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DE102006021419B4 - Electric motor - Google Patents

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DE102006021419B4
DE102006021419B4 DE102006021419.6A DE102006021419A DE102006021419B4 DE 102006021419 B4 DE102006021419 B4 DE 102006021419B4 DE 102006021419 A DE102006021419 A DE 102006021419A DE 102006021419 B4 DE102006021419 B4 DE 102006021419B4
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DE
Germany
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electric motor
rotor
connection points
bars
motor according
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Active
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DE102006021419.6A
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German (de)
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Inventor
Dr. Doppelbauer Martin
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SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/16Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H02K17/168Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors having single-cage rotors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Elektromotor mit Rotor, umfassend einen Kurzschluss-Käfig,
wobei der Kurzschluss-Käfig Stäbe (1, 2, ...24) und Ringe umfasst, die zumindest an ihren axial vorderen und hinteren Endbereichen elektrische Verbindungsstellen aufweisen
wobei das Muster aller elektrischen Verbindungen (120) zwischen je zwei Verbindungsstellen eine diskrete Drehsymmetrie um die Rotorachse herum aufweisen, deren Zähligkeit kleiner ist als die Zahl der Stäbe (1, 2, ...24),
wobei mindestens zwei Verbindungsstellen nicht miteinander verbunden sind.
wobei die Verbindungsstellen auf drei Kreisen, die als Ringe ausgeführt sind, angeordnet sind, wobei die Verbindungen (120), insbesondere die zu den Verbindungsstellen zugeordneten oder an die Verbindungsstellen angeschlossenen, ebenfalls nur innerhalb dieser Kreise angeordnet sind, insbesondere nicht zwischen Kreisen verschiedenen Durchmessers,
wobei die verbundenen Stäbe jeweils zu Gruppen zusammenfassbar sind, die in Umfangsrichtung durchsetzend angeordnet sind,
wobei die Ringe konzentrisch angeordnet sind und jeweils ohne Unterbrechung ausgeführt sind,
wobei bei jeder Verbindung (120) einer Verbindungsstelle ein jeweiliger Ring und ein jeweiliger Stab elektrisch verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Ring die Stäbe 1, 2, 7, 8, 13, 14, 19 und 20, der zweite Ring die Stäbe 3, 4, 9, 10, 15, 16, 21 und 22 und der dritte Ring die Stäbe 5, 6, 11, 12, 17, 18, 23 und 24 verbindet.

Figure DE102006021419B4_0000
Electric motor with rotor, comprising a squirrel cage,
wherein the short-circuit cage comprises bars (1, 2, ...24) and rings which have electrical connection points at least at their axially front and rear end regions
wherein the pattern of all electrical connections (120) between each two connection points has a discrete rotational symmetry around the rotor axis, the number of which is smaller than the number of bars (1, 2, ...24),
where at least two connection points are not connected to each other.
wherein the connection points are arranged on three circles which are designed as rings, wherein the connections (120), in particular those assigned to the connection points or connected to the connection points, are also only arranged within these circles, in particular not between circles of different diameters,
wherein the connected rods can be combined into groups which are arranged in the circumferential direction,
the rings are arranged concentrically and are each designed without interruption,
wherein at each connection (120) of a connection point a respective ring and a respective rod are electrically connected,
characterized in that
the first ring connects bars 1, 2, 7, 8, 13, 14, 19 and 20, the second ring connects bars 3, 4, 9, 10, 15, 16, 21 and 22 and the third ring connects bars 5, 6, 11, 12, 17, 18, 23 and 24.
Figure DE102006021419B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere umfassend zumindest eine durch Induktion erregbare Wicklung im Sekundärteil, vorzugsweise einen Läuferkäfig.The invention relates to an electric motor, in particular comprising at least one winding which can be excited by induction in the secondary part, preferably a rotor cage.

Bei Asynchronmotoren sind Kurzschlusskäfige bekannt, die mit dem Rotor des Elektromotors verbunden sind. Dabei ist bekannt, den Käfig derart aufzubauen, dass ein axial vorderer Ring und ein axial hinterer Ring mit Stäben verbunden sind.In asynchronous motors, squirrel cages are known that are connected to the rotor of the electric motor. It is known to construct the cage in such a way that an axially front ring and an axially rear ring are connected with bars.

