DE102006021419A1 - Electric motor e.g. asynchronous motor, has bypass-retainer with rods exhibiting electrical joints at front and rear end areas, where rods connected with each other are combinable into groups and are arranged in circumferential direction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere umfassend zumindest eine durch Induktion erregbare Wicklung im Sekundärteil, vorzugsweise einen Läuferkäfig.The The invention relates to an electric motor, in particular comprising at least an inductively excitable winding in the secondary part, preferably a runner cage.
Bei Asynchronmotoren sind Kurzschlusskäfige bekannt, die mit dem Rotor des Elektromotors verbunden sind. Dabei ist bekannt, den Käfig derart aufzubauen, dass ein axial vorderer Ring und ein axial hinterer Ring mit Stäben verbunden sind.at Asynchronous motors are known as short-circuit cages that come with the rotor the electric motor are connected. It is known, the cage so build up that an axial front ring and an axially rear Ring with rods are connected.
Die Wicklung des Stators ist sehr komplex ausgeführt und wird auch als Drehstromwicklung bezeichnet.The Winding the stator is very complex and is also called three-phase winding designated.
Aus
der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor kostengünstig und einfach weiterzubilden.Of the The invention is therefore based on the object, an electric motor cost and easy to educate.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention Task in the electric motor according to the features specified in claim 1 solved.
Wichtige
Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor sind, dass der Elektromotor
mit Rotor, umfassend einen Kurzschluss-Käfig, ausgeführt ist
wobei der Kurzschluss-Käfig Stäbe umfasst,
die zumindest an ihren axial vorderen und hinteren Endbereichen
elektrische Verbindungsstellen aufweisen
wobei das Muster aller
elektrischen Verbindungen zwischen je zwei Verbindungsstellen eine
diskrete Drehsymmetrie um die Rotorachse herum aufweisen, deren
Zähligkeit
kleiner ist als die Zahl der Stäbe.Important features of the invention in the electric motor are that the electric motor is designed with a rotor comprising a short-circuit cage
wherein the short-circuiting cage comprises bars which have electrical connection points at least at their axially front and rear end regions
wherein the pattern of all electrical connections between each two connection points have a discrete rotational symmetry about the rotor axis, whose count is smaller than the number of rods.
Dabei umfasst der Elektromotor zumindest eine durch Induktion erregbare Wicklung im Sekundärteil, vorzugsweise einen Läuferkäfig, der hier auch als Kurzschluss-Käfig bezeichnet ist.there the electric motor comprises at least one excitable by induction Winding in the secondary part, preferably a rotor cage, the here also as a short-circuit cage is designated.
Die Verbindungen sind beispielhaft auf einem Ring, wie beispielhaft auf einem dickwandigen axial kürzeren als radial ausgedehnten Hohlzylinder, realisierbar, indem in einem solchen entsprechende, in Umfangsrichtung aufeinander folgende Unterbrechungen vorgesehen sind. Alternativ sind auch die Verbindungen mittels verschiedener Ringe vorsehbar. Statt Ringen sind aber auch anders geometrisch geformte Teile hierzu verwendbar. Insbesondere sind die Stäbe auch auf einem einzigen Durchmesser anordenbar und die Verbindungen mit Überkreuzungen.The Compounds are exemplary on a ring as exemplified on a thick-walled axially shorter as a radially extended hollow cylinder, realized by in one such corresponding circumferentially consecutive interruptions are provided. Alternatively, the compounds by means of various Rings providable. But instead of rings are also different geometrically shaped Parts usable for this purpose. In particular, the bars are too can be arranged on a single diameter and the connections with crossovers.
Von Vorteil ist dabei, dass Einzelzahnbewicklung verwendbar ist, also jeder Einzelpol bewickelbar ist. Die Technik der Bewicklung ist also nun bei Asynchronmaschinen anwendbar, wobei trotzdem ein ruhiger gleichmäßiger Drehlauf erreichbar ist. Weitere Vorteile dieser Wicklung sind auch, dass eine kostengünstige Herstellung ermöglicht ist, weil die Bewicklung der Zähne einfacher und schneller ausführbar ist als ein ansonsten erforderliches Einziehen der Drähte in Nuten. Außerdem ist ein hoher Wirkungsgrad erreichbar, da der Wickelkopf sehr kurz ausgeführt ist. Darüber hinaus ist eine kompakte Bauweise erzielbar, da der Wickelkopf sehr kurz ausführbar ist. Auch ist eine einfache Isolation vorsehbar, da die Phasentrennung entfällt. Weiter ist von Vorteil, dass das Spektrum der erzeugten magnetischen Drehfeldwellen sehr homogen ist. Also gibt es bei diesem Spektrum im Wesentlichen nur eine hauptsächliche Drehfeldwelle. Weitere Wellen mit unterschiedlicher Polpaarzahl und Drehrichtung weisen eine verschwindende Amplitude auf.From The advantage here is that Einzelzahnbewicklung is usable, ie every single pole can be wound. The technique of wrapping is So now applicable to asynchronous machines, while still a quiet uniform rotation is reachable. Other advantages of this winding are also that one inexpensive Production possible is because the wrapping of the teeth easier and faster executable is as an otherwise required retraction of the wires in grooves. Furthermore is a high efficiency achievable, since the winding head is very short accomplished is. About that In addition, a compact design can be achieved because the winding over very short executable is. Also, a simple isolation is foreseeable, since the phase separation eliminated. It is also advantageous that the spectrum of generated magnetic rotating field waves is very homogeneous. So basically there is this spectrum only a main one Polyphase wave. Further waves with different pole pairs and direction of rotation have a vanishing amplitude.
