DE3036096C2 - Wechselstrommotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wechselstrommotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.

Einen solchen Wechselstrommotor beschreibt die US-PS 33 29 846. Dieser Wechselstrommotor ist als Reluktanzmotor ausgebildet. Sein Rotor besteht aus mehreren unterschiedlichen Materialien, nämlich einem hochpermeablen Material, einem niedrigpermeablen Material und Leitstäben, ggf. aus noch mehr Materialien.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wechselstrommotor der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er bei geringen Herstellungskosten einen wesentlich besseren Wirkungsgrad aufweist und als Stellantrieb verwendbar ist

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1.

Der erfindungsgemäße Wechselstrommotor zeichnet sich insbesondere durch eine sehr steife Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie aus, welche im Arbeitsbereich mindestens so steif ist, wie diejenige eines in der Leistung vergleichbaren Normmotors. Sie kann nach Wunsch aber noch steifer gemacht werden. Die Anlaufzeit-Konstante des erfindungsgemäßen Wechselstrommotors ist mindestens 10,75mal kürzer als jene des Normmotors vergleichbarer Leistung. Da die Anlaufwärme proportional mit dem Massenträgheitsmoment verknüpft ist, ergeben sich außerdem geringere Anlaufwärmeverluste, und zwar um 10,75mal geringer.

Weiterhin resultieren viel einfacher zu realisierende Einschaltschutzvorrichtungen für Motoren größerer Leistung als beim Normmotor.

Der magnetische Fluß muß den als Hohlzylinder ausgebildeten Rotor in radialer Richtung durchsetzen, was zur Folge hat, daß für die konstruktive Gestaltung des Hohlzylinderrotors keine Beschränkungen magnetischphysikalischer Art auftreten. Die minimale Dicke der Hohlzylinderwand ist gegeben durch festigkeitstechnische Betrachtungen und durch den Umstand, daß an der Innenseite noch Flachnuten für die Aufnahme der Kurzschlußstäbe herausgearbeitet werden müssen.

Der als Hohlzylinder ausgebildete, magnetisch-aktive Teil des Rotors soll aus einem massiven, weich-magnetischen Material bestehen, das einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand hat sowie eine hohe Sättigungs-Induktion, vergleichbar mit dem Material aus welchem der lamellierte Außen- und Innenstator besteht

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g 1 gezeigt und nachstehend anhand der weiteren F i g. 2 und 3 kurz beschrieben.

Der Grundaufbau geht aus von einem Stator 1 eines handelsüblichen Norm-Asynchron-Kurzschlußläufermotors mit einer gebräuchlichen Statorwicklung 2. Der Stator 1 eines solchen Normmotors soll im folgenden als Außenstator bezeichnet werden. Während der eine Lagerflansch 3 ein normales Gleitlager 4, wie gezeichnet, oder ein Wälzlager zur Lagerung einer Rotorwelle 5 trägt, ist der andere Lagerflansch, im folgenden als Innenstatorflansch 6 bezeichnet in der Weise ausgebildet, daß er neben einem normalen Gleit- oder Wälzlager 7 wie gezeichnet welches für die Aufnahme der anderen Seite der Rotorwelle dient, noch ein weiteres, konzentrisch angeordnetes Gleit- oder Wälzlager β für die Lagerung einer freien Seite 9 eines Hohlzylinderrotors 10 trägt, sowie ein zwischen beiden Lagern als Innenstator 11 ausgebildetes, konzentrisch angeordnetes und für die Rotorwellendurchführung konzentrisch gebohrtes Paket aus weichmagnetischen, elektrisch voneinander isolierten Blechen trägt Dieses Blechpaket ist mit parallel zur Motorachse 5 gerichteten Schrauben 12, welche mittels Isolierhülsen 13 von den einzelnen Blechen elektrisch isoliert sind, am Innenstatorflansch 6 befestigt Diese Maßnahme sowie die Anbringung einer Isolierscheibe 14 am Kopf des Innenstators 11 verhindern die Entstehung von schädlichen Kurzschluß- und Wirbelströmen in den Befestigungsschrauben. Die elektrischen Isoliermaßnahmen zur Isolierung der Bleche untereinander reduzieren die Wirbelstromverluste des Innenstators auf ähnliche spezifische Werte, wie beim gewöhnlichen schon bekannten Außenstator. Die Montage eines Radial-Ringlagers für die Lagerung des aus Hart-Elektrolytkupfer bestehenden freien Endes 9 des Hohlzylinderrotors ist nicht für alle Baugrößen erforderlich.»