Die Wicklung des Stators ist sehr komplex ausgeführt und wird auch als Drehstromwicklung bezeichnet.The winding of the stator is very complex and is also called a three-phase winding.

Aus der US 6,359,355 B1 ist eine einfache Statorwicklung für einen Elektromotor bekannt, der mit Einzelzahnbewicklung ausführbar ist. Allerdings kann diese Wicklung bisher nicht mit solchen Sekundärteilen verwendet werden, deren Erregung durch Induktion hervorgerufen wird, weil die von einer Einzelzahnwicklung hervorgerufenen Oberfelder zu unerwünschten Erregerfeldern mit negativen Auswirkungen auf Geräusche und Schwingungen führen.From the US6,359,355 B1 A simple stator winding for an electric motor is known that can be implemented with single-tooth winding. However, this winding cannot currently be used with secondary parts whose excitation is caused by induction, because the superficial fields caused by a single-tooth winding lead to undesirable excitation fields with negative effects on noise and vibrations.

Aus der WO 2005/027308 A1 ist eine elektrische Maschine mit Induktionsläufer bekannt.From the WO 2005/027308 A1 is an electrical machine with an induction rotor.

Aus der US 5 955 811 A ist eine elektromagnetische rotatorische Maschine mit magnetischer Lagerung bekannt.From the US 5 955 811 A is an electromagnetic rotary machine with magnetic bearings.

Aus der US 3 987 324 A ist als nächstliegender Stand der Technik ein hocheffizienter Induktionsmotor bekannt.From the US 3 987 324 A The closest state of the art is a highly efficient induction motor.

Aus der US 2 808 552 A ist ein Induktionsmotor bekannt.From the US 2 808 552 A An induction motor is known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor kostengünstig und einfach weiterzubilden.The invention is therefore based on the object of developing an electric motor in a cost-effective and simple manner.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved in the electric motor according to the features specified in claim 1.

Wichtige Merkmale bei dem Elektromotor sind, dass der Elektromotor mit Rotor, umfassend einen Kurzschluss-Käfig, ausgeführt ist,
wobei der Kurzschluss-Käfig Stäbe umfasst, die zumindest an ihren axial vorderen und hinteren Endbereichen elektrische Verbindungsstellen aufweisen
wobei das Muster aller elektrischen Verbindungen zwischen je zwei Verbindungsstellen eine diskrete Drehsymmetrie um die Rotorachse herum aufweisen, deren Zähligkeit kleiner ist als die Zahl der Stäbe.
Important features of the electric motor are that the electric motor is designed with a rotor comprising a squirrel cage,
wherein the short-circuit cage comprises bars having electrical connection points at least at their axially front and rear end regions
where the pattern of all electrical connections between any two connection points has a discrete rotational symmetry around the rotor axis, the number of which is smaller than the number of rods.

Dabei umfasst der Elektromotor zumindest eine durch Induktion erregbare Wicklung im Sekundärteil, vorzugsweise einen Läuferkäfig, der hier auch als Kurzschluss-Käfig bezeichnet ist.The electric motor comprises at least one winding in the secondary part that can be excited by induction, preferably a rotor cage, which is also referred to here as a squirrel cage.

Die Verbindungen sind beispielhaft auf einem Ring, wie beispielhaft auf einem dickwandigen axial kürzeren als radial ausgedehnten Hohlzylinder, realisierbar, indem in einem solchen entsprechende, in Umfangsrichtung aufeinander folgende Unterbrechungen vorgesehen sind. Alternativ sind auch die Verbindungen mittels verschiedener Ringe vorsehbar. Statt Ringen sind aber auch anders geometrisch geformte Teile hierzu verwendbar. Insbesondere sind die Stäbe auch auf einem einzigen Durchmesser anordenbar und die Verbindungen mit Überkreuzungen.The connections can be implemented on a ring, for example on a thick-walled hollow cylinder that is axially shorter than radially extended, by providing corresponding interruptions in the circumferential direction. Alternatively, the connections can also be provided using different rings. Instead of rings, however, parts with different geometric shapes can also be used for this purpose. In particular, the rods can also be arranged on a single diameter and the connections can be made with crossovers.