Somit führt die Erregung des Läufers aus den Statorfeldern zu hauptsächlich einem Läuferfeld und daher zu einem ruhigen Lauf des Asynchronmotors, obwohl Einzelzahnbewicklung ausgeführt wurde.Consequently leads the Excitement of the runner from the stator fields to mainly a runner field and therefore to a smooth running of the asynchronous motor, although single tooth winding accomplished has been.
Wesentlicher Vorteil ist also, dass durch die Ausprägung einer diskreten Symmetrie der im Kurzschlusskäfig auftretenden Stromschleifen aus den vielen möglichen vom Stator erzeugten Drehfeldwellen diejenige herausgesiebt wird, die der gewünschten Polzahl des Rotors entspricht.essential The advantage, therefore, is that the expression of a discrete symmetry the one in the short-circuit cage occurring current loops from the many possible generated by the stator Rotary field waves are screened out the one that the desired Pole number of the rotor corresponds.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung entspricht die Zähligkeit der Polzahl, insbesondere des Rotors und/oder des Stators entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass die Polzahl in einfacher Weise, nämlich durch eine Symmetrie der Verbindungen und Verbindungsstellen realisierbar ist. Nicht die Anzahl der Stäbe innerhalb der elektrischen Maschine ist entscheidend sondern diese Symmetrie des Musters der Verbindungen und Verbindungsstellen.at an advantageous embodiment corresponds to the count the number of poles, in particular the rotor and / or the stator corresponds. The advantage here is that the number of poles in a simple manner, namely by a symmetry of the connections and connection points realized is. Not the number of bars inside the electric machine is crucial but this Symmetry of the pattern of connections and junctions.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind mindestens zwei Verbindungsstellen nicht miteinander verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass nicht alle Stäbe mit allen Stäben verbunden sind. Somit sind Verbindungen einsparbar und dadurch zusätzlich der Motor verbesserbar.at an advantageous embodiment, at least two connection points not connected. The advantage here is that not all bars with all rods are connected. Thus, connections can be saved and thus additionally the engine improvable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die verbundenen Stäbe jeweils zu Gruppen zusammenfassbar, die in Umfangsrichtung nacheinander angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Herstellung einfach und kostengünstig ausführbar ist und die jeweiligen Gruppen als Einzelkomponenten fertigbar und anmontierbar an die Rotorwelle oder einen mit dieser verbundenen Träger sind.In an advantageous embodiment, the connected rods are each grouped into groups, which are arranged one after the other in the circumferential direction. The advantage here is that the Her position is simple and inexpensive executable and the respective groups are manufacturable as individual components and attachable to the rotor shaft or a carrier connected to this.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die verbundenen Stäbe jeweils zu Gruppen zusammenfassbar, die in Umfangsrichtung durchsetzend angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein hoher Wirkungsgrad erreichbar ist, insbesondere ein hohes Drehmoment bei geringen Verlusten. Insbesondere sind auch sehr hochpolige Anordnungen ausführbar mit solchen Vorteilen.at In an advantageous embodiment, the connected rods are each grouped into groups arranged circumferentially enforcing are. The advantage here is that a high efficiency achievable is, in particular a high torque with low losses. In particular are also very high-pole arrangements executable with such advantages.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Verbindungsstellen auf einem Kreis angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Verbindungen einfach zu realisieren sind, insbesondere mittels Ringen oder Ringen mit am Umfang vorgesehenen Unterbrechungen.at an advantageous embodiment, the connection points arranged in a circle. The advantage here is that the connections easy to implement, in particular by means of rings or rings with circumferential interruptions.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Verbindungsstellen auf zwei oder mehr Kreisen angeordnet, wobei die Verbindungen, insbesondere die zu den Verbindungsstellen zugeordneten oder an die Verbindungsstellen angeschlossenen, ebenfalls nur innerhalb dieser Kreise angeordnet sind, insbesondere nicht zwischen Kreisen verschiedenen Durchmessers. Von Vorteil ist dabei, dass keine Überkreuzungen oder Überschneidungen der Verbindungen miteinander notwendig sind.at an advantageous embodiment, the connection points two or more circles, wherein the compounds, in particular the assigned to the connection points or to the connection points connected, also arranged only within these circles are, in particular not between circles of different diameters. The advantage here is that no crossovers or overlaps the connections are necessary with each other.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Kreis oder die Kreise in einem ersten axialen Bereich und/oder an einer ersten axialen Stelle vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass ein oder mehrere Ringe zur Herstellung der Verbindungen verwendbar sind, die ohne oder mit Unterbrechungen ausgeführt sind, und somit eine einfache und kostengünstige Art zum Verbinden verwendbar ist trotz der erfindungsgemäßen anspruchsvollen Muster.at an advantageous embodiment, the circle or circles in a first axial region and / or at a first axial Job provided. The advantage here is that one or more Rings are usable for the preparation of the compounds without or are executed intermittently, and thus a simple and inexpensive way to connect usable is despite the sophisticated invention Template.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind nicht alle Stäbe miteinander elektrisch verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine Zähligkeit und somit auch Polzahl herstellbar ist, die niedriger ist als die Anzahl der Stäbe.at In an advantageous embodiment, not all bars are connected to each other electrically connected. The advantage here is that a number and thus also pole number can be produced, which is lower than the number of the bars.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Polzahl des Rotors 2, 4, 6 oder 8. Von Vorteil ist dabei, dass auch derartige niedrige und mittelhohe Polzahlen in einfacher Weise erreichbar sind.at an advantageous embodiment, the number of poles of the rotor 2, 4, 6 or 8. It is advantageous that even such low and medium numbers of poles are easily accessible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Stator und/oder sein Statorblechpaket einzeln bewickelte Zähne. Von Vorteil ist dabei, dass der Stator derart einfach, schnell und kostengünstig herstellbar ist. Denn die Herstellung von einzeln bewickelten Polen des Stators ist mit hoher Qualität ausführbar, insbesondere im Vergleich zum komplizierten Einziehen einer drei- oder mehrphasigen Drehstromwicklung in das Statorblechpaket, weil bei diesem Einziehen die Wicklungsdrähte verschieden gerichteten Kräften ausgesetzt werden.at According to an advantageous embodiment, the stator and / or his Stator laminated core individually wound teeth. It is advantageous that the stator so simple, fast and inexpensive to produce is. Because the production of individually wound poles of the stator is with high quality executable, especially in comparison to the complicated feeding of a or multi-phase three-phase winding in the stator lamination stack, because In this case, the winding wires are directed differently forces get abandoned.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Zahl der Pole des Rotors und die Zahl der Zähne des Stators keinen gemeinsamen Primfaktor auf, wobei mindestens eine der Zahlen mindestens zwei Primfaktoren aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass Polrasten, Nutrasten sowie die Verluste verminderbar sind.at an advantageous embodiment, the number of poles of the rotor and the number of teeth of the Stators no common prime factor, with at least one the numbers have at least two prime factors. Is an advantage thereby that Polrasten, Nutrasten as well as the losses are reducible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Motor ein Asynchronmotor oder umfasst zumindest eine elektrische Maschinenteil, der nach dem Asynchronmotorprinzip arbeitet. Von Vorteil ist dabei, dass auch Generatoren erfindungsgemäß ausführbar sind oder auch Motoren, deren Rotor teilweise Dauermagnete zur Bildung eines Teilmotors nach dem Synchronprinzip oder Materialvertiefungen zur Bildung eines Teilmotors nach dem Reluktanzprinzip umfasst.at According to an advantageous embodiment, the motor is an asynchronous motor or comprises at least one electrical machine part according to the asynchronous motor principle works. The advantage here is that too Generators are executable according to the invention or also engines whose rotor partial permanent magnets to form a Partial motor according to the synchronous principle or material recesses for Forming a partial motor according to the reluctance principle comprises.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Motor ein Innenläufer oder ein Außenläufer. Insbesondere ist der Motor als rotatorischer oder Linearmotor ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Erfindung auf die verschiedensten Arten von Motoren, die zumindest eine elektrische Teilmaschine, die nach dem Asynchronmotor arbeitet, umfasst.at an advantageous embodiment, the engine is an internal rotor or an external rotor. Especially the motor is designed as a rotary or linear motor. From The advantage here is that the invention in many different ways of engines that have at least one electric sub-machine after the asynchronous motor works includes.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further Advantages emerge from the subclaims.
