DE297406C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 2\d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23i Mai !916 ab.

Die Erfindung hat zum Gegenstand eine neue Bauart der Käfigwicklung von Asynchronmotoren, wodurch eine verhältnismäßig hohe Impedanz bei oder in der Nähe des Stillstandes und eine verhältnismäßig geringe Impedanz beim Lauf erzielt wird. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel, und zwar ist in Fig. 1 ein gemäß der Erfindung gebauter Asynchronmotor im Längsschnitt dargestellt, in Fig. 2 ist eine Endansicht des Läufers unter teilweiser Wegbrechung des Endringes dargestellt, und Fig. 3 und 4 zeigen einen einzelnen zusammengesetzten Stab in der Seitenansicht und im Schnitt.

Bei dem Käfiganker üblicher Bauart liegen die leitenden Stäbe in verhältnismäßig engen Nuten nahe der Oberfläche des Magnetkernes des Läufers. Das Anlaufmoment des Motors ist durch die Verluste in der Läuferwicklung bestimmt und daher gering, wenn nicht die Läuferwicklung bei oder in der Nähe des Stillstandes eine verhältnismäßig hohe Impedanz besitzt. Zur Erhöhung des Anlauf moments, wurde bereits vorgeschlagen, verhältnismäßig tiefe Nuten und entsprechend hohe Läuferstäbe zu benutzen, wodurch die Induktanz der letzteren beträchtlich wird. Die Frequenz der Läuferströme nimmt mit wachsender Geschwindigkeit ab, ist bei oder in der Nähe des Still-Standes verhältnismäßig hoch, dagegen beim Lauf verhältnismäßig gering. Besitzen die Ankerstäbe eine beträchtliche Induktanz, so ist der effektive Widerstand der Wicklung bei oder in der Nähe des Stillstandes beträchtlich größer als beim Lauf. Eine Läuferwicklung mit verhältnismäßig hohen Stäben, die in verhältnismäßig tiefen Nuten liegen, besitzt somit einen induktiv veränderlichen effektiven Widerstand und verleiht dem Motor durch Vermehrung der Verluste bei oder in der Nähe des Stillstandes ein größeres Anlaufmoment.

Die erhöhten Verluste bei oder in der Nähe des Stillstandes rühren hauptsächlich von Wirbelströmen her. Diese fließen in den Ankerstäben in geschlossenen Linien, wie etwa durch die gestrichelte Linie 15 der Fig. 1 angedeutet ist. Die Größe der Wirbelströme hängt von der Wahl der den Leiter umgebenden oder schneidenden Kraftlinien und von der Frequenz des Läuferstromes ab. Durch Vergrößerung der Nutentiefe und Leiterhöhe wird die Zahl der den Stab beeinflussenden Kraftlinien erhöht, ebenso durch Verringerung der Nut en weite, oder genauer gesprochen, durch Verringerung der durch den Ankerleiter hervorgerufenen Unterbrechung des Eisenpfades des Magnetkreises, wodurch die Reluktanz des Kraftlinienweges verringert wird. Die Wirbelströme verursachen in den Ankerstäben 7²J?-Verluste, die ebenfalls bei oder in der Nähe des Stillstandes am größten sind und das Anlaufmoment in derselben Weise vergrößern wie eine sonstige Vergrößerung des effektiven Widerstandes der Ankerwicklung. Beim Käfiganker üblicher Bauart beträgt bei-

spielsweise für eine Leistung von 15 P. S. die Höhe der Ankerstäbe ungefähr 10 bis 15 mm. Wenn von verhältnismäßig- tiefen Nuten und entsprechend hohen Ankerstäben die Rede ist, so ist dieser Ausdruck selbstverständlich nur im Vergleich mit der üblichen Bauart zu verstehen. Demgemäß ist beispielsweise für einen 15 P. S.-Motor eine Nutentiefe von 5 cm als tief anzusehen. Die Erhöhung des effektiven Widerstandes durch Benutzung hoher Ankerstäbe wird nun, wie gefunden wurde, in sehr wirkungsvoller Weise unterstützt, wenn der Ankerstab verhältnismäßig dünn gewählt wird, und zwar gilt dies insbesondere für kleinere und mittlere Motoren. Es wurde beispielsweise gefunden, daß der Ankerstab von Motoren bis zu 15 P. S. nicht dicker als etwa iy₂ mm sein sollte und im allgemeinen sogar dünner sein soll, insbesondere bei kleineren Motoren. Ein Schlitz von Iy₂ mm Breite läßt sich jedoch praktisch in den Ankerblechen nicht stanzen. Gemäß der Erfindung werden daher zusammengesetzte Ankerstäbe benutzt, die aus Kupfer- und Eisenlamellen bestehen, derart, daß die Dicke der Kupferlamellen wesentlich geringer als die Nutenweite ist und letztere somit Abmessungen erhält, die leicht gestanzt werden können.