Von Vorteil ist dabei, dass Einzelzahnbewicklung verwendbar ist, also jeder Einzelpol bewickelbar ist. Die Technik der Bewicklung ist also nun bei Asynchronmaschinen anwendbar, wobei trotzdem ein ruhiger gleichmäßiger Drehlauf erreichbar ist. Weitere Vorteile dieser Wicklung sind auch, dass eine kostengünstige Herstellung ermöglicht ist, weil die Bewicklung der Zähne einfacher und schneller ausführbar ist als ein ansonsten erforderliches Einziehen der Drähte in Nuten. Außerdem ist ein hoher Wirkungsgrad erreichbar, da der Wickelkopf sehr kurz ausgeführt ist. Darüber hinaus ist eine kompakte Bauweise erzielbar, da der Wickelkopf sehr kurz ausführbar ist. Auch ist eine einfache Isolation vorsehbar, da die Phasentrennung entfällt. Weiter ist von Vorteil, dass das Spektrum der erzeugten magnetischen Drehfeldwellen sehr homogen ist. Also gibt es bei diesem Spektrum im Wesentlichen nur eine hauptsächliche Drehfeldwelle. Weitere Wellen mit unterschiedlicher Polpaarzahl und Drehrichtung weisen eine verschwindende Amplitude auf.The advantage here is that single-tooth winding can be used, i.e. each individual pole can be wound. The winding technology can now be used on asynchronous machines, while still achieving smooth, even rotation. Other advantages of this winding are that it is cost-effective to manufacture because winding the teeth is easier and quicker than pulling the wires into slots, which would otherwise be necessary. A high level of efficiency can also be achieved because the winding head is very short. In addition, a compact design can be achieved because the winding head can be made very short. Simple insulation can also be provided because there is no phase separation. Another advantage is that the spectrum of the magnetic rotating field waves generated is very homogeneous. So in this spectrum there is essentially only one main rotating field wave. Other waves with different numbers of pole pairs and directions of rotation have a negligible amplitude.

Somit führt die Erregung des Läufers aus den Statorfeldern zu hauptsächlich einem Läuferfeld und daher zu einem ruhigen Lauf des Asynchronmotors, obwohl Einzelzahnbewicklung ausgeführt wurde.Thus, the excitation of the rotor from the stator fields leads to mainly a rotor field and therefore to a smooth running of the asynchronous motor, even though single-tooth winding has been implemented.

Wesentlicher Vorteil ist also, dass durch die Ausprägung einer diskreten Symmetrie der im Kurzschlusskäfig auftretenden Stromschleifen aus den vielen möglichen vom Stator erzeugten Drehfeldwellen diejenige herausgesiebt wird, die der gewünschten Polzahl des Rotors entspricht.The main advantage is that by creating a discrete symmetry of the current loops occurring in the squirrel cage, the rotating field waves that correspond to the desired number of poles of the rotor are filtered out from the many possible rotating field waves generated by the stator.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung entspricht die Zähligkeit der Polzahl, insbesondere des Rotors und/oder des Stators. Von Vorteil ist dabei, dass die Polzahl in einfacher Weise, nämlich durch eine Symmetrie der Verbindungen und Verbindungsstellen realisierbar ist. Nicht die Anzahl der Stäbe innerhalb der elektrischen Maschine ist entscheidend, sondern diese Symmetrie des Musters der Verbindungen und Verbindungsstellen.In an advantageous embodiment, the number of poles corresponds to the number of poles, in particular of the rotor and/or the stator. The advantage here is that the number of poles can be realized in a simple manner, namely by a symmetry of the connections and connection points. It is not the number of bars within the electrical machine that is decisive. dend, but this symmetry of the pattern of connections and junctions.

Mindestens zwei Verbindungsstellen sind nicht miteinander verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass nicht alle Stäbe mit allen Stäben verbunden sind. Somit sind Verbindungen einsparbar und dadurch zusätzlich der Motor verbesserbar.At least two connection points are not connected to each other. The advantage here is that not all rods are connected to all rods. This saves connections and also improves the engine.

Die verbundenen Stäbe sind jeweils zu Gruppen zusammenfassbar, die in Umfangsrichtung durchsetzend angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein hoher Wirkungsgrad erreichbar ist, insbesondere ein hohes Drehmoment bei geringen Verlusten. Insbesondere sind auch sehr hochpolige Anordnungen ausführbar mit solchen Vorteilen.The connected rods can be combined into groups that are arranged in a circumferential direction. The advantage of this is that a high level of efficiency can be achieved, in particular a high torque with low losses. In particular, very high-pole arrangements can also be implemented with such advantages.

