DE1028674B

DE1028674B - Kurzschlusslaeufer, insbesondere fuer Klein- und Kleinstmotoren

Info

Publication number: DE1028674B
Application number: DEO4156A
Authority: DE
Inventors: Anders Sjoeblom
Original assignee: C O Oeberg & Co S A B Fabrikan
Current assignee: C O Oeberg & Co S A B Fabrikan
Priority date: 1954-05-15
Filing date: 1955-03-14
Publication date: 1958-04-24
Also published as: FR1120818A

Description

Kurzschlußläufer, insbesondere für Klein- und Kleinstmotoren Die Erfindung betrifft einen Kurzschlußläufer, insbesondere für Klein- und Kleinstmoren, dessen Wicklungsstäbe die die Achszapfen tragenden Stirnscheiben mit dem Läuferkern aus Blechlamellen v er-1>inden. Derartige Klein- und Kleinstmotoren werden vorzugsweise für schnell umlaufende Handwerkzeuge, wie rotierende Feilen, Bohrer u. dgl., und auch für elektrische Instrumente, z. B. Gyroskope, verwendet. Zweck der Erfindung ist eine Verbesserung solcher Klein- und Kleinstmotoren.
Um dem Motor bei verhältnismäßig kleinem Gesamtdurchmesser eine ausreichende Leistung zu verleihen, soll seine Länge zweckmäßigerweise um ein Vielfaches größer als der Durchmesser sein, und auf Grund der hohen Schlupffrequenz (z. B. 50 bis 100 Per./min) ist es vorteilhaft, einen aus Blechlamellen gebildeten Kern zu verwenden. Ein solcher Kern aus aufeinandergeschichteten Blechlamellen muß durch geeignete Vorrichtungen, z. B. durchgehende Bolzen, versteift werden, die auch gleichzeitig die stromleitenden Wicklungsstäbe des Läufers bilden können.
Es ist nun bekannt, bei Kurzschlußläufern die Wicklungsstäbe zum Verbinden der die Achszapfen tragenden Stirnscheiben mit. dem aus Blechlamellen bestehenden Läuferkern zu verwenden. Bei dieser Bauart, auf die sich die Erfindung bezieht und die sie verbessern will, müssen die Wicklungsstäbe naturgemäß eine besonders große mechanische Festigkeit aufweisen, da sie die auf die Achszapfen wirkenden Kräfte aufzunehmen haben.
Die Erfindung zeigt nun einen Weg den Kurzschlußläufer der erwähnten bekannten Bauart so zu gestalten, daß die Wicklungsstäbe bei guten elektrischen Eigenschaften eine wesentlich höhere mechanische Festigkeit besitzen .als bei den bisherigen Ausführungsformen. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß wenigstens ein Teil der Wicklungsstäbe aus einer Berylliumkupferlegierung besteht, die nach dem Zusammenbau des Läufers durch Wärmbehandlung gehärtet worden ist.
Die Versuche haben gezeigt, daß die bekannten Kupferlegierungen für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet sind, wenn sie einige Prozent Beryllium enthalten. Beispielsweise ergibt sich eine ausgezeichnete Härte der Wicklungsstäbe, wenn die Berylliumkupferlegierung der Wicklungsstäbe im wesentlichen etwa folgende Zusammensetzung hat: etwa 98,2% Cu, etwa 0,3% Be und etwa 1,5% Ni.
Eine andere, >ehr vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß die Berylliumkupferlegierung der Wicklungsstäbe im wesentlichen etwa folgende Zusammensetzung hat: etwa 97,7% Cu. etwa 2,0 0/o Be und etwa 0,3 0/o Co. Die aus diesen Legierungen bestehenden Wicklungsstäbe werden durch Wärmebehandlung gehärtet, nachdem sie im Läufer eingebaut worden sind; sie erreichen dann eine Härte von etwa 300 Brinell und sind gegenüber Dauerbeanspruchungen außerordentlich haltbar. Da sich die Wicklungsstäbe bei ihrer Abkühlung nach der Härtung zusammenziehen, bildet das Paket aus den Blechlamellen eine sehr kompakte Masse.
Eine weitere Verbesserung der mechanischen Festigkeit ergibt sich, wenn die Bleche in bekannter Weise völlig plan geschliffen worden sind. Diese Oberflächenbearbeitung entfernt die Oberflächenschicht des Bleches, die immer höhere Hysteresisverluste als das Innere des Bleches aufweist. Es muß in diesem Falle jedoch eine dünne Isolations- oder Oxydationsschicht auf den Blechlamellen nach dem Schleifen aufgebracht werden. Soll die höchste Qualität des Läufers hinsichtlich seiner Festigkeit gegen mechanische und elektrische Beanspruchungen erzielt werden, so empfiehlt es sich, seine beiden Stirnteile aus unmagnetischem Stahl unter höchster Präzision herzustellen. Die als Stromleiter dienenden Wicklungsstäbe sind zweckmäßigerweise aus gezogenem und gerichtetem Material auszuführen, da Spritzguß immer die Gefahr von Porosität mit einer hierdurch verursachten Schwächung des iVlaterials und einen höheren elektrischen Widerstand in sich birgt. Bei der Festigung des erfindungsgemäßen Kurzschlußläufers kann man so vorgehen, daß man die stromleitenden Wicklungsstäbe des Läufers in Löchern der Stirnscheiben des Läufers einsetzt und in diesen in einer in jeder Stirnscheibe ausgedrehten Rinne mit Bronze verlötet, wodurch in diesen Rinnen ein Kurzschlußring gebildet wird. Danach wird der Läufer einer Wärmebehandlung unterworfen, wodurch die Berylliumkupferlegierung der Wicklungsstäbe gehärtet und das Blechlamellenpaket mit großer Kraft zu einer kompakten Masse zusammengezogen wird. Zuletzt wird der Läufer präzise maßgenau geschliffen, ausgewuchtet und mit hoher Drehzahl einem Probelauf (75 000 bis 200 000 U/min) unterworfen.
