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Asynchronmaschine Die Erfahrung hat gezeigt, daß Asynchronmaschinen,
insbesondere Asynchronmotoren, deren Läufer als Schleifringläufer eine Phasenwicklung
trägt, vor Asynchronmaschinen, deren Läufer eine Käfigwicklung trägt, den Vorzug
haben, daß sie frei von magnetischem Geräusch laufen. Das gilt insbesondere für
Langsamläufer großer Leistung. Von Asynchronmaschinen mit Kurzschlußläufer ist hingegen
die Geräuschfreiheit nur bei sorgfältiger Wahl der Läufernutenzahl und auch dann
immer mit voller Sicherheit zu erzielen.
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Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung der Sekundärwicklung
von Asynchronmaschinen, die hinsichtlich der Einfachheit und Robustheit weitgehend
die Vorteile einer Käfigwicklung aufweisen, die aber hinsichtlich der Unterdrückung
von magnetischen Geräuschen die Eigenschaften eines Schleifringläufers besitzen.
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Die Sekundärwicklung einer Asynchronmaschine besitzt hierbei je Nut
einen Stab; je zwei um eine Polteilung oder annähernd eine Polteilung voneinander
entfernte Stäbe bilden eine in sich kurzgeschlossene Windung, wobei die Stirnverbindungen
der einzelnen Kurzschlußwindungen gegeneinander isoliert sind, so daß die Windungen
elektrisch voneinander unabhängig sind. Gemäß der Erfindung sind die aufeinanderfolgenden
Stirnverbindungen in der Art der Einzelleiter eines Gitterstabes zu einem in einer
Ebene liegenden ringförmigen Gebilde zusammengefaßt.
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An sich sind bereits nach dem Stromverdrängungsprinzip arbeitende
Asynchronmotoren mit Kurzschluß-
Läufer bekannt, deren Flachstäbe
nach dem Austritt aus der Nut längsgeschlitzt sind; die beiden Teile jedes Flachstabes
sind nach links und nach rechts abgebogen und mit den Enden von in gleicher Weise
ausgebildeten und um eine Polteilung entfernten Flachstäben verbunden. Bei einer
anderen Ausführungsform eines solchen Kurzschlußläufers ist ein besonders hoher
Flachstab der Länge nach bis zu den Enden geschlitzt; beide Teile sind zu einer
Kurzschlußwindung auseinandergezogen. Diese Kurzschlußwindungen sind wie bei einer
Zweischichtwicklung auf die Nuten verteilt.
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Weiterhin ist ein Asynchronmotor mit Doppelkäfiganker bekannt, dessen
zwei Käfigwicklungen aus Material mit verschiedener elektrischer Leitfähigkeit bestehen.
Beispielsweise besteht die innenliegende Käfigwicklung aus Kupfer und die Barüberliegende
Käfigwicklung aus Eisen. Die Eisenwicklung wird als geschlossene Käfigwicklung ausgeführt,
während die andere Wicklung aus einzelnen in sich kurzgeschlossenen Windungen besteht.
Bei diesen bekannten Anordnungen sind die Stirnverbindungen der Läuferwicklung ähnlich
wie die Stirnverbindungen einer Gleich- oder Wechselstromwicklung normaler Ausführung
ausgebildet, d. h., die Stirnverbindungen bilden einen Wickelkopf, der in axialer
Richtung eine erhebliche Ausdehnung besitzt, da die Stirnverbindungsleiter nach
dem Austritt aus der Nut nicht in der Umfangsrichtung, sondern in schräger Richtung,
etwa unter einem Winkel von 45° gegen die Umfangsrichtung, abgehen. Abweichend hiervon
ist aber für die Erfindung wesentlich, daß die aufeinanderfolgenden Stirnverbindungen
zu einem in einer Ebene liegenden ringförmigen Gebilde zusammengefaßt sind, d. h.,
die Stirnverbindungen gehen nach dem Austritt aus der Nut unmittelbar in die Umfangsrichtung
über, so daß die axiale Ausladung des Käfigankers wesentlich verringert wird.
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Im folgenden ist an Hand der Fig. I bis 4 der Zeichnung die Erfindung
näher erläutert.
