-
-
Läufer einer elektrischen Maschine mit einer Käfigwicklung
-
Die Erfindung betrifft den Läufer einer elektrischen Maschine mit
einer Käfigwicklung, bei dem die Wicklung stäbe einen angenähert trapez- oder keilförmigen
Querschnitt aufweisen und in entsprechende Nuten angeordnet sind, zwischen denen
angenähert parallelflankige Zähne liegen.
-
Es ist bekannt, z. B. aus den Seiten 36/37 des Buches "Die Asynchronmaschine't
von Dr.Ing Nürnberg, Springer-Verlag, 1952, die Nutform bei elektrischen Maschinen
so zu wählen, daß parallelflankige Zähne entstehen, weil dies zur Führung des magnetischen
Flusses günstig ist und geringe Verluste ergibt. Die Nuten des Läufers sind daher
so keil- oder trapezförmig, daß die Nut am Grund schmal und an der dem Luftspalt
zugewandten Seite breiter ist. Derartige im Hinblick auf die elektrische Bemessung
der Maschine günstigen Nutformen lassen sich nur durch Stanzen herstellen, so daß
der Läufer ein Läuferblechpaket aufweist, in das die Kurzschlußwicklung eingelegt
ist. Bei einem auf die Welle geschrumpften Läuferblechpaket begrenzen aber die möglichen
erreichbaren Blechfestigkeiten die zulässig ertragbaren Fliehkraftbeanspruchungen.
Außerdem beeinflussen geblechte Läuferkörper negativ die betriebliche Laufruhe der
Maschine aus mechanischen und thermischen Gründen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mechanischen Eigenschaften
eines derartigen Läufers mit parallelflankigen Zähnen zu erhöhen, ohne daß die Fertigung
der Nuten wirtschaftlich untragbar wird.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Läufer der eingangs beschriebenen
Art gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß der Läuferkörper aus einem oder mehreren
plattenförmigen massiven zylindrischen Teilen bestehen, in welchen die Nuten durch
Anwendung des bekannten Senkerodierverfahrens eingearbeitet sind.
-
Das Senkerodierverfahren ist z. B. in der Zeitschrift "Konstruktion,
Elemente, Methoden (KEM) 1980 auf den Seiten 93/94 beschrieben. Die Herstellung
der Nut erfolgt in der gewünschten Form durch eine entsprechende Profilelektrode,
die in die massiven Läuferteile eingeführt wird, wobei ein elektrisches Potential
örtlich begrenzte Durchschläge in einem flüssigen Dielektrikum zwischen der Profilelektrode
und den Läuferteilen hervorruft. Die sich daraus ergebende Entladung sondert am
Läuferteil jeweils eine winzige Menge Metall ab, die vom Dielektri kumsstrom weggespült
wird. Man kann auf die Weise Durchbrüche von extremer Genauigkeit herstellen, d.
h. im vorliegenden Fall die nach elektrischen Gründen optimal bemessenen Formen
der Läufernuten. Die mechanischen Eigenschaften eines derartigen massiven Läuferkörpers
sind aber sehr hoch, da jetzt insbesondere hochfestes geschmiedetes Material verwendet
werden kann, das in der Lage ist, auch die bei schnelllaufenden elektrischen Maschinen
auftretenden hohen Fliehkraftbeanspruchungen aufzunehmen. Die axialen Abmessungen
der den Läufer bildenden plattenförmigen, massiven zylindrischen Teile bestimmen
sich aus der Genauigkeit der Führung für die Senkelektrode, die bei zu großen Längen
etwas verlaufen kann, wie dies bei Bohrungen in massivem Material bekannt ist.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die trapez- oder keilförmigen Nuten
des massiven Läuferkörpers mit parallelflankigen Zähnen über einen Streusteg zum
Luft-
spalt hin offen sind und dann der Streusteg zur äußeren Führung
der Elektrode dient. Die Elektrode kann dann mit Führungsmitteln versehen werden,
welche sich auf der zylindrischen Oberfläche des Läuferkörpers befinden, so daß
auch Läufer mit verhältnismäßig großer axialer Länge aus einem einteiligen massiven
zylindrischen körper hergestellt werden können, ohne daß dies die Genauigkeit der
Nutherstellung beeinträchtigt.
