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Läufer für Asynchronmotoren Die vorliegende Erfindung verfolgt den
Zweck, bei Asynchronmotoren die durch die Wicklung irn Ständer und Läufer entstehenden
Oberfelder, deren Zusammenwirken die sog. synchronen Momente erzeugen, zu bekämpfen.
Ferner sollen die Nutungsoberfelder, welche durch ungleichen Leitwert der Zähne
und Nuten entstehen, unterdrückt werden. Beide Arten sind nach Messungen größtenteils
für die unangenehmen Geräusche, die bei den Maschinen auftreten, verantwortlich
zu machen. Nach den Untersuchungen sind Maschinengeräusche, die sich aus wenigen
Tönen verschiedener Frequenz zusammensetzen, besonders unangenehm, während Geräusche,
die aus vielen Tönen verschiedener Frequenz entstehen, trotz größerer Lautstärke
nicht als lästig empfunden werden. Diese Tatsache wird bei der Erfindung berücksichtigt,
um praktische Geräuschlosigkeit zu erreichen.
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Im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen, die nur mit den der
Rechnung bzw. der vereinfachenden Theorie zugänglichen Oberwellen rechnen, wird
der Gedanke verfolgt, alle vorkommenden Oberwellen zu berücksichtigen. Nach obigem
ist es verfehlt, mit Hilfe bekannter Mittel, z. B. der Herabsetzung des Wicklungsfaktors
oder durch Schrägung, eine bestimmte Oberwelle oder einen bestimmten Teil derselben
auszuschalten, da dadurch die Lästigkeit der Geräusche sogar gesteigert werden kann.
Bei der Vielheit der Oberwellen ist es daher angebrachter, die ursprünglichen Oberwellen
zwar bestehen zu lassen, aber durch Aufspaltung in solche höherer Ordnung mit großer
Phasenverschiebung und Interferenz unschädlich zu machen.
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Die notwendige Gesetzmäßigkeit und Symmetrie der Wicklung darf daher
nur für die Grundwelle, aber nicht für die Oberwellen bestehen, wenn nicht Vielphasensysteme
höherer Frequenz entstehen
sollen. Die letzteren sind wegen ihrer
Drehmomente meistens schädlich. Bekannt sind daher Ständer mit ungleicher Nutteilung,
die diesen Zweck verfolgen. Bei Kurzschlußläufern mit ungleicher. Nutteilung ist
ein Versetzen der Bleche beim Schichten notwendig, tun bei jeder Nut denselben magnetischen
Leitwert zu erreichen, so daß jeder Läuferstab in axialer Richtung von Zähnen verschiedener
Nutteilungen umfaßt wird. Diese Konstruktion stößt bei der Ausführung beim Schleifringanker
oder Doppelnutanker auf Schwierigkeiten, da die Zahnbreite bei der kleinsten Nutteilung
am Nutengrund zu klein wird.
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Zur Behebung der synchronen Momente ist ferner der Vorschlag gemacht
worden, den Läufer axial in eine den Oberwellen entsprechende Anzahl von Teilläufern
durch Einfügen von Kurzschlußringen aufzuteilen und die einzelnen Teilläufer durch
Anwendung einer V-förmigen Schrägung unabhängig zu machen. Beim nutenlosen, massiven
Eisenläufer steigt durch die Wirkung der Wirbelströme die Sättigung, besonders die
radiale Komponente derselben zu den Endflächen hin an, die senkrecht zur Achse stehen.
