FI104766B - Roottori oikosuljettua vaihtovirtamoottoria varten - Google Patents

Description

104766 a

Roottori oikosuljettua vaihtovirtamoottoria varten -Rotor för kortelutad växelströmsmotor 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritetty roottori oikosuljettua vaihtovirtamoottoria varten.

Tällainen roottori tunnetaan julkaisun SE-B-462 310 perus-10 teella. Tämä tunnettu rakennesovellutus on tarkoitettu taajuudeltaan vaihtelevaa toimintaa varten, jolloin ensimmäiset syvennykset täytetään johtimilla, toisten syvennysten muodostaessa taas ilmaraot. Syvennysten väliset pinnat muodostavat rautasillan, johon suurin osa kehällä esiintyvästä magneetti-15 vuotokentästä kulkee ja jossa virtalähteestä tulevat harmoniset yliäänet voidaan vaimentaa ja näiden yliäänien aiheuttamia häviöitä siten vähentää kyllästysvaikutusten seurauksena.

On jo kauan aikaa ollut tunnettua varustaa oikosuljetut vaih-20 tovirtamoottorit kaksoisroottorirei'illä ns. kaksoishäkkikää-mitysroottorien yhteydessä. Tämä mahdollistaa parannetun vääntömomenttikäyrän saavuttamisen korkeilla käynnistysvään-tömomenteilla, käynnistysvirran ollessa myös hieman alhaisempi kuin ns. normaalien yksinkertaisten häkkikäämitusroottori-25 en yhteydessä.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on vähentää roottorien valmistuskustannuksia. Tällaisten roottorien valmistuksessa erilaisia tarkoituksia varten, vaikka ne voivatkin olla tar-30 koitettuina yleensä normaaliin sinimuotoiseen toimintaan (virtakäyttöön) tai taajudeltaan vaihtelevaa toimintaa var-, ten, on tähän asti tehnyt välttämättömäksi useiden roottori- levylävistinten käytön. Keksinnön eräänä toisena tarkoituksena on yksityiskohtaisemmin tarkastellen mahdollistaa yhden ja 35 saman lävistystyökalun käyttö roottorilevyjä varten, joita on 104766 2 tarkoitus käyttää taajuudeltaan vaihtelevaan toimintaan tarkoitetuissa moottoreissa, ja roottorilevyissä, joita on tar-koitus käyttää normaalissa sinimuotoisessa toiminnassa.

5 Tällaisten moottorien ulkomitat ovta standardoituja, niin että noin 30 mittaa voi esiintyä tehojen 1 - 1000 kW yhteydessä. Koska useita roottori- ja staattorityyppejä voidaan tarvita kutakin tällaista mittaa varten, niin on ilmeistä, että vaadittavien lävistystyökalujen määrä on myös suuri. Kun 10 on välttämätöntä käyttää erillisiä lävistystyökaluja moottoreita varten, jotka edustavat pientä määrää kokonaistuotannosta, mutta joiden määrä jatkuvasti kasvaa, on ilmeistä, että vaadittavien työkalujen määrä lisääntyy huomattavasti.

Vähennys vaadittavien työkalujen määrässä tarjoaisi siten 15 huomattavia taloudellisia etuja. Lisäksi varastoitavien lävistettyjen levyjen määrä voidaan puolittaa, mikä taas parantaa taloudellisuutta.

Keksinnön eräänä toisena tarkoituksena on saada aikaan root-20 torirako tai -ura, joka voidaan täyttää täysin sähköä johtavalla materiaalilla alumiinivalun avulla. Kysymyksen ollessa vaihtelevalla taajuudella käytettävistä moottoreista kuitenkin vain osa roottoriraosta täytetään tällä tavoin ja raon . toinen osa täytetään ilmalla, jolloin voidaan saavuttaa pa-25 rantunut jäähdytys keksinnön erään erityisen sovellutusumuo-don mukaisesti.

