DE577110C - Laeufer fuer Asynchronmotoren - Google Patents

Description

Die bekannte Bauart des Boucherot-Ankers mit zwei Käfigen (außenliegender Käfig hohen Ohmschen Widerstandes und geringer Reaktanz, innenliegender Käfig niedrigen Wider-Standes und hoher Reaktanz) erfordert zur Erzielung eines genügend großen scheinbaren Kombinationswiderstandes im Stillstand hohe Werte der Reaktanz des unteren Käfigs, die im wesentlichen nur durch entsprechend tiefe Lage der inneren Käfignuten (großer Abstand α in Abb. 1) zu erreichen sind. Daraus ergibt sich bei festliegendem Außendurchmesser ein kleiner Radius des Ankers /'; des inneren Nutenkreises und damit, bei festliegendem Nutenquerschnitt entsprechend dem unterzubringenden Kupferquerschnitt und einer vorgegebenen Schlüpfung, entsprechend schmale Zähne (Maß s) und hohe Zahnsättigungen. Dieser Umstand stellt eine der Hauptbemessungsschwierigkeiten des Boucherot-Läufers dar, da hierdurch nicht nur der Magnetisierungsstrom vergrößert wird, sondern auch im Betriebszustand die Primärstreuung bezüglich des inneren Käfigs wächst, wodurch der Leistungsfaktor und die Schlüpfung ungünstig beeinflußt werden.

Die vorliegende Erfindung sieht an Stelle der inneren Käfigwicklung eine aus in sich geschlossenen Windungen gebildete Wicklung vor, die in ihrer einfachsten Form aus Abb. 2 a und 2 b ersichtlich ist. Die Stäbe 1 und 1' sind zu einer geschlossenen Windung W₁ zusammengeschaltet, ebenso 2 und 2' zu W₂ usf., was durch die Stirnverbindungen i_s, 2_S usf. geschieht, die an Stelle der Kurzschlußringe des Käfigs treten. In der Abbildung, ist die Anordnung so gezeichnet, daß in jeder Nut nur je 'eine Spulenseite, und zwar abwechselnd eine linke und eine rechte, enthalten ist.

Die äußere Wicklung bleibt in ihrer Form als Käfig erhalten.

Durch die vorstehende Anordnung wird eine höhere Reaktanz der unteren Wicklung bei gleichbleibender Nuttiefe erzielt. Es ist bekanntlich (vgl. Arnold, Die Wechselstromtechnik, Band V/I 1909, S. 54 und folgende) die auf den Primärkreis reduzierte Reaktanz einer aus Windungen bestehenden Sekundärwicklung erheblich größer als die einer analogen Käfigwicklung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird diese Tatsache so ausgenutzt, daß infolge der an sich bereits wesentlich größeren Reaktanz einer aus Windungen bestehenden inneren Wicklung eines Zweiwicklungsankers auf eine tiefe Lage dieser inneren Wicklung, wie sie bei Anwendung eines Käfigs erforderlich wäre, verzichtet werden kann. Daraus ergibt sich, daß die eingangs erörterten Bemessungsschwierigkeiten, welche der Auslegung von Doppelkäfigmotoren entgegenstehen, weitgehend behoben erscheinen. Abb. 2 a zeigt, in welcher Weise sich die neue Anordnung auswirkt. Die unteren Nuten können auf einen größeren Radius /^v _£· gelegt werden, da der Abstand a, wie beschrieben, wesentlich herabge-

setzt werden kann. Dadurch ergeben sich größere Zalinbreiten s für die innere Wicklung.

Es ist daher gelungen, die gewünschten Verhältnisse, geringe Reaktanz der äußeren Wicklung, durch Anwendung eines Käfigs und, im Gegensatz dazu, die Anwendung einer aus Windungen bestehenden Wicklung zur Erzielung einer hohen Reaktanz für die innen ίο gelegene Arbeitswicklüng. zu erreichen, ohne die Nachteile zu hoher Zahnsättigungen und Primärstreuungen oder aus diesem Umstand sich ergebende Vergrößerungen der aktiven Abmessungen der Maschine erforderlich zu machen. Die Verminderung der.Nutenzahl des unteren Systems in bekannter Weise würde eine weitere Vergrößerung der Reaktanz der unteren Wicklung ergeben.

Es ist bereits eine Anordnung bekanntgeworden, bei der für einen Zweiwicklungsanker eine Kombination von Käfig und aus Windungen bestehenden Wicklungen angewendet wurde, bei der jedoch die hohe Reaktanz der einen Wicklung dadurch hervorgerufen wird, daß die obere Wicklung aus magnetischem Material gebildet wird und so den magnetischen Rückschluß für die seitens der unteren Wicklung erregten Streufelder bildet. Die erwähnte Anordnung hat den Nachteil, daß die Streufelder im Anlauf verhältnismäßig kleiner als im Betrieb sind, was damit zusammenhängt, daß die aus massivem magnetischem Material bestehende obere Wicklung mit abnehmender Schlüpfung und damit abnehmender Läuferperiodenzahl eine wachsende magnetische Leitfähigkeit besitzt. Auch die Primärstreuung bezüglich der unteren Wicklung wächst daher mit zunehmender Annäherung an den Betriebszustand. Statt der einzelnen in sich geschlossenen Windungen der unteren Wicklung nach Abb. 2 kann erfindungsgemäß auch eine aus in sich kurzgeschlossenen Windungsgruppen P "bestehende Phasenwicklung (Abb. 4a) oder Stab- bzw. Gleichstromwicklung G (Abb. 4b) verwendet werden, wobei bei der letzteren eine je nach dem zu erzielenden Wicklungsfaktor zu wählende Zahl von Schaltverbindungen j anzubringen sind, die nach Abb. 4c durch einen Ringi?, der sämtliche Spulenenden auf einer! Seite des Ankers miteinander verbindet, ersetzt werden können. In allen Fällen kann die Nutenform eine Ausführung z.B. nach Abb. 3 erhalten {Nb)< Weiter ist es erfindungsgemäß auch möglich, die Nuten der Betriebswicklung, wie in Abb. 3 gestrichelt eingezeichnet (Nb'),. zwischen die Nuten der Anlaufwicklung N_A zu legen.

