CH374744A - Verfahren zur Herstellung des Sekundärteiles von Induktionsmaschinen mit Aussenkäfig und Sekundärteil hergestellt nach diesem Verfahren - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung des Sekundärteiles von Induktionsmaschinen mit     Aussenkäfig     und     SekundärteR    hergestellt nach diesem Verfahren    Die Herstellung von Gehäusen für     Aussenkäfig-          motoren    erfolgt üblicherweise dadurch,     dass    die     Käfig-          nuten    des Sekundärteils mit Aluminium oder mit  einer gut leitenden Leichtmetallegierung ausgegossen  werden. Zugleich mit den gegossenen Stäben werden  die     Käfigstirnringe    und sonstige Teile     mitgegossen,     die mit dem Käfig das     Sekundärteilgehäuse    bilden.  



  Dieses Herstellungsverfahren befriedigt nicht in  allen Fällen. Der gewünschte Leitwert der     Kurz-          schlussstäbe    und -ringe würde eigentlich     Reinalumi-          nium    oder gar Kupfer als     Werkstoff    erfordern.

   Da  aber durch den     Gesamtguss    zugleich ein Körper aus  reichender Festigkeit entstehen soll, der gegebenen  falls als     Aussenläufergehäuse    schnell rotieren soll,       musste    anstelle von     Reinaluminium    wegen dessen  niedriger     Fliessgrenze    und seiner sonstigen unbefrie  digenden Festigkeitswerte sowie wegen der starken       Lunkerbildung    beim Giessen zu festigkeitsmässig bes  seren Legierungen gegriffen werden. Diese weisen  aber stets geringere Werte der elektrischen Leitfähig  keit auf. Ein Vergiessen von Kupfer stösst auf zu  grosse Schwierigkeiten.

   Es ergab sich somit nur eine       Kompromisslösung,    auf Kosten des     Statordurchmes-          sers    grössere     Käfignuten    und damit dickwandigere       Käfiggehäuse    auszuführen.  



  Die Festigkeit des     Verbundkörpers        muss    auch über  lange Betriebszeiten mit wechselnden oder sehr hohen  Drehzahlen, auch mit Überlast, ausreichen, insbeson  dere auch zur Bearbeitung und für die Stossfestig  keit beim Transport.  



  Diese Nachteile werden beim Verfahren nach der  Erfindung zur Herstellung des Sekundärteils von  Induktionsmaschinen mit Aussenkäfig dadurch ver  mieden,     dass    der aus einem Material hoher elektri  scher Leitfähigkeit, z. B.     Rainaluminium    oder Kup  fer, z.

   B. durch Vergiessen, Schweissen oder Verlö-         ten    für sich hergestellte Käfig samt seinem Eisen  körper mit einem Material, das höhere Festigkeit  und geringere elektrische Leitfähigkeit als der Käfig  besitzt, vorzugsweise Leichtmetall, umgossen wird, zur  Bildung des Aussenmantels des Sekundärteiles.<B>-</B>  Der     Käfigkörper   <U>kann</U> dabei entweder aus einem  Blechkörper mit     Kurzschlussringen    und den     Käfig-          stäben    oder aus einem     Eisenrohrstück    bestehen,  in     dein7    abwechselnd     Profileisenstäbe    und Kupfer  stäbe angeordnet sind,

   welche mit dem     Eisenrohr-          stück    verlötet oder verschweisst sind.  



  An sich ist das Umgiessen. von     MetalIteHen    elek  trischer Maschinen, insbesondere des     Ständerblech-          paketes    elektrischer Maschinen, mit flüssigem Leicht  metall bekannt. Jedoch wurde noch nicht offenbart,       dass    die Festigkeit eines mit einer     Käfigwicklung        ver-          sehenen        Sekundärteilgehäuses    durch zusätzliches Um  giessen ausschlaggebend erhöht werden kann, wobei  die     Käfigstäbe    aus     Reinaluminium    oder Kupfer be  stehen können.

