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Käfigläufer für einen Induktionsmotor mit axialem Luftspalt Die Erfindung
bezieht sich auf einen Käfigläufer für einen Induktionsmotor mit axialem Luftspalt,
bestehend aus einer ringförmigen Scheibe, die in unregelmäßiger Verteilung eine
Anzahl von axial gerichteten Blöcken aus magnetischem Material aufweist, die in
ein nichtmagnetisches, gutleitendes Material eingebettet sind, so daß ungefähr radial
verlaufende, zusammenhängende Kanäle aus dem gutleitenden Material entstehen.
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Bei einem bekannten Käfigläufer dieser Art ist die ringförmige Scheibe
durch spiralförmiges Aufwickeln eines Magnetblechstreifens gebildet, der entlang
der einen Kante mit Kerben versehen ist, die so bemessen und angeordnet sind, daß
sie nach dem Aufwickeln die gewünschten, etwa radial verlaufenden, unregelmäßigen
Kanäle bilden. In diese Kanäle wird dann das Leitermaterial eingegossen. Man erhält
dadurch einen Läufer, dessen Gesamtwiderstand für ein befriedigendes Drehmoment
ausreichend niedrig ist und der eine Anzahl von bevorzugten Wegen für die Wirbelströme
in dem Material aufweist, das besser leitet als das Magnetmaterial des Grundelements.
Diese bekannte Ausführung des Läufers führt andererseits zu keiner übermäßigen Vergrößerung
des magnetischen Luftspalts der Maschine, so daß also der gewünschte Wirkungsgrad
nicht beeinträchtigt wird. Diese Ausführungsform weist jedoch einige Nachteile auf.
Um die Einkerbung des Magnetblechstreifens nicht übermäßig kompliziert zu machen,
nimmt man gewöhnlich einen gleichförmigen Schritt; beim spiraligen Wickeln ergibt
sich dadurch ein merklicher Verlust an nutzbarer Fläche für die besser leitenden
Kanäle infolge der Abschnitte der Kanäle, die in bezug auf die Zähne des spiraligen
Blechs einspringen und Sackgassen bilden. Die Wahl eines sich ständig ändernden
Kerbenschritts ist zwar möglich, doch entstehen dadurch in der Praxis Komplikationen
sowohl für die Bearbeitung als auch für die Bestimmung des Verhältnisses der magnetischen
zu den nichtmagnetischen Flächen des Läufers. Auch ist zu beachten, daß dieser Schritt
bereits gewisse Bedingungen erfüllen muß, damit die Kanäle nicht zu sehr radial
liegen und zu gleichförmig auf dem offenen Kranz verteilt sind, was zur Bildung
unerwünschter Oberwellen beim Betrieb der Maschine führen würde.
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Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Käfigläufers
der eingangs angegebenen Art, der sich einfacher herstellen läßt.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die magnetischen
Blöcke in Löcher eingesetzt sind, die in mehreren konzentrischen Reihen in einer
ringförmigen Scheibe aus dem gut leitenden Material angebracht sind.
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Bei dem nach der Erfindung ausgeführten Käfigläufer ist das Verhältnis
von Magnetmaterial zu Leitermaterial durch die Zahl und die Größe der Löcher genau
festgelegt. Die Löcher können nach Belieben so verteilt werden, daß jede gewünschte
Unregelmäßigkeit im Verlauf der leitenden Kanäle erhalten wird. Die Bildung von
nicht ausgenutzten Sackgassen ist dabei von vornherein unmöglich.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die unregelmäßige
Verteilung ohne besondere Schwierigkeit dadurch erhalten werden, daß die Löcher
in jeder Reihe in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind.
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Eine besonders einfache und billige Herstellung des Käfigläufers ergibt
sich, wenn in Weiterbildung der Erfindung die magnetischen Blöcke einzelne Bolzen
sind, die in die Löcher der Scheibe so eingesetzt sind, daß sie auf beiden Seiten
mit der Scheibenoberfläche abschneiden. Vorzugsweise sind in diesem Fall die Bolzen
in der Scheibe vernietet.
