DE943071C - Selbsttaetige Bremseinrichtung an Induktionsmotoren mit zylindrischem Kurzschlusslaeufer - Google Patents

Description

• Selbsttätige Bremseinrichtung an Induktionsmotoren mit zylindrischem Kurzschlußläufer Induktionsmotoren mit zylindrischem Kurzschlußläufer, verbunden mit einer selbsttätigen Bremseinrichtung, sind bekannt. Für Motoren dieser Art wird entweder ein zusätzliches Magnetfeld (verlängertes Statorblechpaket) benötigt, oder es ist eine Aufteilung des Ständer- und Läuferblechpaketes in einzelne Blechpakete (Schubmagnete), die durch nicht magnetische Werkstoffe voneinander getrennt sind, erforderlich.
• Ein verlängertes Ständerblechpaket zur Erzielung der benötigten magnetischen Kraftlinien zwecks Lüftung der Bremse ist insofern uninteressant, weil dieses verlängerte Paket für die mechanische Leistung des Motors wertlos ist und außerdem Leistungsfaktor cos p und Wirkungsgrad verschlechtert. Geht man also von einem Motor bestimmter mechanischer Leistung aus und verkürzt das Läuferpaket, um die nötige Ständerblechpaketverlängerung zu erzielen, so geht die Leistung stärker als der lineare Anteil der Läuferverkürzung zurück. Allgemein dürfte der Leistungsrückgang etwa 25 % betragen und Leistungsfaktor cos p und Wirkungsgrad schlechter sein als bei einem normalen Motor.
• Die Erzielung einer direkten Axialkraft zwecks Lüftung einer mechanischen Bremse bei Induktionsmotoren mit zylindrischem Kurzschlußläufer kann, wie schon erwähnt, durch Unterteilung des Ständer-und Läuferpaketes erzielt werden. Auch genügen schon nutenförmige Eindrehungen im fertigen Ständer- und Läuferpaket, um den gleichen Effekt zu erzielen. Auch hier ist eine erhebliche Leistungsminderung, verbunden mit schlechtem Leistungsfaktor cos p und Wirkungsgrad, nicht zu vermeiden.
• Ferner sind Induktionsmotoren mit zylindrischem Kurzschlußläufer bekannt, bei denen ein Betätigen der Bremse durch teilweise Ausnutzung des Rotorfeldes hervorgerufen wird. In solchen Fällen wird ein um die Rotorwelle geführter Konus von etwa ein Drittel der Rotorlänge in den Rotorkörper hineingezogen. Nach Abschalten des Motors zieht eine Feder den konischen Körper einige Millimeter aus dem Rotor heraus und bewirkt über ein, Bremsgestänge die Betätigung der Bremse. Nachteilig bei dieser Ausführung ist das relativ schwache Rotorfeld, das im Augenblick des Einschalters zwecks Lüftung der Bremse zur Verfügung steht. Außerdem darf der Läuferdurchmesser gewisse Mindestwerte nicht unterschreiten. Eine Verbesserung dieser Ausführung kann, wie eingangs erwähnt, durch ein verlängertes Blechpaket erzielt werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, solche Induktionsmotore, verbunden mit einer selbsttätigen Bremseinrichtung, in einer Weise zu verbessern, daß möglichst alle aufgezeigten Mängel vermieden werden und ein hoher Wirkungsgrad in der Leistung erzielt wird.
• Gelöst wird diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, daß bei voller Ausnuitzung des Statorfeldes zur Umwandlung elektrischer in mechanische Energie bei Einschaltung des Motors das sich sofort um den Kurzschlußring bildende starke Magnetfeld zum Anziehen des auf der Rotorwelle verschieblichen Magnetkollektors mit der Bremsscheibe gegen einen Federdruck dient und die Bremse lüftet und daß nach dem Hochlauf des Motors aurd Nenndrehzahl das inzwischen aufgebaute Statorhauptfeld über einen besonders ausgebildeten Teil des Rotors den Magnetkollektor und damit die gelüftete Bremsscheibe festhält.
