DE3319915C2

DE3319915C2 -

Info

Publication number: DE3319915C2
Application number: DE3319915A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Kolmeder; Karl Dr.-Ing. 8399 Ruhstorf De Falk
Original assignee: Loher GmbH
Current assignee: Loher GmbH
Priority date: 1983-06-01
Filing date: 1983-06-01
Publication date: 1991-06-06
Also published as: DE3319915A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Drehstrom-Asynchron-Maschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to three-phase asynchronous machines according to the preamble of claim 1.

Beim Einsatz von Drehstrom-Asynchron-Motoren mit Käfig läufern für häufigen Schweranlauf, wie es vor allem bei Personenaufzügen und Zentrifugen der Fall ist, wird be sonders der Läufer durch Anlauf- und Bremswärme thermisch stark belastet. Die mögliche Leistungsausbeute eines vor gegebenen aktiven Volumens hängt deshalb in erster Linie von einer Begrenzung der Läufertemperaturen auf ungefährliche Werte ab. Man ist deshalb bestrebt, den Läufer besonders in tensiv zu kühlen, um eine höhere Verlustdichte und damit höhere Leistung zu ermöglichen. So schlägt das DE-GM 77 11 446 eine eigene Kühleinrichtung für den Läufer vor, die dadurch erhalten wird, daß die Stromverdrängungsstäbe über die Paketenden herausgezogen und als Lüfter und wärmeabgebende Oberflächenvergrößerung ausgebildet werden. Dies ist jedoch mit einem höheren Einsatz an Leiterwerkstoff und damit einer Vergrößerung der Herstellungskosten verbunden. Außerdem ist die Kühlwirkung dort nicht gesichert, wo aus elektrischen Gründen runde Läuferstäbe verwendet werden müssen. When using three-phase asynchronous motors with a cage runners for frequent heavy starts, as is especially the case with Passenger lifts and centrifuges is the case especially the rotor thermal due to start-up and braking heat heavily burdened. The possible power yield one before given active volume therefore depends primarily on limiting rotor temperatures to harmless Values. One is therefore keen to keep the runner in particular cooling intensively to achieve a higher loss density and thus to enable higher performance. This is how DE-GM 77 11 446 beats a separate cooling device for the runner is obtained that the current displacement bars over the Package ends pulled out and used as a fan and heat dissipating Surface enlargement are formed. However, this is with a higher use of conductor material and thus one Increase in manufacturing costs associated. Besides, is the cooling effect is not ensured where electrical Round rotor bars must be used for reasons.

Aus der DE-GM 19 94 434 ist es bekannt, für den Kurzschluß läufer einer Asynchron-Maschine Kurzschlußscheiben zu ver wenden.From DE-GM 19 94 434 it is known for the short circuit rotor of an asynchronous machine to ver turn.

