DE2321435A1

DE2321435A1 - Anordnung zur erhoehung der axialkraft bei einem verschiebeankermotor

Info

Publication number: DE2321435A1
Application number: DE2321435A
Authority: DE
Inventors: Erhard Dipl Ing Gloeckner; Bodo Dipl Ing Dr Ulrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-04-27
Filing date: 1973-04-27
Publication date: 1974-11-07
Also published as: FR2227668A2; JPS5843989B2; DE2321435C2; FR2227668B2; US3936685A; SE401586B; IT1045729B; ATA343974A; JPS5013811A; GB1459143A; AT342705B; BE814236R

Description

Anordnung zur Erhöhung der Axialkraft bei .einem Verschiebeankermotor

Zusatz zum Patent (Anm. P 22 46 962.1 - VPA 72/3232)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erhöhung der Axialkraft bei. einem Verschiebeankermotor mit Käfigläufer, dessen Läuferblechpaket bei unerregtem Ständer und Läufer mit seinem einen Ende außerhalb der zugehörigen Außenkante des Ständerblechpaketes heraustritt und dessen sich über die gesamte Länge des Läuferblechpaketes erstreckenden Läuferstäbe durch Kurzschlußringe im Bereich der axialen Enden des Käfigläufers untereinander verbunden sind, wobei als Kurzschlußringe entweder ein Kurzschluß-Zwischenring im Zuge des Läufer,-blechpaketes in der Nähe des einen Endes und ein stirnseitiger Kurzschlußring an dem anderen Ende oder der Kurzschluß-Zwischenring und jeweils ein stirnseitiger Kurzschlußring an beiden Enden des Käfigläufers vorgesehen sind.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß die durch die Hauptreaktanz bestimmte Axialkraft insbesondere von der Luftspaltinduktion im Bereich des bei einer Axialbewegung des Läufers gegenüber der zugehörigen Außenkante des Ständerblechpaketes verschobenen Läuferabschnittes beeinflußt ist, wird durch die eingangs angeführte, in der Hauptanmeldung (Akt.Z.: P 22 46 962.1) bereits vorgeschlagene Anordnung erreicht, daß der größte Teil· der in den Läuferstäben fließenden Ströme in der Nähe des aus der Ständerbohrung heraustretenden Läuferendes über den Kurzschluß-Zwischenring kurzgeschlossen und die dämpfende Wirkung der Läuferströme auf das Luftspaltfeld im Bereich des heraus-

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tretenden außerhalb des Kurzschluß-Zwischenringes liegenden kürzeren Lauferblechpaketabschnittes vermindert wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Ausgestaltung des Gegenstandes des Hauptpatentes, um mit einfachen konstruktiven und fertigungstechnischen Mitteln eine noch weitergehende Verstärkung der Axialkraft erzielen zu können. Das ist-erfindungsgemäß dadurch möglich, daß bei gleichbleibendem Bohrungsdurchmesser des Ständerblechpaketes der kürzere Läuferblechpaketabschnitt zwischen dem Kurzschluß-Zwischenring und dem einen Ende des Läuferblechpaketes einen größeren Außendurchmesser aufweist als der längere Läuferblechpaketabschnitt zwischen dem Kurzschluß-Zwischenring und dem stirnseitigen Kurzschlußring an dem anderen Ende des Läuferblechpaketes.

Dadurch wird in Weiterführung der eingangs genannten Erkenntnis die Luftspaltinduktion im Bereich des sich unter, der Außenkante des Ständerblechpaketes bewegenden Läuferblechpaketabschnittes im Sinne einer Erhöhung der Axialkraft günstig beeinflußt. Das Luftspaltmaß des längeren Läuferblechpaketabschnittes zwischen dem Kurzschluß-Zwischenring und dem anderen Ende des Läufers wird nach den üblichen elektrischen und konstruktiven Gesichtspunkten eines Käfigläufermotors ausgelegt, während das Luftspaltmaß des kürzeren Läuferblechpaketabschnittes bis zu einem fertigungstechnisch möglichen Minimalmaß hinab verringert ist.