Der magnetische Kraftfluß tritt in radialer Richtung vom Außenstator aus (resp. ein), durchsetzt den Hohlzylinderrotor nur in radialer Richtung und tritt in radialer Richtung in den Innenstator ein (resp. aus) und verläuft im Innern des Innenstators sowie im Außenstator nach einer Richtungsumlenkung in tangentialer Richtung. In die Innenwand des als Hohlzylinder ausgebildeten Rotors sind spiralig verwundene Nuten zum Beispiel mittels Räumen herausgearbeitet. Sie können auch parallel

so zur Motorachse verlaufen. Ihre Anzahl entspricht der Anzahl Rotornuten eines gewöhnlichen Kurzschlußkäfigankermotors mit der eingangs beschriebenen Außenstatorkonstruktion, welche 2- oder mehrpolig sein kann. In diese Innennuten sind z. B. rechteckförmige Stäbe 15 aus einem gut elektrisch leitenden Material, wie z. B. Kupfer, eingelegt. Diese Stäbe sind mittels eine sie umgebenden Isolierschicht, z. B. Lack, von den Nuten elektrisch isoliert. An den beiden Enden des Rotors 10 sind zwei Kurzschlußringe 9 und 16 aus ebenfalls elektrisch gut leitendem Material angebracht, welche mit den Enden der in den Innennuten eingeklebten Kurzschlußstäben 15 elektrisch gut leitend, z. B. mittels Lötung, verbunden sind. Der auf dem freien Ende des Hohlzylinderrotors angebrachte Kurzschlußring 9 ist so ausgestaltet, daß er einen Außenring 17 des Radial-Ringlagers 8 aufnehmen kann.

In einer hier nicht gezeichneten Lagerungsvariante kann der Kurzschlußring den Innenring eines Radial-

Nadellagers tragen.

Der auf dem anderen Ende des Hohlzylinders angebrachte Kurzschlußendring 16, gemäß F i g. 1 der rechtsseitige, ist in der Weise als Nabe ausgebildet, daß die Nabenbohrung eine Druckhülse 18 aufnehmen kann, welche ihrerseits das zwischen Hohlzylinder-Rotor und den Statoren entwickelte Drehmoment auf die Rotorwelle 5 überträgt

Fig.2 zeigt drei statische Drehzahl-Drshmomcnt-CharakterUtiken A, B, C unter der Bedingung, daß die Außenstatorwicklungen mit einer konstanten, sinusförmigen, 3-phasigen Wechselspannung fester Frequenz gespeist werden.

Die Kurve A gibt den Verlauf M_A = f(n) eines gewöhnlichen 4poligen Kurzschiußläufer-Asynchronmotors wieder. Man erkennt die große Drehzahlsteifigkeit im Arbeitsbereich (n_N), das Kippdrehmoment, die Sattelzone und das Anlaufdrehmoment des Motors.

Mit der Kurve B ist das statische Drehzahl-Drehmomentverhalten eines Motors dargestellt, welcher denselben Außenstator wie bei Kurve A besitzt, jedoch einen mit Kupferendringen versehenen Hohlzylinderrotor ohne Kurzschlußstäbe besitzt, sowie einen geblechten Innenstator aufweist.

Die Kurve Cist eine aus dem Anmeldungsgegenstand resultierende, statische Drehzahl-Drehmomentkennlinie, welche auch als Überlagerung der Kurven A und B aufgefaßt werden kann.

Fig. 3 zeigt einen Halbschnitt des Hohlzylinderrotors.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

40

45

50

65

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Wechselstrommotor, bei dem zwischen einem, mit einer ein- oder mehrphasigen Wicklung versehener, lameliierter Außenstator und einem lamellierten, zentrisch an einem seitlichen Flansch befestigter Innenstator ein als Hohlzylinder ausgebildeter, mit in Nuten eingebetteten Kurzschlußstäben und KurzschluBendringen versehener und aus weichmagnetischem Material bestehender Rotor als Kurzschlußläufer angeordnet ist (Glockenläufer), der das Drehmoment mittels einer Rotornabe auf die zentrisch angeordnete Rotorwelle überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrommotor als Asynchronmotor ausgebildet ist, dessen Rotor (10) vollständig aus hochpermeablem Material besteht

2. Wechselstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der, dem Flansch gegenüberliegenden Seite des Innenstators (ti) eine radial gerichtete Isolierscheibe (14) angeordnet ist