DE1292741B

DE1292741B - Kaefiglaeufer for an induction motor with an axial air gap

Info

Publication number: DE1292741B
Application number: DES78636A
Authority: DE
Original assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Current assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Priority date: 1957-11-13
Filing date: 1958-08-26
Publication date: 1969-04-17
Also published as: BE581572A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfigläufer für einen Induktionsmotor mit axialem Luftspalt, bestehend aus einer ringförmigen Scheibe aus magnetischem Material, die durch spiralförmiges Aufwickeln eines Magnetblechstreifens gebildet ist, am inneren und äußeren Umfang je einen Ring aus Leitermaterial hat und mit mehreren annähernd radialen Kanälen versehen ist, die mit einem Leitermaterial gefüllt sind, das die Ringe aus Leitermaterial an mehreren über die Scheibe verteilten Stellen miteinander verbindet.The invention relates to a squirrel cage for an induction motor with axial air gap, consisting of an annular disc made of magnetic Material formed by helically winding a magnetic sheet metal strip is, on the inner and outer circumference each has a ring made of conductor material and with several approximately radial channels are provided, which are filled with a conductor material are that the rings of conductor material at several points distributed over the disc connects with each other.

Bei den bekannten Käfigläufern dieser Art verlaufen die leitenden Kanäle in völlig gleichmäßigen Abständen und mit gleichbleibender Breite geradlinig in radialer Richtung oder gekrümmt zwischen den beiden leitenden Ringen, so daß die Käfigwicklung das Aussehen eines völlig gleichmäßigen Speichenrades hat. Diese Ausbildung des Käfigläufers ergibt keine gute Ausnutzung des Magnetflusses und daher keinen optimalen Wirkungsgrad, weil sich das Verhältnis von Leitermaterial zu magnetischem Material auf jedem Umfang von innen nach außen ändert, während das Magnetfeld an jeder Stelle gleich ist. Auf Grund der Wechselwirkung zwischen dem Ständer mit konstantem Magnetfeld und dem Läufer mit veränderlichem Eisen-Leitermaterial-Verhältnis tragen daher die verschiedenen Abschnitte des Läufers in unterschiedlicher Weise zur Erzeugung des Drell= moments bei. Das optimale Verhältnis kann dabei nur für einen bestimmten Umfang der Läuferscheibe eingehalten werden.In the known squirrel cage of this type, the conductive run Channels in completely evenly spaced and straight lines with constant width in the radial direction or curved between the two conductive rings, so that the cage winding has the appearance of a perfectly even spoked wheel. These Training of the squirrel cage does not result in good utilization of the magnetic flux and therefore not optimal efficiency, because the ratio of conductor material to magnetic Material on each perimeter changes from the inside out as the magnetic field changes every place is the same. Due to the interaction between the stand with constant Magnetic field and the rotor with a variable iron-conductor material ratio hence the different sections of the rotor to generate in different ways of the drill = moment. The optimal ratio can only be for a certain one Circumference of the carrier disc are adhered to.

