-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft
die Erfindung einen Käfigläufer gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 12.
-
Ein
derartiges Verfahren und ein derartiger Käfigläufer
sind aus der
DE 29
32 952 A1 bekannt. Hierbei werden zur Herstellung des Käfigläufers
zunächst Kurzschlussstäbe aus Aluminium durch
Nuten eines Läuferblechpakets derartig eingeschoben, dass
Stabenden der Kurzschlussstäbe an beiden Stirnseiten des
Läuferblechpakets herausragen. Diese Stabenden werden anschließend
in eine Ringform getaucht, in der sich eine Schmelze aus Aluminium befindet.
Die Temperatur der Schmelze ist so bemessen, dass die Enden der
Kurzschlussstäbe angelöst werden und beim Erstarren
der Metallschmelze ein Kurzschlussring ausgebildet wird, der die
Stabenden miteinander verbindet.
-
Dieses
Verfahren, welches sich insbesondere für Maschinen großer
Bauart eignet, ist vergleichsweise wirtschaftlich, da die Werkstoffkosten
für Aluminium verhältnismäßig
moderat sind und Aluminium eine relativ niedrige Schmelztemperatur
aufweist.
-
Aktuelle
Wirkungsgradnormen wie IE1, IE2 und IE3 stellen erhöhte
Anforderungen an den elektrischen Wirkungsgrad von Asynchronmotoren.
Diese mit einem reinen Aluminiumkurzschlussläufer einzuhalten,
gestaltet sich aufgrund des relativ niedrigen spezifischen Leitwerts
von Aluminium als sehr schwierig.
-
Asynchronmaschinen
mit einem Käfigläufer aus Kupfer können
jedoch auch diese Normen erfüllen. Zur Herstellung von
Kupferläufern existieren heute zwei Methoden. Insbesondere
bei kleineren Motoren kann der Käfigläufer mittels
eines Kupferdruckgussprozesses hergestellt werden. Hierbei wird ein
Läuferblechpaket mit Nuten in eine geeignete und vor allem
für sehr hohe Temperaturen ausgelegte Druckgussform gegeben.
Anschließend wird die Druckgussform mit einer Kupferschmelze
gefüllt, wobei die Nuten mit Kupfer ausgefüllt
werden und gleichzeitig die stirnseitigen Kurzschlussringe angeformt
werden. Die Schmelztemperatur von Kupfer liegt sehr viel höher
als die von Aluminium, so dass die Fertigungskosten eines Kupferdruckgussläufers deutlich über
denen eines Aluminiumdruckgussläufer liegen.
-
Ferner
ist es bekannt, Kupferstäbe in die Nuten eines Läuferblechpakets
einzuschieben und stirnseitig Kurzschlussringe mit diesen Stäben
zu deren elektrischer Kontaktierung zu verlöten.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges
Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers für
Asynchronmotoren mit hohem Wirkungsgrad anzugeben.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Bei diesem Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers
für eine Asynchronmaschine werden die folgenden Verfahrensschritte
durchgeführt:
- i) Einschieben von Kurzschlussstäben
in Nuten eines Läuferblechpaketes derart, dass an beiden Stirnseiten
des Läuferblechpaketes Stabenden der Kurzschlussstäbe
aus dem Läuferblechpaket herausragen,
- ii) Füllen einer Gussform, die als Matrize für
die Außenkontur eines Kurzschlussringes des Käfigläufers
dient, mit einer Metallschmelze,
- iii) Einbringen der Stabenden zumindest teilweise in die Gussform
derart, dass die Metallschmelze bei einem Erstarren mit den Stabenden
bei gefüllter Gussform eine Verbindung eingeht,
- iv) Erstarrenlassen der Metallschmelze, wobei Kurzschlussstäbe
aus einem elektrisch leitfähigeren Material als die Metallschmelze
verwendet werden.