Die Verbindungsstellen sind auf drei Kreisen angeordnet, wobei die Verbindungen, insbesondere die zu den Verbindungsstellen zugeordneten oder an die Verbindungsstellen angeschlossenen, ebenfalls nur innerhalb dieser Kreise angeordnet sind, insbesondere nicht zwischen Kreisen verschiedenen Durchmessers. Von Vorteil ist dabei, dass keine Überkreuzungen oder Überschneidungen der Verbindungen miteinander notwendig sind.The connection points are arranged on three circles, whereby the connections, in particular those assigned to the connection points or connected to the connection points, are also only arranged within these circles, in particular not between circles of different diameters. The advantage here is that no crossing or overlapping of the connections with each other is necessary.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kreise in einem ersten axialen Bereich und/oder an einer ersten axialen Stelle vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass ein oder mehrere Ringe zur Herstellung der Verbindungen verwendbar sind, die ohne oder mit Unterbrechungen ausgeführt sind, und somit eine einfache und kostengünstige Art zum Verbinden verwendbar ist trotz der erfindungsgemäßen anspruchsvollen Muster.In an advantageous embodiment, the circles are provided in a first axial region and/or at a first axial location. The advantage here is that one or more rings can be used to produce the connections, which are designed with or without interruptions, and thus a simple and cost-effective method of connection can be used despite the sophisticated patterns according to the invention.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind nicht alle Stäbe miteinander elektrisch verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine Zähligkeit und somit auch Polzahl herstellbar ist, die niedriger ist als die Anzahl der Stäbe.In an advantageous embodiment, not all bars are electrically connected to one another. The advantage here is that a number of poles and thus a number of poles can be produced that is lower than the number of bars.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Polzahl des Rotors 2, 4, 6 oder 8. Von Vorteil ist dabei, dass auch derartige niedrige und mittelhohe Polzahlen in einfacher Weise erreichbar sind.In an advantageous embodiment, the number of poles of the rotor is 2, 4, 6 or 8. The advantage here is that even such low and medium-high numbers of poles can be achieved in a simple manner.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Stator und/oder sein Statorblechpaket einzeln bewickelte Zähne. Von Vorteil ist dabei, dass der Stator derart einfach, schnell und kostengünstig herstellbar ist. Denn die Herstellung von einzeln bewickelten Polen des Stators ist mit hoher Qualität ausführbar, insbesondere im Vergleich zum komplizierten Einziehen einer drei- oder mehrphasigen Drehstromwicklung in das Statorblechpaket, weil bei diesem Einziehen die Wicklungsdrähte verschieden gerichteten Kräften ausgesetzt werden.In an advantageous embodiment, the stator and/or its stator laminated core comprises individually wound teeth. The advantage here is that the stator can be manufactured in such a simple, quick and cost-effective manner. This is because the manufacture of individually wound stator poles can be carried out with high quality, particularly in comparison to the complicated process of pulling a three-phase or multi-phase current winding into the stator laminated core, because during this pulling in the winding wires are exposed to forces directed in different directions.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Zahl der Pole des Rotors und die Zahl der Zähne des Stators keinen gemeinsamen Primfaktor auf, wobei mindestens eine der Zahlen mindestens zwei Primfaktoren aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass Polrasten, Nutrasten sowie die Verluste verminderbar sind.In an advantageous embodiment, the number of poles of the rotor and the number of teeth of the stator do not have a common prime factor, with at least one of the numbers having at least two prime factors. The advantage here is that pole notches, slot notches and losses can be reduced.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Motor ein Asynchronmotor oder umfasst zumindest ein elektrisches Maschinenteil, der nach dem Asynchronmotorprinzip arbeitet. Von Vorteil ist dabei, dass auch Generatoren erfindungsgemäß ausführbar sind oder auch Motoren, deren Rotor teilweise Dauermagnete zur Bildung eines Teilmotors nach dem Synchronprinzip oder Materialvertiefungen zur Bildung eines Teilmotors nach dem Reluktanzprinzip umfasst.In an advantageous embodiment, the motor is an asynchronous motor or comprises at least one electrical machine part that operates according to the asynchronous motor principle. The advantage here is that generators can also be designed according to the invention or motors whose rotor partially comprises permanent magnets to form a partial motor according to the synchronous principle or material recesses to form a partial motor according to the reluctance principle.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Motor ein Innenläufer oder ein Außenläufer. Insbesondere ist der Motor als rotatorischer oder Linearmotor ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Erfindung auf die verschiedensten Arten von Motoren, die zumindest eine elektrische Teilmaschine, die nach dem Asynchronmotor arbeitet, umfasst.In an advantageous embodiment, the motor is an internal rotor or an external rotor. In particular, the motor is designed as a rotary or linear motor. The advantage here is that the invention applies to a wide variety of types of motors that include at least one electrical sub-machine that operates according to the asynchronous motor.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages arise from the subclaims.