Es sind auch Käfigläufer dieser Art bekannt, bei denen die Nuten für das Einlegen der Wicklungsleiter dadurch gebildet sind, daß der Magnetblechstreifen vor dem spiralförmigen Aufwickeln an der Kante mit Kerben versehen wird, die sich beim Aufwickeln zu den Nuten aneinanderfügen. Diese Herstellungsart ist jedoch kompliziert, weil die Kerben in sehr genau berechneten wachsenden Abständen liegen müssen. Es ist zwar behauptet worden, daß eine gleichbleibende Kerbenteilung gekrümmte Nuten ergäbe, doch ist diese Behauptung offensichtlich falsch. Unabhängig davon, ob die Nuten gerade oder gekrümmt verlaufen, muß die Zahl der Kerben auf jedem Umfang der Scheibe die gleiche sein, was mit- einer gleichbleibenden Kerbenteilung niemals erreicht werden kann. Ob die Kerben gerade oder gekrümmt verlaufen, hängt vielmehr allein davon ab, ob die Kerbenabstände schneller oder langsamer wachsen. Im übrigen bleibt der zuvor geschilderte Nachteil des unvollkommenen Wirkungsgrads unabhängig davon bestehen, ob die Nuten gerade oder gekrümmt verlaufen, denn in allen Fällen ergibt sich von innen nach außen eine Änderung des Eisen-Leitermaterial-Verhältnisses.There are also squirrel cage of this type are known in which the grooves for the insertion of the winding conductors are formed in that the magnetic sheet metal strip before the spiral winding is provided with notches on the edge, which are join together when winding to form the grooves. However, this type of production is complicated, because the notches must lie at very precisely calculated increasing distances. It it has been claimed that a constant notch pitch curved grooves would result, but this claim is obviously wrong. Regardless of whether the Grooves are straight or curved, the number of notches on each circumference of the Washer will be the same, which will never be the same with a constant notch pitch can be reached. Rather, it depends on whether the notches are straight or curved solely depends on whether the notch spacing grows faster or slower. Furthermore the previously described disadvantage of the imperfect efficiency remains independent consist of whether the grooves are straight or curved, for in all cases there is a change in the iron / conductor material ratio from the inside to the outside.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Käfigläufers der eingangs angegebenen Art, der bei sehr einfacher Herstellung über seine ganze Fläche ein gleichbleibendes Eisen-Leitermaterial-Verhältnis aufweist und daher einen verbesserten Wirkungsgrad des Induktionsmotors ergibt.The object of the invention is to create a squirrel cage rotor specified type, which is very simple to manufacture over its entire area has a constant iron-conductor material ratio and therefore an improved Efficiency of the induction motor results.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Magnetblechstreifen zuvor entlang einer Kante über die ganze Länge in gleichen Abständen mit gleichförmigen Einkerbungen versehen ist, wobei das Verhältnis zwischen der Breite der Kerben und der Breite der dazwischenliegenden Zähne entsprechend dem gewünschten konstanten Verhältnis von magnetischem Material zu Leitermaterial gewählt ist.According to the invention, this object is achieved in that the magnetic sheet metal strip previously along an edge over the entire length at equal intervals with uniform Notches is provided, the ratio between the width of the notches and the width of the teeth in between according to the desired constant Ratio of magnetic material to conductor material is selected.

Bei dem erfindungsgemäßen Käfigläufer ist das Verhältnis zwischen Leitermaterial und magnetischem Material an jeder Stelle durch das Verhältnis zwischen der Breite der Kerben und der Breite der dazwischenliegenden Zähne bestimmt. Da die Einkerbungen völlig gleichmäßig sind, ist auch dieses Verhältnis an jeder Stelle der Läuferscheibe das gleiche. Jeder Abschnitt des Käfigläufers trägt also in Verbindung mit dem gleichförmigen Magnetfeld in gleichem Maße zu der Erzeugung des Drehmoments bei. Bei optimaler Wahl des Verhältnisses zwischen Leitermaterial und magnetischem Material gilt dieses optimale Verhältnis für jeden Abschnitt des Läufers. Der Wirkungsgrad des Induktionsmotors ist daher besser als bei den bekannten Induktionsmotoren, bei denen das optimale Verhältnis nur für einen Umfang des Läufers eingehalten werden kann und auf jedem anderen Umfang davon abweicht.In the squirrel cage according to the invention, the ratio is between Conductor material and magnetic material at each point by the ratio between the width of the notches and the width of the teeth in between. There the notches are completely even, this ratio is also at every point the carrier disk is the same. Each section of the squirrel cage is therefore connected with the uniform magnetic field in equal measure to the generation of the torque at. With an optimal choice of the ratio between conductor material and magnetic Material, this optimal ratio applies to each section of the runner. The efficiency of the induction motor is therefore better than the known induction motors which the optimal ratio can only be maintained for one circumference of the runner can and deviates from it on any other extent.

Der nach der Erfindung ausgeführte Käfigläufer besitzt sehr unregelmäßig geformte und verteilte Kanäle, die mit dem Leitermaterial gefüllt sind. Diese Form ergibt den zusätzlichen Vorteil, daß die bekannten Auswirkungen der Nutungsoberwellen beseitigt werden, wodurch der Wirkungsgrad noch weiter verbessert wird.The squirrel cage made according to the invention is very irregular shaped and distributed channels filled with the conductor material. This form gives the additional advantage that the known effects of the slot harmonics can be eliminated, whereby the efficiency is further improved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der. Zeichnung dargestellt, die in einer Seitenansicht einen Teil des ringförmigen Käfigläufers zeigt.An embodiment of the invention is in. Drawing shown, which shows in a side view part of the annular squirrel cage.

