DE3408968C2

DE3408968C2 -

Info

Publication number: DE3408968C2
Application number: DE19843408968
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr. 8500 Nuernberg De Auinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-03-12
Filing date: 1984-03-12
Publication date: 1988-07-14
Also published as: DE3408968A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit Käfig läufer für Speisung einer Spannung mit hohem Anteil an Span nungsoberschwingungen. Solche Spannungsoberschwingungen treten bei oberschwingungsbehafteten Spannungsquellen, wie insbe sondere Spannungszwischenkreis-Umrichtern (U-Umrichter) auf.The invention relates to an electrical machine with a cage rotor for feeding a voltage with a high proportion of chip harmonics. Such voltage harmonics occur in the case of voltage sources with harmonics, such as in particular special voltage intermediate circuit converters (U converters).

Eine allgemein bekannte Möglichkeit zur Verminderung von Ober schwingungsverlusten in den Motorwicklungen bei eingeprägten Spannungsoberschwingungen ist es, durch Vergrößern der strom begrenzenden Reaktanz die Oberschwingungsströme herabzusetzen und damit die durch diese verursachten Stromwärmeverluste zu mindern, um bei Umrichterspeisung die Leistungsfähigkeit und den Wirkungsgrad der Maschine zu erhöhen. Der Einsatz von Vor schaltdrosseln hierzu bleibt jedoch wegen des damit verbundenen Mehraufwandes auf Ausnahmefälle beschränkt. Eine andere bekannte Maßnahme zum vorgenannten Zweck ist eine Anpassung der Ständer wicklung durch Erhöhung der Windungszahl, was jedoch im allge meinen zu erhöhten Grundschwingungsverlusten in den Wicklungen führt. In den meisten Fällen werden aber normale, katalogmäßige Normmotoren verwendet und die umrichterbedingten Oberschwingungs verluste mit ihren nachteiligen Auswirkungen hingenommen.A well-known way to reduce upper Vibration losses in the motor windings with impressed It is voltage harmonics by increasing the current limiting reactance to reduce the harmonic currents and thus the electricity heat losses caused by them reduce the performance and to increase the efficiency of the machine. The use of before Switching chokes for this remains because of the associated Additional expenses limited to exceptional cases. Another known one Measure for the aforementioned purpose is an adjustment of the stand winding by increasing the number of turns, which in general think that there is an increased loss of fundamental vibrations in the windings leads. In most cases, however, are normal, catalog-like Standard motors are used and the inverter-related harmonics accepted losses with their adverse effects.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne zusätzlichen Bauteileaufwand für gesonderte Vorschaltdrosselspulen und unter Wegfall einer erhöhten Windungszahl für die Ständerwicklung mit konstruktiven Maßnahmen eine weitergehende Verringerung der durch Oberschwingungsströme verursachten Zusatzverluste zu erreichen. The invention has for its object without additional Component effort for separate ballast chokes and under Elimination of an increased number of turns for the stator winding with constructive measures a further reduction in additional losses caused by harmonic currents to reach.

Unter Ausnutzung der Erkenntnis, daß durch konstruktive Maß nahmen die wirksamen Streureaktanzen im Innern der Maschine erhöht werden können, gelingt die Lösung der gestellten Auf gabe durch die kennzeichnenden Maßnahmen der Ansprüche 1, 6 und 7 auf unterschiedliche Weise. Diese verschiedenen Maß nahmen können auch in Kombination miteinander angewendet werden.Taking advantage of the knowledge that by constructive measure took the effective scattering reactions inside the machine can be increased, the solution to the problem succeeds given by the characterizing measures of claims 1, 6 and 7 in different ways. This different measure can also be used in combination.

Die Lösung der Aufgabe nach Anspruch 1 verwendet in herkömm licher Weise Ständer und Läufer; die Lösung nach Anspruch 6 geht von üblichen Käfigläufern und normalen Ständerblechpaketen unter Verwendung von magnetischen, aushärtbaren Vergußmassen im Ständer aus; die Lösung nach Anspruch 7 benutzt üblich bewic kelte Ständer sowie einen besonders aufgebauten Läufer.The solution to the problem according to claim 1 used in convention racks and runners; the solution according to claim 6 goes from normal cage runners and normal stator core packages using magnetic, curable casting compounds in Stand off; the solution according to claim 7 used bewic cold stand and a specially constructed runner.

Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand verschiede ner Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigenDetails of the invention are based on various ner exemplary embodiments explained in more detail. Show it

Fig. 1 bis 3 üblich aufgebaute Ständer und Läufer in erfindungs gemäßer Zuordnung im Längsschnitt, Fig. 1 to 3 constructed common stator and rotor in fiction, according assignment in longitudinal section;

Fig. 4 und 5 einen erfindungsgemäß gestalteten Ständer mit magnetischen Vergußmassen, FIGS. 4 and 5 a stand according to the invention designed with magnetic potting compounds,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen üblichen Ständer und erfindungsgemäß aufgebauten Läufer, Fig. 6 is a longitudinal sectional view of a conventional stator and rotor constructed according to the invention,

Fig. 7 bis 9 Details des in den Ebenen VII, VIII und IX quergeschnittenen Gegenstandes nach Fig. 6. Fig. 7 to 9 in details of the planes VII, VIII and IX transversely cut the object according to Fig. 6.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist das bewickelte Ständerblech paket 1 um den Betrag Δ 1 länger als das Blechpaket 2 des Käfigläufers und schließt an der einen Stirnseite fluchtend mit dem Läuferblechpaket ab.In the embodiment of Fig. 1, the wound stator lamination packet is 1 by the amount Δ 1 for longer than the laminated core 2 of the cage rotor and connects to the one end face in alignment with the rotor core from.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist das Ständerblechpaket 1′ um Δ 1′ kürzer als das Läuferblechpaket 2′ und ist symmetrisch zu diesem angeordnet, so daß das Läuferblechpaket 2′ um jeweils Δ 1′/2 seitlich vorragt. In the embodiment of Fig. 2, the stator core 1 'by Δ 1' 'is arranged, and is symmetrical thereto, so that the rotor core 2' shorter than the rotor core 2/2 projects laterally to each Δ 1 '.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind beide Blechpakete 1′′ und 2′′ gleich lang und um den Betrag Δ 1′′ gegeneinander ver schoben angeordnet.In the embodiment of Fig. 3, both bundles of laminations 1 '' and 2 '' of equal length and mutually arranged advanced by the amount Δ 1 '' are ver.

Bei diesen Ausführungen sind die nicht gegenseitig überdeckten Paketabschnitte (Länge Δ 1 bzw. Δ 1′ = 2Δ 1′/2 bzw. Δ 1′′) für die Drehmomentenbildung wirkungslos, so daß für ein gleiches Drehmoment wie bei einer normalen Ausführung die Maschine entsprechend länger ausgeführt sein muß. Die nicht übrdeckten Abschnitte wirken mit ihrer "inneren" bzw. "äußeren" Bohrungsstreuung als zusätzliche Streureaktanz. Mit Rücksicht auf die gesamte Baulänge und den Materialaufwand erweist sich eine Ausführung mit längerem Läuferblechpaket gemäß Fig. 2 am günstigsten.In these versions, the non-mutually covered package sections (length Δ 1 or Δ 1 ' = 2 Δ 1' / 2 or Δ 1 '' ) are ineffective for the torque formation, so that the machine for the same torque as in a normal version must be correspondingly longer. The sections that are not covered act with their "inner" or "outer" hole scatter as additional scatter reactance. With regard to the overall length and the cost of materials, a version with a longer rotor laminated core according to FIG. 2 has proven to be the most favorable.

