DE1059557B

DE1059557B - Laeufer fuer Hysteresemotoren

Info

Publication number: DE1059557B
Application number: DEL27065A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Paul Vaske
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-03-07
Filing date: 1957-03-07
Publication date: 1959-06-18

Description

Läufer für Hysteresemotoren Die Erfindung betrifft die technisch und wirtschaftlich vorteilhafte Gestaltung und Herstellung von Läufern für Hyteresemotoren.
Der Aufbau wirtschaftlich günstiger Hysteresemotoren scheitert sehr häufig daran, daß fertigungstechnisch keine genügend dünne Hystereseschicht für den Läufer hergestellt werden kann. Im allgemeinen sind die für die geforderte Leistung aufzubringenden Hystereseverluste so gering, daß hierfür bereits ein geringes Volumen an Hysteresewerkstoff ausreicht. Aus fertigungstechnischen Gründen werden jedoch bereits so große Volumina zur Verfügung gestellt, daß der zugehörige Magnetisierungsstrom sehr groß wird und wegen der dadurch bedingten hohen Kupferverluste der Motor nicht voll ausgenutzt werden kann.
Die Läufer für Hysteresemotoren wurden zunächst völlig aus hysteretischem Stoff hergestellt. Das ist im allgemeinen jeder magnetische Werkstoff; er eignet sich nur um so mehr, je größer seine Hystereseschleife ist - d. h., je höher die Hystereseverluste sind. Demgemäß wurden die Läufer je nach dem Werkstoff aus ausgestanzten Blechen, aus Scheiben, als Voll-oder Hohlzylinder aufgebaut. Man strebte eine Unterteilung an, um Wirbelstromverluste zu vermindern. Pulverförmige Hysteresewerkstoffe wurden mit Kunstharz zu Vollzylindern, Hohlzylindern oder Scheiben verklebt, wobei die Scheiben wiederum, wie auch die Bleche, zu Läuferkörpern mit wärmebeständigen Klebstoffen, z. B. einem Epoxydharz, zusammengeklebt wurden.
In der weiteren Entwicklung wurden auch geschichtete Läufer bekannt, die aus Blechen permeablen Werkstoffes und Hohlzylindern hysteretischen Werkstoffes zusammengesetzt sind. Die Herstellung dünnwandiger Hohlzylinder ist dabei fertigungstechnisch sehr schwierig, da die günstigen Werkstoffe auf Sintermetallbasis aufgebaut sind oder aus gewalzten Metallen bestehen.
Bisher wurde stets der hysteretische Werkstoff in die Läuferaußenfläche gelegt. Es ist jedoch gleichgültig, an welcher Stelle des Läufermagnetkreises die notwendige Hystereseschicht angeordnet wird, wenn nur dafür gesorgt wird, daß der magnetische Fluß die Schicht durchsetzt. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, den Hysteresewerkstoff in Nuten des Läufers unterzubringen und die Nuten so zu gestalten und anzuordnen, daß durch die Form und Lage der Nuten magnetische Sättigungszonen gebildet werden. Hiermit ist erreicht, daß der hysteretische Werkstoff unabhängig von seinen mechanischen Eigenschaften in der jeweils günstigsten Gestalt und Menge im Läufer eingebettet werden kann und der magnetische Kraftfluß den hysteretischen Werkstoff in wirkungsvollster Weise durchdringen muß. Die Herstellung des Läuferpakets wird dabei besonders einfach, wenn es aus einzelnen gestanzten Läuferblechen zusammengesetzt wird. Die Nuten können hierbei leicht eingestanzt werden. Sie sind aus Gründen einer mechanischen Festlegung der Hysteresefüllung zweckmäßig als ganz geschlossene oder halb geöffnete Nuten auszubilden.
Die Nuten können sowohl radial verlaufen - hierbei sind dann zweckmäßig zur Vermeidung von unerwünschten magnetischen Streuwegen an der Welle zusätzliche leere Nuten vorzusehen -, sie können jedoch auch in Richtung von Kreissehnen zum Läuferaußendurchmesser verlaufen und sich dabei überlappen.
Es ist ebenso eine bogenförmige Ausbildung der Nuten möglich, wobei die Mittellinien der Nuten auf einem Kreis verlaufen oder auch die einzelnen Nuten sich wieder überlappen können. Wenn Walzblech als Hysteresewerkstoff verwendet wird, sollen die Nuten parallelflankig sein. Diese Ausführung ist auch zur Erzielung einer Gleichmäßigkeit von Vorteil. Zur Vermeidung von Vorzugsstellungen ist außerdem die Wahl einer Nutenzahl von größer oder gleich 4p+1 empfehlenswert. p bezeichnet hierbei die Polpaarzahl des Ständers.