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In Fig. I sind immer zwei Stäbe, die um elf Nutteilungen voneinander
entfernt sind, zu einer Kurzschlußwindung zusammengefaßt, so daß jeder ungeradzahlige
Nutstab 1, 3, 5 usw. mit einem geradzahligen Nutstab 12, 14, 16 usw. eine Kurzschlußwindung
bildet. Dementsprechend geht der Stirnverbindungsanschluß in der Draufsicht der
Fig. I von den ungeradzahligen Nutstäben nach rechts ab und der von den geradzahligen
Nutstäben nach links. Außerdem ist - wie aus der Herauszeichnung der Stirnverbindungen
zweier am Umfang aufeinanderfolgender Kurzschlußwindungen gemäß Fig. 2 hervorgeht
- der nach rechts abgehende Stirnverbindungsanschluß an die ungeradzahligen Stäbe
3 und 5 unmittelbar am Heraustritt des Stabes aus der Nut vorgenommen, während die
nach links abgehenden dazugehörigen Stirnverbindungsanschlüsse an die geradzahligen
Stäbe 14 und 16 vom Eisen der Maschine weiter abstehen. In der Mitte der Stirnverbindung
wechselt nun der dem Eisen benachbarte Stirnverbindungsteil seine Lage und geht
in den vom Eisen weiter entfernt liegenden Stirnverbindungsteil über, und zwar in
der Art, wie die Einzelleiter eines Gitterstabes ihre Lage innerhalb des Stabquerschnitts
wechseln. Dies ist in Fig. 2 durch volle und strichlierte (darunterliegende) Linien
angedeutet. Dieses als Gitterstab ausgebildete ringförmige Gebilde könnte am Umfang
des Läufers kontinuierlich weiterlaufen. Man könnte aber auch diese Stirnverbindungen
nur im Bereich einer doppelten Polteilung durchführen und innerhalb der nächsten
doppelten Polteilung von neuem beginnen. Im ersteren Fall biegt in der Aufeinanderfolge
der Nuten gemäß den Fig. I und 2 immer ein Stab nach rechts ab und dann ein Stab
nach links, usw., während im zweiten Fall an allen Nuten einer Polteilung die Stirnverbindungen
nach rechts abbiegen und an der anschließenden Polteilung nach links zwecks Vereinigung
mit den ersteren. Auch in diesem Falle kann man die Stirnverbindungen in der Art
der Einzelleiter eines Gitterstabes zusammenfassen.
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Bei den Anordnungen der Fig. I und 2 wechselt der einzelne Stab innerhalb
des Gitterstabes nur einmal seine Lage in axialer Richtung. Bei Motoren mit sehr
großen Polteilungen, insbesondere bei zweipoligen Motoren großer Leistung, wird
man den Einzelleiter innerhalb des Gitterstabes über eine Polteilung mehrmals die
Lage wechseln lassen, ihn also zwei- bzw. dreigängig verflechten, wie dies auch
bei langen Gitterstäben in den Nuten elektrischer Maschinen der Fall ist. Die Fig.3
und 4 veranschaulichen diese Anordnung, wobei nur die Form der Stirnverbindung einer
einzigen Kurzschlußwindung dargestellt ist. Man sieht, insbesondere in Fig. 4, daß
der einzelne Stirnverbindungsstab innerhalb des Gitterstabes dreimal in axialer
Richtung seine Lage wechselt. Dadurch wird das Ringgebilde der Kurzschlußwindungen
in sich wesentlich verfestigt und kann außerhalb bereits als geschlossener Ring
gefertigt werden und wird dann nur angesetzt und die angesetzten Winkellaschen mit
den Nutstäben hart verlötet.
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In den Fig. 5 und 6 ist eine Ausbildung der Stirnverbindungen dargestellt,
bei der abweichend von den Anordnungen der Fig. i bis 4 erfindungsgemäß die Stirnverbindungen
der einzelnen Kurzschlußwindungen durch Ringsegmente gebildet sind, die, voneinander
isoliert, entweder in axialer Richtung nebeneinander oder in radialer Richtung übereinander
angeordnet sind. 2o, 21 bzw. 22, 23 sind diese Ringsegmente. Die einzelnen voneinander
isolierten Ringsegmente sind mit ihren zugehörigen Stäben 24 und 25 bzw. 26 und
27 über Winkellaschen 28 und 29 bzw. 30 und 31 verbunden. Die Winkellaschen sind
mit dem Stab bzw. mit dem Ringsegment zweckmäßig hart verlötet. Es sind j e doppelte
Polteilung an einer Stirnseite Ringsegmente gleich der Phasenzahl (also gleich der
Nutzahl dividiert durch die Polzahl) erforderlich. Diese Ringsegmente können entweder
gemäß Fig. 5 in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sein oder gemäß Fig. 6
in radialer Richtung übereinander. Im ersteren Fall können die Winkellaschen gleichartig
ausgebildet sein, die einzelnen Nutstäbe jedoch ragen aus der Nut verschieden lang
heraus. Im zweiten Fall sind die Nutstäbe gleich lang, die Winkellaschen müssen
jedoch verschiedene Länge aufweisen. Die Anordnung nach Fig. 6 ist ähnlich wie
die
Anordnung der Ausgleichringe der Kommutatorwicklung von Gleichstrommaschinen. Auch
bei den Anordnungen der Fig. 5 und 6 kann der Anschluß der Ringsegmente längs des
ganzen Umfangs kontinuierlich vor sich gehen, indem an den geradzahligen Nuten der
Anschluß nach links abgeht und an den ungeradzahligen Nuten nach rechts. Man kann
aber auch die Kurzschlußverbindungen innerhalb der einzelnen doppelten Polteilungen
durchführen, wobei an sämtlichen Nuten der einen Polteilung der Ringanschluß nach
rechts abgeht und an der anderen Polteilung nach links zwecks Vereinigung mit dem
ersteren.