DE2363075A1 - Elektrischer induktionsmotor - Google Patents

Description

DIPL.-ING. O. R. KRETZSCHMAR a Hamburg ι

, _r BEIM STROH HAUSE 3*

PATENTANWALT RUF 0*11/2* 67 43

SDA (07.23SISJiS) LIKlJ^D 2363075

ot. Jb-eter Port, Guernsey

England

Anwalt s akt e: 4489

Elektrischer Induktionsmotor

(5¹Ur diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Anmeldung Hr. 29511/72 von 23, Dezember 1972 in Anspruch genommen.)

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Induktionsmotor, insbesondere einen Induktionsmotor mit axialem Luftspalt.

Bei Induktionsmotoren mit axialen Luftspalt werden einige ifachteile des üblichen "zylindrischen" Induktionsmotors vermieden. Beispielsweise kann der Läufer des Motors mit axialem Luftspalt vollständig von der Belastungseinrichtung getragen werden, die von dem Motor angetrieben werden soll, so dass der Motor selbst nicht die Lauferlager und die ihnen zugeordneten Teile zu enthalten braucht, wie dies in einer üblichen "zylindrischen" Maschine notwendig ist. Andererseits haben sich die Motoren mit axialem Luftspalt bisher kommerziell nicht sehr gut -durchgesetzt, wahrscheinlich u.a. deshalb, weil die bisher gebauten Motoren dieser Art noch eine große Anzahl der Nachteile und Einschränkungen der üblichen "zylindrischen" Maschinen besitzen. Beispielsweise sind derartige Motoren als Spezialmotoren mit einer

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KONTEN· DRESDNER BANK, KONTO-NR. 9229371 ■ POSTSCHECK HAMBURG NR. 193766-2OS

ORIGINAL INSPECTED

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Pumpe oder eine^·· Verdichter kombiniert worden. Dabei werden der Ständer einerseits und der Läufer und ein Teil der Pumpe oder des Verdichters andererseits in eigenen, zusaiumer>passen'len Gehäuseteilen montiert, die unter Zwischenlage einer Dichtung zusammengebaut sind. D*. ein Teil des Motors ein einstückiger Teil der Belastungseinrichtung ist una die beiden Gehäuseteile so ausgebildet sind, dass sie zu einem einheitlichen Gehäuse zusammengefügt vjerden können, kann der Motor nicht »ile der übliche Ivlotor universell verwendet -„«erden. Ja ferner uer ganze Motor vollkommen von den Gehäuseteilen umschlossen ist, iot die Kühlung des Motors erschwert.

Ein besonderes Problem besieht darin, iasö diese aggregate zur ^v Instandhaltung und Instandsetzung, "beispielsweise bei durchgebrannter Ständernicklung, von geschulten Elektrikern auseinandergenommen v/erden nüssen. Bei einem Großverbraucher in einem Industrieland mag dies keine unüberwindliche Schwierigkeit darstellen, sofern ihm geschultes Personal zur Verfügung steht« Dagegen steht eineia Kleinverbraucher, insbesondere in einem Entwicklungsland, geschultes Personal u.U. nicht zur Verfügung, so dass die !Notwendigkeit einer unvorhergesehenen Instandsetzung oder Instandhaltung sehr unangenehm ist, besonders, wenn der Kot or ununterbrochen für einen Verarbextungsvorgang verwendet wird, oder gar für ein Verfahren, das saisonabhängig in kurzen Zeiträumen und mit großem Durchsatz durchgeführt v/erden soll, z.B. zur Verarbeitung von landwirtschaft liehen Produkten.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Induktionsmotoren der üblichen Art,oder mit axialem Luftspalt,besteht darin, dass ihre Drehzahl enrwedsr überhaupt nicht oder nur bei Verwendung von aufwendigen und komplizierten Hilfseinrichtungen verändert werden kann. In manchen Amvendungsfallen ist es sehr_r erwünscht, die Drehzahl eines Motors von Zeit zn Zeit zu verändern, z.B. zur Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit eines Teils einer Anlage in Abhängigkeit von der BeschafferilleIt äes Behandlungsgutes oder zur Veränderung der Arbeitsgeschwindigkeit; der ganzen

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BAD OBlGtNAL

Anlage. In dem erstgenannten Fall ist im allgemeinen ein Wechselgetriebe erforderlich, das jedoch einen zusätzlichen Aufwand und eine Herabsetzung des Wirkungsgrades und der Zuverlässigkeit bedingt. In dem zuletzt angegebenen !fall kann ein vollständiger Austausch des Motors erforderlich s-ein.

Sine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines, elektrischen Induktionsmotors, der wartungsfrei ist, der von praktisch ungeschulten Arbeitskräften nachgesehen und gereinigt und auf eine andere Drehzahl umgestellt werden kann und der vorzugsweise von praktisch ungeschulten Arbeitskräften eingebaut werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe besitzt der erfindungsgemäße elektrische Induktionsmotor gemäß der- Erfindung einen Läufer mit einem ringförmigen Kern aus magnetischem Material, einem radial . inneren und einem radial äußeren Kurzschlußring, zwischen denen sich der Kern erstreckt, sowie mehreren Läuferstäben, von denen sich jeder allgemein radial zwischen dem inneren und dem äußeren Kurzschlußring erstreckt, wobei der Läufer auf einer Welle einer von dem kotor anzutreibenden Belastungseinrichtung koaxial befestigt oder befestigbar ist, ferner einen Ständer mit einem ringförmigen Kern aus magnetischem IT^terial und darauf ange- · ordneten Wicklungen zum Erzeugen eines Magnetfeldes, das sich von einer Stirnfläche des Kerns axial Weg erstreckt, eine Trageinrichtung für den Ständer, die in eine solche Stellung relativ zu der W_elle der Belastungseinrichtung gebracht werden kann, dass der Motor in einen betriebsfähigen Zustand gelangt, in dem der Ständerkern mit der genannten Stirnfläche einer Stirnfläche des. Läuferkerns zugekehrt und in einem vorherbestimmten Abstand von ihr angeordnet ist, wobei der Ständer und seine Trageinrichtung zwei diskrete Teile bilden und eine Einrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, den Ständerkern derart in einer gewünschten Stellung relativ zuseiner Trageinrichtung festzulegen* dass bei im betriebsfähigen Zustand befindlichen Motor der Ständerkern mit den darauf angeordneten Wicklungen von der

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Trageinrichtung abgenommen und an ihr befestigt werden kann, ohne dass die Trageinrichtung bewegt wird·

Dem Fachmann ist bekannt, dass beim Antrieb einer Belastungseinrichtung durch einen Elektromotor Kupplungshälften an der Antriebswelle der Belastungseinrichtung und der Abtriebswelle des Motors befestigt werden, worauf der Motor sehr sorgfältig so angeordnet wird, dass die Achsen der beiden Wellen genau fluchten, und danach die beiden Kupplungshälften durch Schrauben miteinander verbunden werden. Aus diesem Grund ist der Läufer des erfindungsgemäßen Motors zweckmäßig derart ausgebildet, dass er 'ähnlich wie die übliche Kupplungshälfte aiif einfache W_eise auf der Welle der Belastungseinrichtung befestigt werden kann, so dass er praktisch von jedermann auf der Welle angebracht werden kann, der imstande ist, einen Schraubenzieher, einen Schraubenschlüssel oder einen Innensechskantschlüssel zu benutzen.

Der scheibenförmige Läufer tritt an die Stelle des zylindrischen Käfigläufers der üblichen zylindrischen Induktionsmotoren und ist elektrisch praktisch unzerstörbar, so dass er nach seinem Einbau keine Wartung benötigt. Der Ständer und seine Trageinrichtung werden vor oder nach der Montage des Läufers in der nachstehend ausführlich beschriebenen Weise montiert.

