DE577110C

DE577110C - Runner for asynchronous motors

Info

Publication number: DE577110C
Application number: DESCH89097D
Authority: DE
Original assignee: BENNO SCHWARZ DR ING
Current assignee: BENNO SCHWARZ DR ING
Priority date: 1929-01-24
Filing date: 1929-01-24
Publication date: 1935-02-27

Description

Die bekannte Bauart des Boucherot-Ankers mit zwei Käfigen (außenliegender Käfig hohen Ohmschen Widerstandes und geringer Reaktanz, innenliegender Käfig niedrigen Wider-Standes und hoher Reaktanz) erfordert zur Erzielung eines genügend großen scheinbaren Kombinationswiderstandes im Stillstand hohe Werte der Reaktanz des unteren Käfigs, die im wesentlichen nur durch entsprechend tiefe Lage der inneren Käfignuten (großer Abstand α in Abb. 1) zu erreichen sind. Daraus ergibt sich bei festliegendem Außendurchmesser ein kleiner Radius des Ankers /'; des inneren Nutenkreises und damit, bei festliegendem Nutenquerschnitt entsprechend dem unterzubringenden Kupferquerschnitt und einer vorgegebenen Schlüpfung, entsprechend schmale Zähne (Maß s) und hohe Zahnsättigungen. Dieser Umstand stellt eine der Hauptbemessungsschwierigkeiten des Boucherot-Läufers dar, da hierdurch nicht nur der Magnetisierungsstrom vergrößert wird, sondern auch im Betriebszustand die Primärstreuung bezüglich des inneren Käfigs wächst, wodurch der Leistungsfaktor und die Schlüpfung ungünstig beeinflußt werden.The well-known design of the Boucherot anchor with two cages (external cage with high ohmic resistance and low reactance, internal cage with low resistance and high reactance) requires high reactance values of the lower cage in order to achieve a sufficiently large apparent combination resistance at standstill can essentially only be achieved through a correspondingly deep position of the inner cage grooves (large distance α in Fig. 1). With a fixed outer diameter, this results in a small radius of the armature / '; of the inner groove circle and thus, with a fixed groove cross-section corresponding to the copper cross-section to be accommodated and a given slip, correspondingly narrow teeth (dimension s) and high tooth saturation. This fact represents one of the main dimensioning difficulties of the Boucherot rotor, since it not only increases the magnetizing current, but also increases the primary scatter with respect to the inner cage in the operating state, whereby the power factor and the slip are adversely affected.

Die vorliegende Erfindung sieht an Stelle der inneren Käfigwicklung eine aus in sich geschlossenen Windungen gebildete Wicklung vor, die in ihrer einfachsten Form aus Abb. 2 a und 2 b ersichtlich ist. Die Stäbe 1 und 1' sind zu einer geschlossenen Windung W₁ zusammengeschaltet, ebenso 2 und 2' zu W₂ usf., was durch die Stirnverbindungen i_s, 2_S usf. geschieht, die an Stelle der Kurzschlußringe des Käfigs treten. In der Abbildung, ist die Anordnung so gezeichnet, daß in jeder Nut nur je 'eine Spulenseite, und zwar abwechselnd eine linke und eine rechte, enthalten ist.Instead of the inner cage winding, the present invention provides a winding formed from self-contained turns, which can be seen in its simplest form in FIGS. 2a and 2b. The bars 1 and 1 'are interconnected to form a closed turn W ₁ , as are 2 and 2' to form W _2, etc., which happens through the end connections i _s , 2 _S, etc., which take the place of the short-circuit rings of the cage. In the figure, the arrangement is drawn in such a way that each slot contains only one side of the coil, namely alternately a left and a right side.

Die äußere Wicklung bleibt in ihrer Form als Käfig erhalten.The outer winding is retained in its shape as a cage.