Zur Erzielung eines-bestimmten, insbesondere gestuften Verlaufs der Axialkraft des axial verschiebbaren Läufers ist es zweckmäßig, daß eine stufenweise Vergrößerung des Außendurchmessers des kürzeren Läuferblechpaketabschnittes vorgesehen ist, die vorzugsweise vom Kurzschluß-Zwischenring zur Außenkante des kürzeren Läuferblech pake tabsehnitt.es hin zunimmt. Damit kann beim Eintauchen des Läufers in die Ständerbohrung die Axialkraft gleichsam sprunghaft an einer bestimmten Stelle erhöht und dadurch z. B. ein Lösen einer Reibbremse sicher erreicht werden; diese Maßnahme

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ist u. a. dann besonders sinnvoll, wenn z. B. zum Zwecke der Kostensenkung größere Toleranzen der Bremsfederkraft und der Einbaumaße zugelassen werden.

Um einerseits eine hohe Axialkraft im ersten Augenblick des Einschaltens des Verschiebeankermotors als auch andererseits anschließend eine, hohe Leistuhgs- und Drehmomentenabgabe des Motors zu erreichen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die gesamte Länge des Läuferblechpaketes größer als die Länge des Ständerblechpaketes und die Länge des längeren Läuferblechpaketabschnittes zwischen den Kurzschlußringen kleiner oder gleich groß im Vergleich zur Länge des Ständerblechpaketes. Die Ausgangsstellung des heraustretenden einen Endes des Läuferblechpaketabschnittes ist bei nicht erregter Ständer- und Läuferwicklung zweckmäßigerweise derart gewählt, daß die Innenkante des kürzeren Läuferblechpaketabschnittes mit der zugehörigen Außenkante des Ständerblechpaketes gerade fluchtet oder bereits gerade innerhalb der Standerbohrung liegt.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:

Figur 1 die gemäß Hauptanmeldung vorgeschlagene Anordnung zur Erhöhung der Axialkraft bei einem Käfigläufer mit je einem stirnseitigen Kurzschlußring und einem Kurzschluß-Zwi s c henring ₅

Figur 2 einen Käfigläufer nach Figur 1, dessen einer stirnseitiger Kurzschlußring in der Nähe des Kurzschluß-Zwischenringes nachträglich abgedreht worden ist,

Figur 3 einen erfindungsgemäß aufgebauten Käfigläufer mit verringertem, jedoch konstantem Luftspalt im Bereich des kürzeren Läuferblechpaketabschnittes,

Figur 4 einen Käfigläufer nach Figur 3 mit stufenweise verringertem Luftspalt im Bereich des kürzeren Läuferblechpake tabschnitt es

Gleiche Teile sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen. . 409845/0622

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Die Zeichnung zeigt in den Figuren 1 Ms 3 in schematischer Darstellung den Schnitt durch den Käfigläufer mit einem auf einer Motorwelle 6 befestigten Läuferblechpaket 2 in der Ausgangsstellung bei nicht erregtem Ständer und Läufer; die dem Kurzschluß-Zwischenring 1 zugewandte Innenkante des kürzeren Läuferblechpaketabschnittes 21 fluchtet gerade mit der zugehörigen Außenkante des Ständerblechpaketes 7. Wird der Verschiebeankermotor ans Netz geschaltet, wird der Läufer bis zu einer Gleichgewichtslage entgegen der axialen Federkraft P. einer hier nicht dargestellten Axialfeder nach rechts bewegt und lüftet dabei eine hier ebenfalls nicht dargestellte Bremsscheibe von einem Gegenbremsbelag; gleichzeitig wird in üblicher Weise der Läufer aufgrund des sich entwickelnden Drehmomentes in Umfangsrichtung beschleunigt.

In Figur 1 sind an beiden stirnseitigen Enden des Läuferblechpaketes 2 Kurzschlußringe 4, 5 angebracht, die die in geraden oder schrägen Nuten verlaufenden, gleichzeitig mit den Kurzschlußringen 4, 5 gegossenen Läuferstäbe 8 des Käfigläufers stirnseitig jeweils untereinander verbinden. Zusätzlich ist, wie aus den Ausführungen nach Figur 1 bis 4 ersichtlich, in der Nähe des bei einer axialen Verschiebung des Käfigläufers gegenüber der Außenkante der linken Stirnseite des Ständerblechpaketes 7 nach außen heraustretenden einen Endes des Läuferblechpaketes. 2 ein Kurzschluß-Zwischenring 1 vorgesehen. Durch diesen Kurzschluß-Zwischenring 1 wird das Läuferblechpaket 2 in einen längeren Läuferblechpaketabschnitt 22 der axialen Länge b sowie einen kürzeren Läuferblechpaketabschnitt 21 der Länge a unterteilt. Das Verhältnis des Querschnitts des- linken stirnseitigen Kurzschlußringes 5 zu dem des Kurzschluß-Zwischenringes 1 kann beliebig gewählt werden, je nachdem welche Luftspaltinduktion über dem kürzeren Läuferblechpaketabschnitt 21 gewünscht wird. Der Gesamtwiderstand dieser beiden Kurzschlußringe 1, 5 sollte gleich dem des rechten stirnseitigen Kurzschlußrings4 an dem anderen Ende des Läuferblechpaketes 2 sein.