Sofern der "Läufer auf die Welle paßt und die Nennleistung des Motors der Belastung entspricht, kann man ein und denselben Motor für die verschiedenartigsten Zwecke verwenden, so dass der Motor vom Hersteller zur Lieferung auf Lager gehalten werden kann.

Es wurde schon erwähnt, dass der Läufer elektrisch praktisch unzerstörbar ist und nur die Ständerwicklungen elektrisch ausfallen können. Da der Ständerkern zusammen mit den darauf angeordneten Wicklungen von der Trageinrichtung ohne Yeränderung derselben abgenommen werden kann,· kann nach einem Durchbrennen der Ständerwicklungen der Kern von ungeschultem Personal auf

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einfache V/eise ausgebaut und durch einen neuen ersetzt werden. 'Zum Zugang zu dem Ständer braucht kein Gehäuse geöffnet und auseinandergenommen werden. Auf dieselbe Weise kann ein intakter Ständer zur Kontrolle und/oder Reinigung ausgebaut und dann wiedereingebaut werden. Normalerweise wird kein geschulter Elektriker oder Techniker benötigt.

Die Möglichkeit des einfachen Austausches des Ständerkerns und seiner Wicklungen führt zu einem anderen wichtigen Vorteil. Man kann die Drehzahl des Motors auf einfache Weise verändern, indem man den Ständer entfernt und durch' einen anderen Ständer ersetzt, der dieselbe Größe hat, aber so gewickelt ist, dass er eine andere Polzahl und daher, eine andere Synchrondrehsahl hat. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Trageinrichtung einen an den Enden offenen zylindrischen Tragring, der koaxial zu dem Ständerkern angeordnet ist, und besitzt die Einrichtung zum lösbaren Befestigen des Ständerkerns mehrere Schrauben, die sich durch öffnungen des Tragringes radial einwärts erstrecken. Der Kern und seine Wick-' lungen können auf sehr einfache Weise ausgebaut-werden, indem man einfach die Schrauben herausschraubt und den Kern und die Wicklungen aus dem Tragring herauszieht» Man kann dann in der entgegengesetzten Reihenfolge denselben Kern oder einen Austauschkern wieder einbauen» Wm ein Austauschkern zur Yer-

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fügung steht, dauert der ganze Ausbau und Einbau nur wenige Minuten.

Die Einrichtung zum lösbaren Befestigen des Ständerkerns kann ferner eine Tragplatte besitzen, die passend in dem Tragring ' sitzt und mit Hilfe der Schrauben befestigt ist, die in Gewindelöchern der Tragplatte eingeschraubt sind, wobei der Ständer derart an der Tragplatte befestigt.ist, dass die genannte Stirnfläche des Ständers von der Tragplatte abgekehrt ist. Da die Tragplatte passend in dem Tragring sitzt, kann man beim Einbau des Kerns die Schrauben leicht an den richtigen Stellen einsetzen. Zum Befestigen des Ständerkerns an der

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Tragplatte kann man mehrere axiale Schrauben verwenden, die Öffnungen der Tragplatte "durchsetzen und in Gewindelöchern des Kerns eingeschraubt sind. Nach dem Herausziehen der Tragplatte kann der Kern mit den Wicklungen daher einfach und schnell von der Tragplatte abgeschraubt und ein Ersatzkern auf der Tragplatte angebracht werden, die dann wieder in dem Tragring befestigt wird.

In einer anderen Ausführunjsform ist keine derartige Tragplatte vorgesehen und die Schrauben sind direkt in Gewinde löcher des Ständerkerns geschraubt. Diese Aueführungsform hat den Vorteil, dass sie billig und einfach ist und eine gute .Luftzirkulation zwischen dem Kern und dem Tragring gestattet. Diese Ausführungsform wird gegenüber der mit der Tragplatte versehenen Ausführungsform vorgezogen, wenn in der nachstehend beschriebenen Weise der Ständer auf beiden Stirnflächen mit. Wicklungen versehen ist.

Die Trageinrichtung kann eine flache Grundplatte besitzen, die an dem zylindrischen Tragring befestigt ist und in einer zu dessen Achse parallelen Ebene liegt. Dadurch wird der Einbau des Motors stark vereinfacht: Man bewegt die auf der Grundplatte aufliegende Trageinrichtung bis der Läufer und der Ständer koaxial sind und der Luftspalt zwischen ihren einander gegenüberliegenden Stirnflächen die erforderliche Nennbreite hat. Da das Drehmoment zwischen dem Ständer und dem Läufer nicht mechanisch, sondern ausschließlich elektromagnetisch übertragen wird und der Läufer ausschließlich von der W_elle der Belastungseinrichtung getragen wird, müssen die beiden Teile durchaus nicht so genau gefluchtet v/erden wie beim Einbau eines üblichen zylindrischen Induktionsmotors. Angesichts der Tatsache, dass in den bekannten Maschinen mit axialem Luftspalt der Läufer und der Ständer sehr genau ausgerichtet

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werden müssen und diese "beiden Teile zur genauen Festlegung' des Abstandes zwischen ihnen in passend aneinander liegenden Gehäuseteilen festgelegt werden, ist es überraschend, dass der erfindungsgemäße Motor auch dann zufriedenstellend und ohne wesentliche Herabsetzung des Wirkungsgrades .oder zu starke Schwingungen arbeitet. YLnn die Achsen etwas geneigt oder gegeneinander versetzt sind und/oder die Breite des Luftspalts beträchtlich von dem !Nennwert abweicht. Aus diesem Grund kann die Einstellung der Trageinrichtung für den Ständer von ungeschultem Personal vorgenommen werden. Man braucht diese Tragkonstruktion, nur zu bewegen, bis der Läufer und Ständer einigermaßen koaxial sind und die am Umfang gemessene durchschnittliche Breite des Luftspaltes um höchstens etwa 10 % von dem Nennwert abweicht, der bei einem Motor von 1 PS 2,5 bud. oder mehr beträgt. Die Grundplatte besitzt vorzugsweise Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungselementen, z.B. Schrauben, mit denen die Trageinrichtung in der richtigen Stellung festgelegt werden kann.

Man kann die Trageinrichtung auch auf andere W_eise festlegen. Zu dissem Zweck sind anstelle der Grund-platte oder zusätzlich· zu ihr an dem zylindrischen Tragring mehrere axiale Fassungen zur Aufnahme von Befestigungselan^üuen vorgesehen, so dass die Trageinrichtung an einer Flädie befestigt werden kann, die in einer zur Achse des Tragringes -rechtwinkligen Ebene liegt. Auf diese Weise kann der Rahmen beispielsweise an dem Gehäuse der Belastungseinrichtung oder an einem Gestell befestigt werden, das der Belastungseinrichtung zugeordnet ist · oder einen Teil derselben bildet. In diesem Fa¹¹ kann sich die W_Älle der Belastungseinrichtung zweckmäßig durch den Mittelpunkt des Ständers erstrecken, so dass der Läufer auf der Außenseite des Ständers angeordnet ist. Man kann jedoch den Läufer auch auf der Innenseite des Ständers anordnen, wenn genügend Platz vorhanden ist, z.B. wenn der Tragring einen vorstehenden Rand passend umgibt, der eine Vertiefung begrenzt ·

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Bei dan bekannten Motoren mit axialem Luftspalt kennen S< rigkeiten manchmal dadurch verursacht werden, dass im Betrieb des Motors infolge ier elektromEf-jnetischen '»Vech kung zwischen dem Läufer und :.-eia Ständer ein Axialschub auf den Läufer ausgeübt wird. 7/enn ein Induktionsmotor mit axialem Luftspalt vom Stillstand auf die Betriebsdrehzahl anläuft, stoßen der Läufer und der Ständer einander zuerst ab. Diese Abstoßungskraft nimmt mit zunehmender Drehzahl ab und wird bei etwa 45 % der Synchrondrehzalil gleich Hull. Oberhalb dieser Drehzahl und insbesondere bei der Betriebsdrehzahl ist eine Anziehungskraft vorhanden, die sich infolge der elektromagnetischen Wirkung des Ständerstroms mit diesem verändert.