In der Zeichnung bezeichnet 3 den Ständer eines Motors mit der Wicklung 4, und 5 den Magnetkern des Läufers, welcher auf der Welle 6 sitzt. Der Magnetkern 5 besitzt verhältnismäßig tiefe Nuten. Diese sind in den Ankerblechen mit beträchtlich größerer Weite gestanzt, als der Dicke der Ankerstäbe entspricht. Die Nutenweite beträgt beispielsweise 3 mm. Jede Nut trägt einen zusammengesetzten Leiter 12, welcher eine Lamelle 7 von guter Leitfähigkeit, also insbesondere Kupfer, enthält. Diese ■ Lamellen können aus Kupferblech gestanzt oder anderweitig hergestellt sein. Ihre Höhe entspricht im wesentlichen der Nutentiefe, sie sind aber viel weniger breit als die Nuten. Zu beiden Seiten der Kupferstreifen 7 sind weitere Blechstreifen 8 aus einem verhältnismäßig schlecht stromleitenden und vorzugsweise magnetischen Metall angeordnet. Für diese Streifen eignet sich daher insbesondere Eisenblech und namentlich Transformatorenblech. In der Fig. 4 sind auf jeder Seite des Kupferstreifens 7 zwei Eisenstreifen 8 dargestellt, selbstverständlich kann aber die Zahl der Eisenstreifen auch größer oder geringer sein. Der Kupferstreifen liegt ungefähr in der Mitte der Nut, und die Eisenstreifen 8 haben die Aufgabe, die Nut zu füllen, ferner die Reluktanz des die Nut quer durchsetzenden magnetischen Weges zu verringern, indem der einzige nichtmagnetische Spalt in diesem Kraftlinienweg der durch den dünnen Leiter 7 eingenommene Raum ist. In dem besonders dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dicke des zusammengesetzten Ankerstabes ungefähr 3 him, diejenige des Kupferstreifens 7 für sich allein beträchtlich weniger als der vierte Teil hiervon.

Die Eisenstreifen 8 sind. untereinander bzw. mit den Kupferstreifen 7 durch Punktschweißung an den mit 11 bezeichneten Stellen verbunden. Die zusammengesetzten Ankerstäbe sind mit Lappen 10 versehen, die in Aussparungen der Endringe 9 passen und mit den Endringen durch Löten oder in anderer geeigneter Weise verbunden sind. Die Kupferstreifen bilden eine leitende Verbindung von verhältnismäßig niedrigem Ohmschen Widerstand zwischen den Endringen, während die Eisenstreifen eine Verbindung von verhältnismäßig hohem Ohmschen Widerstand herstellen. Da durch letztere die nicht magnetische Unterbrechung des Weges des die Ankerstäbe beeinflussenden Kraftflusses verringert wird, so ist die Reluktanz dieses magnetischen Weges sehr gering, und es werden hierdurch die Wirbelströme erhöht. Diese bewirken, daß sich der Strom ungleichmäßig über den Ankerstab verteilt, und zwar nach außen gedrängt wird.

Claims (2)

1. Patent-An Sprüche:

   ' i. Käfiganker für Asynchronmotoren mit schmalen, aber tiefen Nuten, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstäbe aus einer Kupferlamelle, deren Breite wesentlich geringer als die Nutenweite ist, und aus den übrigen Zwischenraum der Nut ausfüllenden Eisenlamellen bestehen.
2. 2. Käfiganker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenlamellen untereinander bzw. mit den Kupferlamellen punktförmig verschweißt und verbunden sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.