Modellierung von Kurzschlussläufer-Asynchronmaschinen mit Kupferkäfig und axial segmentierten Endringen für Hochdrehzahl-Anwendungen

• Main Authors: Miersch, Sören, Schuffenhauer, Uwe, Schuhmann, Thomas, Gründer, Joachim, Kästle, Christoph, Rabhansl, Thomas, Wolf, Michael
• Other Authors: Technische Universität Bergakademie Freiberg
• Language: German
• Published: Technische Universität Bergakademie Freiberg 2019
• Subjects: Asynchronmaschine; induction machine; info:eu-repo/classification/ddc/620; ddc:620
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa2-740744; https://tubaf.qucosa.de/id/qucosa%3A74074; https://tubaf.qucosa.de/api/qucosa%3A74074/attachment/ATT-0/

In diesem Beitrag werden Berechnungsmodelle für Kurzschlussläufer-Asynchronmaschinen mit gestabtem Kupferkäfig und axial segmentierten Endringen vorgestellt. Die Auslegung des Käfigläufers erfolgt auf Basis eines analytischen Berechnungsansatzes, der die Anbindung zwischen Rotorstäben und Kurzschlussringen gemäß dem eingesetzten Laserschweißverfahren berücksichtigt. Als Vergleichsbasis für die Untersuchungen dienen Rotoren mit Aluminium- und Kupferkäfig, die mittels Druckgussverfahren hergestellt wurden. Anhand der Trennung der Verluste und der aus Leerlauf-, Belastungs- und Kurzschlussmessung ermittelten Ersatzschaltbildparameter werden die Einflüsse des Fertigungsverfahrens und Käfigmaterials auf Wirkungsgrad und Betriebsverhalten diskutiert. Darüber hinaus werden Aspekte zur mechanischen Drehzahlfestigkeit für Anwendungen in der Elektromobilität betrachtet. Mit dem Ziel der Erhöhung der Genauigkeit des Auslegungsprozesses werden numerische Berechnungsansätze zur möglichst exakten Berücksichtigung der Schweißverbindung im Kurzschlussring vorgestellt. === In this paper, calculation models for squirrel cage induction machines with a copper bar cage and axially segmented end rings are presented. For designing the squirrel cage winding, an analytical calculation approach has been developed, which takes into account the joining between rotor bars and end rings according to the laser welding process. As a basis of comparison rotors with aluminum and copper cage are considered, which have been manufactured by means of die casting process. Based on the separation of losses and the equivalent circuit parameters derived from no-load, load and short-circuit measurements, the effect of the manufacturing process and the cage material on the efficiency and the operating behavior are discussed. Furthermore, aspects of mechanical high-speed performance are presented for applications in electric mobility. Aiming on an increased accuracy of the design process, numerical calculation approaches taking into account the welding joint in the short-circuit ring are presented.