DE1538788A1

DE1538788A1 - Induktionsmotor

Info

Publication number: DE1538788A1
Application number: DE19661538788
Authority: DE
Inventors: Done Clifford Graham; Casey Eric Ronald
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1965-09-17
Filing date: 1966-09-14
Publication date: 1970-02-19
Also published as: GB1157272A; AT263926B

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL-ING. GQNTHER KOCH 1538788 DR₅TINOHAIBACh

8 München 2, 14.September 1966

UNSER ZEICHEN: 10517 -

The English Electric Company Limited, London, England. Induktionsmotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Induktionsmotor mit Käfigläufer, der Endringe aufweist,und mit einem Bremsmechanismus, der automatisch aus der Bremsstellung freigegeben wird, ™ wenn der Rotor erregt wird und der automatisch durch Federkraft in die Bremsstellung zurückgeführt wird, wenn der Motor abgeschaltet wird. -

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Motor, bei welchem der Bremsmechanismus axial relativ zu dem Läufer durch elektromagnetische Kräfte beweglich ist, die auftreten, wenn der Motor angeschaltet wird.

Die Erfindung geht aus von einem Induktionsmotor mit Käfigläufer, der Ehdringe aufweist, und mit einem Bremsmechanismus, der axial relativ zu dem Läufer so verschieblich ist, daß sich der Bremsmechanismus in die Brerasstellung bzw. aus dieser heraus bewegt, wobei der Bremsmechanismus durch Federkraft in die Bremsstellung vorgespannt ist und aus dieser Bremsstellung durch elektromagnetische Kräfte heraus bewegt wird, wenn der Motor angeschaltet

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Gemäß der Erfindung 1st ein derartiger Induktionsmotor in der Weise ausgebildet, daß' der Bremsmechanismus anfänglich in die Freigabestellung durch elektromagnetische Kräfte überführt wird, die durch den in der Läuferwicklung und einem der Endringe fließenden Strom erzeugt werden, wenn der Motor angelassen wird,und daß der Bremsmechanismus danach völlig in die Freigabestellung Üb erge~ führt und in dieser Stellung gehalten wird durch elektromagnetische Kräfte, die im Läufer erzeugt werden.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigens Fig. 1 einen Schnitt durch einen der Antriebsseite des Motors

gegenüberliegenden Teil des Motors, Fig. 2 eine Einzelheit des in Fig.l dargestellten Motors in

größerem Mäßstab,
Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig.2 in einer anderen Arbeitsstellung.

Fig. 1 zeigt Einzelheiten des Motors, an dem dem Antrieb gegenüberliegenden Ende. Dieser Motor weist ein Gehäuse 10 auf, in dem der lameliiert© Ständerkern 11 angeordnet 1st. Der Kern weist eine zylindrische Bohrung auf. Einzelheiten der Ständerwicklung sind nicht dargestellt, sondern nur die Endwindungen 12.

Der Läufer des Motors ist mit 13 bezeichnet und er 1st von dem Ständer durch einen Luftspalt 14 getrennt. Der Läufer ist starr auf einer Welle 15 befestigt und wird von Lagern getragen, von denen eines mit 16 bezeichnet und in der Zeichnung dargestellt

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ist. Das Lager 16 wird von einer Endplatte 17 des Motors getragen, die durch nielit-dargestellte Mittel am Rahmen 10 festgelegt ist.

Der Laufer weist eine Käfigwicklung auf (in der Zeichnung nicht dargestellt) mit Verbindungsendringen, von denen der Endring 37 auf der dem Antrieb gegenüberliegenden Seite dargestellt ist.

Das Ende des Läufers ist mit einer ringförmigen Ausnehmung 50 versehen, in der ein Ring aus magnetischem Werkstoff 51 festgelegt ist, der im einzelnen weiter unten beschrieben wird.

Die Endplatte 17 ist mit' mehreren äußeren Kühlrippen ausgestattet, von denen eine mit dem Bezugsζeichen 18 bezeichnet ist. Innen ist die Endplatte 17 mit einer Bremsfläche 19 versehen, die mit einem Bremsmechanismus 20 zusammenwirkt, der weiter unten im einzelnen beschrieben wird.

Auf dem Ende der Welle 15 ist ein Gebläse 21 festgelegt, das Luft durch eine Abdeckung 22 einsaugt und Über das Motorgehäuse ausbläst. ' ■

Der Bremsmechanisraus 20 besteht aus mehreren Teilen, die sich von einer Hülse 23 aus erstrecken, deren innere Oberfläche eine Ausnehmung aufweist, die zwei Ringoberflächen 24 und 25 bilden*, und die Lageroberflächen darstellen, auf denen die Hülse axial auf der Motorwelle 15 verschieblich ist. Eine Bewegung der Hülse 23

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■längs der Welle 15 wird durch einen Stift 26 begrenzt, der in der Hülse 23 festgelegt ist und in eine Ausnehmung 27 der Welle 15 eingreift.