-
Ferner
gelingt die Lösung der Aufgabe durch einen Käfigläufer
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12. Ein solcher Käfigläufer
für eine Asynchronmaschine umfasst:
- – ein
Läuferblechpaket mit Nuten;
- – in die Nuten eingeschobene Kurschlussstäbe mit
Stabenden, die an beiden Stirnseiten des Läuferblechpaketes
aus dem Läuferblechpaket herausragen,
- – stirnseitig an das Läuferblechpaket mit
Hilfe von Gussformen aus einer Metallschmelze angegossene Kurzschlussringe,
wobei die Stabenden zumindest teilweise in die Kurschlussringe hineinragen,
- – die die gegossenen Kurzschlussringe umgebene Gussformen,
wobei
die Kurzschlussstäbe aus einem elektrisch leitfähigeren
Material als die Metallschmelze sind.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind den unabhängigen Patentansprüchen
zu entnehmen.
-
Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Fertigung
des Käfigläufers unter Zuhilfenahme zweier unterschiedlicher
Materialien besonders vorteilhaft Betriebsdaten erzielt werden können,
wie sie mit herkömmlichen, aus einem Material gefertigten
Läufern nicht erreichbar sind. So sind die in das Läuferblechpaket
eingeschobenen Kurzschlussstäbe aus einem anderen Material
als die Kurzschlussringe, die die stirnseitige elektrische Kontaktierung
der Kurzschlussstäbe bewirken. Bei den Kurzschlussstäben
wird ein besonders leitfähiges Material verwendet, um den
elektrischen Wirkungsgrad des Käfigläufers möglichst
hoch zu treiben. Hingegen können die Kurzschlussringe aus
einem Material gefertigt werden, dessen elektrischer Leitwert etwas
niedriger ist. Dies ist dadurch zu begründen, dass der
Querschnitt der Kurzschlussringe deutlich größer
als der Querschnitt der Kurzschlussstäbe ist und somit
der spezifische Leitwert des Kurzschlussringmaterials nicht so entscheidend
ist wie bei den Stäben.
-
Hingegen
ist es zweckmäßig, für die Metallschmelze,
die die späteren Kurzschlussringe bildet, ein Material
zu verwenden, welches für den Gussprozess gut geeignet
ist.
-
Die
Gussform kann insbesondere als Blechschale ausgeführt werden.
Das Blech ist hierbei vorteilhafterweise so zu wählen,
dass es, nachdem es mit der Metallschmelze gefüllt ist,
mit dieser eine intermetallische Verbindung eingeht. Eine derartige Blechschale
verbleibt nach dem Gießen auf dem Läuferblechpaket
und wird in den Ständer einer Asynchronmaschine eingeführt.
-
Das
erfindungsgemäße Gussverfahren eignet sich besonders
für große Maschine, d. h. für Maschinen
großer Achshöhe. Der zur Herstellung kleinerer
Maschinen verbreitete Druckgussprozess, bei dem auch die Nuten des
Läuferblechpaketes mit der Schmelze gefüllt werden,
ist bei Großmaschinen nicht mehr anwendbar. Aufgrund der
großen Baulänge und der damit verbundenen großen
axialen Ausdehnung der Nuten können diese nicht mehr vollständig
mittels Druckguss gefüllt werden, um die Kurzschlussstäbe
auszubilden. Hier schafft das erfindungsgemäße
Verfahren dadurch Abhilfe, dass die Nuten vor dem Gussprozess mit
den Kurzschlussstäben bestückt werden, so dass
zur Herstellung des Käfigläufers keine Metallschmelze
in die Nuten vordringen muss.
