DE3518740A1

DE3518740A1 - Asynchronous machine

Info

Publication number: DE3518740A1
Application number: DE19853518740
Authority: DE
Inventors: Lennart Johansson; Göte Parksjö; Henri Västerås Wester
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1985-05-24
Publication date: 1986-01-02
Also published as: SE442570B; SE8402941L; SE8402941D0

Abstract

In the case of an asynchronous machine having a squirrel-cage winding in the rotor (2), each winding bar is designed with at least one V-shaped section (6). In this case, one limb of the V-shaped section is constructed with a greater slot inclination angle than the other limb. This results in a considerable reduction in the magnetic noise. <IMAGE>

Description

Asynchronmaschine Asynchronous machine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Asynchronmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine dreiphasige Asynchronmaschine.The present invention relates to an asynchronous machine according to the The preamble of claim 1. In particular, the invention relates to a three-phase Asynchronous machine.

Solche Asynchronmaschinen sind aus der US-PS 1 861 059 sowie der SE-PS 90 682 bekannt. Bei den beiden bekannten Maschinen - sowie bei den Maschinen nach der Erfindung - ist die Rotorwicklung eine Käfigwicklung, die direkt auf den Rotorkern gegossen ist. In sämtlichen Fällen haben die Rotorstäbe schräggestellte Abschnitte, durch die das magnetische Geräusch der Maschine reduziert wird. Bei der aus der SE-PS bekannten Maschine wird eine weitere Reduzierung des magnetischen Geräuschs dadurch erzielt, daß die Käfigwicklung in mindestens zwei Teilkäfige unterteilt ist, die im Verhältnis zueinander winkelverschoben sind. Diese Konstruktion erfordert mindestens einen zusätzlichen Kurzschlußring zwischen den an den Rotorenden bereits vorhandenen Kurzschlußringen, was in einer erheblichen Erhöhung der Anzahl von Arbeitsmomenten resultiert und ein diskontinuierliches und zeitraubendes Herstellungsverfahren erfordert.Such asynchronous machines are from US-PS 1,861,059 and SE-PS 90 682 known. With the two known machines - as well as with the machines after of the invention - the rotor winding is a cage winding that goes directly onto the rotor core is poured. In all cases the rotor bars have inclined sections, which reduces the magnetic noise of the machine. In the case of the SE-PS known machine will further reduce the magnetic noise achieved in that the cage winding is divided into at least two sub-cages which are angularly displaced in relation to each other. This construction requires at least one additional short-circuit ring between the already at the rotor ends existing short-circuit rings, resulting in a significant increase in the number of working moments and requires a discontinuous and time consuming manufacturing process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Asynchronmaschine der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei welcher auf mehr als zwei Kurzschlußringen verzichtet werden kann und die gleichzeitig leiser läuft als bekannte Maschinen, die mit einer V-förmigen und zickzackförmigen Nutschrägung ausgeführt sind.The invention is based on the object of an asynchronous machine to develop initially mentioned type, in which on more than two short-circuit rings can be dispensed with and which at the same time runs quieter than known machines, which are designed with a V-shaped and zigzag groove incline.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Asynchronmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.To solve this problem, an asynchronous machine according to the preamble of claim 1 proposed which according to the invention in the characterizing part of claim 1 has the features mentioned.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.Advantageous refinements of the invention are set out in the further claims called.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Figur 1 eine erste Ausführungsform einer Asynchronmaschine, nach der Erfindung zum Teil in Seitenansicht und zum Teil im Axialschnitt, Figur 2 die Asynchronmaschine nach Figur 1 zum Teil in einem partiellen Radialschnitt durch den Rotorkern und den Statorkern und zum Teil in einer partiellen Endansicht des Rotors, Figur 3 einen Rotorkern mit Welle gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Figur 4 bis 8 fünf verschiedene Radialschnitte längs der Linien IV - IV beziehungsweise V - V, VI - VI, VII -VII und VIII - VIII in Figur 3, Figur 9 eine dritte Ausführungsform nach der Erfindung in einer partiellen radialen Ansicht einer abgewickelten Luftspaltfläche des Rotors.Based on the exemplary embodiments shown in the figures, the Invention will be explained in more detail. FIG. 1 shows a first embodiment of a Asynchronous machine, according to the invention, partly in side view and partly in Axial section, Figure 2 the asynchronous machine according to Figure 1 partially in a partial Radial section through the rotor core and the stator core and partly in a partial one End view of the rotor, FIG. 3 shows a rotor core with a shaft according to a second embodiment of the invention, Figures 4 to 8 five different radial sections along the lines IV - IV or V - V, VI - VI, VII -VII and VIII - VIII in Figure 3, Figure 9 shows a third embodiment according to the invention in a partial radial view a developed air gap surface of the rotor.

