DE3341425C2

DE3341425C2 - Kurzschlußläufer mit Gußkäfig für eine große sechs- oder mehrpolige Drehstrom-Asynchronmaschine

Info

Publication number: DE3341425C2
Application number: DE3341425A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. 1000 Berlin Lehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-11-14
Filing date: 1983-11-14
Publication date: 1987-01-15
Also published as: DE3341425A1

Abstract

Es werden Möglichkeiten entwickelt, mit denen auch bei Drehstrom-Asynchronmaschinen im IEC-Achshöhenbereich 400 bis etwa 1000 Kurzschlußläufer in Aluminium-Gußausführung gebaut werden können. Aus Fertigungserwägungen und aus wirtschaftlichen Gründen muß dazu der Rotorkäfig unterteilt werden. Falls erforderlich, werden nach dem Gießen die zwischen den Sektorkäfigen oder Teilrotoren entstandenen Unterbrechungen elektrisch leitend verschweißt. Durch die Anwendung der Erfindung wird die Fertigung der Rotoren maschinenintensiver, so daß letztlich die Fertigungskapazität im Läuferbau erhöht wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurzschlußläufer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und dessen Herstellung.
Es ist bekannt, die Käfigwicklungen von Läufern der gattungsgemäßen Art durch Gießen oder Spritzen herzustellen. Die Anwendung dieser Methode wird durch die Kapazität und die Kosten der benötigten Gießeinrichtung begrenzt.
Ein Kurzschlußläufer mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmale ist bekannt durch die DE-PS 5 52 428. Danach ist der zu gießende Gesamtkäfig in einzelne Sektoren zerlegt, die nacheinander gegossen bzw. gespritzt werden. Hierdurch werden die Kosten für die Gießformen reduziert und es sind die größten Käfigwicklungen herstellbar.
Bei der Herstellung des gattungsgemäßen Läufers ist hinsichtlich der Kosten von Bedeutung, welches Rotoreisenvolumen an den einzelnen Gießabschnitten beteiligt ist. Es muß z. B. gewichts- und abmessungsmäßig bewältigt werden, bei einigen Herstellungsverfahren ist es vorzuwärmen oder völlig zu ummanteln.
Bei großen Synchronmaschinen mit ausgeprägten Einzelpolen kann die Dämpferwicklung ebenfalls gegossen ausgeführt werden, wie aus der DE-AS 11 96 779 bekannt ist. Erst nach dem Gießen dieses Käfigs werden die Einzelpole, die schwalbenschwanzförmige Anstanzungen aufweise, auf den Rotorkern gesteckt.
Gemäß der englischen Patentschrift GB 2 39 214 wird ein geschlossener massiver Ring auf eine Rotornabe aufgebracht, auf den wiederum geblechte Rotorsegmente mittels zweiseitig formschlüssiger Klammerelemente befestigt werden.
Für den Zusammenhalt einzelner Rotorbaugruppen zu einem kompletten Rotor zeigt das Schweizer Patent CH 3 51 664 eine wirtschaftliche Lösung auf. Dort werden zwei U-Schienen so mit den Rücken zusammengelegt, daß eine I-Schiene mit der gewünschten Klammerfähigkeit entsteht.
Bei dem Kurzschlußläufer nach der DE-PS 5 52 428 ist nachteilig, daß das am Gießvorgang beteiligte Rotoreisenvolumen nicht verringert ist. Die Kosten für die Gießmaschine, einschließlich des benötigten Zubehörs und der Hilfseinrichtungen, steigen mit den Rotorhauptabmessungen erheblich an.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Kurzschlußläufer mit den im Oberbegriff genannten Merkmalen anzugeben, der so aufgebaut ist, daß er wirtschaftlich herstellbar ist.
Bei einem gattungsgemäßen Läufer wird die gestellte Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Die Sektorkurzschlußringe werden untereinander nicht verbunden, weshalb die Sektoranzahl n mit der Polpaarzahl p verknüpft werden muß (p/n = 1, 2, 3, . . .). Unter Berücksichtigung dieser Bedingung können die Nutströme auch von Sektorringen kurzgeschlossen werden. Da in Teilringen höhere Stromdichten als in rund geschlossenen Ringen vorliegen, kann u. U. eine Querschnittsvergrößerung oder Querschnittsumgestaltung in den Sektorringen sinnvoll sein. In abgeschwächtem Umfang liegt der geschilderte Tatbestand auch für die magnetische Induktion im Rotorjoch vor. Hier bestehen aber zwischen den Sektoren magnetisch leitende Brücken in Form der Klammerelemente oder der Trennfugen-Luftspalte.
Vorteilhaft ist dabei, daß