• Das besondere Kennzeichen der Erfindung -Lüftung der Bremse durch das Kurzschlußringfeld - ist bisher unbekannt. Nach dem augenblicklichen Stand der Technik ist es bekannt, daß der normale, nicht in Eisen eingebettete Kurzschlußring und das sich hierdurch ausbildende Kurzschlußringfeld zum Festhalten eines Bremsringes benutzt wird, und zwar derart, daß nach Abschaltung von besonderen Bremsspulen ein mit dem Kurzschlüßring durch Bolzen verbundener Bremsring sich von seiner Gegenfläche löst und zum Kurzschlußring hin wandern kann, um ein Klappern des schon erwähnten Ringes zu vermeiden. Eine Lüftung der Bremseinrichtung wird also in diesem Falle durch das Kurzschlußringfeld nicht bewirkt.
• Durch die Erfindung wird also im Gegensatz zu den bekannten Induktionsmotoren mit Bremseinrichtung eine Leistungsminderung gegenüber einfachen Induktionsmotoren mit gleicher Auslegung des Stators vermieden und ohne zusätzliche Blind- und Wirkleistungen die Lüftung der Bremse beim Anlauf des Motors durch Ausnutzung des starken Kurzschlußringfeldes erzwungen und beim Laufen durch Ausnutzung des Motorhauptfeldes aufrechterhalten.
• Durch diese Erfindung ist es also möglich, das volle Statorfeld an der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie zu beteiligen und außerdem einen Teil des Statorfeldes als Haltekraft für die gelüftete mechanische Bremse heranzuziehen. Die später näher beschriebene Erfindung geht insofern neue Wege, daß bei Einschaltung des Motors und für etwa zwei Drittel des Hochlaufvorganges das kräftige Kurzschlußringfeld zur Lüftung der Bremse herangezogen wird. Die Haltekraft der gelüfteten Bremse übernimmt dann und für den Laufzustand des- Motors automatisch ein Teil des größer gewordenen Statorhauptfeldes. Durch die Kombination von Kurzschlußring- und Statorfeld ist ein verlängertes Statorblechpaket überflüssig geworden, außerdem ist die gesamte Statorblechpaketlänge an der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie beteiligt. Ohne Benutzung des Kurzschlußringfeldes würde eine Lüftung der Bremse nicht erfolgen, da das Statorhauptfeld im Kurzschlußzustand durch die Rückwirkung des Läuders sehr geschwächt wird und seine Kraftlinien größtenteils in die Streuwege abgedrängt werden. Erst gegen Ende des Hochlaufvorganges, nachdem das Kurzschlußringfeld erheblich kleiner geworden ist, erreicht das Statorhauptfeld seine volle Größe und kann dann für die Haltekraft der gelüfteten Bremse benutzt werden.
• Die Erfindung wird im folgenden noch an Hand der Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt Abb. I einen aufgeschnittenen Motor linksseitig im Längsmittelschnitt, oberhalb der Rotorwellenmittellinie in Bremsstellung und unterhalb dieser Linie in Laufstellung, Abb.2 einen Schnitt durch den als Polkörper dienenden Teil des Rotors, Abb. 3 linkshälftig eine Ansicht des Polkörpers in Richtung A und rechtshälftig eine Ansicht des Polkörpers in Richtung B nach Abb.2.
• Das Statorblechpaket mit Wicklung I ist wie für einen normalen Motor ausgelegt. Der Rotor 2 mit Kurzschlußwicklung hat die gleiche aktive Länge wie das Statorblechpaket I, trägt aber an seinem hinteren Ende einen Polkörper 3, der durch ein Messingblech 4 von den übrigen Läuferblechen getrennt ist. Der Polkörper 3 ist nach dem Gießen des Rotors 2 durch die Leiterstäbe 5 mit den übrigen Rotorblechen fest verbunden und kann in seiner Bohrung nun so weit ausgedreht werden; daß @ sich frei stehende Läufcrjochlamellen 6 ergeben, die in ihren äußeren Einfräsungen die Rotorstäbe 5 aufgenommen haben und den Kurzschlußring 7 an drei Seiten umklammern.