Die US-PS 35 15 916 zeigt eine elektrische Maschine, bei der die Bleche im Maschineninneren gleichzeitig für Kühlzwecke genutzt werden.The US-PS 35 15 916 shows an electrical machine in which the sheets inside the machine for cooling purposes at the same time be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne Mehrverbrauch an elektrisch leitendem Material unabhängig von der Stabform eine intensive Kühlung des Läuferkäfigs zu erreichen.The invention has for its object without additional consumption of electrically conductive material regardless of the rod shape to achieve intensive cooling of the rotor cage.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is carried out in the characterizing part of the Features specified claim 1 solved.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß bei den Motoren für Schweranlauf oder erhöhte Schalthäufigkeit aus elektrischen Gründen der Widerstand der Kurzschlußringe verhältnismäßig groß gehalten werden muß und damit zu Kurz schlußringen führt, die in der Gestalt mehr scheibenförmig sind als ring- oder rohrförmig, so daß es zweckmäßig ist, die Kurzschlußringe in für sich bekannter Weise (z. B. DE-GM 19 94 434) aus elektrisch leitendem Blech aufzubauen und die für die Aufnahme der Stäbe notwendigen Öffnungen (Löcher oder Schlitze) nicht zu bohren und zu fräsen, sondern genau wie bei den Dynamo blechen des Läuferpaketes zu stanzen. Der äußere Durchmesser solcher Kurzschlußscheiben ist durch den Außendurchmesser des Läufers vorgegeben. Der erforderliche Querschnitt wird durch die Dicke des Materials und den inneren Durchmesser gegeben. Das Material, welches innerhalb des so bestimmten inneren Durchmessers liegt, ist elektrisch unerwünscht und wurde daher bisher entfernt. Demgegenüber beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß dieses Material bei der Gestaltung gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 an der Kurz schlußscheibe belassen werden kann, ohne den elektrischen Widerstand der Kurzschlußscheibe zu verändern, und dann über dies zur Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche oder sogar zur Belüftung des Läufers heranziehbar ist.The invention is based on the consideration that in the Motors for heavy starting or increased switching frequency electrical reasons the resistance of the short-circuit rings must be kept relatively large and therefore too short leads rings that are more disc-shaped in shape are in the form of a ring or a tube, so that it is expedient for the Short-circuit rings in a manner known per se (e.g. DE-GM 19 94 434) to build from electrically conductive sheet metal and for the recording necessary openings (holes or slots) of the rods to drill and mill, but just like with the dynamo to punch sheets of the rotor package. The outer diameter such short-circuiting discs is due to the outer diameter given by the runner. The required cross section will be by the thickness of the material and the inner diameter given. The material that is within the so determined inner diameter is electrically undesirable and has therefore been removed so far. In contrast, the invention is based on the realization that this material in the design according to the characterizing part of claim 1 to the short can be left without the electrical Change the resistance of the short-circuit disc, and then over this to increase the heat-emitting surface or can even be used to ventilate the runner.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte, bevorzugte Aus führungen des Gegenstandes des Anspruchs 1.The subclaims relate to advantageous, preferred off guidance of the subject matter of claim 1.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.The invention is based on the drawing of two Embodiments explained in more detail.

In der Zeichnung zeigt:The drawing shows:

Fig. 1 das Stanzbild einer Kurzschlußscheibe, Fig. 1, the punching image of a short circuit disc,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Kurzschluß scheibe nach Fig. 1 im Querschnitt mit aus der Ebene der Kurzschlußscheibe herausgebogenem Kühllappen, Fig. 2 shows a section from the short-circuit disc according to Fig. 1 in cross section with herausgebogenem out of the plane of the short-circuit plate type refrigerant lobes,

Fig. 3 einen mit Kurzschlußscheibe nach Fig. 1 und 2 ausgerüsteten kompletten Läufer im Längsschnitt, Fig. 3 equipped with a short circuit disc according to Fig. 1 and 2 complete rotor in longitudinal section;

Fig. 4 das Stanzbild einer weiteren Kurzschlußscheibe, Fig. 4, the punching of a further short circuit disc,

Fig. 5 einen Ausschnitt aus der Kurzschlußscheibe nach Fig. 4 im Querschnitt mit aus der Ebene der Kurzschlußscheibe herausgebogenem Kühllappen und Fig. 5 shows a detail of the short-circuiting disc according to Fig. 4 in cross section with the cooling flap bent out of the plane of the short-circuiting disc and

Fig. 6 einen mit Kurzschlußscheibe nach Fig. 4 und 5 ausgerüsteten, kompletten Läufer im Längsschnitt. Fig. 6 equipped with a short-circuit disc according to Fig. 4 and 5, complete rotor in longitudinal section.