1. der ohmsche Anteil des Kurzschlußringwiderstandes (r _{2, R} ) am Rotorgesamtwiderstand (r&sub2;) und
2. der Magnetisierungsaufwand für das Rotorjoch (AW _R ) an dem für den gesamten magnetischen Kreis (AW)

(p

Der zweite Wert wird verständlich, wenn man bedenkt, daß die Induktion im Joch nur ca. 0,8 Tesla ausmacht.
Deshalb, und weil die Abmaße der Teilläuferkörper im Vergleich zum Rotordurchmesser gemindert werden sollen, bleibt die Erfindung den Ausführungen mit höheren Polpaarzahlen, von 3 und mehr, vorbehalten.
Die Auswirkungen der beschriebenen Störstellen sind dann weder im Betriebsverhalten noch im Leistungsvermögen der Drehstrom-Asynchronmaschine feststellbar.
Die in den Ansprüchen angesprochene Nabe kann geblecht sein (z. B. Kreisinnenring für p = 3 bis 4) oder auch massiv ausgeführt werden (z. B. als Wellenstern für p = oder größer als 5).
Der komplette Rotor entsteht jeweils durch Hinzufügen der "n" Rotorsektoren zur Nabe unter Verwendung geeigneter Befestigungselemente (z. B. nach Anspruch 2).
Bei Nutzung der Erfindung stehen weder die Kapazität noch die Kosten der Gießmaschine einer Erweiterung der Anwendung der Gußkäfigläufertechnologie auf große und größte Rotoren im Wege.
Die Erfindung wird anhand von zwei, in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert:
Es stellen dar:

(1) die einzelnen Teilläuferkörper bzw. Teilläufersektoren
(3) die Nabe
(4) zweiseitig formschlüssige, magnetisch leitende Klammerelemente
(5) die Sektortrennfugen

Fig. 1 Ansicht eines Rotors mit 8 Läufersektoren
(2) Teilkurzschlußringe der Sektorkäfige
(3.1) Wellensternnabe
(6) Klammerung nach Anspruch 3
(7) Lüfterflügel, am Ringsektor angegossen
(8) Rotorwelle
Fig. 2 Schnitt durch einen Rotor mit "n" und "p" = 4
(3.2) Kreisinnenring als Nabe
(9) axiale Kühlkanäle
(10) mit Aluminium gefüllte Nuten
(11) Paßfedersitz Welle-Kreisinnenring

Claims

1. Kurzschlußläufer für eine große sechs- oder mehrpolige Drehstrom-Asynchronmaschine (p ≥ 3) mit einem, in einzelnen Sektoren herstellbaren Gußkäfig, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Zone des Läufers in n identische sektorförmige Teilläuferkörper (1) mit damit fest verbundenen Sektorkäfigen (2) unterteilt ist, daß die Polpaarzahl p gleich der Anzahl n der Teilläuferkörper oder ein ganzzahliges Vielfaches davon ist und daß diese Teilläuferkörper (1) nach dem Gießen der Sektorkäfige (2) an eine Nabe befestigt sind.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sektorförmigen Teilläuferkörper (1) mit zweiseitig formschlüssigen, magnetisch leitenden, Klammerelementen (4) an die Nabe (3) befestigt sind und daß in den Teilläufern (1) und der Nabe (3) entsprechende Ausnehmungen vorgesehen sind.

3. Läufer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilläuferkörper (1) auch in den Trennfugen (5) durch zweiseitig formschlüssige, magnetisch leitende Klammerelemente (6) miteinander verklammert sind.