Esillä olevan keksinnön nämä tarkoitukset ja edut yhdessä muiden etujen kanssa saavutetaan tyypiltään edellä selostetun 30 kaltaisen roottorin avulla, jonka tunnusmerkilliset ominai- * suudet on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkillisessä osassa.

Kun keksinnön mukaista roottoria käytetään yhdessä sähköjoh-35 timen kanssa vain yhdessä vastaavan syvennyksen urassa, saa- j 104766 3 vutetaan samat edut kuin edellä mainitun ruotsalaisen patenttijulkaisun perusteella tunnettujen roottorien yhteydessä.

Muodostamalla lisäaukot levyihin raoista radiaalisesti sisäänpäin ja asentamalla puhallinsiivet tai vastaavat laitteet 5 näiden aukkojen tasolle tai niistä radiaalisesti ulospäin on myös mahdollista synnyttää ilmavirtaus vastaavien rakojen tyhjien osien kautta. Tämä parantaa edullisesti jäähdytystä roottorin siinä osassa, jossa suurin osa roottorihäviöistä 1 tapahtuu. Kiertovirtaus kulkee siten yhteen suuntaan lisäauk- 10 kojen kautta, toiseen suuntaan rootorin ja staattorin välisen raon läpi, ja myös tyhjien rakojen kautta. Kiertoilma jäähdytetään staattorisuojuksissa ja erityisesti moottorin puhal-linpään vieressä olevassa suojuksessa.

15 Vaikka tyypiltään uudenlaisen roottorin käämitykset, ottaen huomioon vaihtoehtoiset roottorikäämitysmahdollisuudet, ovat tarkoitettuja muodostettaviksi lähinnän valutekniikoiden avulla, voidaan aksiaalisia johtimia käyttää myös tankojen tai sauvojen muodossa.

20

Kun keksinnön mukainen roottori on varustettu johtimilla levyjen roottorirakojen molemmissa syvennyksissä, saadaan tulokseksi moottori, jonka kaksoishäkkikäämitysroottorien tarjoamina etuina ovat parantunut käynnistysvääntömomentti ja 25 parantuneet vääntömomenttikäyrät nimellisarvon alapuolella olevien moottorinopeuksien yhteydessä.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin sen oheiseen sovellutusesimerkkiin ja myös oheisiin piirustuksiin * ' 30 viitaten, joissa:

, Kuviot 1A-C esittävät keksinnön mukaisten roottorirakojen I

rakennetta; 35 Kuvio 2 esittää lävistettyä roottorilevyä; 104766 4

Kuvio 3 esittää kaavamaisesti osaa keksinnön erään sovellu-tusmuodon mukaisesti valmistetun roottorin päätekuvannosta;

Kuvio 4 esittää kaavamaisesti sitä tapaa, jolla ilmavirtaus 5 saadaan aikaan kuvion 3 mukaisessa sovellutusmuodossa,

Kuvio IA esittää roottorirakoa 1, joka voidaan lävistää galvanoituun levyyn kuvion 2 mukaisen roottorilevyn muodostamiseksi, tällaisen levyn 28 sisältämien rakojen ollessa lävis-10 tettyinä symmetrisesti akselireiän 2 suhteen, tämän järjestelyn ollessa esitettynä yksinkertaisen esimerkin tavoin. Kokoonpanon helpottamiseksi lovi 3 on muodostettu akselireiän 2 pintaan, reiän 4 tasapainottaessa tämän loven.

