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Genutetes Blechpaket für elektrische Maschinen Es ist üblich, bei
elektrischen Maschinen die Nuten von Primär- und Sekundärteil gegeneinander schräg
anzuordnen, um Geräusche und andere nachteilige Erscheinungen zu mildern.
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Man wendet darum auch gerne gerade Nutenzahlen an. Dabei greifen in
jedem Augenblick völlig symmetrische Kräfte am Läufer an, so daß keine Rüttelkräfte
auftreten. Gleichzeitig erfordert aber ein solcher Läufer einen starken Drall, um
nicht beim Anzug hängenzubleiben. Trotzdem ist dabei noch ein mit der Nutenstellung
stark schwankendes Drehmoment zu beobachten. Der Kleinstwert desselben bestimmt
aber den Anzug, welcher bei Wecbselstrominduktionsmotoren meist kritisch ist. Bei
Kollektormotoren zeigen sich durch das mit der Nutenfrequenz schwankende Feld starke
Schwingungen des Ankerstromes mit Rückwirkungen auf die Stromwendung und das Drehmoment.
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Die Nuten von Käfigläufern wurden auch schon gestaffelt oder pfeilförmig
geschrägt, um ein pulsationsfreies Drehmoment zu erzielen. Man hat dabei die Nuten
der Teilkäfige um die halbe Teilung zueinander versetzt, was jedoch besondere Kurzscblußringe
inmitten des Blechpaketes erfordert. Der hierdurch eintretende Längenzuwachs des
Motors vergrößert aber unnütz den Aufwand. Infolge der durch die Zwischenringe gebildeten
Teilkäfige müssen jedoch ein sehr starker Drall und entsprechender Gegendrall angewendet
werden. Der Doppeldrall und die Zwischenringe dieser Staffelläufer machten die Fertigung
schwierig.
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Bei Motoren mit zugleich als Gehäuse ausgebildetem Außenkäfig erwies
sich dieser bei gedrallten Käfigstäb:
n gegen Verschiebungs- und
Verdrehungskräfte auf das Blechpaket als wenig fest. Infolge der Schräglage zur
Blechebene konnten die Stäbe infolge ihrer geringen Biegesteife nur einen mäßigen
Reibschluß der Bleche bewirken.
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Ein gerader drallfreier Käfig macht dagegen das vön:ihm und dem Blechpaket
gebildete Gehäuse sehr viel steifer. Die Stäbe pressen dann das Blechpaket mit ihrer
vollen Schrumpfzugspannung vielfach stärker zusammen. Man müßte aber dann den Primärwicklungsnuten
starken Drall geben, was jedoch die Wicklungsfertigung sehr erschwert.
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Die Erfindung bezweckt sowohl die Beseitigung dieser Erscheinungen
als auch die Vermeidung der baulichen Schwierigkeiten bei Außenkäfigmotoren und
anderen elektrischen Maschinen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung des genuteten Blechpaketes für elektrische
Maschinen besteht darin, daß der walzen- oder rohrförmige genutete aktive Eisenkörper
in zwei oder mehrere Teilkörper unterteilt ist, welche unmittelbar aneinander grenzen
und den größten Teil der Nutenprofile in einer Flucht liegen haben, während die
Zahnköpfe gegeneinander um Bruchteile der Zahnteilung verschoben sind. Je zwei aufeinanderfolgende
Teilblechpakete weisen danach bei durch das Gesamtpaket gerade durchgehenden Wicklungs-
oder Käfigstäben jeweils um einen Bruchteil der Zahnteilung gegeneinander versetzte
Nutöffnungen auf bzw. bei geschlossenen Nuten entsprechend versetzte Stege.
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Der Gesamtblechkörper kann ohne weiteres auch in eine größere Anzahl
Teilpakete, gegebenenfalls auch mit gegenläufig versetzten Zahnköpfen unterteilt
werden. Bei kleinen Motoren wird man jedoch im allgemeinen nur zwei Teilpakete vorsehen
und insbesonders bei nicht isolierten Käfigen auch einen kleinen Nutendrall zum
restlosen Ausgleich der Oberfelder im Ständer- oder täuferblechkörper anwenden.
Die Teilblechpakete können satt aneinanderliegen, weil infolge der durchlaufenden
Käfigstäbe keine Zwischenringe mehr erforderlich sind. Im einfachsten Falle wird
mit diesen Maßnahmen eine Wirkung in bezug auf das magnetische Hängenbleiben und
die Oberfelder wie mit einer Verdoppelung der Sekundärnutenzahl erreicht. Sowohl
bei geraden und ungeraden Nutenzahlen werden immer jeweils symmetrische Nutenkräfte
auf den Anker wirken. Diese Maßnahmen sind bei allen elektrischen Maschinen mit
eingegossenen Stab- oder gefädelten Wicklungen sowie auch bei Läufern von Turbogeneratoren
anwendbar.
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Bei gegossenen Käfigen wird diese Wirkung durch eine Isolation 'derselben
gegenüber dein Zahneisen vervollständigt.
