DE3113530A1

DE3113530A1 - Wicklungsstab fuer eine kurzschlusswicklung einer elektrischen maschine

Info

Publication number: DE3113530A1
Application number: DE19813113530
Authority: DE
Inventors: Jens Dr.-Ing. 1000 Berlin Hamann
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Hamann Jens Dr-Ing 1000 Berlin De
Priority date: 1981-04-02
Filing date: 1981-04-02
Publication date: 1982-10-21
Also published as: JPS5812548A

Description

Wicklungsstab für eine Kurzschlußwicklung einer elek-
trischen Maschine Die Erfindung bezieht sich auf einen Wicklungsstab für eine Kurzschlußwicklung einer elektrischen Maschine, ins--besondere asynchroner Bauart, bestehend aus zwei ineinanderliegenden Stäben unterschiedlicher Werkstoffe mit unterschiedlicher Permeabilität. Ein derartiger Wicklungsstab ist aus der DE-PS 321 731 bekannt. Durch diese besondere Ausbildung des Wicklungsstabes soll während des asynchronen Anlaufes der Maschine die Erwärmung des Stabes dadurch in Grenzen gehalten werden, daß ihre Wärmekapazität vergrößert wird. Zu diesem Zweck ist der Wicklungsstab aus zwei ineinanderliegenden Stäben ausgebildet, von denen der eine einen geringen spezifischen Widerstand und der andere einen hohen Wechselstromwiderstand aufweist. Beide Teile des Wicklungsstabes können elektrisch miteinander verbunden sein oder durch eine dünne, den Wärmeausgleich. nicht hindernden Isolierschicht getrennt sein. Im letzteren Fall darf nur der außenliegende Stab mit dem Kurzschlußring verbunden sein.
Bei dem bekannten Wicklungsstab dient der Innenstab vorzugsweise als Wärmespeicher und ist in seinem Material, nämlich Eisen, so gewählt, daß sein Wechselstromwiderstand den Wechselstromwiderstand des ersten Leiters aus Kupfer wesentlich übertrifft. Der erste Leiter, d. h. der Außenstab, umgibt den Innenstab konzentrisch in Form einer Umhüllung. Eine Beeinflussung des Anlaufmomentes ist somit durch den Innenstab nicht gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen bestimmten vorgegebenen Schlupf sv oberhalb des Etppsch3upfes das Anlaufmoment zu verbessern, ohne daß für einen derartigen Schweranlauf unzulässig hohe Erwärmungen in einem bestimmten Stabbereich auftreten.
Gemäß der Erfindung Wird diese Aufgabe bei einem Wicklungsstab der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Aussparung in dem Außenstab zur Aufnahme des Innenstabes sich im wesentlichen in dem dem Luftspalt benachbarten oberen Stabbereich befindet und die Unterkante des Innenstabes so gelegt ist, daß sie der Eindringtiefe bei dem vorgegebenen Schlupf sv entspricht und daß die Permeabilität /U1 des Außenstabes gleich der PermeabilitUt /uO der Luft und die Permeabiliat /u2 des Innenstabes größer oder gleich /uO ist.
Bei einem derartig ausgebildeten Wicklungsstab bestimmen die Breite des Außenstabes und seine Leitfähigkeit zusammen mit der sich über der Aussparung zum Luftspalt hin erstreckenden Höhe des Außenstabes das Anlaufmoment für den Schlupf = 1. Dagegen ist das Anlaufmbment für den vorgegebenen Schlupf sv durch-die Höhe der Aussparung, die Differenz zwischen den Breiten des Außenstabes und des Innenstabes, durch die elektrischen Leitfähigkeiten des Außen- und Innenstabes und durch die Permeabilität des Innenstabes bestimmt. Durch entsprechende Wahl der Werkstoffe und der Abmessungen kann somit das gewünschte Anlaufmoment bei diesem Schlupf sv erzielt werden. Ein derartiger Stab besitzt die gleichen oder bessere Eigenschaften als ein keilförmiger Wicklungsstab mit hoher Keiligkeit, weil durch die Aussparung im Außenstab der RestquerschnXtt des Außenstabes so klein gewählt sein kann, daß gleiche oder höhere Stromverdrängungsfaktoren erzeugt werden können mit dem Vorteil, daß die dem Luftspalt zugewandte obere Breite des Stabes größer ist und damit ein Auswandern des Stabes infolge der Fliehkräfte verhindert wird. Außerdem besitzt der Stab gemäß der Erfindung gegenüber einem Keilstab einen zusätzlichen Wärmespeicher durch den Innenstab, damit ist die Erwärmung des Stabes insgesamt geringer und die Gefahr eines ReiBens wird vermieden. Wegen des Verhaltens des erfindungsgemäßen Stabes gleich einem Stab großer Keiligkeit vermindert sich die für die Erzielung der gleichen Momentkennlinie bei gleichem Nennschlupf erforderliche Stabquerschnittsfläche wesentlich, so daß entsprechend das Bauvolumen der Maschine verringert werden kann. Außerdem kann eine höhere elektrische Leitfähigkeit des Außenstabes eingesetzt werden, wodurch die M¢terialswahl vereinfacht wird.