Durch die vorstehende Anordnung wird eine höhere Reaktanz der unteren Wicklung bei gleichbleibender Nuttiefe erzielt. Es ist bekanntlich (vgl. Arnold, Die Wechselstromtechnik, Band V/I 1909, S. 54 und folgende) die auf den Primärkreis reduzierte Reaktanz einer aus Windungen bestehenden Sekundärwicklung erheblich größer als die einer analogen Käfigwicklung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird diese Tatsache so ausgenutzt, daß infolge der an sich bereits wesentlich größeren Reaktanz einer aus Windungen bestehenden inneren Wicklung eines Zweiwicklungsankers auf eine tiefe Lage dieser inneren Wicklung, wie sie bei Anwendung eines Käfigs erforderlich wäre, verzichtet werden kann. Daraus ergibt sich, daß die eingangs erörterten Bemessungsschwierigkeiten, welche der Auslegung von Doppelkäfigmotoren entgegenstehen, weitgehend behoben erscheinen. Abb. 2 a zeigt, in welcher Weise sich die neue Anordnung auswirkt. Die unteren Nuten können auf einen größeren Radius /^v _£· gelegt werden, da der Abstand a, wie beschrieben, wesentlich herabge-The above arrangement results in a higher reactance of the lower winding with the same groove depth. It is known (cf. Arnold, Die Wechselstromtechnik, Volume V / I 1909, p. 54 and following) that the reactance of a secondary winding consisting of turns, reduced to the primary circuit, is considerably greater than that of an analog cage winding. In the context of the present invention, this fact is exploited in such a way that, due to the already substantially greater reactance of an inner winding consisting of turns of a two-winding armature, a deep layer of this inner winding, as would be required when using a cage, can be dispensed with. It follows that the dimensioning difficulties discussed at the beginning, which stand in the way of the design of double cage motors, appear to have been largely eliminated. Fig. 2a shows how the new arrangement works. The lower grooves can be placed on a larger radius / ^v _£ · since the distance a, as described, is significantly reduced.

setzt werden kann. Dadurch ergeben sich größere Zalinbreiten s für die innere Wicklung. can be set. This results in larger Zalin widths s for the inner winding.

Es ist daher gelungen, die gewünschten Verhältnisse, geringe Reaktanz der äußeren Wicklung, durch Anwendung eines Käfigs und, im Gegensatz dazu, die Anwendung einer aus Windungen bestehenden Wicklung zur Erzielung einer hohen Reaktanz für die innen ίο gelegene Arbeitswicklüng. zu erreichen, ohne die Nachteile zu hoher Zahnsättigungen und Primärstreuungen oder aus diesem Umstand sich ergebende Vergrößerungen der aktiven Abmessungen der Maschine erforderlich zu machen. Die Verminderung der.Nutenzahl des unteren Systems in bekannter Weise würde eine weitere Vergrößerung der Reaktanz der unteren Wicklung ergeben.It has therefore been possible to achieve the desired proportions, low reactance of the external Winding, by using a cage and, on the contrary, using a winding consisting of turns to achieve high reactance for the inside ίο located work development. to achieve without the disadvantages of too high tooth saturation and primary scatter or from this circumstance resulting increases in the active dimensions of the machine are required do. The reduction of the number of grooves in the lower system in a known manner would result in a further increase in the reactance of the lower winding.