-
In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden Kurzschlussstäbe
aus Kupfer und Aluminiumschmelze als Metallschmelze verwendet. Die Kurzschlussstäbe
aus Kupfer erfüllen die Anforderungen bezüglich
hohem elektrischen Leitwert und bewirken somit einen guten elektrischen
Wirkungsgrad für die Asynchronmaschine. Aluminium eignet sich
hervorragend als Gussmaterial, da sein Schmelzpunkt mit 660 C verhältnismäßig
niedrig ist und somit beim Gießen relativ geringe Anforderungen
an das verwendete Werkzeug gestellt werden. Darüber hinaus
hat diese Materialwahl den Vorteil, dass der Käfigläufer
durch die Kurzschlussringe aus Aluminium verhältnismäßig
leicht wird. Dies bewirkt ein geringes Trägheitsmoment,
was sich positiv auf das Anlaufverhalten des Motors auswirkt. Dieser
Vorteil ist insbesondere bei Antrieben entscheidend, bei denen häufige
Drehrichtungsänderungen, wie z. B. bei Getriebemotoren
im Reversierbetrieb, oder bei Motoren für dynamische Anläufe,
auftreten.
-
Durch
die Lastwechsel, die eine Asynchronmaschine im Betrieb erfährt,
unterliegt der Käfigläufer Temperaturschwankungen,
die wiederum Stresswirkungen im Käfigläufer erzeugen
können. Insbesondere können derartige Temperaturschwankungen zu
einem Abriss der Kurzschlussstäbe von den Kurzschlussringen
führen. Löst sich die Verbindung zwischen den
Kurzschlussstäben und den gegossenen Kurzschlussringen,
so erhöht sich der elektrische Widerstand an der Verbindungsstelle.
Dieser Anstieg des Übergangswiderstands von den Kurzschlussstäben
zum Kurzschlussring hat wiederum negative Auswirkungen auf den Gesamtwirkungsgrad
der Asynchronmaschine.
-
Die
Verbindungen zwischen den Kurzschlussstäben und den Kurzschlussringen
können in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dadurch
erheblich stabiler gestaltet werden, dass die Stabenden vor dem
Einbringen in die Gussform zumindest teilweise beschichtet werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird hierbei ein Beschichtungsverfahren
angewandt, welches eine Legierungsschicht zwischen der Metallschmelze
und den Stabenden der Kurzschlussstäbe bewirkt. Eine solche
Legierungsschicht wird vorteilhafterweise durch Galvanisieren aufgetragen.
Durch Galvanisieren kann schon mit einer dünnen Schichtdicke
eine stabile Legierungsschicht erreicht werden. Die Legierungsschicht zeichnet
sich dadurch aus, dass zwischen den Stäben und den Kurzschlussringen
eine mischkristalline Verbindung entsteht. Hierdurch werden die
Bindungskräfte zwischen den Kurzschlussringen und den Stabenden
erheblich vergrößert.
-
Diese
Verstärkung der Bindung zwischen den Kurzschlussstäben
und den Kurzschlussringen kann in vorteilhafter Ausgestaltung der
Erfindung dadurch weiter unterstützt werden, dass die Stabenden zumindest
teilweise mit dem Material beschichtet werden, aus dem die Metallschmelze
besteht. Werden beispielsweise Kurzschlussstäbe aus Kupfer verwendet
und eine Metallschmelze aus Aluminium, so werden die Stabenden der
Kurzschlussstäbe beispielsweise mithilfe eines Galvanisierungsverfahrens mit
einer dünnen Aluminiumschicht beschichtet. Die so beschichteten
Stabenden werden, nachdem die Kurzschlussstäbe in die Nuten
des Läuferblechpakets eingeführt sind, mit der
Aluminiumschmelze in Kontakt gebracht, um die Kurzschlussringe anzugießen.
Der resultierende Käfigläufer ist deutlich robuster
gegenüber Lastwechseln und den damit verbundenen Temperaturschwankungen.
-
Die
Applikation der Metallschmelze an die Stabenden kann auf verschiedene
Art und Weise geschehen. Beispielsweise können die Stabenden
in die bereits mit der Metallschmelze gefüllte Gussform eingetaucht
werden. Zweckmäßigerweise wird hierbei das komplette
mit den Kurzschlussstäben bestückte Läuferblechpaket
in die gefüllte Gussform eingetaucht, so dass in einem
Schritt sämtliche Stabenden an einer Stirnseite des Läuferblechpakets
mit dem Kurzschlussring verbunden werden.