W_enn die Welle der Belastungseinrichtung in einem guten Axiallager gelagert ist, führt der Axialschub nur zu geringen oder gar keinen Schwierigkeiten, ,enn die -V₆IIe der Belastungseinrichtung dagegen nicht mit einem Axiallager versehen,oder wenn dieses abgenutzt ist, kann der Axialschub dazu führen, dass der Luftspalt zu schmal wird oder sogar der Läufer und Ständer aneinander reiben.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines elektrischen Induktionsmotors, in dem der auf die elektromagnetische Anziehung zwischen dem Läufer und Ständer zurückzuführende Axialschub mindestens teilweise kompensiert

Zur Lösung dieser zweiten Aufgabe besitzt der erfindungsgemäße Induktionsmotor einen Läufer mit einem ringförmigen Kern aus magnetischem Material, einen Ständer mit einem ringförmigen Kern aus magnetischem Material und darauf angeordnete Wicklungen zum Erzeugen eines Magnetfeldes, das sich von einer Stirnfläche des Kerns axial weg erstreckt, eine Einrichtung zum Anordnen des Läufers und Ständers in einer Stellung, in welcher die genannte Stirnfläche des Ständerkerns einer Stirnfläche des Läuferkerns zugekehrt und in einem vorherbestimmten

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Abstand von ilir angeordnet ist, mehrere gegenüber dem Ständer 'festgelegte Elektromägnate, die durch den durch die Ständerwicklun^enfließenden Strom erregt werden, sowie einen an dem Läufer vorgesehenen und den Elektromagneten zugekehrten elektrisch leitfähigen unmagnetischen Teil, so dass zwischen dem Läufer und dem Ständer eine elektrodynamische Abstoßungskraft erzeugt wird, die der elektromagnetischen Anziehungskraft zwischen dem Läufer und dem Ständer entgegenwirkt.

Zur Lösung dieser zweiten Aufgabe der Erfindung dient ferner ein zur Lösung der erstgenannten Aufgabe' ausgebildeter Motor gemäß der Erfindung, der mehrere Elektromagnete besitzt, die gegenüber dem Ständer ortsfest angeordnet sind und durch den durch die Ständerwicklungen fließenden Strom erregt werden, wobei der Läufer mit einem elektrisch leitenden unmagnetischen Teil versehen ist, der im betriebsfähigen Zustand des Motors den Elektromagneten zugekehrt ist, so dass im Betrieb zwischen dem Läufer und dem Ständer eine elektrodynamische Abstoßungskraft erzeugt wird, die der elektromagnetischen Anziehungskraft zwischen dem Läufer -und dem Ständer entgegenwirkt.

In manchen Fällen kann es genügen, die elektromagnetische Anziehungskraft nur teilweise zu kompensieren. Vorzugsweise ist der Antrieb jedoch derart ausgebildet, dass die beiden Kräfte einander vollständig kompensieren. Da beide Kräfte von dem durch die Ständerwicklungen fließenden Strom abhängig sind, heben sie einander im wesentlichen auf, weil sich die Stromstärke mit dem Belastungsmoment ändert. Da die 'beiden Kräfte jedoch :uch drehzahlabhängig sind, heben sie einander ebenfalls im wesentlichen auf, weil sich die Drehzahl des Motors im Betrieb mit der Belastung ändert.

Die Elektromagnete können Magnetjoche besitzen, um die PoI-telLungen überbrückende Teile der Stcoiderwicklungen gewickelt sind. Auf diese V/eise wird der Aufwand an unausgenutztem Kupfer herabgesetzt, weil man auch jene Teile der Wicklungen

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ausnutzt, die sonst keinen Hutζeffekt hätten. Der elektrisch leitende unmagnetische Teil und die Elektromagnete können az?_ Innen- oder Außenumfang des Läufers angeordnet sein. In devorstehend 'angegebenen Ausführungsform, in welcher" der Ständerkern auf einer Tragplatte montiert ist, die passend in einem, zylindrischen Tragring sitzt, können sich die Joche axial von Jenem Teil der Tragplatte weg erstrecken, der zwischen dem Außenumfang des Ständerkerns und dem Tragring angeordnet ist. Da dieser Raum in jedem Fall zur Aufnahme der Polteilungen überbrückenden Teile der Stunderwicklung erforderlich iöt, braucht zur Unterbringung der Joche die Trageinrichtung für den Ständer nicht vergrößert zu werden.

W_enn der elektrisch leitende unmagnetische Teil des Läufers an dessen Außenumfang angeordnet ist, wird dieser Teil zv/eckmäßig einstückig mit dem äußeren Kurzschlußring-ausgebildet, damit diese beiden T_eile (zusammen mit den Läufers-täben und dem inneren Kurzschlußring) in einem Arbeitsgang gemeinsam gegossen tverden können. In einer "bevorzugten Ausführungsform besteht der elektrisch leitende unmagnetische Teil des Läufers aus einem geschlossenen Ring, der den Außenumfang des Läufers vollständig umgibt und in einer zu der Achse des Läufers rechtwinkligen Ebene liegt. Ein geschlossener Ring gewährleistet auf einfache Weise, dass sich die Kraft während einer Umdrehung nicht ändert, doch kann eine konstante Kraft auch dann aufrechterhalten werden, wenn der elektrisch leitende unmagnetische Teil unterbrochen ist, sofern man die Elektroma_&neten entsprechend anordnet und in einem Mehrphasenmotor möglicherweise auf lie Phasen aufteilt«

Die Teile des erfindun^sgemäßen Motors sind zwar im Vergleich zu bekannten Motoren gut gekühlt, weil der Motor nicht in einem Gehäuse eingeschlossen ist, doch kann in manchen wällen eine ffremdkühlung erforderlich sein. In diesem 3V. 11 können die Schaufeln des Kühlgebläses einstückig mit dem elektrisch leitenden unmagnetischen Teil des Läufers und dem äußeren Kurz-

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schlußring ausgebildet sein.

In einer "besonderen ^usiV-üirunjjsfora dir E_rfindung sind auf dem „Ständerkern v/icklungen in Hüten in beiden Stirnflächen des Standerkerns angeordnet, so dass Magnetfelder erzeugt werden, die sich von beiden Stirnflächen des Kerns weg erstrecken, und ist ein zweiter, ebenso ausgebildeter Läufer vorgesehen, wobei die Stirnflächen des Ständerkerns 'einer Stirnfläche je eines der Läuferkerne zugekehrt und die Ständer-Wicklungen so angeordnet sind, dass die beiden Läufer in demselben Sinn rotieren. Bei dieser Anordnung kann mit einem Ständer gegebener Größe Im wesentlichen das doppelte Drehmoment erzeugt werden.