   Da     Reinaluminium    und Kupfer einen  höheren Leitwert besitzen, können die     Käfigstäbe     aus diesen Materialien mit einem kleineren Quer  schnitt ausgeführt werden. Dies erlaubt eine Verrin  gerung des Durchmessers des Eisenkörpers, beson  ders wenn man Flachstäbe vorsieht. Der äussere  Durchmesser des Motors mit dem     Umgussmantel,    wird  daher nicht grösser, als wenn man ein     Aussenläufer-          Käfiggehäuse,    mit ausreichend starken Stäben und  einer genügend festen, aber weniger gut leitfähigen  Legierung in     einemStück    giessen würde.

   Es ist dabei  besonders zu beachten,     dass    die gewöhnlich zum Gie  ssen des     Kässigankers    verwendeten     Aluminium-Sili-          zium-Legierungen    eine Leitfähigkeit von<B>18</B>     MI#Q        MM2     im     Fertigzustande    aufweisen, gegenüber     Reinkupfer     mit<B>56</B>     MIQ        MM2,    was einen Unterschied um den  Faktor<B>3</B> ergibt.

        Die nach vorstehendem erzielte Verwendbarkeit  einer     Umgusslegierung    höherer mechanischer Festig  keit ermöglicht es, beispielsweise Nabe, Speichen und       Lüfte,rflügel    eines     Motorlüfterrades    zusammen mit  dem     Umgussmantel    in einem Stück zu giessen. Dies  ist nach üblichen Verfahren durch     Kokillenguss,          Schleuderguss    oder     Druckgass    ausführbar.  



  Die Erfindung bietet daher den Vorteil,     dass    das  Material für die     Käfigwicklungund    das Material für  den     Umgusskörper    (Gehäuse) abgesehen von den  Anforderungen an elektrische Leitfähigkeit     bzw.    me  chanische Festigkeit frei gewählt werden können.  Ein auf Kosten dieser beiden Grössen gehender     Kom-          promiss    in der Materialfrage, wie er bei der ein  gangs erwähnten     Käfiggehäuseherstellung    notwendig  ist, wird daher vermieden.  



  Weitere Vorteile bietet ein solches Umgiessen,  wenn ein Mantelsystem mit     Lüft,        erflügeln    zwischen  den doppelten Stirnringen des Gehäuses verwendet  wird. Es wird damit     eihe    besondere hohe Kühlwir  kung erzielt.  



  Für einen guten metallischen Kontakt des     Um-          gasses    mit dem     Käfigkörper    wird man diesen z. B.  sandstrahlen und mit einem beim     Umguss    mit Alu  minium schmelzenden Kontaktstoff, wie Zinn,     ZÄnk,     Kadmium u. a. bedecken, wenn es erwünscht ist, das       Umgassgehäuse    mit zur Stromleitung heranzuziehen.  



  Ist das Eisenpaket zusätzlich mit     Querschnitts-          verengungen    versehen<B>-</B> wie bei synchronisierten In  duktionsmotoren<B>-,</B> so können auch diese Ausspa  rungen, Bohrungen oder dergleichen beim     Umguss          mitausgegossen    werden, um die Festigkeit des Gesamt  körpers zu erhöhen. Für besonders starren geräusch  armen Aufbau wird man die Aussparungen vorteil  haft mit     unmagnetischem    Metall     ausschweissen.     



       Fig.   <B>1</B> zeigt als Ausführungsbeispiel einen nach  dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten  Sekundärteil in- einem Schnitt längs der Achse des  Motors,       Fig.    2 einen Querschnitt     Merzu,    wobei zusätzliche       Synchronisierungsnuten    vorgesehen sind.  



       Fig.   <B>3</B> und 4 geben als weiteres Ausführungsbei  spiel eine     Induktionsmaschine    mit einem Käfig aus  einem     Eisenrohrmantel    mit Zahnprofil<B>-</B> und     Käfig-          stäben    wieder.  



       Fig.   <B>5</B> und<B>6</B> zeigen, beispielsweise wie Antriebs  teile gleichzeitig beim Umgiessen des     Käfigkörpers     mit dem Gehäuse in einem Stücke hergestellt werden  können.  