Die.Ausnehmung 27 erstreckt sich im wesentlichen radial in der Welle 15 und hat die Form eines sich in Achsrichtung erstreckenden Langlochs. .

Der Stift 26 dient auch zur Übertragung der Bremskraft vom Bremsmechanismus auf den Läufer des Motors.

Die Bremsstellung der Bremse 20 wird durch eine Schraube 28 eingestellt, die axial in die Welle eingeschraubt ist und diese Schraube kann außerdem so eingestellt werden, daß die Bremse außer Eingriff kommt, wenn der Bremsmechanismus in seine Freigabestellung überführt wird.

Radial von der Hülse 23 stehen im Abstand zueinander mehrere Arme vor, von denen einer mit 29 bezeichnet ist und die äußeren Enden dieser Arme tragen einen Bremsring JO, der eine keilförmige Querschnittsgestalt hat und auf dessen äußerer Oberfläche ein Bremsbelag 31 angeordnet ist, der mit der Bremsoberfläche 19 der Endplatte 17 zusammenwirkt. Der Itarld 32 des Brems ringes liegt dicht an der gegenüberliegenden inneren Oberfläche des Rahmens 10, so daß nur ein kleiner Ringluftspalt zwischen diesen beiden Teilen verbleibt, so daß eine Dichtung geschaffen wird, die verhindert, daß Fremdkörper in den Motor eintreten.

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Am anderen Ende weist die Hülse 23 zwei vorspringende Teile auf, nämlich einen sich in Radialrichtung erstreckenden Ringflansch aus magnetischem Werkstoff und einen sich in Achsrichtung er-

aus streckenden zylindrischen Abschnitt 34, ebenfalls/(ferro-)magnetischem Werkstoff. Der Plansch 33 weist außerdem einen sich in Achsrichtung erstreckenden Ringabschnitt 35 auf, der ebenfalls aus magnetischem Werkstoff besteht und von dem Plansch 33 vorsteht. Der Ringteil 35 erstreckt sich nach dem Ende des Läufers 13 und beläßt nur einen kleinen Luftspalt A zwischen diesen beiden Teilen. Wie ersichtlich, bilden die Teile 33,34 und 35 gemeinsam eine λ Ringkammer 36, in die der Endring 37 einsteht.

Die Teile 33,34 und 35 bestehen gemäß dem vorgeschriebenen Ausführungsbeispiel aus magnetischem Werkstoff und sind einstückig mit der Hülse 23 hergestellt. Diese Teile können aber auch einzeln hergestellt werden und von der Hülse getragen werden, vorausgesetzt, daß sie aus dem erforderlichen ferromagnetischen Werkstoff bestehen. In gleicher Weise können die Arme 29 und der Ring 30 getrennte Bauteile darstellen, die auf der Hülse 23 festgelegt sind. ^{

Zwischen dem Teil 33 und den Rippen 29 und dem Ring 30 befinden sich einige Stege 39, die die Luft um die Wicklungsenden 12 zirkulieren lassen, um die Wicklung zu kühlen.

"•A

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Der zylindrische Teil 34 erstreckt sich in das Innere der ringförmigen Ausnehmung 50 des Läufers 15 und weist einen Böhrungsabschnitt 40 mit vergrößertem Durchmesser auf, der zusammen mit einer entsprechend vergrößerten Bohrung 41 im Läufer eine Schraubenfeder 52 beherbergt. .

Der Grund der erweiterten Bohrungsabschnitte 40 und 41 wird von Ringflächen 43 bzw. 44 gebildet, zwischen denen die Feder 42 zusammengepreßt wird, so daß bei nicht-erregtem Motor der Bremsmechanismus 20 in die Bremsstellung vorgespannt ist.

Die Ausbildung des zylindrischen Abschnittes 34 und des gegenüberliegenden Teiles des Läufers kann am besten aus Fig.2 ersehen werden. In diesefc Figur sind diese Teile vergrößert dargestellt und zwar in der gleichen Stellung wie in Fig.l, d.h. der Brems« mechanismus befindet sich in der Bremsstellung.

Die aus magnetischem Werkstoff bestehende Hülse 51 ist mit drei Ringnuten 52 ausgestattet, so daß vier vorstehende Ringstege 53 verbleiben. Das Ende des zylindrischen Abschnitts 34 ist mit ähnlichen Ringnuten 54 ausgestattet, so daß drei vollständige Ringstege 55 verbleiben, wobei eine als vierte Rippe wirkende Durchmessererweiterung 55A vom Ende der Hülse gebildet wird.

Die Rippen des zylindrischen Abschnitts 34 ,und der Hülse 51 sind in Achsrichtung in gleichem Abstand zueinander angeordnet und voneinander durch einen Luftspalt B distanziert.

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Der Bremsmechanismus arbeitet wie folgt: In dem Augenblick, in dem die Ständerwieklungen erregt werden und der Läufer noch stillsteht, fließt ein hoher Strom im Läuferkäfig und den Kurzschlußringen 37· Das resultierende Magnetfeld um den Kurzschlußring herum verläuft in Pfaden P (strichliert in Fig.2 dargestellt). Dieser Magnetpfad verläuft in dem magnetischen Werkstoff des zylindrischen Abschnitts 3^ und erzeugt somit eine Anziehungskraft über dem Luftspalt A. Wenn diese Kraft- die durch die Feder H-2 ausgeübte Kraft übersteigt, bewegt sich der gesamte Bremsmeehanismus 20 axial nach g dem Rotorkern 13 hin und löst demgemäß die Bremse, so daß der Läufer beschleunigt werden kann.

Wenn der Läufer beschleunigt wird, dann fällt der Strom im Kurzschlußring ab, aber gleichzeitig wird ein Magnetfluß über den gegenüberliegenden Ringrippen 53*55 von Läufer bzw. zylindrischem Hülsenabschnitt 34 aufgebaut. Dieser Fluß, der über den Luftspalt B verläuft, sucht den Bremsmechanismus in der gelösten Stellung zu halten, so daß der Läufer bis auf seine Betriebsdrehzahl hochlaufen kann.

Unter diesen Bedingungen fällt der Strom in der Läuferwicklung weiter ab, aber gleichzeitig dringt der Magnetfluß, der im Motor aufgebaut wird, tiefer in den Läufer ein, bis ein wesentlicher magnetischer Fluß zwischen den gegenüberliegenden Stegen 53,55 erzeugt ist. Dieser Fluß bewirkt, daß die Stege 53 und 55 aufeinander ausgerichtet werden, so daß sich der Bremsmechanismus

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weiter von dem Läuferkern wegbewegt. Schließlich nehmen die Stege 53 und 55 die in Pig.3 dargestellte Stellung ein, wobei der Bremsmechanismus in seiner gelösten Stellung dargestellt .ist."

Wenn die Ständerwicklung abgeschaltet wird, dann wird der Bremsmechanismus freigegeben und bewegt sich unter der Vorspannkraft der Feder 42, in seine Bremsstellung.

Die Erfindung wurde vorstehend unter. Bezugnahme auf eine Anordnung beschrieben, bei der vier Stege 53 und insgesamt vier wirksame Stege 55 und 55A vorgesehen sind, jedoch kann auch jede andere .gewünschte- Zahl von Stegen vorgesehen werden. Die Stege brauchen auch nicht vollständig ringförmig zu sein, sondern sie können auch Unterbrechungen aufweisen, und zwar in Gestalt von Zähnen oder Vorsprüngen.

Weiterhin können verschiedene Abwandlungen der Anordnung zur Vorspannung des Br.emsmechanismus in die Bremsstellung getroffen werden und durch diese Abwandlungen, die weiter unten beschrieben werden, kann entweder die Feder 42 ersetzt werden oder sie kann in Verbindung damit benutzt werden. In gleicher Weise können diese Abwandlungen in Verbindung mit oder ohne Feder 42 -Anwendung.finden.

Gemäß einer Abwandlung werden Schraubenfedern in dem Ringflansch 33 angeordnet und üben einen Druck gegen den Kurzschlußring 37 des., Laufers aus. Stattdessen können die Schrauben'federh auch

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zwischen den Stegen 29 und dem Ringflansch 55 angeordnet sein, wobei die Federn durch den Plansch 55 hindurchstehen, um einen Druck gegen den Kurzschlußring 37 auszuüben oder es können Plungerkolben durch den Ringflansch 53 geführt sein, damit sie sich auf dem Kurzschlußring 57 abstützen können.

Gemäß einer weiteren Abwandlung kann die Motorwelle 15 mit einem Ringflansch in der Nähe des Lagers 16 ausgestattet sein und eine Schraubenfeder kann zwischen einem solchen Flansch und dem Bremsmechanismus angeordnet werden, um den Bremsmechanismus in die ä Bremsstellung vorzuspannen (in diesem Falle ist eine Zugschraubenfeder vorzusehen). Gemäß den vorbeschriebenen Ausführungen sind die Schraubenfedern symmetrisch angeordnet und eine Zahl von sechs Schraubenfedern hat sich als zweckmäßig erwiesen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung könnten z.B. sechs Federn benutzt werden, um die einzige Feder 42 zu ersetzen, wobei die sechs Federn sich in Achsrichtung längs der Rotorwelle erstrecken, und zwar im wesentlichen in der gleichen. Lage wie die Feder 42, jedoch in einem etwas größeren Ringraum.

Natürlich könnten auch andere elastische Vorspannmittel an Stelle der Schraubenfedern vorgesehen werden, z.B. Gummikörper oder mehrere Teilerfedern. ·

Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche:

1. Induktionsmotor mit Käfigläufer, der Endringe aufweist, und mit einem Bremsmechanismus, der axial relativ zu dem Läufer so verschieblich ist, daß sich der Bremsmechanismus in die Bremsstellung bzw. aus dieser heraus bewegt, wobei der Bremsmechanismus durch Federkraft in die Bremsstellung vorgespannt ist und aus dieser Bremsstellung durch elektromagnetische Kräfte heraus bewegt wird, wenn der Motor angeschaltet wird,

dadurch gekennzeichnet, " daß der Bremsmechanismus anfänglich in die Freigabestellung durch elektromagnetische Kräfte überführt wird, die durch den in der Läuferwicklung und einem der Endringe fließenden Strom erzeugt werden, wenn der Motor angelassen wird, und daß der Bremsmechanismus danach völlig in die Freigabestellung übergeführt und in dieser Stellung gehalten wird durch elektromagnetische Kräfte, die im Läufer erzeugt werden.

2. Induktionsmotor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Bremsmechanismus eine auf der Rotorwelle (15) gleitbar gelagerte Hülse (23) aufweist, daß der Bremsmechanismus mit der Hülse beweglich ist, deren eines Ende einen ersten magnetischen Bauteil (35) aufweist, der im Abstand zu dem . benachbarten Rotorkurzschlußring liegt und diesen umgibt, wobei

ein zweiter magnetischer Bauteil (3¹I) sich in das Innere , des Läufers hinein erstreckt, wobei der erste magnetische

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Bauteil gemäß dem in dem benachbarten Kurzschlußring fließenden Strom wirksam wird, um den Bremsmechanismus axial aus der Bremsstellung wegzuverschieben, wenn der Motor aus dem Stillstand heraus erregt wird, und daß der zweite magnetische Bauteil gemäß einem Fluß wirksam wird, der im Läuferkern erzeugt wird, um den Bremsmechanismus in die vollgelöste Stellung zu überführen und ihn in dieser Stellung zu halten, wenn der Motor hochläuft und seine volle Drehzahl erreicht.

5. Motor nach Anspruch 2, λ

dadurch g e k e η η ζ e i ohne t , daß der zweite Magnetische Bauteil einen magnetischen Ringkörper aufweist, der im Abstand zum Läufer und zur Läuferwelle liegt und mehrere äußere Vosprünge (55) aufweist, die mit einem vom Läufer (lj5) getragenen Magnetkörper (51) zusammenwirken, der ähnliche, aber nach innen vorstehende Vorsprünge (53) aufweist, die von den Gegenvorsprungen des Körpers (.J4) im Abstand liegen.

4. Motor nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge als Ringstege (53,55) ausgebildet sind, die im wesentlichen aufeinander ausgerichtet sind, wenn der Bremsmechanismus voll in seine Freigäbestellung überführt

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3· Motor nach den Ansprüchen 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2j5) axial begrenzt gleitbar auf der Mötörwelle (15) gelagert ist und die Bremskraft von dem Bremsmechanismus auf den Läufer überträgt.

6. Motor nach Anspruch 5-, . ■

dadurch gekennzeichnet,

daß die Motorwelle (15) mit einer radialen öffnung (27) ausgestattet ist, in die ein an (fr Hülse (25). festgelegter Stift W (26) einsteht, der in der Ausnehmung begrenzt axial beweglich

ist und die Bremskraft des Bremsmechanismus auf den Läufer Überträgt.

7· Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, umι den Bremsmechanismus.:.. manuell in die Freigabestellung zu überführen.

8. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsmechanismus in seine Bremsstellung durch eine oder mehrere Schraubenfeder vorgespannt ist.

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