In den Ständern der üblichen zylindrischen Induktionsmaschinen erzeugt das Kupfer (oder sonstige Leitermaterial) der Polteilungen überbrückenden Teile der Wicklungen keinen nutzbaren Bewegungseffekt. Das Verhältnis dieses unausgenutzten Kupfers zu dem ausgenutzten Kupfer, das sich in den Kernnuten befindet, beträgt beispielsweise etwa 1,25:1. Das unausgenutzte Kupfer stellt einen beträchtlichen zusätzlichen Aufwand dar. In Motoren mit axialem Luftspalt und ringförmigen Ständerkernen ist dieses Verhältnis kleiner und kann es unter 1:1 herabgesetzt ■ werden, bedeutet auch dieses Verhältnis einen großen Aufwand an unausgenutztem Kupfer. In der vorstehend beschriebenen Anordnung mit zwei Läufern kann der Aufwand an unausgenutztem Kupfer stark herabgesetzt werden. Die auf beiden Stirnflächen des S^änderkerns angeordneten Wicklungen werden gemeinsam gebildet, wobei die aus dem äußeren Ende jeder Nut austretenden Leiter sich im wesentlichen axial über den Auße.numf ang des Ständerkerns zu einer benachbarten Nut auf der anderen Seite des Kerns erstrecken. In diesem Fall erstreckt sich das unausgenutzte Kupfer nur über die axiale Dicke des Ständerkerns anstatt über einen großen Teil des Innen- und des Außenumfanges des Kerns, so dass der Anteil des unausgenutzten Kupfers nur klein ist. Da mit zunehmender Größe des Ständerkerns das Ver-

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hältnis der axialen Dicke zu dem Außendurchmesser des Kerns verkleinert werden kann, wird "bei größeren Motoren der Kupferaufwand stärker herabgesetzt. Mit zunehmender Größe des Ständerkerns nähert sich das Verhältnis des unausgenutzten Kupfers zu dem ausgenutzten Kupfer einem sehr kleinen Wert.

Nachstehend werden mehrere Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 in einer Stirnansicht von der Ständerseite gesehen einen Läufer für einen erfindungsgemäßen Motor

Fig. 2 den Läufer in einem Querschnitt längs der Linie H-II in Fig. 1

Fig. 3 in eine'r Stirnansicht von der Läuferseite gesehen einen zur Verwendung mit dem Läufer gemäß Fig. 1 und 2 bestimmten Ständer und seine Trageinrichtung

Fig. 4 den Ständer und seine Trageinrichtung in einem Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3i wobei die Wicklungen der Klarheit halber weggelassen sind

Fig. 5 in einer Seitenansicht den Motor, der aus den in den vorherigen Figuren gezeigten Bestandteilen besteht und sich im betriebsfähigen Zustand zum Antrieb einer Belastungseinrichtung befindet, wobei die Kühlgebläseschaufeln des Läufers der Klarheit halber weggelassen sind

Fig. 6 in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellung eine andere Anordnung mit einem Ständer und seiner Trageinrichtung, wobei sowohl die Befestigung des Ständers in der Trageinrichtung als auch die Befestigung der Trageinrichtung abgeändert sind

Fig. 7 stark schematisiert die Befestigung einer Ständertrageeinrichtung gemäß Fig. 6

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,Fig. 8 stark schematisiert eine Ausführungsform des Motors mit zwei Standern zum Antrieb eines einzigen Läufers und

Fig. 9 ebenfalls stark schematisiert eine weitere Ausführun^sform-des Motors mit einem einzigen Ständer zum Antrieb von zwei Läufern.

Ein Läufer zur Verwendung in einer ersten Ausfuhrungsform des elektrischen Induktionsmotors gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 und 2 mit 10 bezeichnet. Der Läufer besitzt einen ringförmigen Blechkern 12 aus magnetischem Material. Der Kern 12 besteht aus einer einstückigen Spirale, dieaus magnetischem Bandstahl gewickelt ist. Der Kern 12 besitzt mehrere Bohrungen oder Vertiefungen 14, die den Kern 12 von seinem Innenumfang zu seinem Außenumfang allgemein durchsetzen und zur Aufnahme von Läuferstäben dienen. Man kann die Bohrungen 14· bohren, nachdem der Kern 12 hergestellt worden ist. Um einen glatten Lauf des Motors zu gewährleisten, erstrecken sich die Bohrungen 14- nicht genau radial, sondern sind sie um eine Polteilung schräggestellt. In Fig. 1 sind die Bohrungen 14 nur in einem T-eil des Kerns dargestellt, doch sind sie tatsächlich in gleichen Abständen voneinander um den ganzen Kern herum verteilt.

Durch jede Bohrung 14 erstreckt sich ein Läuferstab 16 aus einer Aluminiumlegierung. An ihrem inneren und äußeren Ende sind die Läuferstäbe 16 einstückig mit einem inneren und einem äußeren Kurzschlußring 18 bzw. 20 aus einer Aluminiumlegierung verbunden. Dieser scheibenförmige Läufer tritt somit an die Stelle des zylindrischen Käfigläufers, der in <fen üblichen zylindrischen Induktionsmotoren verwendet wird. Es ist ein mit dem äußeren Kurzschlußring 20 einstückiger Unwuchtausgleichsring 22 vorgesehen, der aus einem Flansch besteht, der mit einer Stirnfläche 24 des Kerns 12 bündig ist. Diese Stirnfläche wird nachstehend als die vordere Stirnfläche des Kerns bezeichnet. Der Unwuchtausgleichsring 22 trägt mehrere Kühlge-

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bläseschaufeln 26.

In dem inneren Kurzschlußring 18 ist eine hohle zylindrische Nabe 28 aus Stahl fest angeordnet. Der Hing 18 ist innen Kit einer Keilnut 30 .versehen, mit deren Hilfe der Läufer 10 auf der nicht gezeigten Welle einer anzutreibenden Maschine befestigt v/erden kann. Um das Festlegen des Läufers 10 zu ermöglichen, steht das hintere Ende der Habe 28 von der hinteren Stirnfläche 32 des Kerns 12 vor und ist dieses hintere Ende mit mindestens einer radialen Befestigungsschraube 34- versehen, die in einem die Habe 28 durchsetzenden Gewindeloch 36 eingeschraubt ist. Zur Befestigung auf der Vorderseite anstatt oder zusätzlich zu der Befestigung auf der Rückseite kann die Nabe 28 an ihrem vorderen Saide eine Vertiefung 38 besitzen, in der mindestens eine derartige Befestigungsschraube 40 und ein Gewinde loch 42 angeordnet siiido

Der in den Figuren i und 2 gezeigte Läufer 10 wird wie fol£t hergestellt: Zunächst wird der Eern 12 mit den Bohrungen 14 hergestellt« Dann werden in einem einzigen Schleudergießvorgang die Läuferstäbe 16, der innere und der äußere Eurzschlußring 18 und 20, der ünwuchtausgleieksring 22 und die Gebläseschaufeln 26 an den Eern angegossen· Dazu wird der Kern 10 gedreht und wird die gewünschte Legierung im schmelzflüssigen Zustand in der Mitte in den Läufer eingeleitet, so dass die Schmelze durch die Bohrungen 14- in die Gießform fließt. Während des Gießvorganges wird die Habe 28 mit den inneren Kurzschlußring 18 verbunden. Dieses Schleudergießverfanren ist bereits bei der Herstellung von zylindrischen Käfigläufern für übliche zylindrische Indufctionsaiotoren bekannt und wird daher nicht näher beschrieben^

Die Figuren "3 uncL 4 zeigen einen Ständer zum Zusammenwirken mit dem Läufer gemäß Fig. 1 toad 2 in einem elektrischen Induktionsmotor, sowie die TrageinricMrung für diesen Ständer. Der-Hauptteil des Ständers ist ein ringförmiger Blechkern 50· Wie der Läuferkern 12 besteht der- Kern 50 aus magnetischem Band-

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stahl, der zu einer einstückigen Spirale gewickelt ist. In einer Stirnfläche 5^· des Kerns 50 sind mehrere radiale Nuten 52 ausgebildet. Diese Stirnfläche wird nachstehend als die vordere Stirnfläche "bezeichnet. Die Nuten 52 können durch Stanzen oder durch spannende Bearbeitung, z.B. Fräsen, ausgebildet werden und künnen jede geeignete und in der Technik bekannte Form haben. Gemäß Fig. 4 sind sie in bekannter w_eise derart verjüngt, dass sie an ihren Mündungen schmaler sind als am Grund.