In den Figuren 1 und 2 bezeichnet 1 einen lamellierten Statorkern und 2 einen lamellierten Rotorkern einer dreiphasigen Asynchronmaschine. Der Statorkern trägt eine Statorwicklung 3. Der Rotorkern trägt eine gegossene Käfigwicklung, die aus zwei Kurzschlußringen 4 und 5 und einer Vielzahl von im wesentlichen V-förmigen Wicklungsstäben 6 besteht, welche in ihren zugeordneten Wicklungsnuten eingegossen sind und zusammen mit den Kurzschlußringen 4 und 5 einen einheitlichen Gußkörper bilden. Die Rotornuten sind gleichmäßig über den Umfang des Rotors mit dem Nutteilungswinkel "t: g1 verteilt. Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Maschine hat der Stator den gleichen Nutteilungswinkel wie der Rotor. Alternativ können die beiden Teilungswinkel unterschiedlich sein. Das Rotorblechpaket 2 enthält eine Lamellengruppe A, deren axiale Länge mit a bezeichnet ist, sowie eine unmittelbar daran anschließende Lamellengruppe B, deren axiale Länge mit b bezeichnet ist. Der Absolutwert|aist kleiner als 0,3 (a + b), vorzugsweise kleiner als 0,2(a + b), wobei (a + b) die gesamte axiale Länge des lamellierten Rotorkerns 2 ist. Die Blechlamellen des Rotorkerns sind in jeder Lamellengruppe A und B im Verhältnis zueinander um die Rotationsachse des Rotors winkelverschoben. In axialer Richtung von links nach rechts in Figur 1 variieren die Winkellagen der Blechlamellen in der Weise, daß - in dieser Richtung gesehen - jede Blechlamelle längs der Strecke a im Verhältnis zu der vorhergehenden im Uhrzeigersinn und längs der Strecke b entgegen dem Uhrzeigersinn winkelverschoben ist. Die durchschnittliche Winkelverschiebung pro Lamelle längs der Strecke a hat dabei einen Absolutwert, der größer ist als der entsprechende durchschnittliche Absolutwert längs der Strecke b. Der Unterschied zwischen der gesamten Winkelverschiebung längs der Strecke a und der gesamten Winkelverschiebung längs der Strecke b, d.h. die Winkelverschiebung zwischen der Blechlamelle, die am dichtesten am Kurzschlußring 4 liegt, und der Blechlamelle, die am dichtestens am Kurzschlußring 5 liegt, entspricht mindestens 1/4 Rotornutteilung, vorzugsweise mindestens 1/2 Rotornutteilung. Es sollten jedoch zweckmäßigerweise Konstruktionen vermieden werden, bei denen diese Winkelverschiebung ein ganzes Vielfaches (einschließlich dem Einfachen) der Rotornutteilung beträgt. Alternativ kann die Strecke a um so viel kleiner als die Strecke b gewählt werden, daß die Winkelverschiebung zwischen der ersten und der letzten Blechlamelle erheblich kleiner aLs 1/4 Rotornutteilung, beispielsweise Null, wird.In Figs. 1 and 2, 1 denotes a laminated stator core and 2, a laminated rotor core of a three-phase asynchronous machine. The stator core carries a stator winding 3. The rotor core carries a cast cage winding which from two short-circuit rings 4 and 5 and one Variety of essentially V-shaped winding bars 6, which are in their associated winding grooves are cast and together with the short-circuit rings 4 and 5 a uniform Form cast body. The rotor grooves are evenly spaced around the circumference of the rotor the slot pitch angle "t: g1. In the case of the one shown in FIGS Machine, the stator has the same slot pitch angle as the rotor. Alternatively the two pitch angles can be different. The rotor lamination packet 2 contains a group of lamellas A, the axial length of which is denoted by a, and one immediately adjoining lamella group B, the axial length of which is denoted by b. Of the Absolute value | a is less than 0.3 (a + b), preferably less than 0.2 (a + b), where (a + b) is the total axial length of the laminated rotor core 2. The sheet metal lamellas of the rotor core are in each lamination group A and B in relation to each other the axis of rotation of the rotor is angularly displaced. In the axial direction from left to on the right in Figure 1, the angular positions of the sheet metal lamellas vary in such a way that - seen in this direction - each sheet metal lamella along the distance a in proportion clockwise to the previous one and counterclockwise along the distance b is angularly displaced. The average angular displacement per lamella lengthways the distance a has an absolute value that is greater than the corresponding one average absolute value along the route b. The difference between the total angular displacement along the distance a and the total angular displacement along the distance b, i.e. the angular displacement between the sheet metal lamella, which is closest to the short-circuit ring 4, and the sheet metal plate that is closest is on the short-circuit ring 5, corresponds to at least 1/4 rotor slot pitch, preferably at least 1/2 rotor slot pitch. However, there should be expedient constructions be avoided where this angular displacement is a whole multiple (including the simple) of the rotor slot pitch. Alternatively can the Distance a can be chosen so much smaller than the distance b that the angular displacement between the first and last sheet metal lamellae considerably smaller than 1/4 rotor slot pitch, for example zero.

Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Rotor beträgt der Mittelwert zwischen den Absolutwerten der gesamten Winkelverschiebung längs der Strecke a und der gesamten Winkelverschiebung längs der Strecke b mindestens gleich 1/2 % 1 Die Winkelverschiebung zwischen in axialer Richtung hintereinander folgenden Lamellen kann in jeder der Lamellengruppe A und B konstant sein, so wie es in Figur 1 gezeigt ist.In the rotor shown in FIGS. 1 and 2, the mean value is between the absolute values of the total angular displacement along the distance a and of the total angular displacement along the distance b is at least equal to 1/2% 1 Die Angular displacement between slats following one another in the axial direction can be constant in each of the lamella groups A and B, as shown in FIG is.

Alternativ kann diese Winkelverschiebung variieren, beispielsweise in der Weise, daß in jeder der Lamellengruppe A und B den Absolutwert der Winkelverschiebung in die Nähe der angrenzenden Lamellengruppe kleiner wird. Dies erleichtert die Herstellung, da man dadurch eine Abrundung des Winkels in einer V-förmigen Führungsleiste erreicht, die beim Stapeln der gestanzten Lamellen auf einem Dorn in Eingriff mit einer entsprechenden Aussparung an dem inneren Umfang der ringförmigen Lamellen steht. Durch diese Abrundung wird die Gefahr beseitigt, daß Blechlamellen an dem Winkelspitzenpunkt der Führungsschiene hängen bleiben.Alternatively, this angular displacement can vary, for example in such a way that in each of the sipe groups A and B the absolute value of the angular displacement becomes smaller in the vicinity of the adjacent group of lamellas. This facilitates the production, as this results in a rounding of the angle in a V-shaped guide rail, when stacking the punched lamellas on a mandrel in engagement with a corresponding one Recess on the inner circumference of the annular lamellae is. Through this rounding the risk that sheet metal lamellas at the angular apex point of the guide rail is eliminated get stuck.