Diese Anordnung mit Nuten macht es zum ersten Mal möglich, das verhältnismäßig schwer zu bearbeitende und spröde hysteretische Walzblech für Hystereseläufer einzusetzen. Die in die Nuten eingesetzten Bleche sind zweckmäßig durch Klebstoff zu sichern. In Frage kommt hierfür ein weitgehend wärmebeständiges Kunstharz, z. B. Epoxydharz. Es empfiehlt sich, hierbei den gesamten Läuferkörper mit diesem Harz zu tränken.
Weiter kann auch in die Nuten ein pulverförmiger Hysteresewerkstoff mit Kunstharzbindung eingefüllt werden. In der Zeichnung sind die Querschnitte einiger Ausführungsarten des erfindungsgemäßen Hystereseläufers dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Ausführung mit radial gerichteten, parallelflankigen Nuten. Das Ständerpaket 11 ist auf die Welle 12 aufgeschoben und besitzt fünf ganz geschlossen ausgebildete Nuten 13 für den Hysteresewerkstoff. In der Läufermitte befinden sich noch fünf leere Nuten 14, die zur Welle 12 hin offen sind.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 erstrecken sich die Nuten 13 in Richtung einer Sehne.
Nach Fig.3 sind die Nuten 13 kreisbogenförmig ausgebildet, wobei die Kreisbogen zentrisch zur Welle 13 verlaufen.
Beim Beispiel der Fig.4 sind die Nuten 13 ebenfalls bogenförmig. Die Bogen verlaufen jedoch nicht zentrisch, sondern exzentrisch zur Welle 12 und überlappen einander.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Hystereseläufer für elektrische Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der hysteretische Werkstoff in Nuten untergebracht ist und die Nuten so gestaltet und angeordnet sind, daß durch die Form und Lage der Nuten magnetische Sättigungszonen gebildet werden.
2. Hystereseläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Läuferpaket aus Blechen aufgebaut ist.
3. Hystereseläufer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten ganz oder halbgeschlossen ausgebildet sind.
4. Hystereseläufer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten sich radial bis nahe zur Welle erstrecken.
5. Hystereseläufer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Läufermitte leere Nuten vorhanden sind.
6. Hystereseläufer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten in Richtung einer Kreissehne verlaufen.
7. Hystereseläufer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten bogenförmig ausgebildet sind. B.
Hystereseläufer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten in Richtung von zur Welle zentrischen Kreisbogen verlaufen.
9. Hystereseläufer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten in Richtung von zur Welle exzentrischen Bogen verlaufen.
10. Hystereseläufer nach Anspruch 1 bis 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nuten überlappen.
11. Hystereseläufer nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten parallelflankig sind.
12. Hystereseläufer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutenzahl größer oder gleich 4p+1 ist, wenn p die Ständerpolpaarzahl angibt.
13. Hystereseläufer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hysteretische Material aus gewalztem Blech besteht.
14. Hystereseläufer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hysteretische Material durch Klebstoff gesichert ist.
15. Hystereseläufer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff ein Epoxydharz verwendet wird.
16. Hystereseläufer nach Anspruch 1 und 2, 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das ganze Läuferpaket mit Epoxydharz getränkt ist.
17. Hystereseläufer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutenfüllung aus pulverförmigem Hysteresewerkstoff mit Kunstharzbindung besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 763 682; USA.-Patentschrift Nr. 2 303 893; E. u. M., 1942, S. 176 bis 188; Kunststoffe, 1951, S. 133 und 461.