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Wenn es jedoch erwünscht ist, einen größeren Anteil an Magnetmaterial
im Luftspalt zu erhalten, kann dies nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung
dadurch erfolgen, daß die magnetischen Blöcke aus einem Stück mit einer magnetischen
Scheibe bestehen, die an der einen Stirnseite der Scheibe aus gut leitendem Material
anliegt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Darin zeigt F i g. 1 eine Teilansicht der Oberfläche eines Käfigläufers nach der
Erfindung,
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie a-a von F i g.
1 bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung und F i g. 3 einen Schnitt nach
der Linie a-a von F i g. 1 bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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F i g. 1 zeigt die Hälfte der Luftspaltseite des Käfigläufers eines
Induktionsmotors mit axialem Luftspalt. Er besteht aus einer Scheibe 1 aus gut leitendem,
nichtmagnetischem Material, beispielsweise Kupfer, in der Löcher angebracht sind,
die mit Blöcken aus magnetischem Material gefüllt sind. Es sind drei Reihen von
magnetischen Blöcken 2, 3 und 4 dargestellt, die mit der Oberfläche der Scheibe
1 abschneiden. Die Blöcke sind bei diesem Beispiel rund, und ihre Querschnitte sind
etwa gleich, was jedoch nicht zwingend ist; ihre Querschnitte könnten auch von der
Mitte zum Umfang der Scheibe zunehmen, beispielsweise so, daß in jedem ringförmigen
Streifen auf der Scheibe das Verhältnis der Kupferfläche zur Eisenfläche annähernd
konstant ist. Obgleich die Blöcke in drei Reihen angeordnet sind, ist ihre Verteilung
doch insofern unregelmäßig, als die äußere Reihe 27 Blöcke (3 - 9 Blöcke), die mittlere
Reihe 21 Blöcke (3 - 7 Blöcke) und die innere Reihe 15 Blöcke (3 - 5 Blöcke) enthalten,
wobei die Zahlen 9, 7 und 5 keinen gemeinsamen ganzzahligen Teiler besitzen. Diese
Verteilung ist natürlich nur als Beispiel anzusehen. Die Form der Blöcke kann ebenfalls
verändert werden, so daß diese beispielsweise sektorförmig oder länglich sind.
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Bei der Ausführungsform von F i g. 2 sind die magnetischen Blöcke
einzelne Bolzen, die beispielsweise aus Weicheisen oder Weichstahl bestehen und
vollständig durch die massive Scheibe 1 aus Kupfer oder einem ähnlichen Material
hindurchgehen. Die Herstellung erfolgt dadurch, daß die Scheibe durchbohrt wird
und daß in die Löcher die Bolzen aus magnetischem Material eingepreßt werden. Die
Bolzen können zur besseren Befestigung in dem Kupfer auch vernietet werden.
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Bei der Ausführungsform von F i g. 3 ist eine magnetische Scheibe
5 vorgesehen, die auf geeignete mechanische und/oder chemische Weise so bearbeitet
worden ist, daß sie an einer Seite Zapfen aufweist, welche die zuvor erwähnten Blöcke
2, 3, 4 darstellen. Rings um diese Zapfen ist, beispielsweise auf elektrochemischem
Wege, ein nichtmagnetisches Leitermaterial so aufgetragen worden, daß es mit den
Vorderflächen der Zapfen abschneidet, oder auf den Zapfen ist eine mit entsprechenden
Löchern versehene Scheibe aus einem solchen Material angepreßt worden. Die Scheibe
5 könnte im übrigen auch auf beiden Seiten Zapfen tragen und mit dem nichtmagnetischen
Material versehen sein. In beiden Fällen kann die Scheibe 5 entweder massiv oder
lamelliert sein, wobei sie im letzten Fall mit ihren Zapfen durch Bearbeitung aus
einem spiralförmig aufgewickelten Blech hergestellt sein kann. Die Verhältnisse
der Oberflächen und der Volumen des magnetischen Materials und des nichtmagnetischen
Leitermaterials können für jeden besonderen Fall in der gewünschten Weise bemessen
werden; beispielsweise können diese Volumen und Oberflächen des magnetischen Materials
und des nichtmagnetischen Leitermaterials gleich groß gewählt werden.