-
In
einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird die
Gussform erst mit der Metallschmelze gemäß Schritt
ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens gefüllt,
nachdem die Stabenden in die Gussform eingebracht wurden. Bei diesem
Verfahren ist es sehr einfach möglich, die Stabenden noch
ein kleines Stück über die Gussform hinausragen
zu lassen, so dass besagte Stabenden nach dem Erstarren der Metallschmelze
jenseits der Kurzschlussringe hervorstehen.
-
Eine
solche Ausgestaltung des Käfigläufers lässt
sich in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielen,
dass die Stabenden in die Gussform derart eingebracht werden, dass
ein äußerer Teil der Stabenden aus der Gussform
herausragt, so dass der äußere Teil nach dem Erstarren
aus dem Läuferblechpaket und den Kurzschlussringen herausragt.
Hierzu wird beispielsweise eine beidseitig geöffnete Gussform
verwendet, in die die Stabenden von unten eingeführt werden
können, so dass sie über den oberen Rand der Gussform
noch herausragen. Anschließend wird die Metallschmelze
in die obere Öffnung der Gussform gegeben. Nach dem Aushärten
der Metallschmelze steht der äußere Teil der Kurzschlussstäbe
beispielsweise für ein Negativwuchten zur Verfügung.
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren in diesem Fall noch einen
weiteren Verfahrensschritt, bei dem am äußeren
Teil zumindest eines Kurzschlussstabes Material zum Wuchten des
Käfigläufers abgetragen wird. Ein aufwändiges Anbringen
von Wuchtgewichten kann bei dieser Ausgestaltung der Erfindung auf
sehr einfache Art und Weise eingespart werden.
-
Der
aus den Kurzschlussringen herausragende äußere
Teil der Kurzschlussstäbe kann zusätzlich oder
alternativ auch derart dimensioniert werden, dass er als Lüfterflügel
für die Asynchronmaschine dient. Eine solche Ausführungsform
stellt eine besonders preisgünstige Möglichkeit
dar, eine forcierte Luftkühlung innerhalb der Asynchronmaschine zu
bewirken.
-
Ein
zerstörungsfreies Trennen der Gussform von den bereits
erstarrten Kurzschlussringen ist nicht immer problemlos möglich.
Entsprechend vorteilhaft gestaltet sich eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der für jeden Kurzschlussring eine eigene
Gussform, insbesondere in Form einer Blechschale, verwendet wird,
und der Käfigläufer nach dem Erstarren der Metallschmelze
inklusive der Gussformen in einen Ständer der Asynchronmaschine
eingebaut wird. Somit verbleiben die Gussformen nach dem Fertigungsprozess
auf den Kurzschlussringen und bilden einen Bestandteil des Käfigläufers.
Verwendet man einfache Blechschalen, so ist dieser Prozess nur mit unerheblichen
Kosten verbunden. Derartige Blechschalen können z. B. in
ein massives Gusswerkzeug zunächst eingelegt werden, wobei
das besagte massive Gusswerkzeug für eine Vielzahl von
Gussprozessen einzusetzen ist. Dadurch, dass die Metallschmelze
nicht direkt auf das Gusswerkzeug appliziert wird, sondern lediglich
mit der Blechschale in Kontakt kommt, ist die Lebensdauer eines
derartigen Gusswerkzeugs deutlich höher, als die von herkömmlichen
Gussformen, die direkt mit dem Schmelzgut in Kontakt treten.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
-
1 in
schematischer Darstellung ein Läuferblechpaket mit eingeschobenen
Kurzschlussstäben,
-
2 das
Läuferblechpaket bei einem Gießen von Kurzschlussringen
gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
-
3 ein
weiteres Läuferblechpaket mit eingeschobenen Kurzschlussstäben,
-
4 das
Läuferblechpaket nach 3 bei einem
Gießen von Kurzschlussringen gemäß einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung,
-
5 ein
Schnittbild durch eine Verbindung zwischen einem Kurzschlussstab
und einem Kurzschlussring nach einem Erstarren der Metallschmelze,
-
6 eine
Schnittbild durch einen Käfigläufer mit dem Läuferblechpaket
nach 4 und
-
7 eine
Asynchronmaschine mit einem Käfigläufer gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung.
