DE10350171A1

DE10350171A1 - Käfigläufer für eine Einphasenmaschine

Info

Publication number: DE10350171A1
Application number: DE10350171A
Authority: DE
Inventors: Karl Stapf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-06-02

Abstract

Käfigläufer (1) für eine Einphasenmaschine oder Drehstromasynchronmaschine, wobei die Nuten (5) gegenüber den Wicklungen bzw. Wicklungsstäben isoliert sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfigläufer für eine Einphasenmaschine oder Drehstromasynchronmaschine.
Käfigläufer werden als geschlossener Käfig aus massiven elektrischen Leitern unterschiedlichster Materialien hergestellt. Unabhängig von der Fertigungsmethode kommt es zu einer elektrischen Verbindung zwischen Leitermaterial und der umgebenden magnetisch und elektrisch leitfähigen Elektroblechmagnetkontur. Als Folge davon treten Querströme zwischen den Leitern, Wirbelströme im Blechpaket des Läufers auf, die zusätzliche Läuferverluste verursachen sowie die Hochlaufmomente, insbesondere bei Einphasenmaschinen reduzieren.
Da die elektrischen Leiter gegenüber dem Blechpaket nicht ausreichend isoliert sind, wirken die einzelnen Läuferbleche wie zusätzlich über die ganze Läuferlänge verteilte Kurzschlussringe, welche die Entstehung von Strömen ermöglichen, die sich zumindest teilweise über die Stäbe und teilweise über das Blech schließen.

Durch nachträgliches Glühen des Läufers kann der Querwiderstand auf ein Vielfaches dieses Betrages gebracht werden und somit die Querströme reduziert werden. (Stepina, "Die Einphasenasynchronmotoren", Springer Verlag, 1982, Seite 146).

Aus der DE 12 70 674 ist ein Käfigläufer für eine elektrische Maschine bekannt, wobei Nutenwände eine glasartige Schicht aufweisen. Damit wird eine Isolierung des Käfigläufers vom Blech erreicht. Nachteilig dabei ist das aufwendige Herstellungsverfahren.

Aus der DE 10 18 980 ist eine elektrische Asynchronmaschine bekannt, deren Stäbe des Käfigläufers mit einer thermisch mehr oder weniger beständigen Lackschicht versehen sind. Nachteilig dabei ist, dass bei Beschädigung der Lackierung z.B. bei der Montage Querströme auftreten.

In Much "Elektrische Maschine" sind auf Seite 144 ff. Nutauskleidungen beschrieben, die eine Trennung von Läuferstäben und Blechpaketen herstellen. Dabei werden spezielle Nutkästen aus hochwertigen Isolierstoffen vorgestellt, die in die gefrästen Nuten des Läufers eingelegt werden.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Isolierung von elektrischen Leitern des Käfigläufers gegenüber seinem Blechpaket zu schaffen, welche Isolation einfach und prozesssicher herstellbar und außerdem für vergleichsweise hohe Temperaturen geeignet ist.

Des Weiteren sollen damit vorgegebene Hochlaufeigenschaften reproduzierbar von Einphasenmotoren eingehalten werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, dass die Nuten gegenüber den Wicklungen bzw. Wicklungsstäben isoliert sind, wobei die Isolation eine Temperaturbeständigkeit von ca. 700°C aufweist.

Des Weiteren gelingt die Lösung der gestellten Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets für einen Käfigläufer für einen gattungsgemäßen Käfigläufer durch folgende Schritte:

– Stanzen der Einzelbleche,
– Isolation der Einzelbleche zumindest an der die Nut bildenden Teile oder Isolation der Nuten des paketierten Blechpakets.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Dabei zeigt:
1, 2 den Querschnitt einer Nut eines Käfigläufers.
1, 2 zeigt jeweils beispielhaft den Querschnitt einer Nut 5 eines Käfigläufers 1 einer nicht näher dargestellten elektrischen Maschine, bei der zwischen einem Leiter 4 und Blechpaket 2 eine Isolierung 3 insbesondere mit hochtemperaturbeständigen Isolationswerkstoff von ca. 700° gezeigt ist.
Die Schichtdicke der Isolation kann relativ dünn (ca. 1,5 μm) ausgeführt sein, da die zu isolierenden Spannungen lediglich ca. 5–10 Volt betragen.
Durch keramische Stoffe, wie auch durch Elektroblech-Isolierlack werden die Temperaturanforderungen als auch die Prozesssicherheit erfüllt. Mit der Isolierung 3 wird zumindest die Kontur der Nuten 5 beschichtet. Dies kann an einem Einzelblech erfolgen, als auch an dem gesamten geschichteten Blechpaket 2.
Als Verfahren zur Aufbringung der Isolation 3 auf die Seitenwände der Nut 5 eignen sich Aufsprüh-, Durchflussbeschichtungs- oder Tauchbeschichtungsverfahren. Diese Verfahren sind aufgrund ihrer Einfachheit und handelsüblichen Vorrichtungen großserientauglich.
Danach werden die Leiter 4 des Käfigläufers 1 eingesetzt, die als Stäbe oder flexible Leiter ausgeführt sein können. An den Stirnseiten des Blechpakets 2 werden Kurzschlussringe durch elektrisches Verbinden der aus den Nuten 5 austretenden Leitern 4 hergestellt.
Außerdem kann in Druckgussverfahren flüssiges Leitermaterial wie z.B. Aluminium oder Kupfer in die Nuten 5 gegeben und zu einem geschlossenen Käfigläufer 1 mit Kurzschlussringen geformt werden. Dabei ist besonderes vorteilhaft, wenn die Isolierung hochtemperaturbeständig ist.
Dies führt zu einer wirtschaftlichen Fertigung und Betrieb gattungsgemäßer Maschinen, da die Verluste reduziert werden.
Insbesondere bei Einphasenmotoren verbessern sich dadurch die Hochlaufeigenschaften.

Claims

Käfigläufer (1) für eine Einphasenmaschine oder Drehstromasynchronmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände der Nuten (5) gegenüber den Leitern (4) isoliert sind, wobei die Isolation eine Temperaturbeständigkeit von ca. 700°C aufweist.
Käfigläufer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation aus Keramik oder Isolationslack besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets (2) für einen Käfigläufer (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Stanzen der Einzelbleche, – Isolation der Einzelbleche zumindest an der die Nut bildenden Seitenwände oder Isolation der Seitenwände der Nuten des paketierten Blechpakets (2).
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (3) der Seitenwände der Nuten (5) durch Aufsprühen, Durchflussbeschichtung oder Tauchbeschichtung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine daran anschließende Warm- oder Kaltaushärtung der Isolationsschicht erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vorgefertigte elektrische Leiter (4) als Stäbe oder flexible Leiter in die Nuten (5) eingesetzt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (4) durch ein Aluminium- oder Kupferdruckgussverfahren in den Nuten gebildet werden.