DE1043483B

DE1043483B - Brake motor designed as a three-phase asynchronous motor with squirrel cage rotor

Info

Publication number: DE1043483B
Application number: DED25074A
Authority: DE
Inventors: Kurt Westphalen
Original assignee: GEORG H O DIERKING
Current assignee: GEORG H O DIERKING
Priority date: 1957-03-04
Filing date: 1957-03-04
Publication date: 1958-11-13

Description

Als Drehstrom-Asynchronmotor mit Kurzschlußläufer ausgebildeter Bremsmotor Die Erfindung betrifft einen als Drehstrom-Asynchronmotor mit Kurzschlußläufer ausgebildeten Bremsmotor, bei dem ein Teil des Ständerflusses innerhalb des Läufers aus der Radialrichtung in die Axialrichtung umgelenkt und zur Lüftung einer Bremse ausgenutzt wird.Brake motor designed as a three-phase asynchronous motor with squirrel cage rotor The invention relates to a three-phase asynchronous motor with a squirrel cage rotor Brake motor in which part of the stator flux within the rotor comes from the radial direction is deflected in the axial direction and used to release a brake.

Nach diesem Prinzip arbeitende Motoren sind in verschiedenen Ausführungsformen bekanntgeworden, z. B. durch die deutschen Patentschriften 658 834, 666 658, 943 071 und 951024.Motors operating according to this principle have become known in various embodiments, e.g. B. by the German patents 658 834, 666 658, 943 071 and 951 024.

Der Motor nach der deutschen Patentschrift 658 834 benutzt bereits einen genuteten Umlenkteil, um einen Teil des radial gerichteten Ständerflusses axial umzulenken. Der Umlenkteil ist zwar durch unmagnetische Zwischenlagen räumlich vom Hauptteil getrennt, aber nicht, wie die Erfindung bezweckt, auch magnetisch, da die Käfigwicklung den Umlenkteil mit umschließt und so eine feste transformatorische Kopplung zwischen Hauptteil und Umlenkteil bildet. Besonders nachteilig wirkt sich diese Kopplung im Augenblick des Einschaltens des Motors aus, da zu diesem Zeitpunkt, also bei noch stillstehendem Läufer, bekanntlich nur ein ganz geringer, vom ohmschen Widerstand des Kurzschlußkäfigs abhängiger Teil des Ständerflusses den Läufer durchsetzt, während der weitaus größere Teil sich als Streufluß ausbilden muß. Da die Flußverdrängung auch im Unlenkteil stattfindet, wird nur ein sehr kleiner Teil des Ständerflusses zur Lüftung der Bremse ausgenutzt, so daß gerade in dem Augenblick, in dem die Bremse gelüftet werden soll, nur eine geringe Zugkraft besteht.The engine according to German patent specification 658 834 is already in use a grooved deflection part, around part of the radially directed stator flux to deflect axially. The deflection part is spatial due to non-magnetic intermediate layers separated from the main part, but not, as the invention aims, also magnetically, because the cage winding encloses the deflection part and thus a fixed transformer Coupling between the main part and deflection part forms. It has a particularly disadvantageous effect this coupling is deactivated at the moment the motor is switched on, since at this point in time, So when the runner is still standing still, as is well known, only a very small one, from the ohmic one Resistance of the short-circuit cage-dependent part of the stator flux penetrates the rotor, while the far greater part must develop as leakage flux. Since the river displacement also takes place in the non-steering part, only a very small part of the stator flux becomes used to release the brake, so that just at the moment when the brake is to be ventilated, there is only a low tensile force.

Bei dem Motor nach der deutschen Patentschrift 666 658 ist zwar die Flußverdrängung infolge des höheren Materialwiderstandes im Umlenkteil erheblich geringer, dafür schließt sich aber ein großer Teil des vom Ständer auf den Magnetanker übertretenden Flusses infolge Fehlens einer Nutung im Magnetanker selbst und geht so für den sich zwischen dem Magnetanker und Umlenkteil bildenden magnetischen Zug verloren.In the case of the engine according to German patent specification 666 658, the Flow displacement due to the higher material resistance in the deflection part is considerable less, but a large part of the stand closes on the magnet armature overflowing flux due to the lack of a groove in the armature itself and goes so for the magnetic train that forms between the armature and the deflection part lost.

Außerdem ist die Axialkomponente des Flusses wegen des sehr spitzen Winkels des Umlenkteils nur gering, so daß auch bei dieser Ausführung nur kleine Zugkräfte auftreten können.In addition, the axial component of the flow is very sharp because of the Angle of the deflection part only small, so that only small in this version Tensile forces can occur.

Bei dem Motor nach der deutschen Patentschrift 951024 werden diese Nachteile weitgehend dadurch vermieden, daß der Kurzschlußkäfig den Umlenkteil nicht mit umschließt. Dafür ist die Motorleistung bei gleicher Statorlänge geringer als bei den vorher beschriebenen Anordnungen, denn der für die Lüftung der Bremse ausgenutzte Teil des Flusses dient nicht mit zur Drehmomentbildung.In the motor according to German patent specification 951 024, these disadvantages are largely avoided in that the short-circuit cage does not enclose the deflection part. In return, the motor power with the same stator length is lower than in the arrangements described above, because the part of the flux used for the ventilation of the brake is not used to generate torque.

Weiter ist bei dieser Bauart wegen der Halterung einzelner Weicheisensegmente im Verbundguß die Fertigung erheblich komplizierter und teurer als bei den vorher beschriebenen.This design is also due to the support of individual soft iron segments in composite casting the production is considerably more complicated and expensive than with the previous ones described.

Besonders nachteilig ist aber bei der Verwendung von Verbundguß in schnell umlaufenden Teilen die Abhängigkeit von der Qualität des Gusses. Kleine Gußfehler können wegen der großen magnetischen Kräfte und Fliehkräfte zur Zerstörung des Umlenkteils und damit des ganzen Motors führen.However, it is particularly disadvantageous when using composite casting in fast rotating parts the dependence on the quality of the cast. Small Casting defects can be destroyed due to the large magnetic forces and centrifugal forces the deflection part and thus the entire motor.

Bei der Anordnung nach der deutschen Patentschrift 943 071 wird wieder die volle Läuferlänge zur Drehmomentbildung ausgenutzt. Der Nachteil der Flußverdrängung im Augenblick des Einschaltens wird dadurch ausgeglichen, daß das sich um den Kurzschlußring des Läufers ausbildende starke Feld zur Lüftung der Bremse ausgenutzt wird, während nach erfolgtem Hochlauf ein Teil des Ständerfeldes durch einen als Polkörper ausgebildeten Teil des Läufers in die Axialrichtung umgelenkt und zum Festhalten der Bremse ausgenutzt wird.In the arrangement according to German patent specification 943 071 is again the full length of the rotor is used to generate torque. The disadvantage of the displacement of the river at the moment of switching on is compensated by the fact that it is around the short-circuit ring The runner's strong field is used to release the brake while after the run-up has taken place, part of the stator field through a pole body Part of the rotor is deflected in the axial direction and used to hold the brake will.

Auch dieser Anordnung haftet der Nachteil an, daß der der Umlenkung dienende Teil des Läufers aus einzelnen Eisensegmenten besteht, die erst durch Vergießen zu einer Einheit zusammengefügt werden.This arrangement also has the disadvantage that the deflection The serving part of the runner consists of individual iron segments that are only cast by potting can be joined together to form a unit.

Die geschilderten Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. Sie besteht in der Anordnung des einen an einem Ende des Läufers angebrachten Kurzschlußringes unmittelbar an der Welle.The described disadvantages are avoided by the invention. It consists in the arrangement of a short-circuit ring attached to one end of the rotor directly on the shaft.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in Abb. 1 dargestellt.The invention is shown in one embodiment in FIG.

Hierin bedeutet a Ständerblechpaket, b Hauptteil des Läufers, c Umlenkteil des Läufers, d Magnetanker, e und f Kurzschlußringe des Läufers, g Kurzschlußstab des Läufers. Durch die in der Darstellung gezeigte besondere Ausbildung des Läuferkäfigs werden zwei große Vorteile erzielt: 1. Es wird die ganze Läuferlänge zur Drehmoment- bildung ausgenutzt; 2. wird durch Verdrängung des Flusses im Ein- schaltaugenblick aus dem vom Käfig eingeschlos- senen Teil des Läufers der Fluß in den verbleiben- den Teil des Läufers gedrängt und so gezwungen, stirnseitig aus dem Läufer auszutreten und da- durch eine besonders hohe Zugkraft auf den Ma- gnetanker d auszuüben. Bei der eben beschriebenen Ausführung müßte der Umlenkteil in seiner Nutenzahl der jeweiligen Läufernutzahl angepaßt sein. Weil hierdurch die Serienfertigung des Umlenkteils erschwert würde, ist in der Praxis die in Abb.2 dargestellte Ausführungsform gewählt worden.Here, a stator core, b means the main part of the rotor, c the deflection part of the rotor, d magnet armature, e and f short-circuit rings of the rotor, g short-circuit rod of the rotor. Due to the special design of the rotor cage shown in the illustration, two major advantages are achieved: 1. The entire length of the rotor becomes the torque education exploited; 2. is replaced by the displacement of the river switching moment from the one enclosed by the cage part of the runner the flow into the remaining pushed the part of the runner and thus forced, to step out of the front end of the runner and due to a particularly high tensile force on the gnetanker d exercise. In the embodiment just described, the number of slots in the deflection part would have to be adapted to the number of slots in each case. Because this would make series production of the deflection part more difficult, the embodiment shown in Fig. 2 was chosen in practice.

Der Umlenkteil wird für alle Pol- und Nutzahlen gleich ausgeführt. Er erhält auf der dem Kurzschlußläufer zugekehrten Seite eine Ringnut, so daß sich beim gemeinsamen Vergießen des aus Blechen bestehenden Kurzschlußläufers b und des massiven Umlenkteils c in dieser Nut ein Zwischenkurzschlußring h bildet, der gleichsam als Sammelring für die Ströme der einzelnen Kurzschlußstäbe g dient.The deflection part is made the same for all pole and slot numbers. It receives an annular groove on the side facing the squirrel cage, so that when potting the sheet metal squirrel-cage rotor b and des together massive deflection part c in this groove forms an intermediate short-circuit ring h, which as it were serves as a collecting ring for the currents of the individual short-circuit rods g.

Von diesem Ring aus fließt der Strom durch den durch Ausgießen der Nuten des Umlenkteiles entstehenden Käfig in der durch i strichpunktiert angedeuteten Richtung und schließt sich endgültig in dem unmittelbar an der Welle befindlichen äußeren Kurzschlußring f.From this ring the current flows through the pouring out of the Grooves of the deflecting part produced in the cage indicated by dash-dotted lines i Direction and finally closes in the one located directly on the shaft outer short-circuit ring f.

Zur besseren Erläuterung des Wirkungsprinzips sind in Abb. 3 und 4 ein Umlenkteil nach der bisherigen Bauweise, also mit Kurzschlußring am Läuferaußendurchmesser, und ein Umlenkteil nach der Erfindung, also mit Kurzschlußring unmittelbar an der Welle, dargestellt.For a better explanation of the operating principle are shown in Fig. 3 and 4 a deflection part according to the previous design, i.e. with a short-circuit ring on the rotor outer diameter, and a deflection part according to the invention, so with short-circuit ring directly on the Shaft, shown.

Bei einem nach Abb. 3 ausgebildeten Läufer (z. B. deutsche Patentschrift 943 071) kann der Ständerfluß infolge der durch den Käfig hervorgerufenen starken Gegenerregung nur zu einem sehr geringen Teil in den vom Käfig umschlossenen Teil und damit in den Umlenkteil eindringen. Deshalb wird hier zur Lüftung der Bremse, durch eine besondere Ausbildung des Umlenkteiles und des Magnetankers, das sich um den Kurzschlußring ausbildende Streufeld ausgenutzt, was aber, da der Ring während des Betriebes vollkommen eisenumschlossen ist, zur Vergrößerung der Streuung und damit zu einer Herabsetzung des Kippmomentes führt. Der vom Ständerfeld hervorgerufene Flußverlauf durch den Magnetkollektor stellt sich erst nach erfolgtem Hochlauf ein.In the case of a rotor designed according to Fig. 3 (e.g. German patent specification 943 071) the stator flux can be due to the strong Counter-excitation only to a very small extent in the part enclosed by the cage and thus penetrate into the deflection part. This is why the brake is released here, by a special design of the deflection part and the magnet armature, which around the short-circuit ring forming stray field is exploited, but what, since the ring during of the operation is completely iron-enclosed, to increase the spread and thus leads to a reduction in the overturning moment. The one caused by the stand field The course of the flux through the magnetic collector is only established after the start-up has taken place.

Wie Abb. 4 zeigt, wird gerade die starke Verdrängung des Ständerflusses infolge der im Läuferkäfig im Augenblick der Einschaltung auftretenden starken Gegenerregung ausgenutzt, um eine besonders hohe Zugkraft auf den Magnetanker auszuüben. Der Fluß, der nur zu einem sehr geringen Teil in den vom Läuferstrom umschlossenen Teil eindringen kann und sich bei der bisherigen Ausführung als Streufluß (zur Hauptsache im Ständer) ausbilden mußte, findet einen Weg über den nicht mit umschlossenen Teil des Umlenkkörpers und den Magnetanker der Bremse. Wegen der durch den Kurzschlußstrom bedingten sehr hohen Erregung des Ständers und dem verhältnismäßig kleinen, für die Ausbildung des Flusses zur Verfügung stehenden Querschnitts sind die Induktionswerte im Luftspalt des Bremslüftankers und damit die Zugkräfte sehr hoch. Wie Messungen ergaben, erhöht sich die Zugkraft durch die neue Anordnung gegenüber der alten, bei der der Kurzschlußring zwischen Hauptläufer und Umlenkteil lag, auf etwa 170 %.As Fig. 4 shows, it is precisely the strong displacement of the stator flux as a result of the strong counter-excitation occurring in the rotor cage at the moment of activation exploited to exert a particularly high tensile force on the magnet armature. The river, which penetrate only to a very small extent into the part enclosed by the rotor current can and in the previous version as leakage flux (mainly in the stator) had to train, finds a way over the part of the baffle that is not enclosed and the magnet armature of the brake. Because of the very short circuit current caused high excitement of the stand and the relatively small, for training of the available cross-section of the flow are the induction values in the air gap of the brake release armature and thus the tensile forces are very high. As measurements showed, increased the tensile force due to the new arrangement compared to the old one, in which the short-circuit ring between the main runner and the deflection part was about 170%.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. As a three-phase asynchronous motor with squirrel-cage rotor trained brake motor in which part of the stator flux is within the rotor deflected from the radial direction into the axial direction and to release a brake is exploited, characterized by the arrangement of one at one end of the Runner attached short-circuit ring directly on the shaft. z. Brake motor after Claim 1, characterized in that the number of slots in the deflection part is equal to the number of slots in the rest of the squirrel-cage rotor and only two short-circuit rings on the rotor available. 3. Brake motor according to claim 1, characterized in that an intermediate short-circuit ring serving as a collecting ring between the main part and the deflection part of the rotor is located, the number of slots of the main part and the deflection part of the rotor being different could be. 4. Brake motor according to claim 1 to 3, characterized in that the main and deflection part are cast with the groove filling material in one operation and form a mechanical unit after potting. 5. Brake motor according to claim 1 to 4, characterized in that one each on both end faces of the main part Deflector is provided. 6. Brake motor according to claim 1 to 4, characterized in that d'ass the intermediate short-circuit ring engages dovetail-like in the deflection part. Publications considered: German Patent No. 943 071.