15 Roottorirako 1 sisältää ensimmäisen syvennyksen tai ontelon 5, joka on muodostettu lähimmäksi akselireikää 2 (kuvio 2) ja jonka reuna muodostaa suljetun sisäänpäin koveran tilan 6, ja toisen syvnenyksen tai ontelon 7, joka tunkeutuu onteloon 6 muodostaen kaarevan sillan 8, joka erottaa toisistaan nämä 20 kaksi syvennystä. Silta 8 on sopivimmin mitoitettu siten, että lopullisessa moottorissa, jossa vain syvennykset 5 on varustettu johtimilla syvennyksien 7 ollessa tyhjinä, roottori johtimien vuotokentän aiheuttama vuon tiheys on niin kor-• kea, että se johtaa kyllästykseen ja on suuruudeltaan sopi-25 vimmin 1,5 T - 2,2 T normaalisti käytössä olevien levylaatu-jen yhteydessä.

Syvennyksen tai ontelon 7 sen osan muoto, joka tunkeutuu koverrukseen 6, on siten sillan 8 mitoituksen mukainen. Sy-30 vennys 7 sisältää laajennuksen 9 kauempana syvennyksestä 5, - joten syvennyksellä 7 on riittävä kokonaispinta-ala ja sopiva muoto muissa suhteissa. Esillä olevan sovellutuksen yhteydes- „ sä syvennys 7 on suunnilleen kirjaimen 0 mukainen, jolloin sen kapea pää tunkeutuu syvennyksen 5 koverrukseen 6, syven-35 nyksen 7 vastakkaisen kapean pään päättyessä roottorilevyn i i i 104766 5 ulkokehän välittömään läheisyyteen.

Ensimmäisen 5 ja toisen 7 syvennyksen välissä kulkevan sillan 8 kapeuden johdosta on lävistys ja leikkaus suoritettava 5 yleensä kahdessa eri vaiheessa, so. yhden syvennyksen muodostamiseksi yhdessä vaiheessa ja toisen syvennyksen toisessa vaiheessa. Kysymyksen ollessa erittäin suurista sarjoista ksikki ensimmäiset ja toiste syvennykset lävistetään sopi-vimmmin vastaavina vaiheinaan samanaikaisesti, kun taas pie-10 nempien sarjojen yhtyedessä voidaan lävistää yksi syvennys kerrallaan. Nämä lävistystoimenpiteet eivät aiheuta erityisiä vaikeuksia alaan perehtyneelle henkilölle.

Kuviot IB ja 1C esittävät roottoriraon 1 muunnelmia, joiden 15 yhteydessä toinen syvennys 7 on jaettu kahteen osaan verrattain kapeiden siltojen avulla sen rakomuodostusosassa. Tämä on saatu aikaan kuvion IB mukaisessa sovellutuksesa silloittamalla toisen syvennyksen 7 rakomuodostusosa sillalla 8', joka muodostaa osan roottorilevystä ja on siten tehty mag-20 neettisesta materiaalista. Tämän sillan on oltava erittäin kapea sillan 8 ohikytkemiseksi varmistamattomalla tavalla.

Kuvion 1C esittämässä tapauksessa silloitus suoritetaan sen sijaan ei-magneettisesta materiaalista tehdyn kiilan tai tangon 8" avulla, joka on asetettu reikään tässä kuviossa 25 varjostetulla tavalla.

Lävistetyt levyt kootaan yhteen pakkauksen muodostamiseksi tavanomaisella tavalla ja varustetaan käämityksillä sopivim-min alumiinin tai alumiiniseoksen valamisen avulla, jolloin ^ 30 oikosulkurenkaita voidaan myös käyttää tavanomaisella tavalla ja tämä pakkausyhdistelmä voidaan kutistussovittaa roottorin , akselille.