Es ist bereits eine Anordnung bekanntgeworden, bei der für einen Zweiwicklungsanker eine Kombination von Käfig und aus Windungen bestehenden Wicklungen angewendet wurde, bei der jedoch die hohe Reaktanz der einen Wicklung dadurch hervorgerufen wird, daß die obere Wicklung aus magnetischem Material gebildet wird und so den magnetischen Rückschluß für die seitens der unteren Wicklung erregten Streufelder bildet. Die erwähnte Anordnung hat den Nachteil, daß die Streufelder im Anlauf verhältnismäßig kleiner als im Betrieb sind, was damit zusammenhängt, daß die aus massivem magnetischem Material bestehende obere Wicklung mit abnehmender Schlüpfung und damit abnehmender Läuferperiodenzahl eine wachsende magnetische Leitfähigkeit besitzt. Auch die Primärstreuung bezüglich der unteren Wicklung wächst daher mit zunehmender Annäherung an den Betriebszustand. Statt der einzelnen in sich geschlossenen Windungen der unteren Wicklung nach Abb. 2 kann erfindungsgemäß auch eine aus in sich kurzgeschlossenen Windungsgruppen P "bestehende Phasenwicklung (Abb. 4a) oder Stab- bzw. Gleichstromwicklung G (Abb. 4b) verwendet werden, wobei bei der letzteren eine je nach dem zu erzielenden Wicklungsfaktor zu wählende Zahl von Schaltverbindungen j anzubringen sind, die nach Abb. 4c durch einen Ringi?, der sämtliche Spulenenden auf einer! Seite des Ankers miteinander verbindet, ersetzt werden können. In allen Fällen kann die Nutenform eine Ausführung z.B. nach Abb. 3 erhalten {Nb)< Weiter ist es erfindungsgemäß auch möglich, die Nuten der Betriebswicklung, wie in Abb. 3 gestrichelt eingezeichnet (Nb'),. zwischen die Nuten der Anlaufwicklung N_A zu legen.An arrangement has already become known in which a combination of cage and windings consisting of turns was used for a two-winding armature, but in which the high reactance of one winding is caused by the fact that the upper winding is formed from magnetic material and thus the magnetic material Conclusion for the stray fields excited by the lower winding forms. The aforementioned arrangement has the disadvantage that the stray fields are relatively smaller during start-up than during operation, which is related to the fact that the upper winding, which is made of solid magnetic material, has increasing magnetic conductivity with decreasing slip and thus decreasing number of rotor periods. The primary scatter with respect to the lower winding therefore also increases as the operating state is approached. Instead of the individual self-contained turns of the lower winding according to Fig. 2, a phase winding (Fig. 4a) or rod or direct current winding G (Fig. 4b) consisting of short-circuited groups of turns P "can also be used according to the invention the latter a number of switching connections j to be selected depending on the winding factor to be achieved, which can be replaced by a ring that connects all coil ends on one side of the armature according to Fig. 4c Execution obtained, for example, according to Fig. 3 {Nb) < Furthermore, according to the invention it is also possible to place the slots of the service winding, as shown in dashed lines in Fig. 3 (Nb '), between the slots of the starting winding N _A.

Bekanntlich läßt sich durch die Anordnung von zwei Wicklungen im Anker, falls die Widerstände und Reaktanzen entsprechend ■gewählt werden können, eine weitgehende Einstellung der im Kurzschlußfall auftretenden Drehmoments- und Stromverhältnisse erzielen, nicht aber für den ganzen Verlauf der Drehmomentskurve in Abhängigkeit von der drehzahl, d. h. für den Hochlauf des Motors. Diese letzte Forderung läßt sich im allgemeinen genügend genau durch Anwendung von "drei verschiedenen Wicklungen (Abb. 5) erfüllen, die mit.'entsprechenden Werten des Ohmschen Widerstandes bzw. der Reaktanz versehen werden und in ihrer Kombination bei verschiedenen Drehzahlen die gewünschten Verhältnisse ergeben. Auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung wird die äußere Wicklung, die in dem Nutensystem I (Abb. 5) liegt, stets zur Erzielung der erforderlichen geringen Reaktanz als Käfig auszuführen sein, während die innerste Wicklung mit größerer Reaktanz aus geschlossenen Windungen, z.B. in einer der oben beschriebenen Formen, ausgeführt wird. Die mittlere Wicklung wird je nach den Erfordernissen, die sich aus dem gewünschten Verlauf der Drehmomentskurve ergeben, entweder mit kleinerer Reaktanz als Käfig oder mit größerer Reaktanz aus Windungen bestehend anzuordnen sein.As is known, the arrangement of two windings in the armature, if the Resistances and reactances can be selected accordingly, an extensive one Achieve setting of the torque and current ratios that occur in the event of a short circuit, but not for the entire course of the torque curve as a function of the speed, d. H. for the motor to run up. This last requirement can generally be made sufficiently precise by applying "meet three different windings (Fig. 5), the corresponding values of the Ohmic resistance or reactance are provided and in their combination result in the desired ratios at different speeds. Due to the invention Arrangement is the outer winding, which is in the slot system I (Fig. 5), always to achieve the required low reactance as a cage, while the innermost winding with larger Reactance from closed turns, e.g. in one of the forms described above, is performed. The middle winding depends on the requirements that arise result in the desired course of the torque curve, either with a smaller reactance be arranged as a cage or with greater reactance consisting of windings.