Unter Motor wird bei der Erfindung stets auch eine elektrische Maschine verstanden, also auch Generator oder dergleichen.In the invention, the term “motor” always also refers to an electrical machine, i.e. also a generator or the like.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

  • Die 2a, 2b zeigen Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung. Die Ausführungsbeispiele nach 1a, 1b sind nicht Teil der Erfindung und dienen nur der Erläuterung.
The invention will now be explained in more detail with the aid of illustrations:
  • The 2a , 2 B show embodiments according to the invention. The embodiments according to 1a , 1b are not part of the invention and are for illustration purposes only.

Der Elektromotor ist als Asynchronmotor in einer Innenläufer-Ausführung vorgesehen. Dabei dreht sich der Rotor mit dem Kurzschluss-Käfig innerhalb des Stators. Das zugehörige Stator-Blechpaket ist mit nach innen gerichteten Zähnen ausgeführt, wobei die Zähne jeweils einzeln bewickelt sind.The electric motor is designed as an asynchronous motor with an internal rotor design. The rotor rotates with the squirrel cage inside the stator. The associated stator laminated core is designed with inward-facing teeth, with each tooth being wound individually.

In der 1a ist eine erste Variante des Kurzschlusskäfigs des Rotors schematisiert in abgewickelter Darstellung gezeichnet. Die Rotorwelle ist ebenfalls schematisch angedeutet, um die Blickrichtung zu verdeutlichen.In the 1a A first variant of the rotor's squirrel cage is shown schematically in a developed view. The rotor shaft is also shown schematically to clarify the viewing direction.

Dabei umfasst der Käfig 24 in axialer Richtung ausgerichtete Stäbe, die in 4 Modulen angeordnet und miteinander elektrisch verbunden sind. Dies bedeutet, dass die sechs Stäbe des ersten Moduls, also die Stäbe mit den Nummern 1 bis 6, miteinander elektrisch verbunden sind.The cage comprises 24 axially aligned rods, which are arranged in 4 modules and are electrically connected to one another. This means that the six rods of the first module, i.e. the rods with the numbers 1 to 6, are electrically connected to one another.

Die weiteren drei Module sind ebenfalls aus jeweils sechs miteinander elektrisch verbundenen Stäben ausgeführt. Die Module sind untereinander nicht elektrisch verbunden.The other three modules are also made up of six electrically connected rods. The modules are not electrically connected to each other.

Der axial vorne und hinten liegende Ring ist bei der Erfindung aus jeweils vier Ringsegmenten zusammengesetzt. Man könnte den vorderen und den hinteren Ring auch als Ring mit vier Unterbrechungen bezeichnen.In the invention, the axially front and rear ring is made up of four ring segments each. The front and rear rings could also be described as rings with four interruptions.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel verlaufen die Stäbe nicht parallel zur axialen Richtung, sondern mit einem Schrägungswinkel. Somit ist eine noch geringere Unruhe erzeugbar als bei der Drehbewegung.In another embodiment, the rods do not run parallel to the axial direction, but at a skew angle. This means that even less unrest can be generated than with rotary motion.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die elektrische Verbindung 120 vorzugsweise mittels Schweißverbindung ausgeführt. Alternativ ist die Verbindung stoffschlüssig ausgeführt und/oder schon bei der Herstellung vorgesehen. Jedes Modul ist mittels Druckguss oder anderem Gießverfahren herstellbar, so dass das Modul jeweils in einstückiger Weise erzeugbar ist. Als Material eigenen sich Metalle, wie Aluminium oder Kupfer, sowie Legierungen, die zumindest Anteile solcher Metalle umfassen.In a further embodiment, the electrical connection 120 is preferably made by means of a welded connection. Alternatively, the connection is made with a material bond and/or is already provided during manufacture. Each module can be manufactured by means of die casting or another casting process, so that the module can be produced in one piece. Metals such as aluminum or copper, as well as alloys that contain at least portions of such metals, are suitable materials.