Unter Motor wird bei der Erfindung stets auch eine elektrische Maschine verstanden, also auch Generator oder dergleichen.Under Motor is always an electric machine in the invention understood, including generator or the like.
- 1, 2, ... 241, 2, ... 24
- StabRod
- 100100
- Wellewave
- 120120
- elektrische Verbindungelectrical connection
- 121121
- keine elektrische Verbindungnone electrical connection
Die
Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
Der Elektromotor
ist als Asynchronmotor in einer Innenläufer-Ausführung vorgesehen. Dabei dreht
sich der Rotor mit dem Kurzschluss-Käfig innerhalb des Stators.
Das zugehörige
Stator-Blechpaket ist mit nach innen gerichteten Zähnen ausgeführt, wobei
die Zähne
jeweils einzeln bewickelt sind.The invention will now be explained in more detail with reference to figures:
The electric motor is provided as an asynchronous motor in an internal rotor design. The rotor rotates with the short-circuit cage inside the stator. The associated stator laminated core is designed with inwardly directed teeth, the teeth are individually wound.
In
der
Dabei
umfasst der Käfig
Die weiteren drei Module sind ebenfalls aus jeweils sechs miteinander elektrisch verbundenen Stäben ausgeführt. Die Module sind untereinander nicht elektrisch verbunden.The another three modules are also made of six each electrically connected rods executed. The modules are not electrically connected to each other.
Der axial vorne und hinten liegende Ring ist bei der Erfindung aus jeweils vier Ringsegmenten zusammengesetzt. Man könnte den vorderen und den hinteren Ring auch als Ring mit vier Unterbrechungen bezeichnen.Of the axially front and rear ring is in the invention of each four ring segments assembled. You could get the front and the back Ring also as a ring with four interruptions.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel verlaufen die Stäbe nicht parallel zur axialen Richtung sondern mit einem Schrägungswinkel. Somit ist eine noch geringere Unruhe erzeugbar als bei der Drehbewegung.at a further embodiment of the invention the sticks go not parallel to the axial direction but with a helix angle. Thus, even less restlessness can be generated than during the rotational movement.
Bei
einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
ist die elektrische Verbindung
Statt bei einem als Innenläufer ausgeführtem Motor umfasst die Erfindung auch eine entsprechend ausgeführt Variante als Außenläufer.Instead of at one as an internal rotor engine running the invention also includes a correspondingly executed variant as an external rotor.
Bei
einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
ist, wie in
Dies wird dadurch erreicht, dass die beiden axial vorne und hinten vorgesehenen Kurzschlussringe in geeigneter Weise unterbrochen werden. Auf diese Weise kann man in der Läuferwicklung bevorzugte Pole ausbilden.This is achieved by providing the two axially front and rear Shorting rings are interrupted in a suitable manner. To this Way you can in the rotor winding form preferred poles.
In
der einfachen Ausführungsform
nach
Wie
in der
Somit
sind je zwei Stäbe
des ersten Moduls, welches die Stäbe
Wie
in der
Dabei
sind der erste, zweite und dritte Ring wie in
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden keine Ringe sondern Arten der Verbindungstechnik gewählt.at a further embodiment of the invention no rings but types of connection technology are chosen.
Die
in den
Es
werden gemäß
Bei
den
Nach
Das wichtige Merkmal der Erfindung ist also in jedem Fall, dass das Muster der Verbindungsstellen zwischen Stab und Ring beziehungsweise der Menge der Ringe eine entsprechend der Polzahl zählige Symmetrie aufweist. In den Figuren ist die Anzahl der Pole vier und die Symmetrie somit vierzählig. Bei anderer Anzahl der Pole am Rotor-Kurzschlusskäfig ist die Symmetrie entsprechend anders.The important feature of the invention is therefore in any case that the Pattern of joints between rod and ring respectively the quantity of rings is a symmetry corresponding to the number of poles having. In the figures, the number of poles is four and the symmetry thus fourfold. If the number of poles on the rotor short-circuit cage is different, the symmetry is appropriate different.
Somit siebt sozusagen die Symmetrie des Kurzschlusskäfigs diejenige entsprechende Drehfeldwelle aus der Vielzahl der von dem Stator mit Einzelpolbewicklung erzeugten Drehfeldwellen heraus, die der Zähligkeit der Symmetrie entspricht.Consequently As it were, the symmetry of the shorting cage squares the corresponding one Rotary field wave of the plurality of the stator with Einzelpolbewicklung generated rotating field waves, which corresponds to the symmetry of the symmetry.
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- 2006-05-05 DE DE102006021419.6A patent/DE102006021419B4/en active Active
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