Bei allen möglichen Kombinationen von zwei, drei und mehr auf verschiedenen Durchmessern liegenden, Wicklungssystemen hat im Sinne der Erfindung als zweckmäßige Anordnung immer die zu gelten, bei der von außen nach innen erst die Käfigwicklungen und dann die aus Windungen bestehenden Wicklungen anzuordnen' sind.With all possible combinations of two, three and more on different diameters lying, winding systems has in the sense of the invention as an appropriate arrangement always the one to apply, from the outside to the inside, first the cage windings and then the windings consisting of turns are to be arranged '.

Erfindungsgemäß können die drei Systeme von Wicklungen in dem in der Abb. 6 angedeuteten, an sich bereits vorgeschlagenen Nutensystem untergebracht werden, wobei die 10c zur Aufnahme der mittleren und unteren Wicklung dienenden Nuten der Nutensysteme II und III abwechselnd unterhalb der dem Nutensystem I angehörenden Nuten in verschiedener Tiefe Gr₁ und a₂ angeordnet werden. Hierdurch wird, wie ersichtlich, eine zweckmäßige Bemessung der Zahnquerschnitte auf allen Nutenkreisen erzielt.According to the invention, the three systems of windings can be accommodated in the already proposed slot system indicated in Fig. 6, with the slots of slot systems II and III serving to accommodate the middle and lower windings alternately below the slots belonging to slot system I in different depths Gr ₁ and a ₂ are arranged. In this way, as can be seen, an appropriate dimensioning of the tooth cross-sections is achieved on all groove circles.

Claims

Patent claims:

i. Rotor for asynchronous motors with two permanently short-circuited, non-magnetic Material constructed winding systems of different ohmic and inductive resistance, characterized in that the winding of high ohmic resistance and low reactance is designed as a cage winding is while the winding has low ohmic resistance and high reactance consists of short-circuited turns.

2. rotor for asynchronous motors according to claim i, characterized in that the high reactance winding out in; short-circuited winding groups one Phase winding exists.

3. rotor for asynchronous motors according to claim i, characterized in that the high reactance winding as a bar or direct current winding with short-circuit connections between the coil ends is executed.

4. rotor for asynchronous motors according to claim 1 and 3, characterized in that that all coil ends are connected to one another and short-circuited on one side of the rotor, e.g. B. by a short-circuit ring.

5. rotor for asynchronous motors according to claim 1 or the following, characterized in that that the winding of high reactance is housed in slots between the slots of the winding of low reactance is.

6. rotor for asynchronous motors according to claim 1 or the following with a third Winding deviating resistance and deviating reactance, characterized in that that the winding has a high ohmic resistance and the lowest reactance as a cage winding, the winding highest reactance from short-circuited windings and the winding of medium reactance as a cage winding or off is executed consisting of short-circuited turns.

7. rotor for asynchronous motors according to claim 6, characterized in that the slots used to accommodate the windings of the highest and medium reactance alternately in different ones Depth below the grooves for the winding low reactance are arranged.

Please refer to the sheet of drawings