Um eine solche Paket-Verlängerung der Maschine zu vermeiden, kann nach Fig. 4 auf beiden Stirnseiten des Ständerblechpaketes 10 jeder Wickelkopf 11 vollständig in eine aushärtende magne tische Vergußmasse 12 eingebettet sein, die jeweils ringförmig am Gehäuse 13 anliegt. Für sich oder zusätzlich zu dieser Maß nahme im Ständerstirnraum können auch die wicklungsfreien Räume in den Ständernuten 14 gemäß Fig. 5 zu den Nutmündungen hin mit einer solchen Vergußmasse 15 gefüllt sein. Es ergeben sich auf diese Weise vergrößerte Stirn- bzw. Nutstreureaktanzen ohne Einbuße an aktiver Paketlänge.In order to avoid such a package extension of the machine, each winding head 11 can be completely embedded in a hardening magnetic casting compound 12 , which rests annularly on the housing 13 , according to FIG. 4 on both end faces of the stator core 10 . For itself or in addition to this measure in the stator end space, the non-winding spaces in the stator slots 14 according to FIG. 5 can be filled with such a sealing compound 15 towards the slot mouths. This results in increased forehead or slot scattering reactances without loss of active package length.

Eine wesentlich stärkere Erhöhung der inneren Streureaktanz als im Falle der vorgenannten Ausführungen mit nichtfluchtenden Blechpaketen oder magnetischen Vergußmassen läßt sich mit einem konzentrierten ungenuteten Blechpaketabschnitt in der Läufer mitte erzielen. Im Verhältnis zur Läuferblechpaketlänge kann ein solcher Blechpaketabschnitt sehr kurz sein, so daß er im Gegensatz zur Maßnahme nach Anspruch 1 daher nur eine entspre chend geringere Minderung der drehmomentbildenden Aktivbau länge verursacht. A much greater increase in the internal scattering reactance than in the case of the aforementioned versions with non-aligned Laminated cores or magnetic potting compounds can be made with one concentrated non-grooved lamination section in the runner achieve middle. In relation to the length of the rotor laminated core can such a laminated core section be very short, so that it in Contrary to the measure according to claim 1, therefore, only one accordingly less reduction in the torque-building active construction length caused.

In den Fig. 6 bis 9 ist ein Staffelläufer mit gegossenem Leicht metallkäfig in dieser Ausführung gezeigt.In Figs. 6 to 9, a relay runner with cast light metal cage is shown in this embodiment.

Der übliche geblechte und bewickelte Ständer 20 ist hier von gleicher Länge wie der erfindungsgemäß ausgestaltete Käfig läufer, in dessen Läuferblechpaket 21 aus genuteten Läufer blechen 22 nach Fig. 7 im Mittelbereich ein geblechter Ring 23 aus ungenuteten Ringblechen 24 nach Fig. 9 eingefügt ist, der einen radialen Abstand zur Läuferwelle 25 aufweist. Beiderseits des Ringes 23 sind zwei geblechte, genutete Abschnitte 26, 27 aus Blechen 28 nach Fig. 8 angeordnet, deren Nuten 28 A die gleiche Nutteilung wie die radial kürzeren Nuten 22 A der Läuferbleche 22 haben und mit diesen axial fluchten. Die Nuten 28 A reichen radial bis unterhalb des Ringes 23 und ergeben bei mit Leitermaterial gefüllten Nuten 22 A und 28 A einen radial innerhalb des streufeldvergrößernden geblechten Ringes 23 liegenden Käfigzwischenring 30. Bei gegossenem Läuferkäfig ist der freie Raum unterhalb des geblechten Ringes 23 und der von ihm umgebenen Leiterabschnitte des Käfigs (Käfigzwischenring 30) durch einen auf der Läuferwelle sitzenden Distanzring 29 gefüllt, der gegebenenfalls auch weggelassen werden kann.The usual laminated and wound stand 20 is here of the same length as the cage designed according to the invention, in the rotor plate assembly 21 of grooved rotor plates 22 according to FIG. 7 in the central region a laminated ring 23 made of non-grooved ring plates 24 according to FIG. 9 is inserted has a radial distance from the rotor shaft 25 . Arranged on both sides of the ring 23 are two laminated, grooved sections 26, 27 made of sheets 28 according to FIG. 8, the grooves 28 A of which have the same groove pitch as the radially shorter grooves 22 A of the rotor sheets 22 and are axially aligned therewith. The grooves 28 A extend radially to below the ring 23 and, in the case of grooves 22 A and 28 A filled with conductor material, result in a cage intermediate ring 30 lying radially within the laminated ring 23 which increases the stray field. When the rotor cage is cast, the free space below the laminated ring 23 and the conductor sections of the cage (cage intermediate ring 30 ) surrounded by it is filled by a spacer ring 29 seated on the rotor shaft, which can also be omitted if necessary.

Anstelle des dargestellten Staffelläufers mit gesondertem ge blechten Ring 23 und Distanzring 29 kann die Zwischenringzone nach Fig. 9 auch aus zwei gegenseitig entsprechend der Staffe lung um eine halbe Läufernutteilung versetzten Abschnitten mit im Bereich des elektrisch leitenden Käfigzwischenringes 30 angeordneter und sich gegenseitig überlappender Nutung gebildet sein. In entsprechender Weise können auch ungestaffelte Käfig läufer mit oder ohne elektrisch leitende Käfigzwischenringe ausgeführt werden.Instead of the relay race shown with a separate sheet-metal ring 23 and spacer ring 29 , the intermediate ring zone according to FIG. 9 can also be formed from two mutually offset sections corresponding to the graduation by half a rotor slot with sections arranged in the area of the electrically conductive cage intermediate ring 30 and mutually overlapping groove . In a corresponding manner, unstaggered cage runners can be designed with or without electrically conductive intermediate cage rings.

Claims

1. Electrical machine with squirrel-cage rotor for feeding with a voltage with a high proportion of voltage harmonics, characterized by the internal scattering reactivity increasing formation and / or arrangement of rotor plate package ( 2, 2 ′, 2 ′ ′ ) and stator plate stack ( 1, 1 ′, 1 '' ), In which at least on one end there is an axial projection ( Δ 1 , Δ 1 ' , Δ 1'' ) of one against the other laminated core.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the two laminated core are axially offset from each other ( Fig. 1, 3).

3. Machine according to claim 2, characterized in that the length of the rotor laminated core ( 2 ) is at one end with the stator laminated core ( 1 ) in one plane ( Fig. 1).

4. Machine according to claim 2, characterized in that both axially displaced mutually arranged laminated cores ( 1 '', 2 '' ) have the same length ( Fig. 3).

5. Machine according to claim 1, characterized in that both laminated cores ( 1 ', 2' ) are of unequal length and are arranged symmetrically to each other ( Fig. 2).

6. Electrical machine with squirrel-cage rotor for feeding with a voltage with a high proportion of voltage harmonics, characterized in that the winding-free stator grooves to the inner bore are filled with magnetic, hardening casting compound ( 15 ) and / or the winding heads ( 11 ) in the stator core package ( 10 ) are embedded in such a sealing compound ( 12 ) ( Fig. 4.5).

7. Electrical machine with squirrel cage for feeding with a voltage with a high proportion of voltage harmonics, characterized in that the rotor laminated core ( 21 ) from grooved rotor plates ( 22, 28 ) seated on the rotor shaft ( 25 ) for receiving cage bars of the rotor cage and from of the rotor shaft spaced, non-grooved ring plates ( 24 ) is formed and the non-grooved ring plates form a ring ( 23 ) which is short in relation to the total length of the laminated core in the central region of the rotor laminated core ( 21 ) and which surrounds a part of the rotor cage which is bent towards the rotor shaft.

8. Machine according to claim 7, characterized in that the cage bars are combined radially within the sheet metal ring ( 23 ) surrounding them to form an electrically conductive cage intermediate ring ( 30 ).

9. Machine according to claim 8, characterized by a cast rotor cage, wherein on both sides of the cage intermediate ring ( 30 ) and the ring ( 23 ) sections ( 26, 27 ) made of rotor plates ( 28 ) with correspondingly deep radial grooves ( 28 A) are arranged.

10. Machine according to claim 9, characterized shows that the stray field enlarging zone of the Cage intermediate ring from with correspondingly radially subscript Grooved sheet metal is formed.