DE2552715C3

DE2552715C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der hysteretischen Eigenschaften von Läufern für Hysteresemotoren

Info

Publication number: DE2552715C3
Application number: DE19752552715
Authority: DE
Inventors: Ottmar Dipl.-Ing. 8047 Karlsfeld Kreissl
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MT Aerospace AG
Priority date: 1975-11-25
Filing date: 1975-11-25
Publication date: 1978-11-16
Also published as: NL170566B; NL170566C; FR2333249B1; NL7612066A; DE2552715A1; IT1063548B; GB1531357A; JPS6010268B2; JPS5265484A; DE2552715B2; FR2333249A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung der hysteretischen Eigenschaften von Läufern *° für Hysteresemotoren, insbesondere schnellaufende Motoren, bei dem der Läufer einem Prüfstator zugeordnet ist.

Die Läufer von Hysteresemotoren müssen, um das Erreichen der Nennleistung und des Nennwirkungsgrades zu gewährleisten, ganz bestimmte magnetische Eigenschaften aufweisen, wobei Unstetigkeiten sowohl im Härteverfahren als auch in der Zusammensetzung des Materials der Läufer in noch unbekannter und zum Teil nicht reproduzierbarer Weise Störungen bewirken.

Somit ist die Entwicklung eines Läufers mit kontinuierlichen Messungen zur Erprobung des jeweils erreichten Ergebnisses verbunden. Bei strengen Anforderungen der Toleranzen muß eine Überprüfung der magnetischen Eigenschaften der Läufer selbst nach ihrer serienmäßigen Anfertigung noch erfolgen.

Bisher bekannte Prüfmethoden beruhen auf die Ermittlung und Auswertung der Magnetisierungskurve des Läufers, zu deren Zweck der Prüfling in einem Prüfmotor eingesetzt und nach einem vorbestimmten Programm hochgedreht wird. Die beanspruchte Prüfzeit ist bei diesem Verfahren relativ hoch, so daß es in vielen Fällen, wie beispielsweise für Serienprüfungen recht unrationell ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ^tr~> Verfahren zur Prüfung von Läufern für Hysteresemotoren zu entwickeln, das mit geringem Aufwand an Zeit und Meßzeug eine hinlängliche Prüfung der abgegebenen elektrischen Motordaten zuläßt

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Statorwicklung an eine vorbestimmte Spannung mit vorbestimmter Frequenz angelegt und der bei durch eine Bremswirkung im Stillstand beharrendem Läufer resultierende Statorstrom gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird

Der Stillstandsstrom steht außer mit dem Drehmoment auch mit der von der Hystereseschleife des Läufers umschlossenen Fläche in gewisser Beziehung, so daß mit der erfindungsgemäßen Statorstrommessung ein einfaches und rasch vollziehbares Verfahren zur Überprüfung von Läufern bzw. von elektrischen Motordaten erreicht ist Es entfällt somit gegenüber den bisher bekannten Methoden die Zeit zum Einbau in eine Prüfvorrichtung, zum Hoch- und Abfahren des Motors, sowie zum Durchlaufen eines gesonderten Prüfprogramms. Die Prüfvorrichtung muß nicht mehr dazu imstande sein, wie bisher einen Motor aus dem Stillstand hochzuziehen; es genügt ein Ablesen des Stromflusses in allen Phasen der Statorwicklung, sowie ein Vergleichen des Ablesewertes mit dem über eine gewisse zulässige Toleranzbreite gestreuten Sollwert

In einer Reihe von Laufversuchen wurde nachgewiesen, daß das erfinderische Verfahren der Stillstandsstrommessung es ermöglicht, die Reproduzierbarkeit der Zuordnung von charakteristischen Motordaten zum Stillstandsstrom innerhalb der Meßgenauigkeit nachzuweisen und somit die magnetischen Eigenschaften von Läufern für Hysteresemotoren zu kontrollieren. Soweit die verglichenen Läufer innerhalb vorgeschriebener und technisch üblicher Toleranzen an Form, Material und Kristallform gleichartig sind, genügt das einmalige Ermitteln des Sollwertes und einmaliges Aufstellen von Zuordnungskurven, um über das erfindungsgemäße Verfahren aufgenommene Wirkleistung, Wellenleistung, Kippmoment, Leistungsfaktor, Wirkungsgrad und Kompensationskapazität direkt mit jeweils hinlänglicher Genauigkeit anzugeben. Es ist darüber hinaus möglich, über eine automatisierte Prüfanlage alle genannten Werte als Prüfungsbericht selbsttätig auszudrucken, wobei an die Aufsteilung der Prüfanlage, keinerlei Anforderungen zu richten sind, während ein Fahrversuch wegen der möglichen hohen Drehzahlen (einige 10⁴ U/min) unter Umständen völlig erschütterungsfreie, gepanzerte Prüfstände erfordert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß für Messungen an verschiedenen Läufern jeweils der selbe Stator verwendet wird. Gegenüber anderen Lösungen, z. B. dem Vermessen zusammengehöriger Gesamtmotoren, weist das Vermessen mit jeweils dem gleichen Stator das Eliminieren eines relativ großen Toleranzfeldes auf, das sich der erfindungsgemäß gemessenen Wellenleistung aufmultipliziert. Im übrigen ist es durch die Ausgestaltung der Erfindung möglich, ein Prüfgerät zu entwickeln, das bereits am Herstellungsort der Läufer seine Anwendung findet und somit Schadlieferungen verhindert. Dieser Umstand ist insbesondere in den Fällen von Bedeutung, für deren Fertigung besonders hohe Stückzahlen anstehen.