Esillä olevan keksinnön eräänä huomattavana ominaispiirteenä 35 on se, että nämä käämitykset voidaan muodostaa kahdella eri 104766 6 tavalla, jolloin tulokseksi voidaan saada kaksi erilaista moottorityyppiä yhden ja saman levymuodon avulla. Ensimmäisen tällaisen menetelmän yhteydessä sekä ensimmäiset 5 että toiset 7 syvennykset voidaan varustaa valetuilla johtimilla, 5 jolloin tulokseksi saadulla moottorilla on suunnilleen samat ominaisuudet kuin vastaavalla kaksinkertaisella häkkikäämi-tysroottorilla. Tämän tekee mahdollisesksi toisen syvennyksen 7 laajennettu osa 9, joka mahdollistaa syvennyksen 7 täyttämisen jo käämityksiä valettaesssa. Tällaista mahdollisuutta 10 ei eiinny julkaisun SE-B-462310 mukaisten aikaisemmin tunnettujen roottorirakojen yhteydessä, jolloin vastaavat raot ovat aivan liian kapeita.

Toisenedellä mainitun menetelmän mukaisesti vain ensimmäiset 15 syvennykset 5 on varustettu johtimilla. Tulokseksi saadaan tällöin roottori, joka tarjoaa julkaisun SE-B-462 310 mukaiset edut, ja siten konvertteritoimintaan erityisen hyvin sopiva moottori.

20 Molemmissa tapauksissa levypakkauksen ulkokehä on yleensä työstetty sorvin avulla tämän pakkauksen kutistussovituksen jälkeen akselilleen. Molemmissa tapauksissa pakkaus voidaan työstää sorvissa siten, että syvennykset 7 avautuvat tai että pakkauksen kehälle jätetään kapeat terässillat. Toisen mene-25 telmän yhteydessä syvennysten 7 ollessa tyhjiä voi joskus olla parasta avata syvennykset 7 ja saada siten aikaan parannettu jäähdytysvaikutus (erityisesti matalien nopeuksien yhteydessä), kun taas toisissa tapauksissa voi olla suotavampaa käyttää tasaista roottoripintaa, joka tarjoaa alhaisemman 30 ilmamvastuksen.

Kuvioiden IA ja 1C esittämiä roottorirakomuunnelmia käytetään vastaavalla tavalla. Ensimmäinen syvennys 5 täytetään johtimella, kun taas toisen syvennyksen 7 pääosa, joka sisältää 35 laajennetu osan 9, täytetään joko käämityksellä tai jätetään 104766 7 tyhjäksi. Molemmissa tapauksissa toisen syvennyksen 7 rajaosa * on parasta jättää tyhjäksi. Vaikka toinen syvennys voikin näiden muunnelmien yhteydessä käsittää useita syvennyksiä, niin se muodostaa vain yhden ainoan keksinnön tarkoittaman 5 syvennyksen, jota ei kuitenkaan ole varustettu kehäreunalla, joka muodostaa yhden ainoan suljetun ääriviivan. Se täyttää kuitenkin keksinnölliset vaatimukset ja toimii toisena syvennyksenä 7 kuvion IA mukaisessa sovellutusmuodossa.

10 Kuviot 3 ja 4 esittävät kaavamaisesti keksinnön erästä erityistä sovellutumsmuotoa. Nämä kuviot esittävät osaa staatto-riin 11 liitetystä roottorista. Roottori sisältää akselin 10, johon on asennettu ensimmäisellä ja toisella syvennyksellä 5 ja 7 varustettu levypakkaus staattorin sisälle kelapäineen 11 15 ja staattorisuojuksineen 12 (kuvio 4). Syvennykseen 5 asetettujen johtimien päät on liiitetty oikosulkurenkaisiin 13.

Syvennykset 7 ovat tyhjiä ja muodostavat aksiaalisesti kulkevat reiät edellä mainittuja rautasiltoja 8 pitkin.