Der in Figur 3 sowie in den Figuren 4 - 8 gezeigte Rotor unterscheidet sich von dem nach den Figuren 1 und 2 nur dadurch, daß die Anzahl der Rotornuten sowie die Nutschrägung in der linken Hälfte und die Nutschrägung in der rechten Hälfte etwas von den entsprechenden Werten der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Maschine abweichen. Die Nutenmitte bei ein und derselben Rotornut ist in den Figuren 4 -8 mit einer strichpunktierten Linie 7 gekennzeichnet, und deren Winkellage im Verhältnis zu einer horizontalen Bezugsebene 8 durch die Rotationsachse 9 des Rotors ist mit beziehungsweise G5 «6 «7 «8 in den Radialschnitten IV- IV, V - V, VI - VI, VII - VII, VIII - VIII bezeichnet. Die gesamte axiale Länge des Rotorblechpaketes ist mit L bezeichnet. Die zwischen den Schnitten IV - IV und VI - VI befindlichen Blechlamellen bilden eine Lamellengruppe, die zu einer ersten Kategorie gehört, während die zwischen den Schnitten VI - VI und VIII - VIII befindlichen Blechlamellen eine Lamellengruppe bilden, die zu einer zweiten Kategorie gehört. Bei einer zu der genannten ersten Kategorie gehörenden Lamellengruppe erfolgt die Winkelverschiebung von Lamelle zu Lamelle entgegen dem Uhrzeigersinn, und bei einer Lamellengruppe gemäß der genannten zweiten Kategorie erfolgt die entsprechende Winkelverschiebung im Uhrzeigersinn. Bei der genannten ersten Kategorie ist die gesamte Winkelverschiebung längs einer Strecke L/4 mit 81 bezeichnet. Bei der genannten zweiten Kategorie ist die entsprechende Winkelverschiebung mit t 2 bezeichnet.The rotor shown in FIG. 3 and in FIGS. 4-8 differs differs from that according to Figures 1 and 2 only in that the number of rotor slots as well as the groove bevel in the left half and the groove bevel in the right Half of the corresponding values of those shown in Figures 1 and 2 Machine differ. The center of the groove in one and the same rotor groove is shown in the figures 4-8 marked with a dash-dotted line 7, and its angular position in Relation to a horizontal reference plane 8 through the axis of rotation 9 of the rotor is with respectively G5 «6« 7 «8 in the radial sections IV- IV, V - V, VI - VI, VII - VII, VIII - VIII. The total axial length of the Laminated rotor core is designated by L. The between cuts IV - IV and VI - VI located sheet metal lamellas form a group of lamellas that become a first Category belongs, while those located between cuts VI - VI and VIII - VIII Sheet metal lamellas form a group of lamellas belonging to a second category. In the case of a group of lamellas belonging to the first category mentioned, the Angular displacement from slat to slat counterclockwise, and with one The lamella group according to the second category mentioned is subject to the corresponding angular displacement clockwise. In the first category mentioned, the total angular displacement is denoted by 81 along a distance L / 4. The second category mentioned is the corresponding angular displacement is denoted by t 2.

Der Absolutwert der durchschnittlichen Winkelverschiebung pro Lamelle auf der Strecke zwischen den Schnitten IV - IV und VI - VI beträgt 2A1/n1, wobei n1 die Anzahl Blechlamellen längs dieser Strecke ist.The absolute value of the average angular displacement per lamella on the section between sections IV - IV and VI - VI is 2A1 / n1, where n1 is the number of lamellas along this route.

Der Absolutwert der durchschnittlichen Winkelverschiebung pro Lamelle auf der Strecke zwischen den Schnitten VI - VI und VIII - VIII beträgt 2 82/n2, wobei n2 die Anzahl Blechlamellen längs dieser Strecke ist.The absolute value of the average angular displacement per lamella on the section between sections VI - VI and VIII - VIII is 2 82 / n2, where n2 is the number of lamellas along this route.