Vorteilhaft ist es, wenn für die Statorwicklung die für den Nennbetrieb des Hysteresemotors bestimmte Spannung und Frequenz vorgesehen ist. Durch diese Ausgestaltung werden die Prüfungsvoraussetzungen dem Nennbetrieb angenähert, wodurch die durch weitere Zuordnungen von Meß- und Nennwert entstehenden Toleranzen vermieden werden.

Eine zusätzliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß als Sollwert der Statorstrom bei einem stillstehenden Läufer verwendet wird, deren in an sich bekannter Weise im Fahrversuch geprüfte Leistung den Anforderungen genügt Hierbei ist es möglich, stichprobenartig den Sollwert zu überwachen, bzw. ohne Ändern des an sich bekannten Fahrversuchs rasch anwendbare Sollwerte zu ermitteln, ohne daß hierzu theoretische Zusammenhänge in Betracht gezogen werden müßten.

Die Aufgabenstellung erstreckt sich weiterhin auf eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Prüfungsverfahrens, die möglichst einfach und billig ausgeführt sein soJl.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser weiteren Aufgabe besteht darin, daß die Vorrichtung einen Prüfstator und ein zentrierendes Distanzstück aufweist, dessen Oberseite zur zentrischen Aufnahme eines Läufers ausgebildet ist. Das zentrierende Distanzstück besteht aus einem Material, dessen elekt.ische und • magnetische Eigenschaften denen des Mediums gleichen, das den Luftspalt zwischen Stator und Läufer im Betrieb ausfüllt; im Anwendungsfall schnellaufender Motoren beziehen sich die Eigenschaften auf Hochvakuum. Die Dicke des Distanzstücks muß hierbei genau der Dicke des Luftspalts entsprechen. Das gesonderte Distanzstück kann bei Abnutzung oder Beschädigung ausgetauscht werden, während der Meßstator beibehalten wird. In diesem Falle kann ein vorher vermessener Läufer zum Eichen der verschiedenen. Distanzstücke verwendet werden.

Eine Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, daß als Prüfstator der des zum Läufer gehörigen Hysteresemotors verwendet wird. Hierbei ist eine bestmögliche Reproduzierbarkeit des Meßergebnisses gewährleistet; darüber hinaus besteht die Möglichkeit, unter der Menge der in Serie hergestellten Statoren mehrere genau gleichartige auszuwählen, die zur Herstellung mehrerer genau gleichartiger Prüfvorrichtungen dienen. Es entfällt somit das aufwendige Anfertigen eigener, möglichst gleichartiger Prüfstatoren; gleichartige Prüfstatoren aber ermöglichen einmalige Sollwertversuche, die für alle Prüfstatoren gültig sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung schematisch dargestellt

Fig.] zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

In einem Gestell 1 ist ein Prüfstator 2 angeordnet und vergossen. Dem Stator 2 ist ein Distanzstück 3 zentrierend aufgesetzt, das den zu prüfenden Läufer 4 zentrisch und planparallel aufnimmt Die Statorwicklung ist an einen Generator 5 angeschlossen. Ferner ist ein Meßgerät 6 zum Messen des Statorstroms vorgesehen.

Im Prüfvorgang wird das Prüfling auf das Distanzstück 3 aufgesetzt und unter eine Bremswirkung gesetzt, sofern die durch das Eigengewicht hervorgerufene Haftreibung nicht ausreicht, dem vom Magnetfeld während der Messung auferlegten Drehmoment entgegen zu stehen. Nach Anschließen der Statorwicklung an eine vorbestimmte Spannung und Frequenz wird der entsprechend der magnetischen Charakteristik des Prüflings sich einstellende Statorstrom gemessen und zur Beurteilung der Eigenschaften des Läufers mit einem Sollwert verglichen. Der Sollwert kann beispielsweise mittels eines bereits erprobten Standardläufers an der Prüfvorrichtung ermittelt werden.

Der über das Gerät 6 gemessene sogenannte Stillstandsstrom steht in gewissen Beziehungen zu den elektromagnetischen Eigenschaften, die den mit dem entsprechenden Läufer ausgerüsteten Hysteresemotor charakterisieren. Somit besteht beispielsweise ein Zuordnungsverhältnis zwischen dem Stillstandssirom / und dem Motordrehmoment M, das durch die Kurve 7 in Fig.2 dargestellt ist. Mit den Kurven 8 sind die Grenzen der Zuordnungstoleranzen angedeutet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Prüfung der hysteretischen Eigenschaften von Läufern für Hysteresemotoren, insbesondere schnellaufende Motoren, bei dem der Läufer einen Prüfstator zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklung an eine vorbestimmte Spannung mit vorbestimmter Frequenz angelegt und der bei durch eine Bremswirkung im Stillstand beharrendem Läufer (4) resultierende Statorstrom gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Messungen an verschiedenen Läufern jeweils derselbe Prüfstator (2) verwendet *⁵ wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Statorwicklung die für den Nennbetrieb des Hysteresemotors bestimmte Spannung und Frequenz vorgesehen ist »

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollwert der Statorstrom bei einem stillstehenden Läufer (4) verwendet wird, dessen in an sich bekannter Weise im Fahrversuch geprüfte Leistung den Anforderungen genügt.

5. Vorrichtung zum Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Prüfstator (2) und ein zentrierendes Distanzstück (3) aufweist, dessen Oberseite zur zentrischen Aufnahme des Läufers (4) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Prüfstator der des zum Läufer gehörigen Hysteresemotors verwendet wird.

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