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Besonders vorteilhaft ist die drallfreie Käfiganordnung in mechanischer
Hinsieht für Außenkäfigmotoren mit gleichzeitig als Gehäuse ausgebildetem Käfig.
Das Blechpaket ist dann infolge der Schrumpfung der Käfigstäbe hart zusammengespannt,
so daß es einen starren Körper mit hoher. Festigkeit infolge des Reibschlusses der
Bleche bildet.
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Die Festigkeit solcher durch die Käfigstabschrumpfspannungen zusammengepreßter
Blechpakete von Außenläufermotoren wird noch weiter durch, eine geeignete, vorzugsweise
schräge Rändelung an deren Zylinderflächen gesteigert. Damit wird eine gegenseitige
Verzahnung der Kanten zwischen den benachbarten Blechen erzeugt. Diese vergrößert
die Reibschlußwirkung zusätzlich durch Formschluß zwischen den Kanten der einzelnen
Bleche. Auch kann durch eine Verkittung der Außenkäfigbleche durch Lacktränken und
Ausbacken eine Verfestigung des Blechkörpers herbeigeführt werden.
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Die Zeichnung gibt diese Eisenkörperanordnungen beispielsweise wieder,
in Bild i als Ausschnitt aus einem Innenkäfigläufer, in Bild 2 einen einzelnen Stab
desselben, in Bild 3 und ¢ mit dreifacher Nutöffnungsversetzung bei einem Außenkäfiggehäu,se,
in Bild 5 und 6 als Polradwalze eines Turbogenerators mit links- und rechtsgängigen
Versetzungen der Nutenschlitze, während Bild 7 die Rändelung eines Außenkäfigeisenkörpers
zur Formschlußverzahnung der Blechkanten darstellt.
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In Bild i ist der geblätterte walzenförmige Eisenkörper a eines Innenkäfigläufers
in zwei Teile a1 und a2 unterteilt: 'Deren' Nutenprofile b1 und b2 decken sich zum
Teil, so daß die Käfigstäbe gerade durch die Nut gehen, während die einseitig dazu
liegenden Nutöffnungen bzw. die Zahnköpfe cl und c2 z. B. gegeneinander um die halbe
Nutenteilung versetzt sind. Dies wird am einfachsten mit verkehrt aufeinandergelegten,
an sich gleich gestanzten Blechteilkörpern erreicht.
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Bild 2 stellt einen einzelnen Käfigstab dar, wie er im Blechpaket
eingegossen liegt. Sein Querschnitt ist nur in der Mitte in der Sprungstelle der
Profile b1 und b2 unbedeutend kleiner.
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In Bild 3 sind die- Nutenprofile b1, b2, b3 bei dreifacher Unterteilung
a1, a2, a3 des Paketes a eines Außenkäfigstückes für sich in der Reihe gezeichnet,
wie sie übereinander kommen. Bild 4 gibt hierzu eine Aufsicht auf die Eisenfläche
a mit den versetzten Nutenschlitzen bzw. Zahnköpfen cl, c2, c3.
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Bild 5 zeigt eine fünffache Einteilung der Eisenlänge an einer Turbogeneratorpolradwalze.
Die Scheiben a1, a5 sind mit unterschiedlich gehobelten oder gestoßenen Nutenprofilen
oder auch mit in die Kernwalze eingesetzten Zähnen cl . . . c. versehen, so daß
die Wicklungsstäbe gerade durch den ganzen Eisenkörper a hindurchgeschoben werden
können, wonach sie durch Hartlötung zu Spulen verbunden werden. Die in Bild 6 ersichtlichen
Einsatzzähne weisen entsprechend verschiedene Profile auf. Die Unterteilungen a4
und a5 sind symmetrisch zu den Unterteilungen a1 und a2, Die Ständerwicklung dieser
Maschine wird man zur Polradwalze entgegengesetzt mit Stufennuten ver-, sehen.
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Die verschiedenen Nutungen können sowohl durch-Stanzen mit einem Werkzeug
und Umkehrlage des einen Blechpaketes als auch mit Gleichlage sämtlicher Blechteilkörper
und Verwendung verschiedener Nut-, profile hergestellt werden. In letzterem Falle
kann, die einzelne Stufe auch mit einer kleineren als einer halben Nutteilung ausgeführt
werden. Im allgemeinen genügt jedoch die Versetzung um eine halbe Nut-. teilung,
um die Nutungsoberfelder zum Ausgleich zu,
bringen, insbesondere
wenn eine Käfigstabisolation oder noch zusätzlich eine leichte Schrägung der Nuten
im Ständer und Läufer angewendet wird. Diese Anordnungen kommen besonders Induktionsmotoren
für Lichtnetzbetrieb zugute, da das meist ohnehin schwache Anzugsmoment dann nicht
mehr noch durch die Drehkraftschwankungen'infolge von ungünstigen Nutenstellungen
geschmälert wird.