Um während des Anlaufes örtliche Heißstellen zu vermeiden, empfiehlt es sich, daß die die Aussparung begrenzenden Bereiche des Außenstabes annähernd gleiche Wandstärke aufweisen. Dabei können die Querschnittsformen und Außenkonturen des Innen- und Außenstabes unterschiedlich und insbesondere so gewählt sein, daß ein für die magnetische Ausnutzung günstiger parallelflankiger Zahn entsteht.
Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in der Figur schematisch im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Der Außenstab 1 und der Innenstab 2 bilden den Wicklungsstab 3 einer im Blechpaket 4 des Läufers eines Asynchronmotors angeordneten Kurzschlußwicklung. Beide, der Außenstab 1 und der Innenstab 2 haben eine gleiclieovale Querschnittsform, diese Form weist auch die zur Aufnahme des Innenstabes 2 dienende Aussparung 5 im Außenstab 1 auf.
Diese Aussparung 5 befindet sich in dem dem Luftspalt 6 benachbarten oberen Stabbereich und erstreckt s-ich angenähert bis zur Stabmitte.
Der Innenstab 2 weist die Höhe h2 und die Breite b2 auf, sein Werkstoff hat die elektrische Leitfähigkeit K2 und die permeabilität /u2. Die Abmessungen des Außenstabes sind bestimmt durch die Breite b1, die Gesamthöhe h1 und die zwischen dem oberen Rand der Aussparung 5 und dem oberen Rand des Außenstabes 1 verbleibende Resthöhe h3. Die elektrische Leitfähigkeit des Außenstabes ist mit z1 bezeichnet und seine Permeabilität /u1 entspricht der Permeabilität von Luft /uO. Das Anlaufmoment der Maschine für den Schlupf s = 1 bestimmt sich im wesentlichen aus dem Werkstoff und den Abmessungen des Außenstabes 1, d. h. insbesondere aus der Höhe h3 der Breite b1 und der Leitfähigkeit s1. Es empfiehlt:sich, den Außenstab 1 aus Kupfer oder Aluminium zu wählen. Dagegen bestimmen die Abmessungen des Innenstabes 2 in Verbindung mit denen des Außenstabes 1 im wesentlichen das Anlaufmoment für einen bestimmten vorgegebenen Schlupf sv, der bei einem Schweranlauf besonders zu berücksichtigen ist. Dabei ergibt sich die Höhe h2 des Innenstabes dadurch, daß seine Unterkante 7 der Eindringtiefe bei dem vorgegebenen Schlupf s, entspricht, da das Anlaufmoment beim Schlupf SV durch die Höhe h2, die Differenzbreite b1 - b2, die Leitfähigkeiten x 2 und die Permeabilität /u2 festgelegt ist. Als Material für den Innenstab 2 emp-fiehlt sich Stahl mit einer Permeabilität /u2 !>/uO.
Der Innenstab 2 kann gegenüber dem Außenstab 1 elektrisch isoliert sein, dann darf der Innenstab 2 nicht an den Kurzschlußring angeschlossen sein. Sind dagegen der Außenstab 1 und der Innenstab 2 nicht gegeneinander isoliert, so können beide an dem Kurzschlußring angeschlossen sein.
3 Patentansprüche 1 Figur Leerseite

Claims

Patentansprüche 1.)Wloklungsstab für eine Kurzschlußwicklung einer elekwischen Maschine, insbesondere asynchroner Bauart, bestehend aus zwei ineinanderliegenden Stäben unterschiedlichter Werkstoffe mit unterschiedlicher Permeabilität, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Aussparung (5) in dem Außenstab (1) zur Aufnahme des Innenstabes (2) sich im wesentlichen in dem dem Luftspalt (6) benachbarten oberen Stabbereich befindet und die Unterkante (7) des Innenstabes (2) so gelegt ist, daß sie der Eindringtiefe bei dem vorgegebenen Schlupf entspricht und daß die Permeabilität (/U1) des Außenstabes (1) gleich der Permeabilität (/uO) der Luft und die Permeabilitt (/U2) des Innenstabes (2) größer oder gleich (luO) ist.
2. Wjcklungsstab nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i ch n e t , daß die die Aussparung(5) begrenzenden Bereiche des Außenstabes (1) annähernd gleiche Wandstärke aufweisen.

n. Wicklungsstab nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Außenkontur des Außenstabes (1) parallelflankige Zähne ergibt.