20 Edelleen keskusta kohti mentäessä on sopivimmin pyöreät aukot 14 lävistetty roottorilevyihin ja asetettu ympyrän kehälle, joka on samankeskinen akselin suhteen. Puhallinsiivet 15 on asennettu yhdestä päästään ulkoisesti levypakkaukseen. Roottorin pyöriessä siivet 15 ajavat ilmaa ympyrän muotoista 25 kulkutietä pitkin ulospäin aukoista 14 samassa päässä kuin I

puhallinsiivet 15, tämän ilman jatkaessa virtaustaan ympyrän muotoista liikerataa pitkin syvennysten 7 ja jossain määrin myös roottorin ja staattorin välisen raon kautta, sen tulles- “ sa taas otetuksi vastaan aukoissa 14 roottorin vastakkaisessa _ 30 päässä. Ilmavirtaus muodostetaan kuvion 4 esittämien nuolien ~ mukaisella tavalla. Tämä tuuletus parantaa roottorin jäähdy-φ tystä sen johdosta, että lämpö siirretään staattorisuojuksin 12 pääasiassa niiltä alueilta roottorikäämitysten 5 ja rau- ^ tasiltojen 8 uloimmissa osissa, joilla suurin osa lämmöstä 7 35 synnytetään. Tämä johtaa roottorin yhtenäisempään lämpötilaan 8 104766 ja alhaisempaan keskilämpötilaan yleensä samojen olosuhteiden alaisena.

i __

V

Claims (4)

1. 9 104766 I τ 1. Roottori oikosuljettuja vaihtovirtamoottoreita varten, käsittäen akseliin (10) kiinteästi asennetun pakkauksen pyö-5 reitä roottorilevyjä, joiden kehäreunojen ympärille on muodostettu yhtenäisten etäisyyksien päähän toisistaan useita syvennyksiä, jotka levyjen ollessa pakattuina yhteen muodostavat yleensä aksiaalisesti kulkevat roottoriraot, kunkin tällaisen roottoriraon sisältäessä ensimmäisen syvennyksen 10 tai ontelon (5), jonka kehäreuna muodostaa suljetun ääriviivan ja joka ottaa vastaan johtimen roottorin vaippapinnasta radiaalisesti sisäänpäin, tämän ensimmäisen syvennyksen (5) kehäreunan sisältäessä kehää vastassa olevan koverruksen (6), ja toisen syvennyksen (7) muodostaen radiaalisesti kulkevan 15 raon, joka ulottuu koverruksen (6) lähellä olevasta pisteestä kohti ympyrän muotoista kehää, sillan (8) ollessa muodostettuna ensimmäisen syvennyksen (5) ja toisen syvennyksen (7) väliin, tunnettu siitä, että tämä toinen syvennys (7) sisältää laajennetun osan (9) asetettuna ensimmäisen syvennyksen 20 (5) koverruksen (6) ja ympyrän muotoisen kehän väliin.
2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottori, tunnettu siitä, että ensimmäisen syvennyksen (5) muodostamat roottoriaukkojen osat on täytetty valumetallilla, kuten valetulla alumiinilla, •25 johdintankojen muodostamiseksi, jotka on liitetty päistään oikosuljentarenkaisiin (13) levypakkauksen kummallakin puolella, kun taas toisen syvennyksen (7) muodostamat roottori- i aukkojen osat ovat tyhjiä.
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottori, tunnettu siitä, · että ensimmäisen ja toisen syvennyksen (5, 7) muodostamat molemmat roottoriaukkojen osat on täytetty valumetallilla, ku- I * ten alumiinilla, johdintankoparien muodostamiseksi, ja että “ kaikki nämä johdintankoparit on liitetty päistään oikosuljen- 1 35 tarenkaisiin levypakkauksen kummallakin puolella.
4. 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen roottori, tunnettu siitä, I että levyt sisältävät useita lisäaukkoja (14), jotka on ase- ίο 104766 tettu yhtenäisten etäisyyksien päähän ympyrän kehälle, joka on samankeskinen vastaavien levyjen kanssa, aksiaalisesti kulkevien kanavien muodostamiseksi, ja että puhallinroottori-välineet (15) on asennettu levypakkauksen yhteen päähän si- T 5 säänpäin roottorirakojen niistä osista, jotka vastaavat toiset syvennykset (7) muodostavat.