors, der zum Antrieb einer schnellaufenden Arbeitsmaschine hoher Leistung verwendet wird und mit dieser direkt gekuppelt ist, besteht aus massivem Eisen und ist insbesondere aus Stahl in einem Stück geschmiedet. Dieser Läufer 1 ist mit einer Käfigwicklung 2 versehen, deren Stäbe 3, für welche vorzugsweise Rundstäbe verwendet werden, in axialen Bohrungen 4 am äusseren Umfang des Läufers 1 liegen. Die Stäbe 3 sind jeweils an den Stirnflächen 5 des Läufers untereinander durch Kurzschlussringe 6 verbunden. Der Abstand y zwischen der Läuferoberfläche 7 und der Oberkante 8 der Käfigwicklung 2 ist so dimensioniert, dass er gleich der Eindringtiefe a der bei der gewählten Klem-

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menspannung beim asynchronen Anlauf erzeugten Wirbelströme beim Schlupf s = 1 ist. Auf diese Weise fliessen beim asynchronen Anlauf zunächst die Läuferströme lediglich in der durch den Abstand y gebildeten Schicht von massivem Eisen 5 oberhalb der Käfigwicklung 2. Erst in der Nähe des Nennschlupfes führen die Stäbe 3 der Käfigwicklung 2 zunehmend Strom und tragen dann zur Drehmomentbildung bei. Der Motor hat auf diese Weise ein hohes Anlaufmoment und kann mit Sicherheit das durch die Arbeitsmaschine gegebene Dreh-io moment überwinden. Ausserdem arbeitet er im Nennbetrieb mit gutem Leistungsfaktor, da die Streuung, gegeben durch die Schicht mit der Höhe y, verhältnismässig gering ist.

Weiterhin ist in dem den Stirnflächen 5 des Läufers 1 benachbarten Bereich 9 die Oberfläche der Stäbe 3 und die der 15 Bohrungen 4 im Läufer 1 versilbert, so dass in diesem Bereich 9 ein guter Kontakt zwischen den Stäben 3 und dem massiven Eisen des Läufers 1 gegeben ist. Dadurch werden Spratz-erscheinungen in diesem Bereich 9, in dem der Strom sich längs des Umfanges schliesst und somit auch in die Stäbe 3 übertritt, 20 vermieden.

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1 Blatt Zeichnungen