DE2226015C2 - Thermisch hochbelastet Asynchronmotor, insbesondere für Schwerstantriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen thermisch hochbelasteten Asynchronmotor, insbesondere für Schwerstantriebe, mit einem als Kurzschlußläufer ausgebildeten Läufer, hei dem der Kurzschlußkäfig aus Läuferstäben und Kurzschlußringen besteht und die Kurzschlußringe in radialer Richtung unmittelbar durch Abstützstege festgelegt sind und jeder Abstützsteg mit an den Stirnseiten des Läuferpaketes befindlichen Rotordruckringen fest verbunden ist.

Rin derartiger Asynchronmotor ist offenkundig vorbenutzt worden.

Läuferwicklungen von Asynchronmotoren mit Kurzschlußläufern unterliegen während des Hochlaufs des Motors auf Nenndrehzahl erheblichen thermischen Beanspruchungen. Die Höhe und die Dauer dieser Heaiispruchungen sind abhängig von der Höhe des 211 überwindenden Gegendrehmomentes der Last und der Größe der zu beschleunigenden Schwungmassen, welche die Hochlaufzeit des Motors bestimmen. Analog hierzu ist der Bremsvorgang durch Gegensirom zu sehen. Ferner ist die Zahl der Anläufe und Bremsungen in einer bestimmten Zeit, z. B. Schaltungen pro Stunde, mitbestimmend für die Höhe der auftretenden Temperaturen und darüber hinaus ein Maß für die Zahl der Ieinperaturwechsel, aus denen sich die mechanischen Beanspruchungen des Materials ergeben.

Bei entsprechend hohen thermischen Beanspruchungen der Käfigwicklung kommt es zu Ausdehnungen der Lauferstäbe und Kurzschlußringe. Die ursprünglich rotationssysmmetrisch angeordneten Kurzschlußringe werden aus ihrer Mittenlage ausgelenkt, und es treten Unwuchtkräfte auf, welche die Käfigwicklung zusätzlich beanspruchen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Übergangswiderstände an den Verbindungsstellen zwischen Läuferstab und Kurzschlußring unterschiedlich sind, wie z.B. bei Lötverbindungen. Hierdurch

ergeben sich ortlich unterschiedliche Erwärmungen. Die Folge dieser Beanspruchungen sind Deformationen und Beschädigungen der Käfigwicklungen durch Rißbildung.

In dem Buch »Konstruktion elektrischer Maschinen« von Eugen Wiedemann und Walter Ke 11 eηberg e r, 1967, S. 300, sind zur Erfüllung von Erfordernissen bei hoher thermischer Beanspruchung verschiedene Arten der Verbindungen zwischen den Läuferstäben und den Kurzschlußringen beschrieben. So sind Hochstabrotoren für Schweranlauf bekannt, bei denen sich die Wicklungsstäbe dank der elastischen Verbindung mit den Kurzschlußringen bei den auftretenden hohen Temperaturen im radial äußeren Querschnitt freier ergeben. Auch sind Doppelnutrotoren bekannt, bei denen die Kurzschlußringe der Arbeits- und Anlaufwicklungen zur Entlastung der freien Wickelstabenden bei großen Beschleunigungen und Schlagen gegen Verdrehen gesichert sind.

Es ist ferner eine elektrische Maschine mit Käfigwicklung (DE-PS 6 95 339) bekannt, bei der zur Verhinderung radialer Wärmeausdehnung der Endring zusätzlich Schrumpfringe, die auf die Endringe geschrumpft sind, angeordnet sind. Um den Widerstand gegen Brüche zu vermindern, sind bei dieser Maschine nicht nur die Enden zweier benachbarter Stäbe mit Abstand voneinander an den Wänden jeder Nut befestigt, sondern die Endringe sind derart gestaltet, daß sie groDe massive Schrumpfrin^e aufnehmen können.

Auch ist eine aus einem scheibenförmigen Stützkörper bestehende Vorrichtung zum Zentrieren von Läuferkurzschlußringen bei Asynchronmotoren (CH-PS 2 35 64)) bekannt. Diese Vorrichtung gestattet im wesentlichen eine Beschränkung von Ausdehnungen der Kurzschlußringe in radialer und axialer Richtung bei Belastungen thermischer Art.

Ferner wird noch auf einen Rotor für einen elektrischen Motor (US-PS 27 81 465) hingewiesen, der in Verbindung mit Pinnpen arbeitet und dabei hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt ist. Auftretende Zentrifugalkräfte bei Rotation werden dadurch beschränkt, indem die Schlitze für die Aufnahme der Läuferstäbe mit nachtraglich verschließbaren öffnungen versehen sind.