  In     Fig.   <B>1</B> sind:<B>1</B> das Eisenpaket, 2 die     Reinalu-          minium-Käfigstäbe,   <B>3</B> die     Reinaluminium-Kurzschluss-          ringe,    4 die Nabe für die Welle,<B>5</B> die     Umgussschicht     aus Leichtmetallegierung,<B>6</B> und 6a     Lüfterrippen    zur  Kühlung des Motors.  



  In     Fig.    2 sind zusätzliche Nuten<B>7</B> am Blechpaket  <B>1</B> dargestellt, durch welche für einen synchronisierten       vierpoligen    Induktionsmotor magnetische Engstellen  zur Feldteilung gebildet werden, welche die     5ynchro-          nisierung    des Motors bewirkt. Die     Gussschicht   <B>5</B> füllt  auch diese Aussparungen aus. Diese Nuten können    auch mit     unmagnetischem        Werkstoff    durch Schwei  ssen zur Vergrösserung der Starrheit ausgefüllt sein.  



  In     Fig.   <B>3</B> und 4 bezeichnet<B>10</B> den     Ständer-Wick-          lungskörper.    Der Käfig wird hier von einem     Eisen-          rohrstück   <B>11</B> mit eingelegten Stäben mit Zahnprofil  <B>13</B> und dazwischen liegenden     Käfigstäben    12, z. B.  aus Kupfer gebildet. Die Kupferstäbe, 12 sind mit  dem Rohr<B>11</B> durch Schweissen verschmolzen, wo  durch die     Käfigringe    14 gebildet werden. Dieser Käfig  bildet das eigentliche aktive Material. Er kann in be  liebiger Grösse ohne grossen Werkzeugaufwand her  gestellt werden.

   Man kann diesen     Käfigkörper    für  alle in Betracht kommenden Motorantriebe passend  auslegen.  



  Der Mantel<B>15</B> wird in einer     Gussform    beliebiger  Art     herumgegossen.    Man ist in der Wahl des Giess  verfahrens frei, weil ja die     Käfigstäbe    nicht mehr  durch die engen Nuten des Blechpaketes hindurch  gegossen werden müssen, was, sonst nur mit einer       Druckgussform    unter grossem Aufwand, ohne über  grossen     Ausschuss,    gelingt.  



  Der     Käfigkörper    11-14 wird beim Giessen zwi  schen     Formteillen    gehalten, welche ringförmige, Ta  schen<B>17</B> bilden.  



  Die Rippenstege<B>16</B> verbinden den äusseren     Guss-          mantel    von<B>15</B> mit den inneren konzentrischen Tei  len, so     dass    man damit einmal eine steife Form des  Gehäuses erhält und zum anderen Materialanhäu  fungen vermeidet. Durch eingedrehte Einstiche kann  man nun eine kräftige Kühlung des Motors ohne  weiteren Aufwand bewirken.  



  Dieses Gehäuse ist mittels der Nabe<B>18</B> mit der  Welle<B>19</B> verbunden, welche sich in der Lagerung  20 spielfrei dreht.  



  In     Fig.   <B>5</B> ist der Blechkörper 21 mit den     Käfig-          stäben    22 und den Stirnringen<B>23</B> wieder von einem       Umgussgehäuse   <B>25</B> umschlossen, mit welchem gleich  zeitig     die    Flügel<B>26</B> in einem     Guss    hergestellt werden.  



  Da mittels dieses Verfahrens der Käfig unabhän  <B>gig</B> von den Anforderungen an die     gusstechnischen     Bedingungen des     Umgusskörpers    hergestellt ist, kann  man eine     ausschussfreie    Fertigung solcher     Lüfter-          motoren    erzielen.  



  Das     Käfiglüftergehäuse,   <B>21-27</B> ist wieder um den  Ständer<B>30</B> in dessen Lagerhülse 40 drehbar ange  ordnet.  



       Fig.   <B>6</B> zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem das  den     Käfigkörper    enthaltende     Umgassgehäuse   <B>35</B>  gleichzeitig mit einer Stufenscheibe<B>3 6</B> in einem     Gusse     hergestellt worden ist. Auch hierbei ist die Werkstoff  wahl für die Stufenscheibe unabhängig von den Werk  stoffanforderungen an den     Käfigkörper.    In manchen  Fällen<U>kann</U> es zweckmässig sein, mit dem     Umguss-          gehäuse    gleichzeitig noch eine Schwungmasse oder  eine Transportwalze in einem     Gusse    herzustellen.  



