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Die
Erfindung betrifft einen Rotor für
einen Line-Start-Elektromotor
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Als
Line-Start-Elektromotoren werden Hybrid-Drehstrommotoren bezeichnet, die eine
Kombination eines Drehstromasynchronmotors mit einem Drehstromsynchronmotor
darstellen. Ein solcher Line-Start-Elektromotor umfasst einen Stator, der auch
als Ständer
bezeichnet wird, mit mehreren Stator- oder Ständerwicklungen. Die Ständerwicklungen erzeugen
ein Drehfeld, das in einem Läufer
oder Rotor eine Spannung erzeugt, durch die der Rotor in Drehung
versetzt wird. Der Rotor eines Line-Start-Elektromotors hat sowohl Merkmale des Rotors
eines Drehstromasynchronmotors als auch Merkmale des Rotors eines
Drehstromsynchronmotors. Line-Start-Motoren können auch für einphasige Netzversorgungen
ausgelegt werden, eventuell mit Betriebskondensator.
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In
dem Rotor eines Drehstromasynchronmotors, der auch als Induktionsmotor
bezeichnet wird, sind Leiterstäbe,
zum Beispiel aus Aluminium oder Kupfer, im Wesentlichen in axialer
Richtung angeordnet. An den Stirnseiten des Rotors sind die Leiterstäbe durch
Kurzschlussringe verbunden. Die Leiterstäbe bilden zusammen mit den
Kurzschlussringen die Läuferwicklung
und können
die Form eines Käfigs haben, weshalb
ein solcher Rotor auch als Käfigläufer bezeichnet
wird. Im Betrieb bewirkt das Drehfeld der Statorwicklung eine Flussänderung
in den Leiterschleifen des zunächst
stillstehenden Rotors. Die Flussänderungsgeschwindigkeit
ist proportional der Drehfelddrehzahl. Die induzierte Spannung lässt Strom
in die durch die Kurzschlussringe verbundenen Rotorleiterstäbe fließen. Das
durch den Rotorstrom erzeugte Magnetfeld bewirkt ein Drehmoment, das
den Rotor in Drehrichtung des Drehfelds dreht. Wenn der Rotor die
Drehzahl des Drehfelds erreichen würde, dann wäre die Flussänderung
in der betrachteten Leiterschleife null und damit auch das die Drehung
bewirkende Drehmoment. Die Rotordrehzahl ist daher bei Drehstromasynchronmotoren
stets kleiner als die Drehfelddrehzahl. Der Rotor läuft also nicht
mechanisch synchron mit der Drehfelddrehzahl.
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In
dem Rotor eines Drehstromsynchronmotors können zum Beispiel Permanentmagnete
angeordnet sein, die im Betrieb ein magnetisches Rotordrehfeld erzeugen.
Wenn die Statorwicklung mit Drehstrom versorgt wird, werden die
Pole des Rotors durch die Gegenpole des Drehfelds angezogen und kurz
darauf von dessen gleichartigen Polen abgestoßen. Der Rotor kann in Folge
seiner Massenträgheit nicht
sofort der Statordrehzahl folgen. Wenn der Rotor aber annähernd die
Drehzahl des Drehfelds erreicht hat, dann wird der Rotor sozusagen
in die Drehfelddrehzahl hineingezogen und läuft mit dieser weiter. Das
heißt,
nach dem Anlaufen des Rotors dreht sich dieser synchron mit der
Drehfelddrehzahl.
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Der
Rotor eines Line-Start-Elektromotors umfasst sowohl Permanentmagnete
als auch Leiterstäbe.