Die bereits erwähnten Maßnahmen zur Vermeidung von Schaden des Kurzschlußkäfigs sind jedoch bei denjenigen Motoren wenig wirksam, bei denen zu der hohen thermischen Belastung noch eine große Schalthäufigkeit kommt. Abgesehen von den Verformungen des Käfigs hat die unterschiedliche Erwärmung zwischen Läuferwickluiig und l.äiifereisen eine Längenausdehnung der Liiiiferstäbe mit anschließender Schrumpfung heim Abkühlen zur Folge, wobei das Läufereisen nicht in gleicher Weise reagiert. Hierdurch ergibt sich eine Wanderung des Käfigs in Längsrichtung. Diese Erscheinung tritt besonders bei Moloren mit vertikal angeordneter Welle sowie bei Maschinen mit isolierter Läuferwickliing auf. Durch die hohe thermische Beanspruchung schrumpft die Isolation, die Läuferstäbe und damit auch der Käfig lockern sich im Läuferpaket. Letzten lindes führt diese Längsbewegung zur Beschädigung oder zur Zerstörung des Käfigs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Asynchronmotor mit Kurzschlußläufer sowohl für thermisch hohe Belastungen als auch für große Schalthäufigkeit zu schaffen, wobei die unterschiedlichen Bewegungen des Kurzschlußkäfigs in axialer und radialer Richtung auf ein für den Motor unschädliches Maß zu beschränken sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Asynchronmotor der eingangs genannten Art dadurch gelost, daß jeder Kurzschlußring in axialer Richtung beidseitig durch an den Abstützstegen befestigte Haiieglieder uiter Berücksichtigung eines Wärmespiels fixiert ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Haltegiieder zu beiden Seiten der Abstützsiege angeordnet und jeweils an der Basis mit dem zugeordneten Abstützsteg fest verbunden.

In einer weiterer. Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Halteglied mit einem Verstärkungselement ausgestattet.

Auch wird es hierbei als vorteilhaft angesehen, daß die Halteglieder an dem zugehörigen Abstützsieg in axialer Richtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Abstützstege und die Halteglieder leicht herzustellen sind und eine Montage in den Asynchronmotor einfach ist. Dabei kann die Anzahl der Abstützstege und der Halteglieder den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Außerdem führt der Einsatz der Abstützstege und der Halleglieder bei den geschilderten Einsatzbedingungen zu einer größeren Lebensdauer des Kurzschlußkäfigs und somit des gesamten Motors.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Asynchronmotors mit Abstützsteg und Haltegliedern in Vorderansicht,

'■'> Fig. 2 in Seitenansicht.

In den Fig. 1 und 2 sind die den Kurzschlußkäfig Dildenden Kurzsch'ußringe mit 1 und die L.äuferstabe mit 2 bezeichnet. Abstützstege 3 sind mit Rotordruckringen 4 fest verbunden, die am I.auferpaket ϊ

π angebracht sind. Zu beiden Seiten der AbsUit/sic-ge I sind Haltegiieder 6 angebracht, die an ihrer Basis um den jeweiligen Abstützsieg eine feste Verbindung 7 haben. Die Halteglieder 6 sind an den Absiützsiegni i in axialer Richtung gegeneinander versetzt angeordnet

2» Jedes Halleglied 6 weist eine Verstärkung 8 juf. auhui eine Bewegung des Kurzschlußkäfigs in .m.iler Richtung verhindert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Thermisch hochbelasteter Asynchronmotor, insbesondere für Schwerstantriebe, mit einem als Kurzschlußläufer ausgebildeten Läufer, bei dem der Kurzschlußkäfig aus Läuferstäben und Kurzschlußringen besteht und die Kurzschlußringe in radialer Richtung unmittelbar durch Abstützstege festgelegt sind und jeder Abstützsteg mit an den Stirnseiten des Läuferpaketes befindlichen Rotordruckringen fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kurzschlußring (1) in axialer Richtung beidseitig durch an den Abstützstegen (3) befestigte Halteglieder (6) unter Berücksichtigung eines Wärmespiels fixiert ist.

2. Asynchronmotor nach Anspruch ), dadurch gekennzeichnet, daß die Halteglieder (6) zu beiden Seiten der Abstützstege (3) angeordnet sind und jeweils an. der Basis mit dem zugeordneten Abstützsteg fest verbunden sind.

3. Asynchronmotor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Halteglied (6) mit einem Verstärkungselement (8) ausgestattet ist.

4. Asynchronmotor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteglieder (6) an den zugehörigen Abstützsteg (3) in axialer Richtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.