Die Fig. 1 zeigt das Stanzbild einer Kurzschlußscheibe 1 mit Öffnungen 2 für Rundstäbe, die in Fig. 3 zu sehen und dort mit 13 bezeichnet sind. Durch Ausstanzungen 3 wird der elek trisch wirksame Querschnitt bzw. der Innendurchmesser der Kurz schlußscheibe 1 jeweils an der Stelle 4 festgelegt, und es werden gleichzeitig große Kühllappen 5 gebildet, die gemäß Fig. 2 jeweils an der Stelle 6 rechtwinklig abgebogen werden und als wärmeabgebende Oberfläche dienen, die durch die natürliche Rotation des Läufers oder durch eine zusätzliche überlagerte Kühlluftströmung, erzeugt durch einen Lüfter üblicher Bauart, gekühlt wird. Die Öffnungen 7 in den Kühl lappen 5, bei diesem Beispiel kreisrund, dienen zur Erhöhung der Turbulenz der Kühlluftströmung und damit zu einer Ver besserung der Wärmeabfuhrziffer. Die zwischen zwei großen Kühllappen 5 durch die Ausstanzungen bzw. Einschnitte 3 verbleibenden kleinen Lappen 8 dienen ebenfalls wieder einer Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche und können zu sätzlich die Funktion von Wuchtgewichten übernehmen, an denen durch Bohren oder Fräsen der Massenausgleich vorge nommen wird. Fig. 1 shows the punching pattern of a short-circuiting disc 1 with openings 2 for round rods, which can be seen in Fig. 3 and are designated there by 13 . By punching 3 , the elec trically effective cross-section or the inner diameter of the short-circuit disc 1 is set at each point 4 , and at the same time large cooling flaps 5 are formed, which are bent at right angles according to FIG. 2 at point 6 and as a heat-emitting surface serve, which is cooled by the natural rotation of the rotor or by an additional superimposed cooling air flow, generated by a fan of the usual type. The openings 7 in the cooling flap 5 , circular in this example, serve to increase the turbulence of the cooling air flow and thus to improve the heat dissipation rate. The remaining between two large cooling flaps 5 through the punched or cut 3 small tabs 8 also serve to enlarge the heat-emitting surface and can also take on the function of balancing weights, on which the mass balance is made by drilling or milling.

Fig. 3 zeigt die Anwendung einer Kurzschlußscheibe 1 gemäß Fig. 1 und 2 bei einem kompletten Läufer 9 einer elektrischen Maschine. Dieser Läufer 9 mit Welle 10 und Läuferpaket 11 hat axiale Kühlkanäle 12, in welchen die senkrecht abgebo genen Kühllappen 5 der Kurzschlußscheibe 1 hineinragen. Hier zeigt sich deutlich die Wirkung der turbulenzerhöhenden Öffnungen 7, mit welchen die Rückseite der Klappen 5 belüf tet werden kann. Die Kühlkanäle 12 des Läuferpakets 11 werden von Kühlluft axial durchströmt. Die Anordnung dieser Kurz schlußscheiben 1 ist unabhängig von der Richtung des Kühl luftstromes im Läuferpaket und erleichtert eine aus technischen Gründen möglicherweise erforderliche Umkehr des Kühlluftstromes durch Versetzen des Lüfters auf die andere Motorseite. FIG. 3 shows the application of a short-circuiting disk 1 according to FIGS. 1 and 2 in a complete rotor 9 of an electrical machine. This rotor 9 with shaft 10 and rotor assembly 11 has axial cooling channels 12 , in which the vertically bent gene cooling flaps 5 of the short-circuit disk 1 protrude. This clearly shows the effect of the turbulence-increasing openings 7 , with which the rear of the flaps 5 can be ventilated. The cooling channels 12 of the rotor assembly 11 are axially flowed through by cooling air. The arrangement of these short-circuiting disks 1 is independent of the direction of the cooling air flow in the rotor assembly and facilitates a reversal of the cooling air flow that may be required for technical reasons by moving the fan to the other motor side.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine als aktiver Lüfter ausgebildete Kurzschlußscheibe 20 mit Öffnungen 21 für runde Läuferstäbe, die in Fig. 6 zu sehen und dort mit 22 bezeichnet sind. Dazu werden mit Hilfe eines Schneid- und Prägewerkzeuges jeweils entlang der Kontur 23 Kühllappen 24 aus der Scheibenebene heraus gebogen, die als Lüfterflügel und gleichzeitig wärmeabgebende Oberfläche wirken. Eine radial verlaufende Sicke 25 versteift den Lüfterflügel zum eigentlichen Kurzschlußring hin und ver hindert so ein Aufbiegen durch Fliehkraft. Der elektrisch wirksame Ringquerschnitt wird durch die Ausstanzungen jeweils im wesentlichen an den Stellen 26 festgelegt. FIGS. 4 and 5 show a trained as an active fan short circuit plate 20 with openings 21 for round rotor rods 6 shown in Fig. 22 and designated. For this purpose, with the aid of a cutting and embossing tool, cooling flaps 24 are bent out of the pane plane along the contour 23 , which act as fan blades and at the same time as a heat-emitting surface. A radially extending bead 25 stiffened the fan blade towards the actual short-circuit ring and thus prevents bending due to centrifugal force. The electrically effective cross-section of the ring is essentially defined at points 26 by the punched holes.

