DE4308683A1 - Käfigläufer für eine Asynchronmaschine - Google Patents
Käfigläufer für eine AsynchronmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfigläufer für eine
Asynchronmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solcher Käfigläufer ist durch die DE-A-40 13 674
bekannt. Bei diesem Läufer werden die Kurzschlußstäbe und
Kurzschlußringe im Aluminium-Gußverfahren hergestellt. Dies
ist ein allgemein bekanntes, kostengünstiges Herstellungs
verfahren für die Kurzschlußläufer von Drehstrom-
Asynchronmaschinen. Nachteilig ist, daß wegen des gegenüber
Kupfer relativ hohen spezifischen elektrischen Widerstandes
von Aluminium die im Käfigläufer entstehenden Verluste
entsprechend hoch sind, was zu einer stärkeren Erwärmung
des Läufers führt.
Es ist ferner bekannt, den Kurzschlußkäfig von Asynchron
maschinen aus Kupferstäben und Kupferringen zu fertigen.
Wegen der hohen Schmelztemperatur von Kupfer lassen sich
solche Kurzschlußkäfige nur mit großem Aufwand im
Gußverfahren herstellen. Deshalb werden die Kupferstäbe
einzeln in die Läufernuten eingebracht und anschließend mit
den gesondert gefertigten Kurzschlußringen verbunden. Ein
solcher Läufer weist zwar geringere Verluste auf, seine
Herstellung ist jedoch sehr arbeitsaufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Käfigläufer
der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die Verluste im
Läufer reduziert sind und der Läufer dennoch mit möglichst
geringem Aufwand hergestellt werden kann.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die im
Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Durch die
Verwendung von Kupferstäben gelingt die Reduzierung der
Verluste im Läufer. Die Verbindung der Kupferstäbe mit den
Kurzschlußringen kann im Gußverfahren und damit ohne großen
Fertigungsaufwand erfolgen. Insbesondere müssen dabei die
Kurschlußringe nicht erst in einem gesonderten Fertigungs
gang hergestellt werden.
Das Einbringen der Kupferstäbe in die Läufernuten ist ohne
großen Kraftaufwand dadurch möglich, daß die Kupferstäbe
gegenüber den Nuten einen kleineren Querschnitt aufweisen
und der zwischen den Kupferstäben und den Nuten
verbleibende Restquerschnitt mit Aluminium ausgegossen ist,
wobei die Kupferstäbe und das in den Restquerschnitt einge
gossene Aluminium mit den stirnseitigen Kurzschlußringen
verbunden sind. Neben dem leichten Einsetzen der Kupfer
stäbe besteht bei dieser Ausführungsvariante noch der
Vorteil, daß die Kupferstäbe in den Nuten gut fixiert
werden und durch ihr vollständiges oder teilweises
Einkleiden in Aluminium ein guter Stromübergang gegeben
ist.
Dadurch, daß die Querschnittsform und -größe der Kupfer
stäbe in bezug auf die Querschnittsform und -größe der
Nuten so gewählt ist, daß sich mindestens drei Linienberüh
rungen zwischen den Kupferstäben und den Nuten ergeben,
wird eine Vorfixierung der Kupferstäbe in den Nuten ohne
jegliche Zusatzmaßnahmen erreicht, wobei ferner in allen
Nuten die gleiche Lage und Ausrichtung der Kupferstäbe und
somit symmetrische Verhältnisse für die Stromverteilung
über den ganzen Käfigumfang erzielt werden.
Eine besonders gute mechanische und auch gute elektrische
Verbindung der Kupferstäbe mit den Kurzschlußringen wird
dadurch erreicht, daß die Enden der Kupferstäbe beidseitig
gegenüber dem Läuferblechpaket aus den Nuten axial
vorstehen. Durch die Kupferstäbe kann ferner eine axiale
Fixierung der das Läuferblechpaket bildenden Läuferbleche
erreicht werden, wenn die vorstehenden Enden der Kupfer
stäbe entweder in Umfangsrichtung abgekröpft oder
geschlitzt und aufgebogen sind.