Der in Figur 9 gezeigte Rotor 10 ist zur Verwendung in dem Stator der in Figur 1 gezeigten Maschine bestimmt. Die Rotationsachse des Rotors 10 ist durch die strichpunktierte Linie 11 angedeutet.The rotor 10 shown in Figure 9 is for use in the stator the machine shown in Figure 1 is determined. The axis of rotation of the rotor 10 is indicated by the dash-dotted line 11.

Der Rotor hat einen lamellierten Rotorkern 12, dessen Blechlamellen untereinander gleich sind und unmittelbar nebeneinander liegen. Die Rotornuten verlaufen zickzackförmig und enthalten je einen Rotorstab 13. Die Rotorstäbe und die beiden an je einer Endfläche des Rotorkerns vorhandenen Kurzschlußringe 14 und 15 bilden einen einheitlichen gegossenen Körper (Rotorkäfig). Betrachtet man die Blechlamellen, die an mehrere gedachte Radialebenen IX - IX, X -X, XI - XI, XII - XII, XIII - XIII grenzen, so erkennt man, daß der Rotorkern 12 einerseits zu einer ersten Kategorie gehörende bgn und andererseits zu einer zweiten Kategorie gehörende Lamellengruppen enthält. Als zu einer ersten Kategorie gehörend werden die Lamellengruppen gerechnet, bei welchen eine überwiegende Anzahl der Lamellen hintereinander in einer bestimmten axialen Richtung - z.B. von links nach rechts in Figur 9 - mit kontinuierlicher gegenseitiger Winkelverschiebung von Lamelle zu Lamelle im Uhrzeigersinn angeordnet sind, während Lamellengruppen, bei welchen eine überwiegende Anzahl in der genannten axialen Richtung unmittelbar hintereinander angeordneter Lamellen eine Winkelverschiebung von Lamelle zu Lamelle entgegen dem Uhrzeigersinn aufweisen, als zu einer zweiten Kategorie gehörend betracht werden. Die Lamellengruppen A' und A" können somit als zu der genannten ersten Kategorie gehörend betrachtet werden, während die Lamellengruppen B'und B" als zu der genannten zweiten Kategorie gehörend betrachtet werden können.The rotor has a laminated rotor core 12, its sheet metal lamellas are equal to one another and are immediately adjacent to one another. The rotor slots run zigzag and each contain a rotor bar 13. The rotor bars and the both Form short-circuit rings 14 and 15 on each end face of the rotor core a uniform cast body (rotor cage). If you look at the sheet metal lamellas, the several imaginary radial planes IX - IX, X -X, XI - XI, XII - XII, XIII - XIII limit, it can be seen that the rotor core 12 on the one hand belongs to a first category belonging bgn and, on the other hand, lamella groups belonging to a second category contains. The lamella groups are counted as belonging to a first category, in which a predominant number of the lamellae behind each other in a certain axial direction - e.g. from left to right in Figure 9 - with continuous mutual angular displacement from lamella to lamella arranged in a clockwise direction are, while groups of lamellae, in which a predominant number in the mentioned axial direction of lamellae arranged directly one behind the other an angular displacement from lamella to lamella counterclockwise than to a second Be considered as belonging to the category. The lamella groups A 'and A "can thus as belonging to the first category mentioned, while the lamella groups B 'and B "can be regarded as belonging to said second category.