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Der Kurzschluß-Zwischenring 1 ist gleichzeitig mit den übrigen Läuferstäben 8 und den Kurzschlußringen 4, 5 des Käfigläufers im Spritzgußverfahren hergestellt. Dazu wird zweckmäßigerweise ■vor dem Spritzgießen beim Schichten des Läuferblechpaketes 2 ein Distanzstück 3 zwischengelegt derart, daß nach dem Spritzgießen zwischen dem äußeren Umfang "des Distanzstückes 9 und dem des Gesamtläufers das gewünschte radiale Maß und zwischen den dem Distanzstück 9 beiderseits benachbaren läuferblechen das gewünschte axiale Maß und damit der gewünschte Widerstand des Kurzschluß-Zwischenringes 1 erreicht wird. In üblicher Weise wird ein derartiger Käfigläufer nach dem Gießen der Nachbearbeitung eines Überdrehens unterzogen. Dabei kann dann mit einfachen fertigungstechnischen Mitteln beispielsweise mit Hilfe entsprechender Kopialineale der fertig gegossene Läufer auf die unterschiedlichen Durchmessermaße(d- im Bereich des längeren Läuferblechpaketabschnittes, dp im Bereich des kürzeren Läüferblechpaketabschnittes) abgedreht werden. Es dürfte ersichtlich sein, daß auf diese Art und Weise auch die in Figur 3a und'Figur 4a dargestellte, hinsichtlich der Einstellung eines bestimmten Axialkraftverlaufes in Abhängigkeit von dem Hubweg des Läufers besonders vorteilhafte Stufung der Außenkontur des, kurzen Läuferblechpaketabschnittes mit einfachen fertigungstechnischen Mitteln (entsprechend unterschiedliches Abdrehen des Läufers) herstellbar ist.

Ein erfindungsgemäß aufgebauter, im Bereich des kürzeren Läuferblechpaketabschnittes mit einem Luftspalt-Minimalmaß dg versehener Käfigläufer kann ohne größere Zentrierungsprobleme fluchtend in der Ständerbohrung gelagert werden, da der verringerte Luft-' · spalt nur auf einem kurzen Endabschnitt des Läufers und außerdem nur in der Nähe des den Läufer aufnehmenden Lagers vorzusehen ist.

In den Figuren 3 und 3a ist jeweils die Ausgangslage eines Käfigläufers mit einem Kurzschluß-Zwischenring 1 und einem einzigen stirnseitigeri Kurzschlußring 4 sowie mit sich über das gesamte

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Läuferblechpaket 21, 22 erstreckenden Läuferstäben 8 bei unerregtem Ständer und Läufer und somit bei unter der Wirkung einer Federkraft F~ anliegender Bremse eines?Verschiebeanker-Bremsmotors dargestellt; diese Lage entspricht somit gleichzeitig dem Kurzschlußbetrieb des Käfigläufermotors im Moment des Sinschaltens, in dem dann die Axialkraft F wifksam wird, die den Läufer entgegen der Federkraft F~ in Achsrichtung nach rechtsin die Ständerbohrung hineinzuziehen bestrebt ist. Im Sinne einer großen Axialkraft im ersten Moment des Einschaltens ist die Ausgangsstellung des heraustretenden einen Endes des Läuferblechpaketes 2 vorteilhafterweise derart gewählt, daß die Innenkante des kürzeren Läuferblechpaketabschnittes 21 mit der zugehörigen Außenkante des Ständerblechpaketes 7 gerade fluchtet. In den Figuren 4 und 4a ist jeweils eine stabile Gleichgewichtslage des rotierenden-Laufers dargestellt, in der sich in axialer Richtung ein Kräftegleichgewicht zwischen der axialen Druckfederkraft F« und der entgegenwirkenden Axialkraft F_ bei erregtem Ständer und Läufer einstellt.