Fig. 5 zeigt die Anordnung von vorher auf Rahmen hergestellten Wicklungen 56 in den Nuten 52-des Ständerkerns. In dieser Ausführungsform sind vier Wicklungen 56 vorgesehen, so dass der Motor vier Pole besitzt. In dieser Ausführungsform sind nur die Wicklungen 56 für eine Phase gezeigt. Die Anordnung der Wicklungen wird nicht näher beschrieben, da der vorliegende Ständer vollkommen analog einem üblichen zylindrischen Ständer gewickelt sein kann und die Wahl der Wicklungsmuster und die Schaltung des Kerns für Ein- oder Mehrphasenbetrieb vom Fachmann ohne weiteres gewählt werden können.

Nach dem Anbringen der Wicklungen 56 auf dem Kern 50 können die Wicklungen in der üblichen Weise mit Lack imprägniert und ausgeheizt werden, um ihre Feuchtigkeitsbeständigkeit zu erhöhen. Der Kern und die Wicklungen können erforderlichenfalls in Epoxidharz eingekapselt werden.

In der hinteren Stirnfläche des Kerns 50 sind vier Gewindelöcher 58 ausgebildet. Der Kern ist an einer kreisförmigen Tragplatte 60 mit vier Schrauben 62 befestigt, die Übermaßlöcher in der Platte 60 durchsetzen und in den Gewindelöchern 58 des Kerns 50 eingeschraubt sind. Die Tragplatte 60 ist an ihrem Außenumfang mit einem kreisförmigen Flansch -64- versehen, mit dessen Hilfe der Ständer in der nachstehend beschriebenen Weise lösbar an der Trageinrichtung für den Ständer befestigt ist. Die Wicklungen 56 sind mit einem

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Schaltkasten 65 verbunden, der auf der Tragplatte 60 montiert ist, und könnendaher über ein ebenfalls an den Schaltkasten angeschlossenes Zuleitungskabel gespeist werden.

Die Tragplatte 60 ist in der gezeigten 'Weise einstückig mit vier zylindrischen Jochen 66 aus einem magnetischen Material ausgebildet. Die Joche 66 brauchen aber nicht mit der Tragplatte 60 einstückig, sondern sie können auch an ihr befestigt sein. Die äußeren der die Polteilungen überbrückenden Teile der Ständerwicklungen oder mindestens einiger Ständerwicklungen sind mit aus je eine Windung bildenden Schleifen 70 ausgebildet, so dass nach dem Pestlegen der Ständerwicklungen die Schleifen 70 die Joche 66 umgeben, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

Die Trageinrichtung für den Ständer besitzt einen an den Enden offenen zylindrischen Tragring 72, der mit einer flachen Grundplatte 74 verschweißt und zusätzlich mit Knotenblechen 76 abgestützt ist, die mit dem Tragring 72 und der Grundplatte 74-verschweißt sind. In der Grundplatte 74- sind mehrere Löcher 78 ausgebildet. Wenn sich der Ständer und seine Trageinrichtung in der richtigen Stellung befinden, kann man sie festlegen, indem man Befestigungselemente durch die Löcher 78 führt.

Der Ständerkern und die Tragplatte 60 werden in dem Tragring 72 mit Hilfe von vier radialen Schrauben 80 befestigt, die Übermaßlöcher in dem Tragring 72 durchsetzen und in Gewindelöchern des Flansches 64- eingeschraubt sind.

Fig. 5 zeigt, wie die in den Figuren 1-4- dargestellten Teile zu einem betriebsfähigen elektrischen Induktionsmotor vereinigtsind, der zum Antrieb einer Belastungseinrichtung dient. Eine mit einer Antriebswelle 92 versehene Belastungseinrichtung 90 ist auf einer Auflagerfläche 94· befestigt, die beispielsweise von dem Gestell einer Verarbeitungseinrichtung gebildet

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wird, zu der die Belastungseinrichtung 90 gehört, oder von dem Fußboden eines Gebäudes, in dem die Anlage untergebracht ist, v/elche die Verarbeitungseinrichtung umfaßt. Der Läufer 10 ist auf der ;7elle 92 aufgekeilt und mittels der Schraube (n) $4 und/oder 40 festgelegt, ähnlich wie eine Kupplungshälfte auf der "¹JeIIe befestigt werden würde, wenn diese von einem üblichen Elektromotor angetrieben wäre, dessen Abtriebswelle mit einer entsprechenden Kupplungshälfte versehen ist. Dann wird der Tragring für den Ständer ^genüber dem Läufer derart bewegt, dass die vordere Stirnfläche 54 des Stänäerkerns 50 der vorderen Stirnfläche 24 des Läuferkerns 12 zugekehrt ist. Der Tragring für den Ständer wird bewegt, bis die beiden Kerne im wesentlichen koaxial sind und die Breite des Luftspalts zwischen den beiden einander zugekehrten Flächen 24 und 54 im wesentlichen dem für den Motor erforderlichen Nennwert entspricht. In einem Motor mit eine . Ausgangsleistung von 2 Jr¹S hat beispielsweise der Standerkern einen Außendurchmesser von 178 mm und der Luftspalt eine Breite von 2,5 nun. Wie vorstehend ausführlicher angegeben wurde, braucht der genannte Vorgang nicht mit hoher Präzision durchgeführt zu v/erden, so dass er von praktisch ungeschultem Personal ausgeführt werden kann. '.Venn sich der Ständer und sein Tragring in der richtigen Stellung befinden, kann man den Tragring festlegen, indem Schrauben oder andere Befestigungselemente durch die Löcher 78 in der Grundplatte 74 in die Flache 94 geführt werden. In den Zeichnungen ist gezeigt, dass die Belastungseinrichtung 90 und der Tragring für den Ständer auf demselben Niveau montiert sind. ".Venn, dies nicht mÖglicn ist, weil sich die V/elle 92 nicht in de:;· gewünschten Höhe über der Auflagerfläche für die Belastungseinrichtung befindet, kann'jener Teil der Fläche, auf der die Trageinrichtung für den Ständer montiert 1.1, entsprechend vertieft oder erhöht sein.

Zum Betrieb des kotors wird den Ständerwicklungen elektrische Leistung zugeführt,, so dass die Stänüerwicklungen ein ro-

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tierendes Magnetfeld erzeugen, das sich azial von der vorderen Stirnfläche 54- des Ständerkerns in den Läuferkern 12 erstreckt. Das Feld schneidet die Läuferstäbe 16 und bewirkte. dass der Läufer IO mit einer etwas geringeren Drehzahl rotiert als das Feld, wie dies auch in dem üblichen zylindrischen Induktionsmotor der Fall ist«

Wie vorstehend ausführlich erläutert wurde, ist während des Betriebes des Motors mit der normalen Betriebsdrehzahl zwischen dem Läuferkern und dem Ständerkern eine magnetische Anziehungskraft wirksam,, Um diese Kraft mindestens zum Teil zu kompensieren, damit auf die ".seile 92 kein zu starker Axialschub ausgeübt -«ird, veranlaßt man die Erzeugung einer elektrodynamischen Abstoßungskraft. 'JIe aus der Fig. 5 hervorgeht, sind die an der Tragplatte 60 des Ständers befestigten Joche 66 dem ünwixchtausgleichsring 22 des Lauf er-s 10 zugekehrt. Die Ströme, die von dem von den Jochen erzeugten I_alä in dem Sing 22.induziert werden_s erzeugen ein Gegenmagnetfeld, das eine Abstoßung zwischen den Jochen und dem Hing bewirkt. Die Abstoßungskraft ist von der Stromaufnahme des Ständers abhängig, weil das von den Jochen 66 erzeugte Feld iron des Strom in den Ständerwicklungen abhängig ist. Da sowohl die elektromagnetische als auch" die elektrodynamische Kraft der Stromstärke proportional sind, kompensieren sich die Kräfte unabhängig von der Stromaufnahme des kotors.