Die Fig. 6 zeigt die Anwendung zweier solcher Kurzschluß scheiben 20 gemäß Fig. 4 und 5 an einem Läufer 29 mit Welle 30 und Läuferpaket 27. Die Scheiben 20 liegen mit einer Seite dicht am Blechpaket 27, welches axiale Kühlkanäle 28 aufweisen kann, an und sind mit den Läuferstäben 22 ver bunden. Ohne Verwendung eines weiteren, zusätzlich in den Motor eingebauten Lüfters kommt in den axialen Kühlkanälen 28 kein Kühlluftstrom zustande, weil beide von den Kurz schlußscheiben 20 gebildete Lüfter vom jeweiligen Kühlkanal 28 aus betrachtet entgegengesetzt wirken. Wird ein axialer Kühlluftstrom erzwungen, so ist es durchaus möglich, daß die auf der Eintrittsseite des Luftstromes sitzenden Lüfter flügel 24 der Luftförderung entgegenwirken. In solchen Fällen ist es zweckmäßig, auf dieser Seite eine nach Fig. 1 und 2 ausgebildete Kurzschlußscheibe zu verwenden, die nicht als aktiver Lüfter wirkt, sondern nur die verbesserte Wärme abfuhr durch Oberflächenvergrößerung sicherstellt. Fig. 6 shows the use of two such short-circuit discs 20 according to Fig. 4 and 5 on a rotor 29 with shaft 30 and rotor core 27th The disks 20 lie with one side close to the laminated core 27 , which may have axial cooling channels 28 , and are connected to the rotor bars 22 a related party. Without the use of a further fan which is additionally installed in the motor, no cooling air flow occurs in the axial cooling channels 28 , because both fans formed by the short-circuiting disks 20 act in opposite directions from the respective cooling channel 28 . If an axial cooling air flow is forced, it is entirely possible that the fan blades 24 on the inlet side of the air flow counteract the air delivery. In such cases, it is advisable to use a short-circuiting disc designed according to FIGS. 1 and 2 on this side, which does not act as an active fan, but only ensures the improved heat dissipation by increasing the surface area.

Die Erfindung ist nicht auf Läufer mit runden Stäben beschränkt, sondern kann auch bei Läufern mit rechteckigen Stromverdrängungs stäben verwendet werden. Man ist damit bei der Herstellung un abhängig von der Form der Läuferstäbe.The invention is not limited to runners with round bars, but can also be used in runners with rectangular current displacement rods can be used. You are un manufacturing depending on the shape of the rotor bars.

Claims

1. three-phase asynchronous machine with a cage rotor provided with its own cooling device, characterized in that the short-circuit rings are designed as short-circuit disks ( 1 , 20 ) and are punched from electrically conductive sheet metal, and that the cooling device is made with the short-circuit disks ( 1 , 20 ) a lumpy cooling flap ( 5 , 24 ), which is formed from the sheet metal part to be punched within the electrically effective diameter of the respective short-circuiting disk ( 1 , 20 ), sheet metal part, from its free end to this inside diameter by punching ( 3 , 23 ) are separated from one another and bent out of the plane of the short-circuiting discs ( 5 , 24 ).

2. three-phase asynchronous machine according to claim 1, characterized in that at least some of the cooling flaps ( 5 , 24 ) each have a rotor assembly ( 11 , 27 ) axially penetrating cooling air duct ( 12 , 28 ) is assigned.

3. three-phase asynchronous machine according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling flaps ( 5 , 24 ) from the plane of the short-circuiting discs ( 1 , 20 ) are bent vertically out.

4. three-phase asynchronous machine according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling flaps ( 24 ) extend radially and outward from the rotor ( 29 ).

5. three-phase asynchronous machine according to claims 2 and 3, characterized in that the cooling flaps ( 5 ) in the cooling air channel ( 12 ) extend into it.