Hinsichtlich der Wahl der Längenverhältnisse der beiden Läuferblechpaketabschnitte 21 bzw. 22 wird zweckmäßigerweise die gesamte Länge a + b des Läuferblechpaketes 2 größer als die Länge c des Ständerblechpaketes 7 und die Länge b des längeren Läuferblechpaketabschnittes 22 zwischen den Kurzschlußringen 1, 4 kleiner oder gleich groß im Verhältnis zu der Länge c des Ständerblechpaketes gewählt, wobei sich als besonders günstiges Verhältnis ein solches erwiesen hat, bei dem die Länge a des kürzeren Läuferblechpaketabschnittes 21 etwa das 0,1- bis 0,15-fache der Länge c des Ständerblechpaketes (je nach absoluter Größe der Länge b des längeren Läuferblechpaketabschnittes 22) beträgt.

Erläuternd sei hinzugefügt, daß man bei nur wenigen Blechen für das Zusatzblechpaket einen großen Anstieg der Axialkräft erhält, während sich bei Verwendung von einer größeren Anzahl von Blechen bei dann kleinerem Anstieg der Axialkraft nach dem Einschalten des Motors der Absolutwert der erreichbaren Axial-

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kraft zunächst erhöht und mit einer zu starken Verlängerung des Zusatzblechpaketes die Axialkraft F nicht mehr erhöht werden kann, sondern nur noch ein größerer Hub erreicht wird, was gegebenenfalls zur Kompensierung von größeren Fertigungstoleranzen vorteilhaft sein kann.

Es ist ersichtlich., daß in konstruktiv und fertigungstechnisch einfacher Weise mit Hilfe des.erfindungsgemäß ausgeführten kürzeren, bei einer Axialverschiebung heraustretenden einen Endes des Läuferblechpaketes eine in bestimmter Weise und bestimmter merklicher Größe auf den Läufer wirkende Axialkraft erzielbar ist.

4 Figuren

5 Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

( 1. !Anordnung zur Erhöhung der Axialkraft bei einem Verschiebe-—ankermotor mit Käfigläufer, dessen Läuferblechpaket bei unerregtem Ständer und Läufer mit seinem einen Ende außerhalb der zugehörigen Außenkante des Ständerblechpaketes heraus-

• tritt und dessen sich über die gesamte Länge des Läuferblechpaket erstreckenden Läuferstäbe durch Kurzschlußringe im Bereich der axialen Enden des Käfigläufers untereinander

■ verbunden sind, wobei als Kurzschlußringe entweder ein Kurzschluß-Zwischenring im Zuge des Läuferblechpaketes in der

. Nähe des einen Endes und ein stirnseitiger Kurzschlußring an dem anderen Ende oder der Kurzschluß-Zwischenring und jeweils ein stirnseitiger Kurzschlußring an' beiden Enden

des Käfigläufers vorgesehen sind (nach Patent .... Anm.

P 22 46 962.1 - YPA 72/3232), dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichbleibendem Bohrungsdurchmesser des Ständerblechpaketes (7) der kürzere Läuferblechpaketabschnitt (21) zwischen dem Kurzschluß-Zwischenring (1) und dem einen Ende des Läuferblechpaketes (2) einen größeren Außendurchmesser aufweist als der längere Läuferblechpaketabschnitt (22) zwischen dem Kurzschluß-Zwischenring (1) und dem stirnseitigen Kurzschlußring (4) an dem anderen Ende des Läuferblechpaketes (2).
2. Anordnung nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß eine stufenweise Vergrößerung des Außendurchmessers des kürzeren Läuferblechpaketabschnittes (21) vorgesehen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die .gesamte Länge (a +. b) des Läuferblechpaketes (2) größer ist als die. Länge des Ständerblechpaketes (7).
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (b) des längeren Läuferblechpaketabschnittes (22)

■ zwischen den Kurzschlußringen (1, 4) kleiner oder gleich-

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groß ist im Vergleich zu der Länge (c) des Ständerblechpaketes (7).

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstellung des heraustretenden einen Endes des Lauferblechpaketes (2) bei nicht erregter Ständer- und Läuferwicklung derart gewählt ist, daß die Innenkante des kürzeren Läuferblechpaketabschnittes (21) mit der zugehörigen Außenkante des Ständerblechpaketes (7) gerade fluchtet oder bereits gerade innerhalb der Ständerbohrung liegt.

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