'wenn sich der Motor in dem in Figo 5 gezeigten betriebsfähigen Zustand befindet und der Ständerkern beispielsv/eise zum Austausch, zur Reinigung oder Instandsetzung aus dem Motor ausgebaut werden soll, kann dies auf sehr einfache .7eise von ungeschultem Personal ausgeführt werden. Man braucht nur die Schrauben 80 herauszuschrauben, worauf die Tragplatte 60 und der Ständerkern als Ganzes rückwärts aus dem Tragring 72 herausgenommen v/erden können« Der gereinigte oder geprüfte Kern oder- ein Austauschkern kann in der encge^e.ngise ..zuen ..-eise eingesetzt v.erden uno. vvird automatisch in ^sr richtigen

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Stellung fect-yale^t. ..^r _enn der Ständerkern durchgebrannt ist und ausgetauscht werden muß oder wenn ein neuer Kern mit einer anaeren Polzahl eingebaut werden soll, damit der Motor mit einer anderen Drehzahl läuft, und der neue Kern verfügbar ist, ist für diesen Austausch nur eine Stillstandszeit des Motors von insgesamt 2 oder 3 min erforderlich. Der Austauschkern kajin entweder auf einer neuen Tragplatte montiert sein und zusammen mit dieser eingebaut vrero.en oder man kann zum Herabsetzen der Ersatzteilkosten den alten Kern von seiner Tragplatte abnehmen und durch den neuen ersetzen, indem man einfach die. Schrauben 62 heraus- und wieder einschraubt.

Der Ständerkern kann somit schnell und leicht ausgetauscht werden, ohne dass ein Gehäuse auseinandergenommen und/oder verändert zu werden braucht. Die Einrichtung zum Lösendes Kerns, d.h., die Schrauben 80, und ihre Very/endung, sind auch für eine ungeschulte Arbeitskraft ohne weiteres erkennbar.

Der Läufer 10 rotiert in freier Luft, und Luft'kann die Ständerwicklungen frei umstreichen. Es ist kein Gehäuse vorhanden, das die Luftumwälzung behindern und dadurch zu einer starken Erwärmung führen würde. Infolgedessen arbeitet der Motor bei einer angemessenen niedrigen Temperatur. In manchen Fällen kommt man ohne die Kühlgebläseschaufeln aus, da der Motor auch ohne Fremdkühlung einwandfrei arbeitet-.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführung des Ständers und seiner Trageinrichtung. Die Trageinrichtung besitzt ebenso wie die vorstehend beschriebene einen kreisförmigen Tragring 72*, der auf.einer flachen Grundplatte 74·' montiert ist. Man kann daher auch die abgeänderte Trageinrichtung in der in Fig. 5 gezeigten Weise einbauen. Die abgeänderte Trageinrichtung ist jedoch mit einer abgeänderten Befestigungseinrichtung versehen. Diese . umfaßt vier Stützen 100, die aus kurzen Stahlrohrstücken hergestellt sind und sich in der Axialrichtung des Ständerkerns und des Tragrings erstrecken und am Außenumfang des Tragrings

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angeschweißt sind. In dieser Ausführungsform kann der Tragring 72' an einer Fläche befestigt werden, die zu der Achse des Tragrings rechtwinklig ist, z.B. direkt an aem Gehäuse einer Belastungseinrichtung, wie dies in !Fig. 7 gezeigt ist. In diesem Fall führt man Schrauben 102 durch die Stützen und schraubt sie in Gewindelöcher 104 in der Fläche ein. Bei Verwendung dieser Befestigungseinrichtung kann es zweckmäßig oder notwendig sein, den Läufer auf der Außenseite der Trageinrichtung zu montieren, wie dies in Pig« 7 gezeigt ist. In diesem Fall muß natürlich der Innendurchmesser des ringförmigen Ständerkerns so groß sein, dass die inneren der die Polteilungen überbrückenden Teile der Ständerwirkung die Welle der Belastungseinrichtung nicht berühren. Selbst wenn der Läufer 10 auf der Außenseite der Trageinrichtung für den Ständer montiert ist, wie dies gezeigt ist, kann man den Ständerkern auf einfache Weise austauschen. Der einzige zusätzliche Arbeitsvorgang ist der einfache Ausbau und v7iedereinbau des Läufers 10. Wenn jedoch die Fläche, an welcher der Tragring 72' befestigt ist, eine Vertiefung zur Aufnahme des Läufers 10 besitzt, kann, dieser ähnlich wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 5 auch auf der Innenseite der Trageinrichtung für den Ständer angeordnet werden.

In der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform kann die Grundplatte 74·' entfallen. Gemäß Fig. 7 kann diese Ausführungsform nur mit der die Stutzen 100' aufweisenden Befestigungseinrichtung versehen sein.

Fig. 6 zeigt ferner eine andere Art der Befestigung des Ständers an seiner Trageinrichtung. Diese andere Befestigungsart wird nur der Einfachheit halber anhand der Fig. 6 beschrieben und kann auch in der in Fig. 3 und 4- gezeigten Ständertrageinrichtung anstatt der dort beschriebenen Mittel verwendet werden.

In dieser Ausführungsform entfällt die Tragplatte 60 und ist der Ständerkern mit radialen Gewindelöchern 106 versehen.

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Schrauben 80' durchsetzen Übermaßlöcher in dem kreisförmigen Tragring 72' und sin-d in den GewindeIoehern 106 eingeschraubt, so dass der Ständer in dem Tragring 72' sozusagen aufgehängt ist. N_ntürlich muß zwischen dem Außenumfang des Kerns und dem Innenumfang des Tragrings 72* genügend Platz für die äußeren der die Polteilun_&en überbrückenden Teile der Ständerwicklungen ,vorhanden sein.

8 zeigt schematisch eine abgeänderte Ausführungsform, in der zwei gleiche Ständer 110, 112 einen einzigen Läufer 114 antreiben, der auf einer Welle 116 befestigt ist. Die beiden Ständer können in der vorstehend beschriebenen V/eise gegenüber dem Läufer festgelegt werden. Auch in der Ausführungsform gemäß Fig. 8 können die Ständerwicklun^en mit seinen V/icklungen in der vorstehend beschriebenen einfachen V/eise eingebaut und ausgetauscht werden. Zum Ausbau der Ständerwicklun^en wird zunächst in der vorstehend beschriebenen Weise der Ständer 112 ausgebaut. Dann kann der Läufer gelöst und durch die Trag-einrichtung für den Ständer 112 hindurch herausgezogen werden. Darauf kann der ,Kern des Ständers 110 in derselben Weise gelöst und herausgezogen v/erden.

Die in Pig. 9 gezeigte Ausführungsform stellt eine Umkehrung der Ausführungsform gemäß Pig. 8 dar. Zwei Läufer 120, 122 sind auf einer Welle 124 befestigt und v/erden von einem einzigen doppelseitigen Ständer 126 angetrieben. Der doppelseitige Ständer ist auf beiden Stirnflächen seines Kerns mit 7/icklungsnuten und 7/icklungen versehen. Diese AusführunijSform hat einen höheren Wirkungsgrad als die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen mit einseitigem Ständer, weil der Motor die doppelte Stromaufnahme hat. Wie vorstehend erwähnt wurde, können in der Ausführungsform gemäß Pig.9 die wicklungen so angeordnet werden, dass viel Kupfer eingespart wird. Dies wird durch die Kombination der beiden

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Wicklungen ermöglicht. Eine wicklung, die aus einer Nut in der einen Stirnfläche am Außenumfang herausgeführt ist, wird nicht wie in Fig. 3'um einen großen Teil des Umfangs des Kerns geführt, sondern axial über den Außenumfang des Kerns und dann in eine Nut auf der anderen Stirnfläche des Kerns geführt. v7ie vorstehend erläutert wurde, führt eine derartige V/icklun; sanordnung zu einer großen .Kupfereinsparung und damit zu einer beträchtlichen Herabsetzung der Herstellungskosten des Ständerkerns .