-
1 zeigt
in schematischer Darstellung ein Läuferblechpaket 3 mit
eingeschobenen Kurzschlussstäben. Das Läuferblechpaket 3 besteht
aus axial gestapelten voneinander isolierten Elektroblechen, die
beispielsweise durch Stanzpaketieren aneinander gehalten werden.
Dieses Läuferblechpaket 3 wird von axial verlaufenden
Nuten durchdrungen, die in Umfangsrichtung aneinander gereiht sind.
Die Kurzschlussstäbe sind derart in das Läuferblechpaket 3 eingebracht
worden, dass an den Stirnseiten 4 des Läuferblechpakets 3 etwa
gleich lange Stabenden 5 herausragen.
-
Um
einen möglichst hohen Wirkungsgrad bei der Asynchronmaschine
zu erzielen, in die das hier dargestellte Läuferblechpaket 3 später
eingebaut werden soll, werden Kurzschlussstäbe aus Kupfer verwendet.
Da Kupfer einen sehr hohen spezifischen elektrischen Leitwert aufweist,
sind die ohmschen Verluste in den Kupferstäben aufgrund
dieser Materialwahl besonders gering. In dem in 1 dargestellten
Verfahrensschritt existiert noch keine elektrische Verbindung der
einzelnen Kurzschlussstäbe untereinander.
-
Die
elektrische Verbindung wird in dem in 2 gezeigten
Verfahrensschritt realisiert. 2 zeigt
das Läuferblechpaket 3 bei einem Gießen
von Kurzschlussringen gemäß einer Ausgestaltung
der Erfindung. Hierzu wird zunächst eine Gussform 7 mit einer
Metallschmelze 9 aufgefüllt. Bei der Metallschmelze 9 handelt
es sich um eine Aluminiumschmelze. Diese hat eine Temperatur von
etwa 700°C. Das Läuferblechpaket 3 wird
mit den unten liegenden Stabenden 5 derart in die Aluminiumschmelze
hineingetaucht, dass bei einem Erstarren der Schmelze die Kurzschlussringe
auf der gewünschten Höhe der Kurzschlussstäbe
angegossen sind.
-
Sobald
die Metallschmelze 9 erstarrt ist, wird das Läuferblechpaket 3 nach
oben aus der Gussform 7 gezogen, so dass sich die nun gefertigten
Kurzschlussringe aus der Gussform 7 lösen. Die
Kurzschlussstäbe sind nun an einer der Stirnseiten 4 miteinander
elektrisch verbunden.
-
Der
so hergestellte Kurzschlussring besitzt zwar einen etwas geringeren
spezifischen Leitwert, als es die Kurzschlussstäbe aus
Kupfer tun. Aufgrund seines größeren Querschnitts
ist der Gesamtleitwert des Kurzschlussrings jedoch ausreichend hoch,
um zu gewährleisten, dass die Materialwahl der Kurzschlussringe
keinen nennenswerten Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad der Maschine
hat.
-
Da
Aluminium im Vergleich zu Kupfer eine deutlich geringere Dichte
aufweist, besitzt der so hergestellte Käfigläufer
ein vergleichsweise geringes Trägheitsmoment. So wäre
ein Käfigläufer, der komplett aus Kupfer gefertigt
ist, deutlich schwerer, und hätte ein schlechteres Anlaufverhalten.
Hochdynamische Beschleunigungsvorgänge sind mit dem in 2 dargestellten
Hybridläufer deutlich einfacher zu realisieren. Der Begriff
Hybridläufer bezeichnet in diesem Zusammenhang einen aus
mindestens zwei unterschiedlichen Materialien gefertigten Käfigläufer.