-
Eine besonders vorteilhafte wirtschaftliche Durchführung des Herstellungsverfahrens
für den Läufer gemäß der Erfindung ergibt sich, wenn vor der Durchführung der Senkerodierung
die Form der Nut durch mehrere Bohrungen bereits angenähert ausgenrbeitet ist. Dadurch
verringert sich das Volumen des von der Elektrode abzuarbeiteten Materials, so daß
sich insgesamt die Bearbeitungszeit wesentlich verkürzt.
-
Im folgenden sei die Erfindung noch anhand der in den Fig. 1 bis 4
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. 1 und
3 zeigen jeweils schematisch eine Ansicht auf den Läufer, die Fig. 2 und 4 jeweils
einen Teil eines Radialschnitts.
-
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungs beispiel ist
der Läuferkörper 1. einer schnellaufenden elektrischen Asynchronmaschine aus vier
plattenförmigen zylindrischen massiven Teilen 2 gleicher Länge zusammengesetzt,
die in geeigneter, nicht dargestellter Weise mit den Wellenenden 3 und 4 der Läuferwelle
verbunden sind. Zur Aufnahme der Wicklungsstäbe. enthält der Läuferkörper 1, d.
h. jeder plattenförmige massive zylindrische.
-
Teil 2 angenähert trapezförmige Nuten 5, die am Nutengrund 6 schmal
und an der dem.luftspalt 7 zugewandten Seite breit sind, so daß zwischen ihnen Zähne
8 liegen, die parallelfiankig sind. Diese Nuten 5 sind durch ein
Senkerodierverfahren
hergestellt, b-ei dem von der Stirnseite des plattenförmigen zylindrischen Teiles
2 her eine genau die Form der Nut 5 aufweisende Elektrode in das massive Teil eingeführt
wird. Die Länge des plattenförmigen massiven zylindrischen Teiles 2 entspricht -einer
Länge, bei der durch die Führung der Elektrode garantiert ist, daß diese nicht auswandert.
-
Um die Bearbeitungszeit zur Durchführung dieses Senkerodierverfahrens
zur Herstellung der Nuten 5 zu verkürzen, sind zuvor an den Stellen der Nuten 5
mehrere Bohrungen 9 durchgeführt worden, deren Lage gestrichelt angedeutet ist.
Durch diese in einem ersten Arbeitsgang durchgeführte Grobbearbeitung durch Bohren
wird bereits ein Großteil des Materials an den Stellen der Nuten 5 entfernt, so
daß die Elektrode lediglich die verbleibenden Materialreste abtragen muß.
-
Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind
für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden. Hier sind die Nuten
5 mit einem schmalen Streusteg 10 versehen, der zum Luftspalt 7 hin offen ist. Da
jetzt die Elektrode zur Durchführung des Senkerodierverfahrens einen entsprechenden
Steg aufweist, können Mittel zur Führung dieser Elektrode auch entlang der dem Luftspalt
7 zugewandten zylindrischen Oberfläche des Läuferkörpers 1 angeordnet werden, so
daß ein Verlaufen der Elektrode auch auf einer großen Länge des Läuferkörpers 1
verhindert ist. Deshalb kann der Läuferkörper hier aus einem einzigen massiven zylindrischen
Teil aus hartfesten geschmiedetem Material bestehen. Vor der endgültigen Herstellung
der Nut 5 mit dem Streusteg 10 durch das Senkerodierverfahren sind Bohrungen 9 durchgeführt
worden, um einen großen Teil des Materials bereits an den für den Nuten 5 vorgesehenen
Stellen zu entfernen. Da hier die genaue Nut-
form durch das nachfolgende
Senkerodierverfahren hergestellt wird, ist ein gewisses Verlaufen des Bohrers bei
der Herstellung der Nut 9 unschädlich.
-
3 Patentansprüche 4 Figuren