DE19522671C2 - Käfigläufer für eine Asynchronmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Käfigläufer für Asynchronma­ schinen kleinerer Leistung, wie er im Oberbegriff des Patentan­ spruches 1 angeführt ist.

Ein derartiger Käfigläufer ist in der US-PS 3 612 925 beschrieben. Er besteht aus dem üblichen, zylindrischen Lamellenblechpaket mit den umfangsnahen Axialgängen für die Kurzschlußstäbe und je einer Kurzschlußscheibe an den Endseiten des Paketes. Wäh­ rend die Kurzschlußstäbe an ihrem einen Ende von einem Ring­ körper ausgehen, der nach seiner Verformung an der einen Kurz­ schlußscheibe fest anliegt, sind sie an ihrem anderen Ende als freier Endbereich ausgebildet und mit diesem Endbereich haken­ artig und radial nach innen an der anderen Kurzschlußscheibe fest anliegend umgebogen. In einer anderen Bauform der Kurzschluß­ stäbe sind diese zu zwei gleichen Montageeinheiten zusammen­ gefaßt, jeweils bestehend aus einem endseitigen Ringkörper mit den davon einseitig axial ausgehenden Kurzschlußstäben von der halben Länge des Blechpaktes. Je eine solche Einheit ist von beiden Enden des Paketes her mit ihren Kurzschlußstäben in dessen Axialgänge eingeschoben, wobei die freien Stabenden der Einheiten in den Axialgängen aneinerstoßen und miteinander verlötet sind. Ferner sind die Ringkörper der Einheiten nach ihrer Montage am Blechpaket konusstumpfförmig so verformt worden, daß sie an den Kurzschlußscheiben anliegen und diese an das Blechpaket pressen. Bei Käfigläufern dieser Art, wenn sie für Asynchronmaschinen kleinerer Leistung vorgesehen sind, bedeutet die ungünstige Lage der freien Endbereiche der Kurzschlußstäbe bzw. der erwähnten Ringkörper eine beträchtliche Vergrößerung der axialen Baulänge des Käfigläufers, was für Anwendungsberei­ che mit verhältnismäßig geringem Einbauplatzangebot einen er­ heblichen Nachteil darstellt.

Ein weiterer Käfigläufer ist in der DE 40 19 112 C2 beschrieben. Bei diesem für die Massenproduktion gedachten Käfigläufer sind die beidseitig aus dem Blechpaket herausragenden Enden der Kurzschlußstäbe durch Stauchen zu Schließköpfen verformt, die an den Kurzschlußscheiben des Blechpaketes fest anliegen. Obwohl durch das in dieser Schrift vorgeschlagene Stauchverfahren eine feste mechanische und sichere elektrische Verbindung zwischen den Kurzschlußstäben und den Kurzschlußscheiben gegeben ist, kommt es relativ häufig vor, daß die Schließköpfe im Durchmesser zu groß werden, so daß sie nach dem Stauchvorgang über den Rand des Blechpaketes teilweise radial nach außen vorstehen. Dies hat zur Folge, daß das Blechpaket nach dem Stauchen noch einmal im Durchmesser auf das erforderliche Maß gearbeitet werden muß, z. B. durch Drehen oder Schleifen, was einen zusätz­ lichen und kostenverursachenden Arbeitsgang darstellt. Bei Käfi­ gläufern für Asynchronmaschinen kleinerer Leistung bis zu etwa 200 Watt bedeutet dies einen erheblichen Kostenfaktor in der Fertigung, der die Massenproduktion solcher Käfigläufer verteuert.

In der US-PS 1 599 415 ist ein ähnlicher Käfigläufer beschrieben, bei dem die Lamellen des Blechpaketes durch zwei Endringe eingefaßt und diese Anordnung durch umfangsmäßig angeordnete Kurzschlußstäbe, deren endseits herausragende Enden zu Niet­ köpfen geformt sind, zusammengehalten werden. Obwohl der Außendurchmesser der Endringe etwas kleiner ist als derjenige der Lamellen, kommt es auch hier vor, daß die Nietköpfe beim Nietvorgang im Durchmesser zu groß werden und gegenüber den Lamellen teilweise radial nach außen vorstehen, so daß auch hier ein Nachbearbeitungsvorgang bezüglich des Außendurchmessers des Käfigläufers erforderlich ist. Somit eignet sich auch dieser Käfigläufer ebenfalls nur bedingt für die Massenproduktion.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung eines Käfigläufers der einleitend angeführten Art, der für die Massen­ produktion unter Beibehaltung seines festen mechanischen Zu­ sammenhalts einschließlich der elektrischen Verbindung seiner maßgeblichen Teile kostenmäßig günstiger und sicherer gestaltet ist, wobei die axiale Baulänge des Käfigläufers, abgesehen von seiner zentralen Welle, weiter verkürzt ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Kennzeichen des Patent­ anspruches 1 angegeben.

Durch diese Lösung wird erreicht, daß die axiale Baulänge des Käfigläufers weiter beträchtlich verkürzt ist, denn die umgeboge­ nen Enden der Kurzschlußstäbe liegen nun nicht mehr auf den Kurzschlußscheiben auf und sind mit diesen ausreichend elektrisch verbunden. Für elektrische Asynchronmotoren kleinerer Leistung ist dies ein wesentlicher Vorteil, weil der Motor kleiner gebaut werden kann und sich nun auch für einen entsprechend kleineren Einbauraum eignet. Im übrigen eignet sich der erfindungsgemäße Käfigläufer auch für die Massenproduktion, weist einen festen mechanischen Zusammenhalt auf und ist hinsichtlich der elek­ trischen Verbindung seiner entsprechenden Bauteile kosten mäßig günstiger und sicherer gestaltet.

Um die mechanisch und elektrische Verbindung der herausragen­ den Endbereiche der Kurzschlußstäbe an den Kurzschlußscheiben noch weiter zu verbessern, können die mit den Kurzschlußschei­ ben seitlich kontaktierenden Abschnitte der herausragenden End­ bereiche der Kurzschlußstäbe mit den Kurzschlußscheiben ohne Zusatzmaterial verschweißt sein, z. B. durch Laserschweißen. Hierdurch entsteht eine mechanisch sehr feste Verbindung zwi­ schen den entsprechenden Teilen, ohne daß jedoch die Gefahr besteht, daß Schweißmaterial über den Rand des Läuferblechpake­ tes radial nach außen gelangen kann.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Ausführungsbeispiel des Käfigläufers in teilweiser perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 eine Einzelheit in Seitenansicht.

Der Käfigläufer nach Fig. 1, der für Asynchronmaschinen kleine­ rer Leistung bis zu etwa 200 Watt gedacht ist, besteht aus dem in üblicher Weise lamellenartig zusammengesetzten Blechpaket 1, aus den endseitig an dem Blechpaket angeordneten, aus elektrisch leitenden Material, z. B. Kupfer, bestehenden Kurzschlußscheiben 2, von denen die hintere Scheibe nicht zu erkennen ist, und aus den am Umfangsrand des Blechpaketes 1 auf einem Kreis vonein­ ander beabstandet angeordneten Kurzschlußstäben 3, die sich durch entsprechende Durchgänge 4 im umfangsnahen Randbereich des Blechpaketes hindurcherstrecken. Mit ihren Endbereichen 5 ragen die Kurzschlußstäbe 3 aus beiden Endseiten des Blechpake­ tes heraus. Diese Endbereiche sind mit den Kurzschlußscheiben 2 elektrisch leitend und mechanisch verbunden, wobei durch die mechanische Verbindung auch das Blechpaket 1 zusammengehal­ ten wird.

Wie es besonders deutlich aus Fig. 1 zu erkennen ist, sind die herausragenden Endbereiche 5 der Kurzschlußstäbe 3 hakenartig, krallenartig oder dergleichen umgebogen, derart, daß die End­ bereiche mit ihrem Abschnitt 5a auf den beiden äußersten Lamel­ lenscheiben des Blechpaketes 1 radial nach innen weisend auf­ liegen. Hierbei werden alle Lamellenscheiben des Blechpaketes 1 fest zusammengedrückt, so daß eine feste Montage des Käfigläu­ fers gegeben ist.

In bevorzugter Ausführung sind die Kurzschlußscheiben 2 in ihrem Außendurchmesser erheblich kleiner als die Lamellen des Blech­ paketes 1, und zwar reichen die Scheiben 2 mit ihrem Außen­ durchmesser höchstens bis an den inneren Rand von sich diame­ tral gegenüberliegenden Kurzschlußstäben 3 heran. Durch diese Ausführung der Kurzschlußscheiben wird bei deren Herstellung beträchtlich an Ausgangsmaterial gespart.

Bei der Ausführungsform des Käfigläufers nach Fig. 1 sind die beiden Kurzschlußscheiben 2 mit länglichen Ausnehmungen 9 versehen, in die die umgebogenen Abschnitte 5a der Kurzschluß­ stäbe 3 hineinragen. Im gezeigten Fall erstrecken sich die zum Umfang der Scheiben 2 hin offenen Ausnehmungen 9 radial zur Längsachse 7 des Käfigläufers 1 und nehmen die herausragenden Endbereiche 5 der Kurzschlußstäbe 3 nur teilweise auf, da die Kurzschlußscheiben 2 einen verringerten Durchmesser aufweisen.

Ein sicherer elektrischer Kontakt der Abschnitte 5a mit den Scheiben 2 kann dadurch erreicht werden, daß die Abschnitte mit Preßsitz in den Ausnehmungen 9 sitzen und/oder daß sie darin mit den Scheiben verschweißt sind, vorzugsweise ohne Zusatz­ material, also materialverschweißt sind, z. B. durch Laserschwei­ ßen. Des weiteren liegen die umgebogenen Abschnitte 5a der Stäbe 3 fest an dem Blechpaket 1 an.

In allen Ausführungsformen des vorgeschlagenen Käfigläufers erfolgt die Umbiegung der Abschnitte 5a der herausragenden Endbereiche 5 der Kurzschlußstäbe 3 immer so, daß die Bereiche 5a gegenüber dem Läuferblechpaket 1 nicht nach auswärts vor­ stehen. In jedem Fall ist dadurch sichergestellt, daß eine nach­ trägliche Bearbeitung des Außendurchmessers des Blechpaketes 1 bzw. des Käfigläufers entfällt, weil nach der Montage der Kurz­ schlußstäbe 3 von diesen keinerlei Material über den Durchmesser des Blechpaketes nach außen vorsteht.

Eine bevorzugte Zuschnittlänge L der Kurzschlußstäbe 3 (Fig. 2) in Abhängigkeit von einer Länge B des Läuferblechpaketes 1 und einer Dicke D der Kurzschlußscheiben 2 ist dadurch gegeben, daß sie in den Grenzen von B + 3D bis B + 15D liegt.

In Fig. 1 ist die Antriebswelle 11 des Käfigläufers 1 in dem zentralen Durchgangsloch 10 des Käfigläufers drehfest eingesetzt. In allen Fällen ist sowohl eine feste Montage des gesamten Käfigläufers als auch eine sichere elektrische Verbindung zwischen den Kurzschlußstäben gegeben.

Claims (3)

1. Käfigläufer für eine Asynchronmaschine, mit in Durchgän­ gen des Blechpaketes angeordneten Kurzschlußstäben und mit an den beiden Endseiten des Blechpaketes anliegenden Kurz­ schlußscheiben, mit denen die aus dem Blechpaket herausragenden Endbereiche der Kurzschlußstäbe elektrisch kurzgeschlossen und mechanisch verbunden sind, wobei die herausragenden Endberei­ che in Richtung der Motorwelle hakenartig umgebogen sind, und wobei der Außendurchmesser der Kurzschlußscheiben kleiner als der innere Randabstand von sich diametral gegenüberliegenden Kurzschlußstäben des Blechpaktes ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußscheiben (2) mit länglichen, zum Umfang der Kurzschlußscheiben hin offenen Ausnehmungen (9) versehen sind und daß die umgebogenen Abschnitte (5a) der herausragenden Endbereiche (5) der Kurzschlußstäbe (3) jeweils wenigstens teilweise in die zugehörigen Ausnehmungen (9) hineinragen.

2. Käfigläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umgebogenen und in die Ausnehmungen (9) hineinragenden Abschnitte (5b) der Endbereiche (5) der Kurzschlußstäbe (3) mit den Kurzschlußstäben (2) verschweißt, vorzugsweise material­ verschweißt sind, insbesondere durch Laserschweißen.

3. Käfigläufer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zuschnittlänge (L) der Kurzschlußstäbe (3) bei einer Länge (B) des Blechpaketes (1) und einer Dicke (D) der Kurz­ schlußscheiben (2) in dem folgenden Bereich liegt: B + 3D L B + 15D