Bekanntlich läßt sich durch die Anordnung von zwei Wicklungen im Anker, falls die Widerstände und Reaktanzen entsprechend ■gewählt werden können, eine weitgehende Einstellung der im Kurzschlußfall auftretenden Drehmoments- und Stromverhältnisse erzielen, nicht aber für den ganzen Verlauf der Drehmomentskurve in Abhängigkeit von der drehzahl, d. h. für den Hochlauf des Motors. Diese letzte Forderung läßt sich im allgemeinen genügend genau durch Anwendung von "drei verschiedenen Wicklungen (Abb. 5) erfüllen, die mit.'entsprechenden Werten des Ohmschen Widerstandes bzw. der Reaktanz versehen werden und in ihrer Kombination bei verschiedenen Drehzahlen die gewünschten Verhältnisse ergeben. Auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung wird die äußere Wicklung, die in dem Nutensystem I (Abb. 5) liegt, stets zur Erzielung der erforderlichen geringen Reaktanz als Käfig auszuführen sein, während die innerste Wicklung mit größerer Reaktanz aus geschlossenen Windungen, z.B. in einer der oben beschriebenen Formen, ausgeführt wird. Die mittlere Wicklung wird je nach den Erfordernissen, die sich aus dem gewünschten Verlauf der Drehmomentskurve ergeben, entweder mit kleinerer Reaktanz als Käfig oder mit größerer Reaktanz aus Windungen bestehend anzuordnen sein.

Bei allen möglichen Kombinationen von zwei, drei und mehr auf verschiedenen Durchmessern liegenden, Wicklungssystemen hat im Sinne der Erfindung als zweckmäßige Anordnung immer die zu gelten, bei der von außen nach innen erst die Käfigwicklungen und dann die aus Windungen bestehenden Wicklungen anzuordnen' sind.

Erfindungsgemäß können die drei Systeme von Wicklungen in dem in der Abb. 6 angedeuteten, an sich bereits vorgeschlagenen Nutensystem untergebracht werden, wobei die 10c zur Aufnahme der mittleren und unteren Wicklung dienenden Nuten der Nutensysteme II und III abwechselnd unterhalb der dem Nutensystem I angehörenden Nuten in verschiedener Tiefe Gr₁ und a₂ angeordnet werden. Hierdurch wird, wie ersichtlich, eine zweckmäßige Bemessung der Zahnquerschnitte auf allen Nutenkreisen erzielt.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Läufer für Asynchronmotoren mit zwei dauernd kurzgeschlossenen, aus unmagnetischem Material aufgebauten Wicklungssystemen verschiedenen Ohmschen und induktiven Widerstandes, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung hohen Ohmschen Widerstandes und geringer Reaktanz als Käfigwicklung ausgeführt ist, während die Wicklung niedrigen Ohmschen Widerstandes und hoher Reaktanz aus in sich kurzgeschlossenen Windungen besteht.
2. 2. Läufer für Asynchronmotoren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung hoher Reaktanz aus in; sich kurzgeschlossenen Windungsgruppen einer Phasenwicklung besteht.
3. 3. Läufer für Asynchronmotoren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung hoher Reaktanz als Staboder Gleichstromwicklung mit zwischen den Spulenenden liegenden Kurzschlußverbindungen ausgeführt ist.
4. 4. Läufer für Asynchronmotoren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Spulenenden auf einer Seite des Läufers miteinander verbunden und kurzgeschlossen sind, z. B. durch einen Kurzschlußring.
5. 5. Läufer für Asynchronmotoren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung hoher Reaktanz in Nuten zwischen den Nuten der Wicklung geringer Reaktanz untergebracht ist.
6. 6. Läufer für Asynchronmotoren nach Anspruch 1 oder folgenden mit einer dritten Wicklung abweichenden Widerstandes und abweichender Reaktanz, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung hohen Ohmschen Widerstandes und geringster Reaktanz als Käfigwicklung, die Wicklung höchster Reaktanz aus kurzgeschlossenen Windungen und die Wicklung mittlerer Reaktanz als Käfigwicklung oder aus kurzgeschlossenen Windungen bestehend ausgeführt ist.
7. 7. Läufer für Asynchronmotoren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Unterbringung der Wicklungen höchster und mittlerer Reaktanz dienenden Nuten abwechselnd in verschiedener Tiefe unterhalb der Nuten für die Wicklung niedriger Reaktanz angeordnet sind.

   Hierzu r Blatt Zeichnungen