Die Leiterstäbe
bilden eine Anlaufhilfe für
den Rotor. Wenn annähernd
die Drehzahl des Drehfelds erreicht worden ist, dann entfalten die
Permanentmagnete ihre Wirkung. Der Line-Start-Elektromotor verbindet
die guten Anlaufeigenschaften eines Asynchronmotors, also das große Anlaufmoment,
mit dem hohen Wirkungsgrad des Synchronmotors. Beim Anlaufen des
Motors entfalten die Leiterstäbe
ihre Wirkung, wohingegen die Dauermagnete beim Anlaufen des Motors
eigentlich nur eine störende
Rolle haben. Während
des synchronen Betriebs, zum Beispiel bei 50 Hz oder 3.000 U/min.,
entfalten dagegen die Dauermagnete ihre Wirkung, wohingegen die
Leiterstäbe nicht
mehr zur Erzeugung des Drehmoments beitragen, da im Synchronbetrieb
in den Leiterstäben
nach bisherigen Erkenntnissen keine Spannung induziert wird. Eine
schräge
Anordnung der Leiterstäbe
dient dazu, die Starteigenschaften des Line-Start-Elektromotors
zu verbessern.
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Die
internationale Patentanmeldung
WO 01/06624 A1 offenbart einen Line-Start-Motor
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Die schweizerische Patentschrift
CH 460 155 A offenbart
eine Induktionsmaschine, die magnetisch isolierte Segmente aus ferromagnetischem
Material und eine Kurzschlusskäfig-Wicklung
mit elektrisch leitendem Material umfasst. Das elektrisch leitende
Material ist so ungleichmäßig verteilt,
dass der Querschnitt pro Bogeneinheit des elektrisch leitenden Materials in den
Spalten zwischen benachbarten Segmenten kleiner ist als in den Segmenten
selbst. Das elektrisch leitende Material weist ungleichmäßig verteilte Stäbe auf,
die in den Mittelabschnitten der Segmente kleinere Abschnitte aufweisen
als sonst wo in den Segmenten. Die japanische Zusammenfassung
JP 56107768 A offenbart
einen Rotor für
eine permanent magnetische Synchronmaschine.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad eines Line-Start-Elektromotors
zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des neuen Patentanspruchs 1 gelöst. Die übrigen Ansprüche beschreiben
vorteilhafte Ausgestaltungen des Anmeldungsgegenstands im Sinne
der Aufgabenstellung.
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Der
beanspruchte Line-Start-Elektromotor hat den Vorteil, dass durch
die erfindungsgemäße Anordnung
der Leiterstäbe
in dem Rotor durch die Leiterstäbe
verursachte Verluste im Betrieb des Line-Start-Elektromotors reduziert werden. Durch
die unterschiedlichen Schrägungswinkel
wird der negative Einfluss der Leiterstäbe in dem Verlustbereich verringert.
Durch den größeren Schrägungswinkel
der Überbrückungsleiterstäbe kann
insbesondere der Verlust, der durch niedrigfrequente und hochfrequente
Harmonische verursacht wird, die in den Leiterstäben Spannungen induzieren,
reduziert werden.
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Als
Hauptbetriebszustand wird der synchrone Betrieb eines Line-Start-Elektromotors
unter der im normalen Betrieb meistens auftretenden Belastung be zeichnet.