-
3 zeigt
ein weiteres Läuferblechpaket 6 mit eingeschobenen
Kurzschlussstäben 2. Auch hier sind die Kurzschlussstäbe 2 derart
in das Läuferblechpaket 6 bzw. dessen Nuten eingeschoben,
dass an beiden Stirnseiten 4 des Läuferblechpakets 6 jeweils
ein Stabende 10 aus dem Blechpaket herausragt.
-
Die
Kurzschlussstäbe 2 sind wieder aus Kupfer gefertigt,
um einen möglichst hohen elektrischen Leitwert zu erzielen.
-
Zumindest
im Bereich der Stabenden 10 sind die Kupferstäbe 2 mit
einer dünnen Schicht aus Aluminium beschichtet. Diese Schicht
ist mit einem Verfahren aufgetragen worden, welches eine mischkristalline
Verbindung zu den Kupferstäben hervorruft. Beispielhaft
sei hier das Galvanisieren erwähnt, welches eine derartige
Legierungsschicht bewirkt. Diese Legierungsschicht hat den Vorteil,
dass die Bindungskräfte zwischen der Aluminiumbeschichtung und
den Kupferstäben 2 besonders groß sind.
-
Es
können sowohl die kompletten Kurzschlussstäbe 2 galvanisiert
werden als auch nur die aus dem Läuferblechpaket 6 herausragenden
Stabenden 10. Entscheidend ist hierbei lediglich, dass der
Bereich der Kurzschlussstäbe 2, der mit den später
zu gießenden Kurzschlussringen in Kontakt tritt, mit der
besagten Aluminiumschicht versehen ist.
-
4 zeigt
das Läuferblechpaket 6 nach 3 bei
einem Gießen von Kurzschlussringen gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung. Im Gegensatz zu dem in 2 gezeigten
Verfahren wird hier zunächst eine Gussform 8 auf
das nach oben gewandte stirnseitige Ende des Läuferblechpakets 6 aufgesetzt.
Die Gussform 8 ist so beschaffen, dass die Stabenden 10 die
Gussform 8 von unten durchdringen können.
-
Weiterhin
fällt auf, dass die Stabenden 10 derartig lang
sind, dass ein äußerer Teil 11 über
den oberen Rand der Gussform 8 hinausragt. Wird nun anschließend
die Metallschmelze 9 in die Gussform 8 gegossen,
so erreicht der Pegel der Metallschmelze 8 nicht das Ende
der Kurzschlussstäbe 2. Somit ragt der äußere
Teil 11 auch beim fertigen Käfigläufer noch
aus den erstarrten Kurzschlussringen in axialer Richtung heraus.
-
Aufgrund
ihrer besonderen Eignung für Gussverfahren und ihrer vergleichsweise
geringen Massendichte wird auch hier als Metallschmelze 9 eine
Aluminiumschmelze eingesetzt. Da die Stabenden 10 vor der
Applikation der Aluminiumschmelze bereits mit einer Aluminiumschicht
versehen wurden, bildet sich während des Gießens
eine weitere Legierungsschicht zwischen der Aluminiumschmelze und den
beschichteten Kupferstäben aus. Auch die Aluminiumschmelze
geht eine mischkristalline Verbindung mit den Kurzschlussstäben 2 ein.
Hierdurch wird schließlich eine derartig starke Bindung
zwischen den gegossenen Kurzschlussringen und den Kurzschlussstäben 2 erreicht,
dass diese sowohl elektrisch als auch mechanisch ausgeprägten
Lastwechseln beim späteren Einsatz in der Asynchronmaschine
gewachsen ist.
-
5 zeigt
ein Schnittbild durch eine Verbindung zwischen einem Kurzschlussstab
und einem Kurzschlussring nach einem Erstarren der Metallschmelze.
Es sei angenommen, dass es sich hierbei um eine Verbindung handelt,
die durch die im Zusammenhang mit 4 beschriebenen
Verfahrensschritten hervorgerufen wird. Durch das Galvanisieren
entsteht auf einer Kupferschicht 12 der Kurzschlussstäbe
zunächst eine erste Legierungsschicht 15, die
zwischen der besagten Kupferschicht 12 und einer aufgetragenen
Beschichtung 14 wächst.