Statt bei einem als Innenläufer ausgeführten Motor umfasst eine vorteilhafte Ausgestaltung auch eine entsprechend ausgeführt Variante als Außenläufer.Instead of a motor designed as an internal rotor, an advantageous design also includes a correspondingly designed variant as an external rotor.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist, wie in 1b gezeigt, im Unterschied zur 1a eine gewisse Anzahl von Stäben aus den Modulen weggelassen. Auch bei dieser Variante führt das wesentliche Drehfeld die hauptsächliche Erregung des Rotor-Kurzschluss-Käfigs aus. Aus der Vielzahl der magnetischen Stator-Drehfelder der Einzelpol-Wicklung ruft nur das gewünschte Drehfeld eine Erregung des Rotors mit Käfig hervor. Damit wird es möglich, die einfache und kostengünstige Herstellung der Statorwicklung durch Einzelzahn-Wicklung mit einem ebenfalls einfachen und kostengünstig herstellbaren Läufer mit Käfig zu kombinieren.In another embodiment, as in 1b shown, in contrast to 1a a certain number of bars are omitted from the modules. In this variant, too, the main rotating field carries out the main excitation of the rotor squirrel cage. Of the multitude of magnetic stator rotating fields of the single-pole winding, only the desired rotating field causes excitation of the rotor with cage. This makes it possible to combine the simple and cost-effective production of the stator winding using single-tooth winding with a rotor with cage that is also simple and cost-effective to produce.

Dies wird dadurch erreicht, dass die beiden axial vorne und hinten vorgesehenen Kurzschlussringe in geeigneter Weise unterbrochen werden. Auf diese Weise kann man in der Läuferwicklung bevorzugte Pole ausbilden.This is achieved by interrupting the two short-circuit rings provided axially at the front and rear in a suitable manner. In this way, preferred poles can be formed in the rotor winding.

In der einfachen Ausführungsform nach 1a oder 1b werden die Pole dadurch gebildet, dass eine der Polpaarzahl des Stators entsprechende Anzahl von Stabgruppen gebildet wird, die miteinander elektrisch verbunden sind. Dabei sind bei dem Ausführungsbeispiel nach 1b zusätzlich einzelne Stäbe in der Mitte des Pols nicht ausgebildet, wodurch im Übrigen auch das Trägheitsmoment verringert ist.In the simple embodiment according to 1a or 1b The poles are formed by forming a number of groups of bars corresponding to the number of pole pairs of the stator, which are electrically connected to one another. In the embodiment according to 1b In addition, individual rods in the middle of the pole are not formed, which also reduces the moment of inertia.

Wie in der 2a schematisch als abgewickelte Frontansicht dargestellt, werden drei in Etagen angeordnete Läuferkäfige ausgebildet, die mit jeweils unterschiedlichen Stäben verbunden sind. Dabei ist der erste unterbrochene Ring auf kleinerem, der zweite auf mittlerem und der dritte auf größerem Durchmesser angeordnet. Der erste Ring verbindet die Stäbe 1 und 4. Er verbindet auch die Stäbe 7 und 10. Auch die weiteren Verbindungsstellen sind in der 2a dunkel gekennzeichnet. Die Welle ist ebenfalls angedeutet, um die Blickrichtung anzuzeigen.Like in the 2a Schematically shown as a developed front view, three rotor cages are formed, arranged in tiers, each connected to different bars. The first interrupted ring is arranged on a smaller diameter, the second on a medium diameter and the third on a larger diameter. The first ring connects bars 1 and 4. It also connects bars 7 and 10. The other connection points are also shown in the 2a marked dark. The wave is also indicated to show the direction of view.

Somit sind je zwei Stäbe des ersten Moduls, welches die Stäbe 1 bis 6 umfasst, elektrisch verbunden.Thus, two bars of the first module, which includes bars 1 to 6, are electrically connected.