Die Leiterstäbe
tragen im synchronen Betrieb des Line-Start-Elektromotors nicht
mehr zur Erzeugung des Drehmoments bei. Allerdings wurde bei im
Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen herausgefunden, dass
sich die Anzahl und/oder die Anordnung der Leiterstäbe negativ
auf den Wirkungsgrad des Line-Start-Elektromotors auswirken können. Eine
genauere Beschreibung dieses Phänomens
erfolgt in der ausführlichen
Beschreibung der Figuren. Der Verlustbereich wird durch den so genannten
Zentriwinkel (center-Winkel) definiert, der auch als Schrägungswinkel
bezeichnet wird. Der Begriff Zentriwinkel ist in der nachfolgenden
Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die 16 und 17 ausführlich beschrieben.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung
der Leiterstäbe
in dem Rotor werden durch die Leiterstäbe verursachte Verluste im
Betrieb des Line-Start-Elektromotors reduziert.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verlustbereich ausgehend
von der Wirkungslinie des resultierenden Feldvektors eine Winkelausdehnung
von etwa ±20° umfasst.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass
der resultierende Feldvektor im Hauptbetriebszustand nicht konstant
ist, sondern sowohl bezüglich
seiner Lage als auch bezüglich
seiner Größe Schwankungen
unterworfen ist. Durch die erfindungsgemäße Winkelausdehnung des Verlustbereichs
wird sichergestellt, dass der resultierende Feldvektor trotz betriebsbedingter
Schwankungen in dem Verlustbereich des Rotors angeordnet ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verlustbereich
nur zwei Überbrückungsleiterstäbe diametral
angeordnet sind. Die zwei Überbrückungsleiterstäbe dienen
dazu, den Verlustbereich des Rotors zu überbrücken. Bei herkömmlichen
Rotoren sind in dem Verlustbereich mehrere Leiterstäbe angeordnet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Überbrückungsleiterstäbe jeweils
ein erstes Endstück,
das in Richtung der Rotordrehachse betrachtet, von seinem freien
Ende bis zu Mitte des Rotors verläuft, ein zweites Endstück, das
von der Mitte des Rotors bis zu seinem freien Ende verläuft, und
in der Mitte des Rotors ein Überbrückungsstück aufweisen, das
die beiden Endstücke
miteinander verbindet. Diese Lösung
ist fertigungstechnisch einfacher zu realisieren, da die beiden
Endstücke
den gleichen Schrägungswinkel
zur Rotordrehachse aufweisen können
wie die benachbarten Leiterstäbe.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Endstücke den
gleichen Schrägungswinkel
zur Rotordrehachse aufweisen wie die benachbarten Leiterstäbe. Der
Rotor wird normalerweise aus einer Vielzahl von Rotorblechen gebildet.
Die Aufnahmeräume
für die
Leiterstäbe
können
mit herkömmlichen
Herstellungsverfahren, insbesondere durch Stanzen, kostengünstig erzeugt
werden, wenn alle Leiterstäbe
den gleichen Schrägungswinkel
aufweisen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungslinie des
resultierenden Feldvektors eine Symmetrieachse für das Überbrückungsstück bildet. Dadurch können Schwankungen
des resultierenden Feldvektors in beiden Richtungen kompensiert
werden.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Line-Start-Elektromotors unter einer bestimmten
Belastung;
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2 die
Auftragung der zugehörigen
Flussdichte über
den Rotorzähnen;
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3 den
Line-Start-Elektromotor aus 1 in einem
anderen Betriebszustand;
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4 die
Auftragung der zugehörigen
Flussdichte über
den Rotorzähnen;
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5 die
Auftragung der Differenz der in den 2 und 4 aufgetragenen
Flussdichten über den
Rotorzähnen;
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6 eine
schematische Darstellung eines in einem Stator drehbar aufgenommenen
Rotors;
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7 die
Abwicklung eines erfindungsgemäßen Rotors
mit zwei Überbrückungsleiterstäben;
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8 die
Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VIII-VIII in 7;
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9 die
Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IX-IX in 7;
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10 die
Ansicht eines Schnitts entlang der Linie X-X in 7;
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11 die
Abwicklung eines erfindungsgemäßen Rotors
ohne Leiterstäbe
in dem Verlustbereich;
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12 die
Abwicklung eines Rotors mit zwei Überbrückungsleiterstäben, die
einen größeren Schrägungswinkel
aufweisen als die benachbarten Leiterstäbe;
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13 eine ähnliche
Ansicht wie 8 für einen anderen Betriebszustand;
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14 eine ähnliche
Ansicht wie 9 für einen anderen Betriebszustand
und
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15 eine ähnliche
Ansicht wie 10 für einen anderen Betriebszustand;
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16 einen
erfindungsgemäßen Rotor
in der Draufsicht und
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17 den
Rotor aus 16 in einer Vorderansicht mit
Ausbrüchen.