-
Anschließend
entsteht eine weitere Legierungsschicht 16, die sich beim
Erstarren der Aluminiumschmelze zwischen einer Aluminiumschicht 13 der
Kurzschlussringe und dem Beschichtungsmaterial 14 ausbildet.
Insgesamt entsteht eine durch die beiden Legierungsschichten 15, 16 erzeugte
mischkristalline Zone, die für die gute elektrische und
mechanische Anbindung der Kurzschlussringe an die Kurzschlussstäbe
verantwortlich ist.
-
6 zeigt
ein Schnittbild durch einen Käfigläufer 19 mit
dem Läuferblechpaket 6 nach 4.
In dem stirnseitigen Bereich des Läuferblechpakets 6, in
dem die Kurzschlussstäbe 2 aus den Nuten herausragen,
sind die Kurzschlussstäbe 2 elektrisch über
die gegossenen Kurzschlussringe 18 miteinander verbunden.
Der äußere Teil 11 der Kurzschlussstäbe 2 ragt
in axialer Richtung betrachtet jeweils beidseitig aus den Kurzschlussringen 18 heraus.
Auf diese Art und Weise bilden die äußeren Teile 11 Lüfterflügel,
die im Betrieb der Asynchronmaschine für eine forcierte
Luftkühlung sorgen. Weiterhin kann der äußere
Teil 11 der Kurzschlussstäbe 2 als Wuchtzapfen
verwendet werden. Nachdem zunächst das Läuferblechpaket 6 auf
eine Welle 17 aufgeschrumpft wurde, werden sich unweigerlich
Unwuchten bei dem so gefertigten Käfigläufer 19 ergeben.
Diese Unwuchten können nun sehr einfach dadurch ausgeglichen
werden, dass die äußeren Teile 11 der
Kurzschlussstäbe 2 gezielt so weit abgetragen
werden, dass ein zum Unwuchten benötigter Massenausgleich
resultiert. Das Anbringen zusätzlicher Wuchtgewichte ist
nicht mehr erforderlich.
-
7 zeigt
eine Asynchronmaschine 1 mit einem Käfigläufer
gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung. Der Käfigläufer zeichnet sich durch
einen geringen elektrischen Widerstand aus und ein verhältnismäßig
niedriges Massenträgheitsmoment. Dies ist dadurch begründet,
dass Kurzschlussstäbe aus Kupfer stirnseitig über
gegossene Aluminium-Kurzschlussringe miteinander elektrisch verbunden
werden. Mit einer derartigen Asynchronmaschine 1 können
Wirkungsgradnormen bis zu IE3 erreicht werden. Durch eine Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine derartige Asynchronmaschine besonders
wirtschaftlich auch bei großen Stückzahlen gefertigt
werden.
-
Durch
das zuvor erwähnte Beschichten der Stabenden 10 der
Kurzschlussstäbe 2 ist auch eine hohe Zuverlässigkeit
einer derartigen Asynchronmaschine gewährleistet. Es ist
an dieser Stelle darauf hinzuweisen, dass für die Beschichtung
der Stabenden 10 noch weitere Verfahren neben dem Galvanisieren
in Frage kommen und vom Gegenstand der Erfindung umfasst sind. Beispielhaft
seien hier ein thermisches Spritzverfahren, insbesondere Flammspritzen,
Plasmaspritzen, Lichtbogenspritzen oder Laserspritzen genannt. Auch
durch Verzinnen können ähnliche Effekte erzielt
werden. Es muss also auch nicht zwangsläufig ein Material
für die Beschichtung verwendet werden, welches auch in
der Metallschmelze vorliegt. Wichtig ist hierbei einzig die Ausbildung
einer mischkristallinen Zone, durch die die gewünschten
Bindungskräfte entstehen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