Der Übergangswiderstand zwischen den Kupferstäben und den
gegossenen Aluminiumkurzschlußringen läßt sich dadurch
vermindern, daß an den Stirnseiten des Läuferblechpakets
Kupferscheiben angeordnet sind, die entsprechend den
Läuferblechen mit Nutausstanzungen versehen und in die
Kurzschlußringe eingegossen sind. Durch derartige Kupfer
scheiben wird für den Stromübertritt zu den Aluminiumkurz
schlußringen eine größere Fläche geschaffen.
Eine dauerhafte und feste Verbindung der Kupferscheiben mit
den Kurzschlußringen wird dadurch erreicht, daß in dem von
den Kurzschlußringen überdeckten Bereich der Kupferscheiben
ausgestanzte Bügel oder Laschen vorgesehen sind, die vom
Aluminium der Kurschlußringe umschlossen sind. Hierdurch
ergeben sich formschlüssige Verbindungsstellen zwischen den
Kupferscheiben und den Kurzschlußringen.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs
beispiels wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Käfigläufer im Querschnitt,
Fig. 2 einen Käfigläufer im Längsschnitt,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante eines Käfig
läufers im Längsschnitt,
Fig. 4 einen Teilschnitt entlang der Linie IV-IV
in Fig. 3.
Mit 1 ist ein auf einer Welle 2 angeordnet es Läuferblech
paket bezeichnet, das mit Nuten 3 versehen ist. Die Nuten 3
weisen näherungsweise einen dreieckförmigen Querschnitt
auf. In diese Nuten 3 sind Kupferstäbe 4 eingesetzt, die
einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Die Recheck
abmessungen der Kupferstäbe 4 sind im Hinblick auf die
Querschnittsabmessungen der Nuten 3 so gewählt, daß die
Kupferstäbe 4 mit ihren vier Ecken in Linienberührung an
der Kontur der Nuten 3 anliegen. Damit sind die in die
leeren Nuten 3 eingesteckten Kupferstäbe 4 vorfixiert und
nehmen über den Umfang des Läuferblechpaketes 1 in allen
Nuten 3 die gleiche Lage ein und liegen auf dem gleichen
Umfangskreis.
Der in den Nuten 3 gegenüber den eingesetzten Kupferstäben
4 verbleibende Restquerschnitt wird im Aluminiumdruckguß
verfahren ausgegossen, wobei im gleichen Verfahrensgang auf
den beiden Stirnseiten des Läuferblechpaketes 1 Kurzschluß
ringe 5 angegossen werden. Die Kurzschlußringe 5 sind somit
mit den in dem Restquerschnitt gebildeten Stabteilen 6
einstückig verbunden. Um zwischen den Kupferstäben 4 und
den Aluminium-Stabteilen 6 sowie den Aluminiumkurzschluß
ringen 5 eine gute elektrische Verbindung zu erzielen,
müssen die Kupferstäbe 4 vor dem Aluminiumdruckguß eine
metallisch saubere Oberfläche aufweisen.
Nach dem Einbringen der Kupferstäbe 4 in die Nuten 3 kann
vor dem Vergießen mit Aluminium das gesamte Läuferblech
paket 1 ohne großen Kraftaufwand um einen gewünschten
Schrägungswinkel geschrägt werden.
Wegen ihres gegenüber Aluminium kleineren spezifischen
elektrischen Widerstandes übernehmen die Kupferstäbe 4
einen höheren Stromanteil. Dieser Stromanteil muß an den
Stirnseiten des Läuferblechpaketes in die Kurzschlußringe 5
übertreten. Um die Übertrittsverluste zu vermindern, ist es
günstig, wenn, wie dies in der Ausführungsvariante nach
Fig. 3 dargestellt ist, an den Stirnseiten des Läuferblech
pakets 1 verzinnte Kupferscheiben 7 vorgesehen und mit den
Enden 8 der Kupferstäbe 4 verbunden sind. Hierdurch wird
eine größere Übergangsfläche zu den aus Aluminium bestehen
den Kurzschlußringen 5 geschaffen. Außerdem können in
diesem Fall die Kurzschlußringe 5 hinsichtlich ihres Quer
schnittes kleiner bemessen werden.
Die Kupferscheiben 7 weisen den Nuten 3 entsprechende Nut
ausstanzungen 9 auf, in die die Enden 8 der Kupferstäbe 4
eingeführt sind. Die Enden 8 können geschlitzt und aufge
bogen sein, so daß hierdurch die Kupferscheiben 7 am
Läuferblechpaket 1 gehalten werden und das Läuferblechpaket
1 insgesamt durch die Kupferstäbe 4 zusammengehalten wird.
Ein Schlitzen und Aufbiegen der Enden 8 ist auch dann
möglich, wenn keine Kupferscheiben 7 vorgesehen sind. Durch
eine derartige Ausbildung der Enden 8 wird dann eine
bessere Verankerung der Kupferstäbe 4 in den Kurzschluß
ringen 5 erreicht.
Eine gute Verankerung zwischen den Kupferscheiben 7 und den
Kurzschlußringen 5 wird durch entsprechende, aus dem
Material der Kupferscheiben 7 herausgestanzte und gegenüber
deren Ebene vorstehende Bügel 10 oder Laschen 11 erreicht.
Beim Gießen der Kurzschlußringe 5 werden die in dem von den
Kurzschlußringen 5 überdeckten Bereich der Kupferscheiben 7
vorgesehenen Bügel 10 bzw. Laschen 11 vom Material der
Kurzschlußringe 5 umschlossen, so daß ein Formschluß
zwischen den Kupferscheiben 7 und den Kurzschlußringen 5
entsteht.
Claims (7)
1. Käfigläufer für eine Asynchronmaschine, mit in den Nuten
(3) des Läuferblechpaketes (1) angeordneten Kurzschluß
stäben (4), die an den beiden Stirnseiten des Läuferblech
paketes (1) mit im Aluminium-Druckguß-Verfahren hergestell
ten Kurzschlußringen (5) mechanisch und elektrisch leitend
verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kurzschlußstäbe zumindest teilweise aus in die
Nuten (3) gesondert eingebrachten Kupferstäben (4)
bestehen, die an ihren Enden (8) mit den angegossenen
Kurzschlußringen (5) verbunden sind.
2. Käfigläufer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupferstäbe (4) gegenüber den Nuten (3) einen
kleineren Querschnitt aufweisen und der zwischen den
Kupferstäben (4) und den Nuten (3) verbleibende Restquer
schnitt mit Aluminium ausgegossen ist, wobei die Kupfer
stäbe (4) und das in den Restquerschnitt eingegossene
Aluminium mit den stirnseitigen Kurzschlußringen (5)
verbunden sind.
3. Käfigläufer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Querschnittsform und -größe der Kupferstäbe (4) in
bezug auf die Querschnittsform und -größe der Nuten (3) so
gewählt ist, daß sich mindestens drei Linienberührungen
zwischen den Kupferstäben (4) und den Nuten (3) ergeben.
4. Käfigläufer nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Enden (8) der Kupferstäbe (4) beidseitig gegenüber
dem Läuferblechpaket (1) aus den Nuten (3) axial vorstehen.
5. Käfigläufer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vorstehenden Enden (8) der Kupferstäbe (4) entweder
in Umfangsrichtung abgekröpft oder geschlitzt und aufge
bogen sind.
6. Käfigläufer nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß an den Stirnseiten des Läuferblechpaketes (1) Kupfer
scheiben (7) angeordnet sind, die mit den Nuten (3) des
Läuferblechpaketes (1) entsprechenden Nutausstanzungen (9)
versehen und in die Kurzschlußringe (5) eingegossen sind.
7. Käfigläufer nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem von den Kurzschlußringen (5) überdeckten Bereich
der Kupferscheiben (7) ausgestanzte Bügel (10) oder Laschen
(11) vorgesehen sind, die vom Aluminium der Kurzschlußringe
(5) umschlossen sind.
Priority Applications (1)
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DE4308683A DE4308683A1 (de) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | Käfigläufer für eine Asynchronmaschine |
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