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Bei
im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen hat sich gezeigt,
dass -entgegen der bisherigen Auffassung- im Betrieb eines Line-Start-Elektromotors
doch störende
Spannungen beziehungsweise Ströme
in die Leiterstäbe induziert
werden. Diese Ströme
entstehen unter anderem durch Momentpulsationen, die zum Beispiel dann
entstehen, wenn ein Kompressor, der durch den Line-Start-Elektromotor angetrieben
wird, seinen Kolbenhub ausgeführt
hat. Das verursacht einen kleinen zusätzlichen Ruck in dem synchron
mit dem Drehfeld drehenden Rotor sowie einen elektrischen Strom
in den Leiterstäben,
der wiederum die Rotorverluste erhöht und den gesamten Wirkungsgrad
des Motors reduziert.
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Hier
ist von einer 50 Hz-Pulsation die Rede. Auch die eigene Ripple des
Line-Start-Elektromotors trägt
zu der unerwünschten
Momentpulsation, und damit zur Induktion von Strömen in die Leiterstäbe, bei.
Die Momentpulsationen führen
zu Änderungen der
Polradverschiebungen, das heißt,
der normalerweise feste Winkel zwischen dem rotierenden Magnetfeld
vom Stator und dem Feld vom Rotor variiert. Die Wirkung der vorab
beschriebenen Momentpulsationen könnten dadurch entfernt werden,
dass die Stäbe
nicht schräg,
sondern parallel zur Drehachse des Rotors geführt werden. Allerdings würde dabei das
Startmoment drastisch reduziert, was in der Praxis nicht akzeptabel
ist.
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Sogar
unter perfekt balancierten Bedingungen können im stationären Zustand
des Line-Start-Elektromotors gewisse Schwankungen des resultierenden
Feldvektors auftreten. Diese Schwankungen sind auf unterschiedliche
Spaltdurchlässigkeiten
zurückzuführen, die
wiederum von den Statorschlitzen verursacht werden. Da der Rotor
Leiterstäbe
aus Aluminium enthält,
können
die Schwankungen des resultierenden Feldvektors dazu führen, dass
Ströme
in die Leiterstäbe
induziert werden, was zu Widerstandsverlusten führt.
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In 1 ist
ein Rotor 10 mit einer Vielzahl von Zähnen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
dargestellt, die radial außen
an dem Rotor 10 ausgebildet sind. Zwischen den Zähnen 1 bis
8 sind Nuten ausgebildet, in denen Leiterstäbe aus Aluminium aufgenommen
sind. Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
ist in 1 nur eine Hälfte
des Rotors 10 dargestellt. Radial innerhalb der Zähne 1 bis
8 sind Permanentmagnete 12, 13 angeordnet.
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Der
Rotor 10 ist drehbar in einem Stator 15 aufgenommen,
der radial innen mit einer Vielzahl von Aufnahmeräumen 21, 22, 23, 24, 25 für Statorwicklungen
ausgestattet ist. Die Aufnahmeräume 21 bis 25 für die Statorwicklungen
gehen radial innen in Schlitze über,
die zum Rotor hin offen sind. Sowohl im Rotor 10 als auch
im Stator 15 sind Feldlinien eines im Betrieb des Line-Start-Elektromotors
sowohl von den Statorwicklungen als auch den Permanentmagneten erzeugten
resultierenden Feldes dargestellt. Der in 1 dargestellte
Rotor wird unter einer bestimmten Last betrieben. Zu einer bestimmten
Zeit ist der Rotor so verdreht, dass der Rotorzahn 3 genau gegenüber einem
Statorschlitz angeordnet ist.
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In 2 ist
die zugehörige
Flussdichte über den
Rotorzähnen
1 bis 8 aufgetragen. Auf der Y-Achse ist die magnetische Flussdichte
B in Tesla aufgetragen. Auf der X-Achse ist der Winkel theta in
Grad deg aufgetragen. Das Bezugszeichen des entsprechenden Zahnes
1 bis 8 ist im Diagramm selbst bei den entsprechenden Graphen angegeben.
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In 3 ist
der Line-Start-Elektromotor aus 1 1/48 Umdrehung
des Rotors 10 später
als in 1 dargestellt. Der Stator 15 hat insgesamt
24 Aufnahmeräume 21 bis 25 für Statorwicklungen.
Die Räume
zwischen den Aufnahmeräumen 21 bis 25 für die Statorwicklungen
werden auch als Statorzähne bezeichnet.
In 3 sieht man, dass der Rotorzahn 3 genau gegenüber einem
Statorzahn angeordnet ist.
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In 4 ist
die zugehörige
Rotorflussdichte über
den Rotorzähnen
aufgetragen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Statorfeldvektor
um den gleichen Drehwinkel verdreht wurde und einen konstanten Wert
beibehalten hat.
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Wenn
man die über
den Rotorzähnen
aufgetragenen Flussdichten der 2 und 4 vergleicht,
sieht man, dass der absolute Wert der Flussdichte im Rotorzahn 3
abgenommen und im Rotorzahn 4 zugenommen hat. Diese Änderung
der Flussdichte in den Rotorzähnen
ist in 5 dargestellt, die sich aus einer Subtraktion
der in 4 dargestellten Flussdichten von den in 2 dargestellten
Flussdichten ergibt. Aus 5 geht hervor, dass die Flusslinien
den Leiterstab zwischen den Rotorzähnen 3 und 4 schneiden. Dort
ist die Differenz zwischen den aufgetragenen Werten der Flussdichte
am größten.
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In 6 ist
ein kompletter Rotor 10 schematisch dargestellt, der in
einem Stator 15 drehbar aufgenommen ist. Außerdem ist
in 6 die Wirkungslinie 30 des resultierenden
Feldvektors eingezeichnet. In 6 sieht
man, dass nicht nur der Leiterstab zwischen den Rotorzähnen 3 und
4 von den Hauptflusslinien durchdrungen wird, sondern auch der diametral
gegenüberliegende
Leiterstab zwischen den Rotorzähnen
3' und 4'.
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Durch
den entlang der Wirkungslinie 30 wirkenden resultierenden
Feldvektor wird in den Leiterstäben
zwischen den Rotorzähnen
3 und 4 beziehungsweise 3' und
4' ein Strom induziert.
Mit 32 und 34 sind in 6 extreme
Positionen dargestellt, die der resultierende Feldvektor im Betrieb
unter einer bestimmten Last einnehmen kann. Die in die Leiterstäbe induzierten
Ströme
führen
zu Widerstandsverlusten, die sich negativ auf den Wirkungsgrad des Line-Start-Elektromotors
auswirken. Eine Möglichkeit zur
Lösung
dieses Problems besteht darin, die betroffenen Leiterstäbe beziehungsweise
die von den Leiterstäben
gebildeten Wicklungen zwischen den Rotorzähnen 3 und 4 beziehungsweise
3' und 4' zu entfernen. Die
genaue Stelle der signifikanten Leiterstäbe hängt von der relativen Ausrichtung
des Drehfelds und des Rotorfelds ab, und somit von den Betriebsbedingungen
des Line-Start-Elektromotors.
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In 7 ist
ein erfindungsgemäßer Rotor
in Form einer Abwicklung dargestellt. Eine gestrichelte Linie 40 deutet
den Verlauf der 0°-Linie
an. In einem ersten Bereich sind fünf Leiterstäbe 41 bis 45 angeordnet,
die schräg
zur Drehachse des Rotors verlaufen. Der Winkel der Verschrägung der
Leiterstäbe 41 bis 45 beträgt 16,5°. Durch die
Anordnung der Leiterstäbe
in diesem Winkel können
besonders die höheren
Harmonischen im Spalt zwischen Rotor und Stator gedämpft werden.
In einem zweiten Bereich, der auch als Verlustbereich bezeichnet
wird, ist nur ein einziger Leiterstab 46 angeordnet, der
auch als Überbrückungsleiterstab
bezeichnet wird.
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Der Überbrückungsleiterstab 46 umfasst zwei
Endstücke 47, 48,
die parallel zu den Leiterstäben 41 bis 45 verlaufen.
Die beiden Endstücke 47 und 48 sind,
in Richtung der Rotordrehachse betrachtet, in der Mitte des Rotors
durch ein Überbrückungsstück 49 miteinander
verbunden. Durch das Überbrückungsstück 49 können die
beiden Endstücke 47 und 48 in
Umfangsrichtung des Rotors versetzt angeordnet werden. Daraus ergibt
sich ein effektiver Schrägungswinkel
von 51,5°.
Der Schrägungswinkel
dämpft
die niedrig-frequenten Harmonischen. In einem dritten Bereich des
Rotors sind zehn Leiterstäbe 50 bis 59 im
gleichen Abstand und im gleichen Winkel wie die Leiterstäbe 41 bis 45 angeordnet.
In einem vierten Abschnitt des Rotors, der auch dem so genannten
Verlustbereich zugeordnet ist, ist wieder nur ein einziger Leiterstab 60 angeordnet,
der auch als Überbrückungsleiterstab
bezeichnet wird. Der Überbrückungsleiterstab 60 umfasst, wie
der Überbrückungsleiterstab 46,
zwei Endstücke 61 und 62,
die durch ein Überbrückungsstück 63 miteinander
verbunden sind.
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In
einem fünften
Bereich des Rotors sind fünf Leiterstäbe 64 bis 68 angeordnet,
die den gleichen Schrägungswinkel
und den gleichen Abstand zueinander wie die Leiterstäbe 41 bis 45 und 50 bis 59 aufweisen.
In dem zweiten Bereich und in dem vier ten Bereich des Rotors, die
den so genannten Verlustbereich definieren, ist jeweils ein einziger Überbrückungsleiterstab 46, 60 angeordnet.
Die Anzahl der Leiterstäbe
in dem Verlustbereich ist also viel kleiner als in den Nachbarbereichen.
Dadurch wird erreicht, dass die Anzahl von Leiterstäben, in
die Ströme
induziert werden können,
im Verlustbereich niedriger ist, als in den benachbarten Bereichen.
Das wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad eines mit einem solchen
Rotor ausgestatteten Line-Start-Elektromotors aus.
Das Startmoment wird zwar ein wenig reduziert, dies wird aber von
der wesentlichen Verbesserung des Wirkungsgrads während des
Betriebs ausgeglichen.
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Ein
Rotor, wie er in 7 als Abwicklung dargestellt
ist, wird aus einer Vielzahl von Rotorblechen hergestellt. Der zweite
Bereich und der vierte Bereich des Rotors bilden den Verlustbereich
und werden jeweils aus acht Rotorblechen hergestellt. Das Überbrückungsstück 49, 63 sowie
die Endstücke 47, 48; 61, 62 sind
aus Aluminium gebildet. Sämtliche Leiterstäbe sind
durch Verbindungsringe 81, 82 an ihren Enden miteinander
verbunden.
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8 zeigt
die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VIII-VIII in 7.
Die dargestellte Ansicht entspricht einem Querschnitt durch den
Rotor an der Schnittstelle zwischen dem Verbindungsring 81 und
den Leiterstäben.
In der Mitte weist der Rotor eine Aufnahmebohrung 70 für eine (nicht
dargestellte) Welle auf. Radial außerhalb der Auf nahmebohrung 70 sind
Permanentmagneten 72 in Form einer Ellipse angeordnet.
In 8 sieht man, dass die Leiterstäbe in Aufnahmeräumen des
Rotors aufgenommen sind, die auch als Nuten bezeichnet werden. In der
Abwicklung der 7 sind demzufolge nur die Spitzen
der Nuten beziehungsweise der Leiterstäbe zu sehen.
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In 8 ist
außerdem
die Wirkungslinie 74 des Feldvektors dargestellt, der aus
dem Rotorfeld und dem Statorfeld resultiert. Die Lage der Wirkungslinie 74 hängt vom
Betriebszustand und der Belastung des Line-Start-Elektromotors ab,
der mit dem erfindungsgemäßen Rotor
ausgestattet ist.
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In 9 ist
die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IX-IX in 7 dargestellt.