  Durch den     Umguss    des Sekundärteils entsteht ein  sehr robuster, in elektrischer Hinsicht guter und allen  betrieblichen Festigkeitsbeanspruchungen und     Wärme-          abfuhranforderungen    genügender     Sekundärteilgehäuse-          körper    geringen Gewichtes und leichter Bearbeitbar-           keit.    Man kommt bei dem     Mantelumgass    des Käfigs  mit einfache Giessformen benötigenden Verfahren  wie     Schleuderguss    oder     Kokille    aus.

   Teure     Druckguss-          verfahren    sind nicht mehr zwingende Voraussetzung  zur Herstellung von     Aussenkäfigmotoren.     



  Man kann diese Gehäuse bei Anwendung des  erfindungsgemässen Verfahrens sehr günstig auch     irn          Unterdruck-Giessverfahren        mit    evakuierten Formen  herstellen, da der schwierig herzustellende     Käfigkör-          per   <B>(1,</B> 2,<B>3</B>     bzw.   <B>11,</B> 12,<B>13</B>     bzw.    21,<B>33, 23)</B> bereits  vorher hergestellt und in die Form eingelegt wird.

Claims (1)

1. PATENTAN-SPRÜCHE <B>1.</B> Verfahren zum Herstellen des Sekundärteiles, von Induktionsmaschinen mit Aussenkäfig, dadurch ge kennzeichnet, dass der aus einem Material hoher elektrischer Leitfähigkeit für sich hergestellte Käfig samt seinem Eisenkörper zur Bildung des Aussen mantels, des Sekundärteiles mit einem Material<B>um-</B> gossen wird, welches höhere Festigkeit und geringere elektrische Leitfähigkeit als der Käfig besitzt.

   <B>11.</B> Sekundärteil von Induktionsmaschinen mit Aussenkäfig, hergestellt nach dem Verfahren nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass der aus einem Material hoher elektrischer Leitfähigkeit hergestellte Käfig samt seinem Eisenkörper von einem Gusskörper umschlossen ist, der aus einem Werkstoff hoher mechanischer Festigkeit besteht und den Aussenmantel des Sekundärteiles bildet. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch ge kennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Herstellung des Umgussgehäuses <B>-</B> Belüftungseinrichtungen mitge- gossen werden. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch ge kennzeichnet, dass die Kurzschlussringe vor dem Um giessen des Käfigs mit einer elektrisch isolierenden Schicht, z. B. Wasserglas oder einer Oxydhaut, ver sehen worden sind, <B>3.</B> Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kurzschlussringe vor dem Um giessen mit einer gut leitenden Schicht zur Anlegierung versehen worden sind. 4.

   Verfahren nach Patentansprach I, dadurch ge kennzeichnet, dass Synchronisierungsaussparungen(7) oder -bohrungen am oder im Käfigeisenkern gleich zeitig mit dem Gehäuseumguss angegossen werden.

   <B>5.</B> Verfahren nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die am Käfigeisenkern vorhan denen Synchronisierungslücken zuerst mit einem un- magnetischen, eingelöteten bzw. eingeschweissten Me tallstück ausgefüllt und<U>dann</U> erst das Umgiessen mit dem Werkstoff hoher mechanischer Festigkeit aus geführt wird.

   <B>6.</B> Sekundärteil nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch Crekennzeichnet, dass der Umgassmantel mit Belüf- 22 tungseinrichtungen, z. B. Lüfterrippen <B>(6, 16)</B> ein Gussstück bildet. <B>7.</B> Sckundärteil nach Patentanspruch II, dadurch gekenn eichnet, dass der Umgussmantel mit Riemen scheibe ein Gussstück bildet.

   <B>8.</B> Sektindärteil nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenmantel einen aus einem Eisenrohrstück mit eingeschweissten bzw. ein gelöteten Profilstäben aus Eisen und Kupfer beste henden Käfigkörper umschliesst.