In beiden in !""ig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen müssen natürlich die "wicklungen des Ständers oder des Läufers so angeordnet werden, dass die erzeugten Drehmomente in demselben Sinn auf die Y/elle einwirken. In der vorstehend anhand der Fig. 9 beschriebenen, besonders vorteilhaften.Wicklungsanordnung, in der jeder radial aus einer Nut in einer Stirnfläche herausgeführte Leiter unmittelbar darauf in einer I,"ut in der anderen Stirnfläche einwärtsgeführt, ist, fließt der Strom in den in den Nuten befindlichen Wicklungsteilen auf beiden Seiten des Ständers in jedem Augenblick in einander entgegengesetzten radialen Richtungren, so dass sich die rotierenden Magnetfelder bei Betrachtung von den entsprechenden Seiten des Ständers in einander entgegengesetzten Richtungen und bei Betrachtung, von einer ü_eite- des Ständers in ein und derselben Sichtung drehen und daher auf den Läufer gleichsinnige Drehmomente ausüben.

Die in den Figuren 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen können unbegrenzt sandwichartig vervielfacht werden, wodurch auch die Ausgangsleistung des Motors unbegrenzt erhöht werden kann, ohne dass die Radialabmessung der Gesamtanordnung oder die auf ihre Teile ausgeübte Fliehkraft vergrößert wird.

Im Rahmen der Erfindung können die verschiedenen vorstehend beschriebenen Seile und Merkmale des Motors auf verschiedene \7_oise abgeändert werden. Beispielsweise brauchen die Kurzschlußringe und die Läuferstäbe des Läufers nicht in einem

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Schleudergießvorgang einstückig ausgebildet zu werden. Die Kurzschlußrinye können eigene Teile bilden, die beispielsweise durch Wärmeschrumpfung an dem Kern befestigt sind, und die Läuferstäbe können eigene Teile bilden, die anstatt in Bohrungen in Nuten in der vorderen Stirnfläche des Kerns eingelegt und an ihren Enden durch Hartlöten mit den Kurzschlußrin_tc;en verbunden werden.

Die Magnetjoche 66 und der Unwuchtausgleichsring 22, der mit den Jochen unter Erzeugung der elektrodynamischen Kraft zusammenwirkt, welche die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem Läufer und Ständer kompensiert, können anders ausgebildet sein als in den beschriebenen Ausführungsformen. Beispielsweise kann man Joche in jeder zweckmäßigen Anzahl verwenden und die Joche hinsichtlich ihrer Erregung auf die Phasen verteilen, was besonders zweckmäßig sein kann, wenn der Unwuchtausgleichsring nicht in sich geschlossen ist, sondern beispielsweise von den Kühlgebläseschaufeln selbst gebildet wird.

Die Joche 66 brauchen nicht wie dargestellt im Querschnitt kreisförmig zu sein, sondern können auch jeden anderen geeigneten Querschnitt haben. In manchen Fällen kam man einen in der Umfangsrichtung langgestreckten, beispielsweise sichelförmigen Querschnitt verwenden, besonders wenn der Unwuchtausgleichsring nicht in.sich geschlossen ist, sondern von den Kühlgebläseschaufeln selbst gebildet wird. Die Joche können in der Umfangsrichtung so lang sein, dass sie eine Anzahl der Schaufeln überbrücken, damit eine kontinuierliche Erzeugung der elektrodynamischen Abstoßungskraft gewährleistet wird.

In manchen Fällen haben die ringförmigen Kerne des Läufers und Standers nicht die dargestellte,annähernd scheibenförmige .Gestalt. Das Verhältnis der radialen Breite der Kerne zu ihrem Außendurchmesser kann so verkleinert werden, dass die Kerne Ringe von geringer radialer Breite bilden. In diesem Fall

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kann es zweckmäßig sein, wenn die Kerne niciit aus einstückig gewickelten Spiralen bestehen. In einer derart abgeänderten Ausführungsiorm kann man einen hohen Wirkungsgrad^ eine geringe Drehzahl und ein großes Drehmoment erzielen.-Da die Nennleistung des Motors von dem I'lächainhalt der Stirnflächen der Kerne bestimmt wird und der Flächeninhalt einer Kreisringfläche radial auswärts zunimmt, k::,nn man den bei dieser Ausbildung auftretenden Verlust an Flächeninhalt durch eine sehr geringe Vergrößerung des Außendurchmessers der Kerne leicht ausgleichen.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Läufer ebenso ausgebildet wie die Kupplungshälfte, die üblicherweise zum Kuppeln einer elektrischen Maschine mit einer Welle verwendet wird. Daher kann der Läufer auf einfache Weise auf einer ',VeIIe montiert werden. In manchen besonderen Anwendungsfällen kann man jedoch den Läufer einstückig mit der Hu eile ausbilden oder auf andere Weise auf ihr befestigen oder kann der Läufer in die anzutreibende Belastungseinrichtung eingebaut werden. V/enn diese beispielsweise ein Schwungrad besitzt, kann der Läufer in dieses Schwungrad eingebaut sein. Wenn die Belastungseinrichtung eine Pumpe oder ein Verdichter ist, kann der Läufer in einem rotierenden Teil der Pumpe oder des Verdichters,beispielsweise in einem Laufrad, eingebaut sein. Der Läufer kann in zahlreiche Flüssigkeiten und Gas eingetaucht werden.

Zum Austausch des Ständerkerns und seiner Wicklungen ohne Bewegung der Trageinrichtung kann man auch anders als in der vorstehend beschriebenen ?/eise vorgehen. Beispielsweise kann man den Kern und die Wicklungen, nach Art einer flachen Kassette, ähnlich einer Magnetbandkassette, anordnen, die auf die Trageinrichtung aufgesetzt oder in sie eingeschoben und dort festgeklemmt oder auf andere Weise lösbar befestigt wird.

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'Da. der Läufer einen festen, kompakten Körper darstellt und elektrisch praktisch unzerstörbar ist, kann man ihn direkt als mechanischen Abtriebsteil verwenden. Beispielsweise kann man am Außen- oder Innenumfang oder auf der hinteren Stirnfläche des Läuferkerns einen Zahnkranz ausbilden, der direkt ein Zahnradgetriebe antreibt und beispielsweise dessen Antriebsrad bildet.

Der erfindungsgemäße Motor ermöglicht nicht nur einen schnellen und leichten Austausch des Ständerkerns durch einen Ständerkern mit einer anderen Polzahl zwecks Veränderung der Betriebsdrehzahl, sondern auch eine Veränderung der Nennleistung des Motors durch Austausch des Ständerkerns durch einen kleineren, der eine niedrigere Nennleistung besitzt. Man kann daher die Drehzahl und/oder die Ausgangsleistung des Motors nach Belieben -verändern. .