Bei einem Rotor nach der Erfindung sind ein Paar oder mehrere Paare von unmittelbar nebeneinander liegenden Lamellengruppen vorhanden, die jeweils zu einer der vorgenannten Kategorien gehören, wobei der Absolutwert der durchschnittlichen Winkelverschiebung von Lamelle zu Lamelle bei den unmittelbar hintereinander angeordneten und im Verhältnis zueinander verschobenen Lamellen in der einen Lamellengruppe des Paares größer ist als der entsprechende Wert bei der anderen Lamellengruppe des Paares. Bei dem in Figur 9 gezeigten Rotor ist dieser Wert bei der Lamellengruppe B' somit größer als bei der Lamellengruppe A'und bei der Lamellengruppe B" größer als bei der Lamellengruppe A".In a rotor according to the invention there are a pair or several pairs of immediately adjacent groups of lamellae, each to Belong to one of the aforementioned categories, the absolute value being the average Angular displacement from lamella to lamella in the case of those arranged directly one behind the other and slats displaced in relation to one another in one of the group of slats of the Pair is greater than the corresponding value for the other group of lamellas Couple. In the rotor shown in FIG. 9, this value is for the group of lamellas B 'is therefore larger than in the case of the lamella group A' and larger in the case of the lamella group B " than with the slat group A ".

Die Winkelverschiebung zwischen den an den gegenüberliegenden Rotorenden liegenden Blechlamellen muß mindestens 1/4 Rotornutteilung - vorzugsweise mindestens 1/2 Rotornutteilung - betragen. Man sollte jedoch vorliegend Konstruktionen vermeiden, bei welchen die vorgenannte Winkelverschiebung ein ganzes Vielfaches (einschließlich dem Einfachen) der Rotornutteilung beträgt.The angular displacement between those at the opposite rotor ends lying sheet metal lamellas must be at least 1/4 rotor groove pitch - preferably at least 1/2 rotor slot pitch. However, one should avoid constructions in the present case, in which the aforementioned angular displacement is a whole multiple (including the simple) of the rotor slot pitch.

Der Mittelwert der vier Absolutwerte der gesamten Winkelverschiebung der Lamellengruppen A', B', B" und A'i soll vorliegend mindestens gleich der halben Rotornutteilung sein. In gleicher Weise wie bei dem in Figur 1 gezeigten Rotor kann die Winkelverschiebung von Lamelle zu Lamelle in jeder der Lamellengruppe A', B', A", B" variieren, und zwar beispielsweise in der Weise, daß eine Abrundung des Brechungswinkels an sämtlichen V-fornigen Nutenabschnitten erreicht wird.The mean of the four absolute values of the total angular displacement of the groups of lamellas A ', B', B "and A'i should be at least equal to half that in the present case Be rotor slot pitch. In the same way as in the case of the rotor shown in FIG the angular displacement from slat to slat in each of the slat groups A ', B', A ", B" vary, for example in such a way that a rounding of the angle of refraction is achieved on all V-shaped groove sections.

Claims

Pa tent claims 1. Asynchronous machine with a stator core (1), with a laminated rotor core arranged coaxially in relation to the stator core (2), of a plurality arranged perpendicular to the shaft (9) of the asynchronous machine Is built up lamellae, with arranged in the rotor bars rotor bars (6) and with two short-circuit rings (4, 5) attached axially outside the rotor core, which are electrically and mechanically connected to one another via the rotor bars, wherein the majority of the lamellas of the rotor core are identical to one another and are immediate adjacent sheet metal lamellas a mutual angular displacement by the Have shaft (9), the rotor core (2) having at least one lamella group (A) a first category and at least one lamella group (B) of a second category contains, whereby - in each group of lamellas belonging to these categories - one predominant number of the immediately adjacent slats continuously a mutual Have angular displacement about the shaft (9) with a constant direction of rotation, wherein the at least one lamella group (B) of the second category - compared to that at least one group of slats (A) of the first category - an angular displacement in the opposite direction of rotation, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the absolute value of the average angular displacement between each other Angularly displaced slats of the at least one group of slats (B) of the second Category of the absolute value of the average angular displacement of the minimum one slat group (A) deviates from the first category.

2. Asynchronous machine according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the sum of the individual angular displacements from slat to slat a first for the total number of lamella groups of the first category absolute value has that the sum of the individual angular displacements from lamella to lamella at of the total number of lamella groups belonging to the second category second absolute value and that the difference between these two absolute values is at least a quarter of the rotor groove pitch.

3. Asynchronous machine according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the mean value formed from the first and the second absolute value is at least half a rotor groove pitch.