Wie in der 2b schematisch dargestellt, sind auch andere Verbindungssysteme vorteilig verwendbar und regen ebenfalls nur die entsprechend gewünschte vierpolige Grundwelle an. Dabei sind der erste, zweite und dritte Ring wie in 2a konzentrisch angeordnet, aber ohne Unterbrechung ausgeführt. Die elektrischen Verbindungen 120 sind dunkel gekennzeichnet. Beispielhaft verbindet der erste Ring die Stäbe 1,2, 7, 8, 13,14, 19 und 20. Die Nicht-Verbindungen 121 sind heller gekennzeichnet. In diesen Bereichen liegen also nur Überschneidungen ohne elektrischen Kontakt oder wesentlichen elektrischen Kontakt vor.Like in the 2 B shown schematically, other connection systems can also be used to advantage and also only excite the desired four-pole fundamental wave. The first, second and third rings are as in 2a concentrically arranged, but without interruption. The electrical connections 120 are marked dark. For example, the first ring connects bars 1, 2, 7, 8, 13, 14, 19 and 20. The non-connections 121 are marked lighter. In these areas there are only overlaps without electrical contact or significant electrical contact.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden keine Ringe, sondern Arten der Verbindungstechnik gewählt.In another embodiment, no rings are used, but rather types of connection technology are chosen.

Die in den 1a, 1b, 2a, 2b gezeigten Verbindungen haben in Umfangsrichtung ein derartiges Muster, dass sich das Verbindungsmuster nach jeweils 90° wiederholt. Anders ausgedrückt überführt eine Drehung um 90° den Kurzschlusskäfig in sich selbst.The 1a , 1b , 2a , 2 B The connections shown have a pattern in the circumferential direction such that the connection pattern repeats every 90°. In other words, a rotation of 90° converts the squirrel cage into itself.

Es werden gemäß 1a und 1b also die Stäbe in Gruppen eingeteilt, deren Anzahl der Polzahl entspricht. Somit gibt es vier Gruppen. Die Gruppen folgen in Umfangsrichtung aufeinander.According to 1a and 1b The bars are divided into groups, the number of which corresponds to the number of poles. There are therefore four groups. The groups follow one another in the circumferential direction.

Bei den 1a, 1b, 2a, 2b ist die Polzahl 4 verwirklicht.Both 1a , 1b , 2a , 2 B the number of poles is 4.

Nach 2a und 2b sind die Ringe in Umfangsrichtung versetzt zueinander ausgeführt. Bei letzterer Anordnung überführt eine Drehung um 360° / 24 den ersten Ring in den zweiten und ebenso den zweiten in den dritten Ring.After 2a and 2 B the rings are offset from each other in the circumferential direction. In the latter arrangement, a rotation of 360° / 24 transfers the first ring into the second and the second into the third ring.

Das wichtige Merkmal ist also in jedem Fall, dass das Muster der Verbindungsstellen zwischen Stab und Ring beziehungsweise der Menge der Ringe eine entsprechend der Polzahl zählige Symmetrie aufweist. In den Figuren ist die Anzahl der Pole vier und die Symmetrie somit vierzählig. Bei anderer Anzahl der Pole am Rotor-Kurzschlusskäfig ist die Symmetrie entsprechend anders.The important feature in any case is that the pattern of the connection points between the rod and the ring or the number of rings has a symmetry corresponding to the number of poles. In the figures, the number of poles is four and the symmetry is therefore fourfold. If the number of poles on the rotor squirrel cage is different, the symmetry is correspondingly different.

Somit siebt sozusagen die Symmetrie des Kurzschlusskäfigs diejenige entsprechende Drehfeldwelle aus der Vielzahl der von dem Stator mit Einzelpolbewicklung erzeugten Drehfeldwellen heraus, die der Zähligkeit der Symmetrie entspricht.Thus, the symmetry of the squirrel cage filters out, so to speak, the corresponding rotating field wave from the multitude of rotating field waves generated by the stator with single-pole winding, which corresponds to the number of symmetry.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1, 2, ...241, 2, ...24
StabRod
120120
elektrische Verbindungelectrical connection
121121
keine elektrische Verbindungno electrical connection

Claims (10)

Elektromotor mit Rotor, umfassend einen Kurzschluss-Käfig, wobei der Kurzschluss-Käfig Stäbe (1, 2, ...24) und Ringe umfasst, die zumindest an ihren axial vorderen und hinteren Endbereichen elektrische Verbindungsstellen aufweisen wobei das Muster aller elektrischen Verbindungen (120) zwischen je zwei Verbindungsstellen eine diskrete Drehsymmetrie um die Rotorachse herum aufweisen, deren Zähligkeit kleiner ist als die Zahl der Stäbe (1, 2, ...24), wobei mindestens zwei Verbindungsstellen nicht miteinander verbunden sind. wobei die Verbindungsstellen auf drei Kreisen, die als Ringe ausgeführt sind, angeordnet sind, wobei die Verbindungen (120), insbesondere die zu den Verbindungsstellen zugeordneten oder an die Verbindungsstellen angeschlossenen, ebenfalls nur innerhalb dieser Kreise angeordnet sind, insbesondere nicht zwischen Kreisen verschiedenen Durchmessers, wobei die verbundenen Stäbe jeweils zu Gruppen zusammenfassbar sind, die in Umfangsrichtung durchsetzend angeordnet sind, wobei die Ringe konzentrisch angeordnet sind und jeweils ohne Unterbrechung ausgeführt sind, wobei bei jeder Verbindung (120) einer Verbindungsstelle ein jeweiliger Ring und ein jeweiliger Stab elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ring die Stäbe 1, 2, 7, 8, 13, 14, 19 und 20, der zweite Ring die Stäbe 3, 4, 9, 10, 15, 16, 21 und 22 und der dritte Ring die Stäbe 5, 6, 11, 12, 17, 18, 23 und 24 verbindet. Electric motor with a rotor, comprising a squirrel cage, wherein the squirrel cage comprises bars (1, 2, ...24) and rings which have electrical connection points at least at their axially front and rear end regions, wherein the pattern of all electrical connections (120) between each two connection points has a discrete rotational symmetry around the rotor axis, the number of which is smaller than the number of bars (1, 2, ...24), wherein at least two connection points are not connected to one another. wherein the connection points are arranged on three circles which are designed as rings, wherein the connections (120), in particular those assigned to the connection points or connected to the connection points, are also only arranged within these circles, in particular not between circles of different diameters, wherein the connected rods can each be combined into groups which are arranged so as to penetrate in the circumferential direction, wherein the rings are arranged concentrically and are each designed without interruption, wherein at each connection (120) of a connection point a respective ring and a respective rod are electrically connected, characterized in that the first ring connects the rods 1, 2, 7, 8, 13, 14, 19 and 20, the second ring connects the rods 3, 4, 9, 10, 15, 16, 21 and 22 and the third ring connects the rods 5, 6, 11, 12, 17, 18, 23 and 24. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähligkeit der Polzahl, insbesondere des Rotors und/oder des Stators entspricht.Electric motor according to Claim 1 , characterized in that the number of poles corresponds to the number of poles, in particular of the rotor and/or the stator. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreise in einem ersten axialen Bereich und/oder an einer ersten axialen Stelle vorgesehen sind.Electric motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the circles are provided in a first axial region and/or at a first axial location. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nicht alle Stäbe miteinander elektrisch verbunden sind.Electric motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that not all bars are electrically connected to one another. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polzahl des Rotors 2, 4, 6 oder 8 ist.Electric motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the number of poles of the rotor is 2, 4, 6 or 8. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator und/oder sein Statorblechpaket einzeln bewickelte Zähne umfasst.Electric motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the stator and/or its stator laminated core comprises individually wound teeth. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Pole des Rotors und die Zahl der Zähne des Stators keinen gemeinsamen Primfaktor aufweist, wobei mindestens eine der Zahlen mindestens zwei Primfaktoren aufweist.Electric motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the number of poles of the rotor and the number of teeth of the stator do not have a common prime factor, wherein at least one of the numbers has at least two prime factors. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein Asynchronmotor ist oder zumindest ein elektrisches Maschinenteil umfasst, das nach dem Asynchronmotorprinzip arbeitet.Electric motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the motor is an asynchronous motor or at least comprises an electrical machine part which operates according to the asynchronous motor principle. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein Innenläufer oder ein Außenläufer ist.Electric motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the motor is an internal rotor or an external rotor. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein rotatorischer Motor ist.Electric motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the motor is a rotary motor.
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