Es brauchen nicht sämtliche Wicklungsstäbe aus einer Berylliumkupferlegierung zu bestehen, es ist auch möglich, einen Teil derselben aus einem Material guter Leitfähigkeit, wie Elektrolytkupfer, oder aus Stahl, z. B. rostfreiem Stahl, auszuführen. Es ist auch möglich, in dieselben Nuten Wicklungsstäbe aus verschiedenen Materialien einzulegen.
Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar in Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Kurzschlußläufer, Fig. 2 eine Endansicht desselben, Fig. 3 in größerem Maßstab einen Querschnitt des Kurzschlußläufers durch dessen Kern und Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Kurzschlußläufer in einer abgeänderten Ausführungsform.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel bezeichnet 1 den Läuferkern, der aus einem Stapel von runden Blechlamellen mit ausgestanzten Löchern für die Wicklungsstäbe 2 ausgeführt ist. Mindestens ein Teil der Wicklungsstäbe 2 besteht aus einer Berylliumkupferlegierung. Die Wicklungsstäbe 2 sind an ihren beiden Enden durch Stirnscheiben 3 und 4 kurzgeschlossen. Die Stirnscheibe 3 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Gebläserad 5 ausgerüstet und besitzt eine kegelige Bohrung 6, in der eine Welle eingepaßt und mittels einer Schraube in dem Gewindeloch 7 festgezogen werden kann. Die Stirnscheibe 4 ist mit einem Lagerzapfen ausgebildet. Die Teile 2, 3, 4 und 5 sind derart gestaltet, daß sie mit Vorteil in einem einzigen Arbeitsgang, z. B. durch Guß (Spritzguß), hergestellt werden können.
Gemäß Fig. 3 sind die Wicklungsstäbe 2 mit tropfenförmigem Querschnitt ausgebildet, damit die Stäbe eine möglichst große Querschnittsfläche unter gleichzeitiger Beibehaltung einer möglichst großen Querschnittsfläche der Blechlamellen für den magnetischen Fluß aufweisen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind. die Teile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. 1 bezeichnet das Blechlamellenpaket, 2 die Wicklungsstäbe, die wenigstens zum Teil aus einer Berylliumkupferlegierung bestehen, 3 und 4 die Stirnscheiben des Läufers, die hier vorzugsweise aus Stahl ausgeführt sind. 3' ist ein aufgeschrumpfter Ring mit Gebläseflügeln. In den Stirnscheiben 3 und 4 sind ringsum verlaufende Rinnen 5' vorgesehen, und die Wicklungsstäbe 2 sind in axiale Bohrungen in diesen Stirnscheiben 3, 4 eingesetzt, so daß sie mit ihren Enden in die Rinnen 5' hineinragen, wobei sie an ihren Enden durch Löten oder Hartlöten in den Rinnen befestigt sind. Das Lötmaterial, z. B. Bronze, bildet somit die Kurzschlußringe 6'. Die Bohrungen für die Wicklungsstäbe 2 können auch am Umfang der Stirnscheiben 3 und 4 offen sein.
Die Gegenstände der Patentansprüche 4 und 5 sind nur im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch zu werten und haben keine selbständige Bedeutung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kurzschlußläufer, insbesondere für Klein-und Kleinstmotoren, dessen Wicklungsstäbe die die Achszapfen tragenden Stirnscheiben mit dem Läuferkern aus Blechlamellen verbinden; dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Wicklungsstäbe aus einer Berylliumkupferlegierung besteht, die nach dem Zusammenbau des Läufers durch Wärmebehandlung gehärtet worden ist.
2. Kurzschlußläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berylliumkupferlegierung der Wicklungsstäbe im wesentlichen etwa folgende Zusammensetzung hat: etwa 98,20/o Cu, etwa 0,3 % Be und etwa 1,5 0/o Ni.
3. Kurzschlußläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berylliumkupferlegierung der Wicklungsstäbe im wesentlichen etwa folgende Zusammensetzung hat: etwa 97,7 % Cu, etwa 2,0 0/o Be und etwa 0,3 0/o Co.
4. Kurzschlußläufer nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Läuferlern bildenden Blechlamellen an ihren Oberflächen planparallel geschliffen und mit einer dünnen Oxyd- oder Isolationsschicht versehen sind.
5. Kurzschlußläufer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechlamellen miteinander verklebt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 512 647, 629 301, 656 773, 690 541, 711931, 895 622, 905 044; schweizerische Patentschriften Nr.214260, 232999; USA.-Patentschrift Nr. 2 003 587; Elektrotechnik,
6. Jahrgang, 1952, S. 95 und 105: