DE1056727B - Kaefiglaeufer - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß zur Erreichung optimaler Betriebseigenschaften die Stäbe des Arbeitskäfigs von Kurzschlußläufern sich gleichmäßig an der Stromaufnahme beteiligen. Dies setzt voraus, daß nicht nur der Ohmsche Widerstand der einzelnen Stäbe, sondern insbesondere auch deren Streuung untereinander gleich ist.

Diese Forderung wird in der Eraxis meist dadurch erfüllt, daß die Stäbe des Arbeitskäfigs auf einem gemeinsamen Teilkreis liegen. Dies ist der Fall sowohl bei Läufern mit einem Käfigsystem als auch bei Stromverdrängungsläufern mit mehreren Käfigsystemen.

Bei modernen Maschinen, deren Ausnutzung durch die Anwendung der in den letzten Jahrzehnten gewonnenen Erkenntnissen auf den verschiedenen Gebieten gesteigert werden konnte, sind nun die Abmessungen immer geringer geworden, was sich ganz besonders auf den Durchmesser auswirkt. Durch den verringerten Durchmesser werden bei den praktisch in Frage kommenden Läufernutenzahlen, an denen sich aus begreiflichen Gründen gegenüber früher nichts oder nicht viel ändern läßt, die Abstände von Nut zu Nut immer geringer, wie aus Abb. 1 leicht zu erkennen ist. In dieser Abbildung sind einige Nuten eines Käfigsystems gezeichnet, in der d den Durchmesser der Nut, a den geringsten Abstand zwischen benachbarten Nuten und s die Schlitzbreite bezeichnet. Die unterschiedliche Darstellungsart der Schlitzkonturen in Abb. 1 und den folgenden soll andeuten, daß die Gedankengänge sowohl für Läufer mit nur einem Käfigsystem als auch für echte Stromverdrängungsläufer gelten.

Der Abstanda wird um so geringer, je kleiner der Durchmesser wird. Der geringe Abstand führt zu einem Engpaß in der Sättigung und damit zu großem Blindstrombedarf für die Erregung. Die Stäbe dünner zu machen, scheidet aus, weil dadurch die Betriebseigenschaften des Motors, das sind Drehzahlverhalten, Überlastungsfähigkeit, Wirkungsgrad und Erwärmung, nachteilig beeinflußt würden.

Bekannt ist, an Stelle von runden Läuferstäben Profilstäbe zu verwenden, wie es Abb. 2 zeigt. Der runde Querschnitt des Läuferstabes von Abb. 1 ist in eine Lanzettform oder in eine ähnliche Form verwandelt. Von diesem Mittel wird Gebrauch gemacht, wenn die Läufer im Gießverfahren hergestellt werden können. Bei Läufern, die jedoch aus. gezogenen Stäben hergestellt werden, ist diese Ausführungsform ungünstig, weil sie abnormale Profile erfordert, wofür besondere Werkzeuge erforderlich sind. Auch gestattet eine solche besondere Form nicht die Frei-Bögigkeit in punkto Lagerhaltung und Bezugsmög-'" ' eit, die man bei runden Stäben hat.

Käfigläufer

Anmelder: Sdiordi-Werke Aktiengesellschaft, Rheydt

Dr.-Ing. Heinrich Wingen₁ Dr.-Ing. Herbert Weh
und Karl Felix, Rheydt,
sind als Erfinder genannt worden

Ferner sind Läuferausführungen bekanntgeworden,

ao bei denen die Stabzahl im Arbeitekäfig gegenüber dem Anlaufkäfig vermindert wurde. Durch den vergrößerten Abstand zwischen benachbarten Arbeitsstäben wird hierbei der magnetische Engpaß zwar vermieden, die Betriebseigenschaften werden jedoch

as verschlechtert.

Bei einer weiterhin bekanntgewordenen Anordnung (Deutsches Patent 510591) wechselt in der Arbeitswicklung immer ein dicker Stab mit zwei dünnen Stäben ab. Die zwei dünnen Stäbe liegen übereinander, und zwar derart, daß die Durchschnitts» tiefe genau so groß ist wie bei dem Originalstab. Diese Anordnung vermeidet den magnetischen Engpaß, bringt jedoch Schwierigkeiten mit sich, weil für den Arbeitskäfig zwei verschiedene Profile verwendet werden müssen. Abgesehen von der vergrößerten Lagerhaltung hat das Verfahren den Nachteil, daß es technologisch schwierig ist, abwechselnd dünne und dicke Stäbe an den Kurzschlußring hart anzulöten. Beim Hartanlöten müssen der Ring und die Stabenden auf Rotgluttemperatur gebracht werden. Bei verschieden dicken Materialien besteht die Gefahr, daß die dünnen Stäbe zu hoch oder die dicken Stäbe zu wenig erhitzt werden. Es ergeben sich dadurch schlechte Lötstellen, weil entweder das Material nicht richtig gelaufen ist oder weil das Grundmaterial schon verbrannt ist.

Ferner ist es bekanntgeworden, die aufeinanderfolgenden Stäbe verschieden groß zu machen (Schweizer Patent 161 942). Bei dieser Anordnung ergeben sich zunächst einmal die gleichen Schwierigkeiten wie oben bei dem vorgenannten Verfahren, weiterhin entsteht jedoch auch eine elektrische Schwierigkeit insofern, als ein solcher Läufer wiederum keine optimal günstigen Betriebseigenschaften haben kann. Durch

909 50W1M

Claims (5)

den Umstand der verschiedenen Stabstarken ergeben sich auch verschiedene Ströme in den einzelnen Stäben, es ergibt sich eine ungleichmäßige Stromverteilung, ein derartiger Läufer hat darüber hinaus die Eigfcfischa|t; unerwünschte Flujßoberwejjlen: zu, erzeugen, die für den Anlauf nachteilig sind und die auch im; Betrieb höhere Erwärmung geben. Bei einer weiterhin bekanntgewordenen Anordnung (Deutsches Patent 518013) wird der magnetische Engpaß dadurch vermieden.daß man die Arbeitsstäbe verschieden tief, also auf verschiedenen Teilkreisen, anordnet. Da die Sohlitzbreite bei allen Nuten jedoch dieselbe ist, haben die tiefer liegenden Stäbe höhere Streuung, dies führt dazu, daß sie sich im Betrieb weniger an der Stromaufnahme beteiligen und den Hauptläuferstrom die weniger tiefen Arbeitsstäbe führen. Ein Motor mit einem derartigen Läufer hat schlechtere Betriebseigenschaften, insbesondere einen schlechteren Leistungsfaktor und eine geringere Überlastungsfähigkeit als ein Läufer, bei dem alle Arbeitsstäbe gleich tief angeordnet sind und die sich alle gleichmäßig an der Leistungsentwicklung beteiligen. Aus diesen Gründen' haben sich solche Läufer in der Praxis nicht durchgesetzt. Diese Nutanordnung wird wohl bei einer weiteren- Läuferausführung angewendet, bei dieser wird aber dann jeweils ein hoher Stab, mit einem tiefen Stab in. Reihe geschaltet. Die zusaninMjngeh^rendan Stäbe liegen um etwa 180° elektrisch auseinander, die Hintereinanderschaltung erfordert demnach einen großen Wickelkopf. Solche Läufer sind zwar elektrisch günstig, weil die Stromverteilung durch die Hintereinanderschaltung einwandfrei erzwungen ist, &|e sind jedoch in der Fertigung teuer und auch teuer im Material, da die Hintereinandervetbindung mehr Material erfordert als ein üblicher Kurzschlußring (Deutsches Patent 627 175). Die Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile, wobei die Läuferrauten des Arbeitskäfigs ebenfalls auf verschiedenen TeiMcreisen angeordnet werden, und gemäß der Erfindung zur Erreichung gleicher Streuung und damit gleicher Stromverteilung die Schlitzbreite mit der Nuttiefe entsprechend wächst. Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Ausführung ist in Abb. 3 dargestellt. Die Läufernuten sind in bekannter Weise auf zwei Teilkreisen mit den Radien Ri und Ra angeordnet. Die Schlitze der tiefer liegenden Nuten sind in einem Ausmaß größer, das dem größeren Abstand vom Luftspalt entspricht. Die Schlitzbreite Si ist größer als die Schlitzbreite sa. Durch geeignete Wahl der Teilkreise erreicht man in bekannter Weise, daß die Abstände O1 und a2 wesentlich größer werden als der Abstand» in der Abb. 1, wodurch die Engpässe für die Sättigung vermieden sind. Durch die Anordnung der Läufernuten gemäß der Abb. 3 ist es möglich, die für die gewünschten Be- triebseigenseiiia-ften erforderlichen Stabquerschnitte unterzubringen, ohne daß eine ungleichmäßige Stromverteilung auftritt. In den folgenden Abb. 4 bis 6 sind Ausführungen dargestellt, die aus der grundsätzlichen Ausführung der Abb. 3 abgeleitet sind und die für die praktische Ausführung besondere Bedeutung haben. Es ergibt sich bei Rechnung und Entwurf der Blechschnitte vielfach, daß es mit Rücksicht auf den ίο Blindstrombedarf für den Luftspalt und mit Rücksicht auf die nicht gezeichneten Nuten des Anlaufkäfigsystems nahe der Bohrung bed Doppelkäfigmotoren unzweckmäßig ist, den Schlitz der tiefen Nuten bis an die Bohrung in- voller Breite auezuführen. In vielen Fällen ist es zweckmäßig, am Umfang des Bleches die Schlitze gleich breit zu machen und erst von einem gewissen Abstand an den Schlitz zu verbreitern, wie es beispielsweise in Abb. 4 und 5 dargestellt ist. In Abb. 5 ist der Schlitz auch in ühao mittelbarer Stabnähe auf ein kurzes Stück schmal ausgeführt, wodurch der Stab in der Läufemut eirieft besseren Sitz bekommt, was;sowohl für die Abfuhr' der Stabwärme an das Eisen als auch für die Aufnahme der Zentrifugalkräfte des Stabes vorteilhaft ist. Weiterhin kann man die Schlitze auch so ausführen, wie in Abb. 6 a und 6 b dargestellt ist, d.h., die Schlitze verbreitern sich von der Oberfläche bis zum Stab nach beliebiger Gesetzmäßigkeit, jedoch stetig. Die Anordnung der Schlitzverbreiterung hat über die genannten Vorteile hinaus noch den Nutzen, daß sie dadurch für die Kühlung wirksamer werden; weiter bringt die Schlitzverbreiterung den Vorteil, daß die Stanzstempel stabiler werden. Patentansprüche:

1. Käfigläufer, bei dem die Nuten des Arbeitskäfigs auf verschiedenen Teilkreisen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Nutenschlitze mit der Nuttiefe wächst.

2. Läufernut nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite abgesetzt ist.

3. Läufernut nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß sich die Schlitzbreite nach an sich beliebiger Gesetzmäßigkeit, jedoch stetig ändert. :

4. Läufernut nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden, gekennzeichnet durch Anwendung des Prinzips auf Läufer mit einem Käfigsystem.

5. Läufernut nach Anspruch 1 undi einem oder mehreren der folgenden, gekennzeichnet durch Anwendung auf Läufer mit mehreren Käfigsystemen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 510591, 518 013;
schweizerische Patentschrift Nr. 161 942.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen