DE2059243A1

DE2059243A1 - Rotor for a reluctance motor or generator

Info

Publication number: DE2059243A1
Application number: DE19702059243
Authority: DE
Inventors: Chalmers Brian John
Original assignee: Ernest Scragg and Sons Ltd
Current assignee: Ernest Scragg and Sons Ltd
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1970-12-02
Publication date: 1971-06-16
Also published as: AU2296970A; BE759777A; NL7017653A; FR2072611A5

Description

Andrejewski & Honke PatentanwälteAndrejewski & Honke patent attorneys Diplom-PhysikerPhysicist Dr. Walter AndrejewskiDr. Walter Andrejewski Diplom-IngenieurGraduate engineer Anwaltsakte: 35 98O/Kle-Attorney's file: 35 98O / Kle-

Essen, den 30. November 1970 Kettwiger Straße 36 (th)Essen, November 30, 1970 Kettwiger Strasse 36 (th)

Patentanmeldung
Ernest Scragg & Sons Limited
Sunderland Street Works
Macclesfield, Cheshire/EnglandPatent application
Ernest Scragg & Sons Limited
Sunderland Street Works
Macclesfield, Cheshire / England

Rotor für einen Reluktanzmotor oder -generator.Rotor for a reluctance motor or generator.

Reluktanzmotoren oder -generatoren besitzen im allgemeinen aus Blechpaketen bestehende Rotore. Diese Blechpakete bestehen aus aufeinandergestapeIten Stahlblechen, sodaß die Herstellung eines derartigen Rotors zeitraubend und kostspielig ist.Reluctance motors or generators generally have Laminated stacks of existing rotors. These laminated cores consist of steel sheets stacked on top of one another, so that the production of a such rotor is time consuming and costly.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und einen Rotor in der Weise ausbilden, daß er einfach und preiswert hergestellt werden kann, ohne gegenüber den bisher üblichen Rotoren wesentlich an Leistung zu verlieren, während es außerdem möglich sein soll, einen derartigen Rotor mit höherer Drehzahl laufen zu lassen als dies bei den bisher üblichen Rotoren möglich ist.The aim of the invention is to remedy this situation and to design a rotor in such a way that it can be produced simply and inexpensively can, without significantly losing performance compared to the rotors that have been used up to now, while it should also be possible to let such a rotor run at a higher speed than is possible with the previously common rotors.

109825/1337109825/1337

Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße 3$Patent attorneys Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Strasse $ 3

Gekennzeichnet Ist ein erfindungsgemäßer Rotor für einen Reluktanzmotor oder -generator dadurch, daß er im wesentlichen aus einem massiven Zylinder mit unterschiedlicher Reluktanz aus Magnetstahl oder einem anderen Werkstoff mit gleichen magnetischen Eigenschaften besteht.Characterized is a rotor according to the invention for a reluctance motor or generator in that it consists essentially of a solid cylinder with different reluctance Magnetic steel or another material with the same magnetic properties.

Dabei wird ein derartiger Rotor Im allgemeinen aus einer massiven Stange aus Magnetstahl in der Welse hergestellt, daß diese Stange Magnetachsen mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften aufweist. Ein derartiger Rotor kann zwei Pole oder jede beliebige geradzahlige Polzahl aufweisen. Dabei kann der Rotor die Form eines Kreiszylinders mit beiderseits der Längsachse ausgebildeten Abflachungen besitzen oder er kann die Form eines Kreiszylinders mit parallel bezw. im wesentlichen parallel zu seiner Längsachse verlaufenden breiten Nuten oder Aussparungen besitzen. Die Erhöhung der Reluktanz in einer oder in mehreren Richtungen und die verstärkte Ausbildung von Magnetachsen mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften, im wesentlichen mit unterschiedlicher Reluktanz, kann dadurch erreicht werden, daß der RotDr in Längsrichtung verlaufende Sperrschichten aufweist, welche dön Magnetfluß unterbrechen. Außerdem kann der Rotor einen oder mehrere schmale Schlitze parallel oder im wesentlichen parallel zu seiner Längsachse aufweisen, welche radial oder im wesentlichen radial einwärts verlaufen. Um die Induktionseigenschaften des Rotors zu verbessern, kann der Rotor elektrisch gut leitendes Material aufweisen, wobei beispielsweise jede Abflachung, jede Aussparung, jeder Schlitz oder jede Bohrung im massiven Stahlzylinder mit Kupfer oder einem gleicherweise gut leitenden Werkstoff im Ganzen oder teilweise gefüllt sein kann. Außerdem können Stirnkappen am Rotor aus einem gut leitenden Werkstoff wie Kupfer vorgesehen werden.Such a rotor is generally made of a massive one Rod made of magnetic steel in the catfish that this rod has magnetic axes with different magnetic properties having. Such a rotor can have two poles or any even number of poles. The rotor can do this Have the shape of a circular cylinder with flats formed on both sides of the longitudinal axis or it can have the shape of a Circular cylinder with parallel respectively. broad grooves or recesses running essentially parallel to its longitudinal axis own. The increase in reluctance in one or more directions and the increased formation of magnetic axes with different magnetic properties, essentially with different reluctance, can be achieved by that the RotDr has barrier layers running in the longitudinal direction, which interrupt magnetic flux. In addition, the Rotor have one or more narrow slots parallel or substantially parallel to its longitudinal axis, which extend radially or substantially radially inward. In order to improve the induction properties of the rotor, the rotor Have electrically good conductive material, for example each flat, each recess, each slot or each Bore in the solid steel cylinder completely or partially filled with copper or an equally good conductive material can be. In addition, end caps made of a highly conductive material such as copper can be provided on the rotor.

109825/1337109825/1337

Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße 36Patent attorneys Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Strasse 36

Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen; es zeigen: A more detailed explanation of the invention emerges from the following description of some preferred exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings; show it:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;Figure 1 is a side view of an embodiment of the invention;

Figur 2 einen Querschnitt durch den Rotor aus Fig. 1;FIG. 2 shows a cross section through the rotor from FIG. 1;

Figur 3i 4 und 5 Querschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung; FIG. 3i, 4 and 5 cross sections through further exemplary embodiments of the invention;

Figur 6 eine Seitenansicht im Teilschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels;Figure 6 is a side view in partial section of another Embodiment;

Figur 7 den Rotor aus Fig. 6 im Querschnitt; undFIG. 7 shows the rotor from FIG. 6 in cross section; and

Figur 8 einen Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figure 8 shows a cross section through another embodiment of the invention.

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Rotor ist im Ganzen aus einem runden Weicheisenstab einteilig hergestellt. Der Rotor besitzt eine Welle 1 mit Lagerstellen 12 und dem eigentlichen % Rotorteil 15 mit abgefrlästen oder sonstwie abgearbeiteten Abflachungen 15· Dieses Rotorteil 13 besitzt daher unterschiedliche magnetische Eigenschaften in der senkrechten Achse D und der wagerechten Achse Q, d.h. also er besitzt zwei Magnetachsen mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften, im wesentlichen mit unterschiedlicher Reluktanz, sodaß er synchron als Rotor einer Reluktanzmaschine arbeiten kann. In die gekrümmten Mantelflächen und die Abflachungen 14 eingeschnittene schmale SchlitzeThe rotor shown in Figures 1 and 2 is made in one piece as a whole from a round soft iron rod. The rotor has a shaft 1 with bearing points 12 and the actual% rotor part 15 with abgefrlästen or otherwise processed flat portions 15 · This rotor part 13 thus has different magnetic properties in the vertical axis D, and the wage right axis Q, so that it has two magnetic axes with different magnetic properties, essentially with different reluctance, so that it can work synchronously as the rotor of a reluctance machine. Narrow slots cut into the curved lateral surfaces and the flats 14

109825/1337109825/1337

15 steuern das Eindringen des Magnetflusses in den Rotor und verändern seine Drehfeldeigenschaften»15 control the penetration of the magnetic flux into the rotor and change its rotating field properties »

Die weiteren Ausbildungen gemäß Figur 3> 4 und 5 besitzen alle die gleichen Eigenschaften, wobei Figur 3 einen Rotor mit in Längsrichtung verlaufenden breiten Aussparungen 51 mit kreisförmigem Querschnitt, Figur 4 einen Rotor mit breiten Aussparungen 41 mit teilweise kreisringförmigem Querschnitt und Figur 5 mit Flußsperrschichten 51 darstellen. Diese Sperrschichten 5I bestehen aus Kupferstreifen, jedoch kann selbstverständlich auch ein anderer unmagnetischer Werkstoff verwendet werden, oder die Zwischenräume zwischen den Massivteilen 52 und 55 können leer bleiben oder nur teilweise ausgefüllt werden. Die Magnetachsen D und Q sind in jedem Beispiel eingezeichnet. Die Herstellung eines derartigen Rotors 1st, wie jedem Fachmann einleuchten wird, wesentlich einfädler als die Herstellung eines Rotorss der üblichen Art aus aufeinandergestapelten Blechstanzteilen und ebenfalls wesentlich preiswerter. Außerdem lassen sich derartige Rotore mit wesentlich höheren Drehzahlen als die bisher üblichen Rotore betreiben, da sie infolge ihrer massiven Ausbildung eine wesentlich höhere Festigkeit besitzen als die bisher üblichen Schichtrotore.The further training according to Figure 3> 4 and 5 all have the same properties, with FIG. 3 showing a rotor with in Longitudinally extending wide recesses 51 with circular Cross-section, FIG. 4 shows a rotor with wide recesses 41 with a partially circular cross-section, and FIG. 5 with flow barriers 51. These barrier layers 5I consist of copper strips, but of course another non-magnetic material can also be used, or the Gaps between the solid parts 52 and 55 can be empty remain or only be partially completed. The magnet axes D and Q are shown in each example. Making a Such a rotor, as any person skilled in the art will understand, is much more threading in than the manufacture of a conventional rotor Kind of stacked sheet metal stamping parts and also much cheaper. In addition, rotors of this type can be operated at significantly higher speeds than the previously usual ones Operate rotors because they have a much higher strength than the usual ones due to their massive training Layer rotors.

Um den Anlaßvorgang gegenüber den in den Figuren 1 -5 dargestellten Ausführungen noch zu verbessern, können Kurzschlußringe aus Kupfer oder einem anderen gut leitenden Material vorgesehen und die Zwischenräume zwischen den Polen vollkommen oder teilweise mit Streifen oder Stäben aus einem derartigen Material angefüllt werden. In den Figuren 6 und 7 1st ein Rotor mit Kurzschlußringen 61 und Stäben 62 dargestellt. Dadurch ergibt sich effektivTo the starting process compared to that shown in Figures 1-5 To improve designs, short-circuit rings made of copper or another highly conductive material can be provided and the spaces between the poles are completely or partially filled with strips or rods of such a material will. In FIGS. 6 and 7, a rotor with short-circuit rings 61 and rods 62 is shown. This results in effective

109825/1337109825/1337

eine Käfigankerwicklung, welche, wenn auch der "Rotor selbst ein Anlaßdrehmoment ergibt, dennoch das Anlassen erleichtern dürfte.a squirrel cage winding, which, albeit the "rotor itself, is a." Starting torque results, but should facilitate starting.

Die in den Figuren 1-7 dargestellten Rotore sind im wesentlichen zweipolige Rotore. In Figur 8 ist demgegenüber ein seehsppliger Rotor äußerst einfacher Konstruktion dargestellt, welcher im wesentlichen der Ausführung gemäß Figur 3 entspMcht. Es ist klar, daß sich auch mehrpolige Versionen der in den anderen Figuren dargestellten Ausführungen ohne Schwierigkeiten herstellen lassen.The rotors shown in Figures 1-7 are essentially two-pole rotors. In contrast, in FIG. 8 there is a seehsppliger Rotor of extremely simple construction shown, which corresponds essentially to the embodiment according to Figure 3. It is clear that multi-pole versions of the designs shown in the other figures can also be used without difficulty can be produced.

Alle vorbeschriebenen Rotore lassen sich in Motoren einbauen, welche mit starrer Synchrondrehzahl arbeiten, indem der Ständer an eine Stromquelle mit starrer Frequenz angeschlossen wird, oder sie lassen sich durch Verwendung eines Frequenzwandlers oder einer Stromzufuhr mit veränderlicher Frequenz mit veränderlicher Drehzahl betreiben. Als Ständer lassen sich alle üblichen Ständer mit ein- oder mehrphasiger Wicklung verwenden.All of the rotors described above can be built into motors that work at a fixed synchronous speed by the stator connected to a power source with a fixed frequency, or they can be converted by using a frequency converter or a power supply with variable frequency operate at variable speed. All the usual ones can be used as a stand Use a stand with a single or multi-phase winding.

Ansprüche i Claims i

109825/1337109825/1337

Claims

Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger StraßePatent attorneys Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Strasse

Expectations .

l.J rotor for a reluctance motor or generator, thereby characterized in that it consists essentially of a solid cylinder (13) with different reluctance made of magnetic steel or another material with the same magnetic properties.

2. Rotor according to claim 1, characterized in that it is made from a solid rod made of magnetic steel in the manner is that this rod has magnetic axes with different magnetic properties.

3. Rotor according to claim 1 or 2, characterized in that it has the shape of a circular cylinder (13) with both sides of the longitudinal axis has formed flats (14).

4. Rotor according to claim 1 or 2, characterized in that it has the shape of a circular cylinder (13) with parallel BEZW. in the Has broad grooves or recesses (31 and 41) running essentially parallel to its longitudinal axis.

5. Rotor according to one of claims 1-4, characterized in that it has one or more narrow slots (15) parallel or has substantially parallel to its longitudinal axis.

6. Rotor according to one of claims 1-5 *, characterized in that it runs in the longitudinal direction Flußsperrsohlchten (51 respectively. 62).

109825/ 1 337109825/1 337

Patent attorneys Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Strasse 36

7. Rotor according to one of claims 1-6, characterized in that it has good electrically conductive material (61, 62) in such a Arrangement that includes an improvement in induction motor properties is achievable.

8ο rotor according to claim 7 * characterized in that each Flat (14), recess (j51 or 41), each slot (15) or any hole in the solid steel cylinder (IJ) with copper or an equally good conductive material is completely or partially filled.

9. Rotor according to one of claims 1-8, characterized in that it has end caps (61) made of a highly conductive material such as Has copper.

PAe Dr Andrejewski, Dr Honke.

109825/1337109825/1337

Blank page

COPY