DE10226574A1

DE10226574A1 - Läufer, insbesondere Kurzschlussläufer für eine elektrische Maschine, sowie elektrische Maschine mit einem Läufer

Info

Publication number: DE10226574A1
Application number: DE10226574A
Authority: DE
Inventors: Kurt Reutlinger; Karl-Jürgen Roth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-08
Also published as: WO2003107509A3; EP1516414A2; US20050140240A1; DE10393347D2; WO2003107509A2

Abstract

Es wird ein Läufer für eine elektrische Maschine (30), insbesondere ein Kurzschlussläufer für eine Asynchronmaschine, vorgeschlagen, wobei sich am Umfang Zähne (16) und Nuten (13) abwechseln und die Nutteilungen (Ð¶n¶) nicht konstant sind.

Description

Stand der Technik
Aus dem Buch "Elektrotechnik – Fachkunde für Elektroberufe", Verlag W. Girardet, Essen, 1960, Seite 234 ff, ist eine Asynchronmaschine bzw. ein Kurzschlussläufer für eine elektrische Maschine bekannt, bei der die Nutteilung konstant ist. Nachteilig ist bei solchen Kurzschlussläuferkonstruktionen, dass trotz der Anwendung von vielfältigen bekannten Auslegungsvorschriften, die beispielsweise die gewählte Rotornutzahl betrifft, sich als ursprünglich leise beurteilte Kurzschlussläufermaschinen auf einem Prüfstand als überraschenderweise außergewöhnlich geräuschbehaftet erweisen. Auch eine Schrägung, d.h. nicht axiale Ausrichtung der Rotornuten, hat sich in manchen Fällen als ungeeignet erwiesen.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Läufer mir den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass bestimmte Oberwellen des Luftspaltfeldes, die durch ihre pulsierenden Kräfte und Wechselmomente auf das Statorblechpaket das elektromagnetische Geräusch verursachen, abgeschwächt oder gar eliminiert werden. Ebenfalls reduziert sich eine Momentenungleichförmigkeit bzw. Momentenvelligkeit.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Läufers nach dem Hauptanspruch möglich. Eine besonders günstige Abschwächung der pulsierenden Kräfte und Wechselmomente auf das Statorblechpaket wird dann erreicht, wenn die Nutteilung am Umfang abwechselnd größer und kleiner ist, die sich insbesondere dann vorteilhaft auswirkt, wenn die Nutteilung am Umfang einer sinusabhängigen Funktion angenähert ist.
Ein nochmals gesteigertes Ergebnis bezüglich pulsierender Kräfte und Wechselmomente wurde erreicht, indem die Nutteilung über den Umfang zweimal zu- und abnimmt.
Um einen Leistungsverlust der Kurzschlussläufermaschine zu vermeiden, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Verhältnis aus Nutbreite und Nutteilung für jeden Zahn konstant.
Unwuchten werden dadurch weitgehend vermieden, indem der Läufer symmetrisch aufgebaut ist.
Des Weiteren ist nach einem unabhängigen Anspruch eine elektrische Maschine vorgesehen, die einen Stator und einen erfindungsgemäßen Läufer aufweist.
Zeichnung
In den Ausführungen ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Läufers und einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine dargestellt. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Läufers,
2 in schematischer Weise eine elektrische Maschine.