Vorstehend wurden Ausführungsbeispiele von liegend angeordneten Motoren beschrieben, die eine Belastungseinrichtung mit horizontaler Antriebswelle antreiben. Der Motor kann aber auch an Antriebswellen angebaut werden, die vertikal oder gegenüber der Horizontalen.und Vertikalen geneigt sind.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1.J Elektrischer' Induktionsmotor, gekennzeichnet durch einen Läufer mit einem ringförmigen Kern aus magnetischem Mate«- rial, einem radial inneren und einem radial äußeren Kurzschlußring, zwischen denen sich der Kern erstreckt, sowie mehreren Läuferstäben_s von denen sich jeder allgemein radial zwischen dem inneren und dem äußeren Kurzschlußring erstreckt, "wobei der Läufer auf einer Welle einer von dem Motor anzutreibenden Belastungseinrichtung koaxial befestigt oder befestigbar ist, ferner einen Ständer mit einem ringförmigen Kern aus magnetischem Material und darauf angeordneten Wicklungen zum Erzeugen eines Magnetfeldes., das sich "/on einer Stirnfläche des Kerns axial weg erstreckt, eine Trageinrichtung -für den Ständer, die in eine solche Stellung relativ zu der "".'eile der Belastungseinrichtung gebracht v/erden kann, dass der Motor in einen betriebsfähigen Zustand gelangt, in dem der Ständerkern mit der genannten Stirnfläche einer Stirnfläche des Läuferkerns zugekehrt und in einem vorherbestimmten Abstand von ihr angeordnet ist,, wobei der Ständer und seine -Trageinrichtung zwei diskrete Teile bilden und eine Einrichtung vorgesehen ist,.die dazu dient, den Ständerkern derart in einer gewünschten Stellung relativ zu seiner Trageinrichtung festzulegen, dass bei im betriebaf-ähigen Zustand befindlichen Motor der Ständerkern mit den darauf angeordneten Wicklungen von der Trageinrichtung abgenommen und an ihr befestigt v/erden kann, ohne dass die Trageinrichtung bewegt wird.

   2. Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageinrichtung einen an den Enden offenen zylindrischen Tragring besitzt, der koaxial zu dem Ständerkern angeordnet ist, und dass die Einrichtung zum lösbaren Befestigen des Ständerkerns mehrere Schrauben be-

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   sitzt, die sich durch. Öffnungen des Tragringes radial einwärts erstrecken.

   3· Induktionsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben in Gewindelöchern -des Ständerkerns eingeschraubt sind.

   4. Induktionsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,, dass die Einrichtung zum lösbaren Befestigen des Stänaerkerns ferner eine Tragplatte besitzt, die passend in dem Tragring sitzt und mit Hilfe der Schrauben befestigt ist, die in Gewindelöchern der Tragplatte eingeschraubt sind, wobei der Ständer derart an der Tragplatte befestigt ist, dass die genannte Stirnfläche des Ständers von der Tragplatte abgekehrt ist.

   5. Induktionsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständerkern, an der Tragplatte mit_ mehreren axialen Schrauben befestigt ist, die Öffnungen der Tragplatte durchsetzen und in Gewindelöchern des Kerns eingeschraubt

   - sind.

   6. Induktionsmotor nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5« dadurch gekennzeichnet, dass die Trageinrichtung eine flache Grundplatte besitzt, die an dem zylindrischen Tragring befestigt ist und in einer zu dessen Achse paralleler Ebene liegt.

   7. Induktionsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte öffnungen zur Aufnahme von Befestigungselementen besitzt, mit denen die Trageinricntung an einer Fläche befestigt werden kann, die in einer zur Achse des Tragrings rechtwinkligen Ebene liegt· -

   8. Induktionsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass an dem zylindrischen Tragring

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   mehrere axiale Passungen für die Aufnahme von Befestigungselementen angebracht sind, mit denen die Trageinrichtung an einer !lache befestigt v;erden kann, die in einer zur Achse des Tragrings rechtwinkligen Ebene liegt.

   9· Induktionsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Elektromagnete, die gegenüber dem Ständer ortsfest angeordnet sind und durch den durch die Ständerwicklungen fließenden Strom erregt werden, wobei der Läufer mit einem elektrisch leitenden uniaagnetischen Teil versehen ist, der im betriebsfähigen Zustand des Motors den Elektromagneten zugekehrt ist, so dass im Betrieb zwischen dem Läufer und dem Ständer eine elektrodynamische Abstoßungskraft erzeugt wird, die der elektromagnetischen Anziehungskraft zwischen dem Laufer und dem Ständer entgegenwirkt.

   10. Elektrischer Induktionsmotor,gekennzeichnet durch einen Läufer mit einem ringförmigen Kern aus magnetischem Material, einen Ständer mit einem ringförmigen Kern aus magnetischem Material und darauf angeordneten Wicklungen zum Erzeugen eines Magnetfeldes, das sich von einer Stirnfläche des Kerns axial weg erstreckt, eine Einrichtung zum Anordnen des Läufers und Ständers in einer Stellung, in welcher die genannte Stirnfläche des Ständerkerns einer Stirnfläche des Läuferkerns zugekehrt und in einem vorherbestimmten Abstand von ihr angeordnet ist, mehrere gegenüber dem Ständer festgelegte Elektromagnete, die durch den durch die Ständerwicklungen fließenden Strom erregt werden, sov/ie einen an dem Läufer vorgesehenen und den Elektromagneten zugekehrten elektrisch leitfähigen unmagnetischen Teil, so dass zwischen dem Läufer und dem Ständer eine elektrodynamische Abstoßungskraft erzeugt wird, die der elektromagnetischen Anziehungskraft zwischen dem Läufer und dem Ständer entgegenwirkt.

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   11. Induktionsmotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Slektromagnete Magnetjoche besitzen, ' um die Polteilungen überbrückende Teile der Ständerwicklungen gewickelt sind.

   12. Induktionsmotor nach Anspruch 9> 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende, unmagnetische Teil des Läufers am Außenumfang des Läuferkerns angeordnet ist.

   13· Induktionsmotor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich mehrere Magnetgoche axial von jenem Teil der Tragplatte weg erstrecken, der zwischen dem Außenumfang des Ständerkerns und dem Tragring angeordnet ist und dass, im betriebsfähigen Zustand des Motors die Joche einem elektrisch leitenden, unmagnetischen Teil zugekehrt sind, der am Außenumfang des Läufers angeordnet ist, so dass im Betrieb zwischen dem Läufer und dem Ständer eine elektrodynamische Abstoßungskraft erzeugt wird, die der elektromagnetischen Anziehungskraft zwischen dem Läufer und dem Ständer entgegenwirkt.

   14. Induktionsmotor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende, unmagnetische Teil des Läufers aus einem geschlossenen Ring besteht, der den Außenumfang des Läufers vollständig umgibt und in einer zu der Achse des Läufers rechtwinkligen Ebene liegt.

   15· Induktionsmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende, nichtmagnetische Teil des Läufers mit dem äußeren Kurzschlußring einstückig ist.

   16. Induktionsmotor nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Kühlgebläseschaufeln, die mit dem elektrisch leitenden,

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   unmagnerisehen Teil des Läufers und dem äußeren Kurzschlußring einstückig sind.

   I?. Induktionsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wicklungen in ITuten in beiden Stirnflächen des Ständerkerns angeordnet sind, so dass Magnetfelder erzeugt v/erden, die sich von beiaen Stirnflächen des Kerns weg erstrecken, und dass ein zweiter, ebenso ausgebildeter Läufer vorgesehen isb, wobei die Stirnflächen des Ständerkerns einer Stirnfläche je eines der Läuferkerne zugekehrt und die Ständerwicklungen sd angeordnet sind, dass die beiden Läufer in demselben Sinn rotieren» Bei dieser Anordnung kann mit einem Ständer gegebener Größe im wesentlichen das doppelte Drehmoment erzeugt werden«,

   18. Induktionsmotor nach Anspruch 17· dadurch gekennzeichnet, dass die auf beiden Stirnflächen des Stänierkerns angeordneten .vicklungen gemeinsam gebildet sind, wobei die aus dem äußeren Ende jeder Hut austretenden Leiter sich im v/es en blichen axial über- zen /.Uiienuiif ang des Ständerkerns zu einer benachbarten _iuc auf der anderen Seite des Ke:..ns erstrecken.

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   ORIGINAL INSPECTED