Das entspricht, in axialer Richtung betrachtet, also in Richtung
der Drehachse des Rotors, einem Querschnitt durch die Mitte des
Rotors. In 9 sieht man, dass die Überbrückungsstücke 49, 63 der Überbrückungsleiterstäbe genau
in dem Verlustbereich angeordnet sind, der von den beiden Bereichen 77 und 78 gebildet
wird. Die Wirkungslinie 74 des resultierenden Feldvektors
schneidet die Drehachse des Rotors und bildet gleichzeitig eine
Symmetrieachse für
die Überbrückungsstücke 49, 63.
Die Aufnahmeräume
für die Leiterstäbe in 9 sind
gegenüber
der Darstellung der 8 um 8,25° gegen den Uhrzeigersinn verdreht.
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In 10 ist
die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie X-X in 7 dargestellt.
Die Aufnahmeräume
für die
Leiterstäbe
sind gegenüber
der Darstellung der 8 um 16,5° gegen den Uhrzeigersinn verdreht.
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Die Übergangsstücke 49, 63 sind
bei der in den 7 bis 10 dargestellten
Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Rotors
im Bereich der Wirkungslinie 74 des resultierenden Feldvektors
angeordnet. Die Wirkungslinie 74 wird auch als magnetische
Hauptachse bezeichnet. Das Übergangsstück wird
erfindungsgemäß dort angebracht,
wo ein mit dem erfindungsgemäßen Rotor
ausgestatteter Line-Start-Elektromotor,
insbesondere ein Kompressormotor, am häufigsten arbeiten wird.
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In 11 ist – nur zur
Erläuterung – eine ähnliche
Abwicklung eines Rotors wie in 7 dargestellt.
Allerdings ist in den Bereichen 77, 78 des Rotors,
die den Verlustbereich bilden, kein einziger Leiterstab angeordnet.
Das hat den Vorteil, dass der resultierende Feldvektor im Hauptbetriebszustand des
Line-Start-Elektromotors keine Leiterstäbe durchdringt. Das wirkt sich
positiv auf den Wirkungsgrad des Motors aus.
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In 12 ist
eine ähnliche
Abwicklung eines Rotors wie in 7 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. In den Bereichen 77, 78 des
Rotors, die den Verlustbereich bilden, ist jeweils nur ein einziger
Leiterstab 95, 96 angeordnet. Die Leiterstäbe 95, 96 sind
in einem idealen Schrägungswinkel
angeordnet. Allerdings ist diese Lösung aus herstellungstechnischen
Gründen
nur schwer realisierbar.
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In
den 13 bis 15 sind ähnliche Querschnitte
wie in den 8 bis 10 dargestellt. In
den 13 bis 15 ist
die Wirkungslinie 104 des resultierenden Feldvektors gegenüber der
Ausführungsform
der 8 bis 10 gegen den Uhrzeigersinn verdreht
angeordnet. Das entspricht einem Rotor für einen Kompressormotor, der
für größere Belastungen
ausgelegt ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Übergangsstücke 49, 63 dort angebracht,
wo der Kompressormotor am häufigsten arbeiten
wird.
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In 16 sieht
man einen Rotor 200 in der Draufsicht. Zwischen zwei Verbindungsringen 201 und 202 ist
eine Vielzahl von Rotorblechen angeordnet, die mit Aussparungen
für Nuten
versehen sind.
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In 17 ist
eine bestimmte Nut in einem ersten Ausbruch 209 mit dem
Bezugszeichen 210 bezeichnet. Dieselbe Nut ist in einem
zweiten Ausbruch 211 mit dem Bezugszeichen 212 bezeichnet. Die
Orte der Ausbrüche 209, 211 sind
in 16 ebenfalls mit den Bezugszeichen 209, 211 bezeichnet.
Der Winkel α zwischen
den in den Ausbrüchen 209, 211 dargestellten
Positionen der 210, 211 der gleichen Nut wird
auch als Zentriwinkel (center-Winkel) bezeichnet. Der Zentriwinkel
wird auch zur Festlegung des Verlustbereichs verwendet.