Bei Strömen höherer Frequenz kann man dieses Ergebnis auf eine kleine Anzahl von
Blechen beziehen bzw. auf ein einzelnes Blech übertragen. Die magnetische und elektrische
Nebenschaltung des nächsten Bleches spielt um so weniger eine Rolle, je höher die
Frequenz ist. Darauf beruht die Vorstellung, daß der Läufer, auch ein Schleif ringanker,
@in bezug auf die Oberwellen aus einer Anzahl von Kurzschlußteilläufern von verschiedener
Länge und Frequenz besteht. Bei obiger Konstruktion kann es daher bei jedem Teilläufer
zur Ausbildung einer Art eines Kurzschlußankers und der zusammenhängenden Drehmomente
anderer Frequenz kommen, weil die V-förmige Schrägung symmetrisch und gleichartig
bei jeder Nut ist. Die Nachteile der bekannten Konstruktionen werden nach der Erfindung
dadurch vermieden, dag beim Läufer zwei Wicklungen mit derselben Nutenzahl, eine
mit über den Läuferumfang ungleichmäßiger, die zweite mit gleichmäßiger Nutteilung
verwendet werden. Dabei wenden die Bleche beim Schichten um gleiche Nutteilungen
stetig versetzt. Das Bestehen von zwei Wicklungen vermehrt die Anzahl der Oberwellen
bei kleinerer Stärke derselben, was die Aufspaltung derselben erleichtert und die
Geräuschbildung nach den angegebenen Gründen günstig beeinflußt. Dabei ist es gleichgültig,
wie die Gesamtleistung auf die beiden Wicklungen verteilt wird. Abb. i zeigt beispielsweise
in der Ansicht einige Nutteilungen eines Schleifringankers, wo die Wicklung mit
ungleichmäßiger Nutteilung als Dämpferwicklung ausgebildet ist, während Abb.2 einen
Doppelnutanker mit 16 Nuten im vierpoligen Feld darstellt. Dabei ist der Deutlichkeit
wegen die Nutenzahl niedrig und der Unterschied zweier aufeinanderfolgender Nutteilungen
hoch gewählt worden. Ein besonderer Vorteil dabei ist, daß die Nutstreuung bei jeder
Nut im einzelnen Blech verschieden ist, während sie bei der ganzen Nutlänge bei
jeder Nut gleich ist. Bei den gedachten Teilläufern in bezug auf die Oberwellen
ist. somit die Nutstreuung verschieden, was 'bei jeder Nut eine andere Phasenverschiebung
der Ströme des unteren Käfigs zu denen des Anlaufkäfigs bedingt. Wegen der verschiedenen
Verkettung der Nuten kann es daher nicht vorkommen, daß bei einem gewissen Betriebszustand
ein schädliches Zusammenwirken beider Läuferfelder eintritt, da nur einige, aber
nicht alle Nuten im Teilläufer betroffen werden können. Außerdem kann die magnetische
Sättigung herabgesetzt werden, weil beim einzelnen Blech immer einige Nuten einen
Streuweg aus Eisen haben. Der Streuschlitz kann jetzt kurz gehalten werden, ohne
daß die notwendige Genauigkeit des Leitwertes bei der Herstellung leidet. In vielen
Fällen wird ferner die durch' die ungleichmäßige Nutteilung hervorgerufene Schrägung
der Anlaufwicklung genügen, so daß eine Schrägung des unteren Käfigs bzw. der Wicklung
mit dem größten Leistungsanteil unterbleiben kann, was ebenfalls den Leistungsfaktor
erhöht. Andrerseits kann durch eine in der Praxis mögliche Schrägung der Betriebswicklung
jetzt ein Motor mit besonderen Eigenschaften erzielt werden.
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In Abb. 3 ist der Läuferumfang nach Abb. 2 im abgerollten Zustand
dargestellt. Nimmt man, wie in der Zeichnung, eine arithmetische Reihe der Nutteilungen
an, die sich in diesem Fall auf eine Polteilung erstreckt, so erhält man die gezeichnete
geradlinige Schrägung. Die überall gleiche Nutteilung der unteren Wicklung beträgt
14 mm, während bei der Anlaufwicklung die Nutteilungen 13
und 15 mm, die mit
b und c bezeichnet sind, sich nach einem .Polpaar abwechseln (Abb. 3), Die gleichmäßige
Nutteilung von 14 mm der unteren Wicklung ist mit a bezeichnet. Damit die
mit a1, a2 usw. bezeichneten Nutachsen der zweiten Wicklung zugleich die elektrischen
Achsen sein können und um alle nicht erwünschten Oberwellen für die Grundwelle auszuschalten,
ist die Schrägung durch Hinzufügen einer zweiten, um 36o° (bei angenommenem vierpoligem
Feld) versetzten Hälfte zu diesen Nutachsen symmetrisch gemacht worden. Im Beispiel
wird um eine Nutteilung stetig versetzt. Dabei sieht man deutlich, daß der mit i
bezeichnete Anfang und das mit 2 bezeichnete Ende der Schrägung oder Schrägungskurve
sich schräg verschiebt. Zwischen i und 2 liegen somit 4 Teilungen b und c. Bei einer
kleineren Nutlänge entsprechend einer Oberwelle ist daher bei jeder Nut die Versetzung
bzw. der Schrägungsfaktor ein anderer. Es ist ohne weiteres möglich, durch andere
Gesetzmäßigkeit der Nutteilungen parabelähnliche Kurven zu erhalten, während bei
allgemeiner Sehrägung die Abb. 3 nur auf ein schiefwinkliges Koordinatensystem zu
übertragen ist.