Der in der Zeichnung dargestellte Läufer besteht aus einer Scheibe, die aus einem spiralförmig aufgewickelten magnetischen Blechband 1 geformt ist. Bevor das magnetische Blechband in die Spiralform gebracht wird, wird darin eine Folge von rechteckigen Kerben 2 gleicher Breite angebracht, zwischen denen Zähne 3 gleicher Breite stehenbleiben. Sobald das Blechband 1 auf diese Weise aufgewickelt ist, wird Leitermetall, beispielsweise Aluminium, in die Ausnehmungen eingegossen, welche durch die Kerben in der aus dem spiralförmig aufgewickelten Blechband gebildeten Scheibe entstehen. Dieser Gießvorgang wird so durchgeführt, daß gleichzeitig zwei leitende Ringe am inneren und am äußeren Umfang der Scheibe entstehen. Der innere Ring, der nicht dargestellt ist, kann auch zugleich mit der Nabe des Läufers geformt werden. Der mit 4 bezeichnete äußere Ring hält zusammen mit dem inneren Ring das spiralförmig aufgewickelte Blechband zusammen.The rotor shown in the drawing consists of a disc, which is formed from a spiral wound magnetic sheet metal strip 1. Before the magnetic sheet metal strip is brought into the spiral shape, a Sequence of rectangular notches 2 of equal width attached, between which teeth 3 of the same width. As soon as the sheet metal strip 1 is wound up in this way conductor metal, for example aluminum, is poured into the recesses, which are formed by the notches in the from the spirally wound sheet metal strip Disc emerge. This casting process is carried out so that two at the same time conductive rings arise on the inner and outer circumference of the disc. The inner one Ring, which is not shown, can also be formed at the same time as the hub of the rotor will. The outer ring labeled 4 holds together with the inner ring the spirally wound sheet metal band together.

Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, liegen die so gebildeten leitenden Kanäle in unregelmäßigen Abständen und haben auch unregelmäßige oder gewundene Formen zwischen den beiden leitenden Ringen. Jedoch haben alle diese Kanäle eine im allgemeinen radiale Richtung. Sie sind ferner in unregelmäßiger Weise an verschiedenen Stellen auf der Oberfläche des Läufers miteinander verbunden.As can be seen from the drawing, the conductive ones formed in this way lie Canals at irregular intervals and also have irregular or sinuous shapes between the two conductive rings. However, all of these channels generally have one radial direction. They are also in an irregular manner in different places connected to each other on the surface of the runner.

Bei der bevorzugten Ausführungsform hat jeder Zahn 3 die Breite a und jede Kerbe 2 die Breite b, wobei das Verhältnis a : b gleich 1: 2 gewählt wird. Für dieses Verhältnis kann jedoch auch ein anderer Wert gewählt werden, der kleiner als 1 ist. Die radiale Breite der Kerben 2 und der Zähne 3 entspricht der Dicke e des Blechbandes 1, die kleiner als die Breite a ist.In the preferred embodiment, each tooth 3 has the width a and each notch 2 the width b, the ratio a: b being selected to be 1: 2. However, another value that is less than 1 can also be selected for this ratio. The radial width of the notches 2 and the teeth 3 corresponds to the thickness e of the sheet metal strip 1, which is smaller than the width a.

Der Widerstand des Läufers hängt von dem spezifischen Widerstand des Leitermetalls, der Tiefe der Kerben und dem Querschnitt der Endringe ab. Er hängt aber auch von dem Verhältnis a : b ab. Der dem magnetischen Erregerfluß entgegengesetzte magnetische Widerstand hängt von der Oberfläche der magnetischen Zähne, also von dem Verhältnis a : (a +b) ab. Wenn beispielsweise a : b gleich dem Wert 1: 2 gewählt wird, ist das Verhältnis der für den Fluß vorhandenen magnetischen Oberfläche zu der gesamten Oberfläche der Scheibe annähernd 1: 3 (bis auf die Flächen der Endringe). Dieses Verhältnis ist zur Erzielung eines guten magnetischen Wirkungsgrades des Läufers in der Maschine besonders günstig.The resistance of the rotor depends on the resistivity of the conductor metal, the depth of the notches and the cross-section of the end rings. But it also depends on the ratio a: b . The magnetic resistance opposite to the magnetic excitation flux depends on the surface of the magnetic teeth, i.e. on the ratio a: (a + b). For example , if a: b is chosen equal to the value 1: 2, the ratio of the magnetic surface available for the flux to the total surface of the disc is approximately 1: 3 (except for the areas of the end rings). This ratio is particularly favorable for achieving a good magnetic efficiency of the rotor in the machine.

Claims

Claim: squirrel cage for an induction motor with axial Air gap consisting of an annular disc of magnetic material that is formed by spirally winding a magnetic sheet metal strip, on the inside and outer circumference each has a ring made of conductor material and approximately with several is provided radial channels which are filled with a conductor material that the Rings made of conductor material with one another at several points distributed over the disk connects, characterized in that the magnetic sheet metal strip previously along a Edge over the entire length at equal intervals with uniform notches is provided, the ratio between the width of the notches and the width of the teeth in between according to the desired constant ratio is chosen from magnetic material to conductor material.