• Beim Einschalten des Motors verursacht der kräftige Ringstrom ein starkes magnetisches Feld 8 (obere Schnitthälfte des Bremsmotors), welches sich kreisförmig um den im Polkörper 3 eingebetteten Kurzschlußring 7 ausbildet. Das sich bildende, aber vorläufig noch geschwächte Hauptfeld 9 wird durch das Messingblech 4 gezwungen, mit seinem Anteil in die unteren Läuferjochlamellen 6 des Polkörpers 3 einzudringen. Der magnetische Kreis 9 einer Kraftlinie des anteiligen geschwächten Hauptfeldes verläuft bei Stillstand vom Ständerzahn I über den Bohrungsluftspalt - Läuferzahn des Polkörpers 3 - Läuferjochlamelle 6 - Luftspalt II -Magnetkollektor I2 und von hier nach Drehung um eine Polteilung den beschriebenen Weg zurück, um über das Läuferjoch wieder zum obenerwähnten Ständerzahn I zu gelangen. Dieses anteilige Hauptfeld 9 ist aber im Zeitpunkt des Schaltens aus den schon erläuterten Gründen zu schwach, um ein Anziehen des auf der Rotorwelle gegen die Bremsfeder I3 verschiebbaren Magnetkollektors I2 und damit eine Lüftung der Bremse zu bewirken.
• Für den Einschaltzustand und größten Teil des Hochlaufzustandes bewirkt das kräftige Kurzschlußringfeld 8, daß der Magnetkollektor I2 vom Polkörper 3 angezogen wird. Im Laufzustand (untere Schnitthälfte des Bremsmotors) hat sich das anteilige Hauptfeld 9 kräftig ausgebildet und hält nun den Magnetkollektor I2 fest, während das Kurzschlußringfeld 8 bedeutungslos geworden ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Selbsttätige Bremseinrichtung an Induktionsmotoren mit zylindrischem Kurzschlußläufer, wobei ein normales Statorfeld über das Rotorfeld einen mit der Bremse verbundenen Magnetkörper zur Lüftung der Bremse beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer wirksamen Länge des Kurzschlußläufers mit seinen Nutenstäben entsprechend der Länge des Statorfeldes zur Umwandlung elektrischer in mechanische Energie wie bei jedem normal ausgelegten Motor beim Anfahren des Motors zur Lüftung der unter Federdruck stehenden mechanischen Bremse das sich sofort um einen eisenumschlossenen, nur die Stirnseite freilassenden Kurzschlußring bildende starke Magnetfeld und nach dem Hochlaufen des Motors auf Nenndrehzahl das inzwischen aufgebaute über einen als Polkörper ausgebildeten, vom übrigen Rotorfeld magnetisch getrennten Teil des Rotors wirksame Statorhauptfeld dient.
2. 2. Bremseinrichtung an Induktionsmotoren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisch isolierter Teil des Rotorblechpaketes zum Magnetkollektor (I2) hin magnetisch lamelliert als Polkörper (3) dient und der Kurzschlußring (7) zum Aufbau eines kräftigen Magnetfeldes (8) in einen über das Statorblechpaket (I) hinausgehenden Teil des Rotorblechpaketes eingelagert ist.
3. 3. Bremseinrichtung an Induktionsmotoren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gelüftete Bremsscheibe im Bereich des Kurzschlußringes (7) einen geringen Luftspaltabstand (Io) hat und im Bereich des über die Läuferjochlamellen wirksamen Ständerhauptfeldes satt zur Anlage kommt. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2,489 365; französische Patentschriften Nr. 815 879, 658 834..