Beschreibung
In 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Läufers 10 dargestellt. Der Läufer 10 weist sowohl Nuten 13 als auch Zähne 16 auf, die sich am Umfang des Läufers 10 abwechseln. In jeder Nut 13 ist ein Leiterstab 19 eingebracht, die an den beiden axialen Enden des Läufers 10 durch bekannte Kurzschlussringe miteinander verbunden sind.
Jeder Zahn 16 weist eine Zahnbreite B auf, die hier die Breite des Zahnfußes 22 bezeichnet. Im Beispiel nach 1 ist ein insgesamt sechzehn Zähne 16 aufweisender Läufer 10 dargestellt, wobei der Läufer 10 sowohl achsensymmetrisch als auch punktsymmetrisch zur Mitte des Läufers 10 aufgebaut ist. An einen breitesten Zahn 16 mit einer Breite B₀ schließt sich im Uhrzeigersinn ein Zahn 16 an, der eine geringere Breite B₁ aufweist. An diesen schließt sich wiederum im gleichen Sinn ein wiederum schmalerer Zahn 16 mit einer Breite B₂ und an diesen wiederum ein Zahn 16 mit einer Breite B₃ an. Ein schmalster Zahn 16 befindet sich in etwa auf Drei-Uhr-Position und hat die Breite B₄. Jeder Zahn 16 weist eine Nutteilung τ_n auf. Dem Zahn 16 mit der größten Nutteilung τ_n0 schließt sich jeweils ein Zahn 16 mit einer jeweils kleineren Nutteilung τ_n an, sodass sich insgesamt ein Läufer 10 für eine elektrische Maschine und hier insbesondere ein Kurzschlussläufer für eine Asynchronmaschine ergibt, bei dem die Nutteilungen τ nicht konstant sind.
An den an Drei-Uhr-Position befindlichen schmalsten Zahn 16 schließt sich mit dem weiteren Verlauf des Uhrzeigersinns wieder jeweils ein nachfolgend breiterer Zahn 16 an, um in Sechs-Uhr-Position wiederum einen breitesten Zahn 16 zu erreichen. Durch die Punkt- bzw. Achsensymmetrie ergibt sich somit eine am Umfang abwechselnd abnehmende und zunehmende Nutteilung τ. Als Rechenvorschrift für die Ermittlung der Nutteilung am Umfang, insbesondere hinsichtlich ihrer abwechselnd größer und kleiner werdenden Beträge, ist vorgesehen, dass die Nutteilung τ eine sinusabhängige bzw. annähernd sinusabhängige Funktion ist.
Wie in 1 dargestellt, ist vorgesehen, dass die Nutteilung τ über den Umfang des Läufers 10 zweimal zu- und abnimmt, wodurch sich eine zweifache Periodizität ergibt. Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Verhältnis aus Zahnbreite B zur Nutteilung τ_n für jeden Zahn 16 betrachtet, konstant ist. Alle Zähne 16 haben demzufolge das gleiche Verhältnis.
In 2 ist in schematischer Weise eine elektrische Maschine 30 dargestellt, die einen Ständer 33 und den erfindungsgemäßen Läufer 10 aufweist. Für den Ständer 33 ist vorgesehen, dass dieser vierpolig ausgebildet ist.
Für den Fall, dass der Läufer 10 nicht rotations- bzw. punktsymmetrisch aufgebaut ist, kann sich eine Unwucht des Läufers 10 ergeben. Um die Unwucht des Läufers 10 zu beseitigen, ist vorgesehen, beispielsweise in Zahnköpfen 36, an der nach radial außen gerichteten Seite Nuten 39 auszuarbeiten, um Unwuchten zu beseitigen. Zum gleichen Zweck kann auch vorgesehen sein, dass ein Zahn 16 eine Öffnung 42 aufweist, die so angeordnet ist, dass sie die elektromagnetischen Eigenschaften nur gering beeinflusst.

Claims

Läufer für eine elektrische Maschine (30), insbesondere Kurzschlussläufer für eine Asynchronmaschine, mit sich am Umfang abwechselnden Zähnen (16) und Nuten (13), dadurch gekennzeichnet, dass Nutteilungen (τ_n) nicht konstant sind.
Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutteilung (τ_n) am Umfang abwechselnd abnehmend und zunehmend ist.
Läufer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutteilung (τ_n) am Umfang abwechselnd größer und kleiner ist und nach einer zumindest annähernd sinusabhängigen Funktion bestimmt ist.
Läufer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutteilung über den Umfang zweimal zu- und abnimmt.
Läufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis aus Zahnbreite (B) und Nutteilung (τ) konstant ist.
Läufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (10) symmetrisch aufgebaut ist.
Elektrische Maschine (30) mit einem Ständer (33) und mit einem Läufer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (33) vierpolig ist.