专利名称：用于异步电机的笼式转子和用于制造笼式转子的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于异步电机的笼式转子和一种用于制造笼式转子的方法。
背景技术：
例如异步马达和异步发电机的异步电机具有带有多个导体棒的笼式转子，所述导体棒在笼式转子的周边上彼此并排地并且在轴向方向上延伸地设置。导体棒的纵向端部分别与短路环彼此导电连接。在特定功率等级起的异步电机中，在笼式转子处出现大致能够 为250m/s的周向速度。对于所述高的周向速度提出对于笼式转子的强度的特殊要求，其中已知的是笼式转子能够以实心的结构方式构成。笼式转子具有转子体，所述转子体具有在周边上均匀分布的纵向槽，导体棒插入到所述纵向槽中。常规地，导体棒由铜合金、银合金、或者铝合金制成，而转子笼常规地由钢制成。在异步电机运行时，导体棒尤其受到离心力，所述离心力能够高至使得导体棒从导体棒槽中脱出。为了补救，常规地在导体棒和转子体之间设有形状接合的连接。这例如通过如下方式来实现，即将导体棒在转子体中设置并制造成，使得导体棒在径向方向上由转子体材料形成侧凹。因此，在导体棒和转子体之间建立形状接合的连接，然而所述连接尤其在异步电机启动和停止过程中经受疲劳和蠕变。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于异步电机的笼式转子和一种用于制造笼式转子的方法，其中所述笼式转子具有高的强度和高的电磁效率。用于制造异步电机的转子笼的根据本发明的方法具有下述步骤提供具有导体棒部段的转子体，在所述导体棒部段中能够设有多个导体棒；在导体棒部段中制造导体棒槽，其中为导体棒中的每一个设置导体棒槽中的一个，并且制造用于短路环的短路环凹部，其中导体棒槽分别通到短路环凹部中；在原位将笼材料压铸到导体棒槽中，使得在导体棒槽中由导体棒材料构成导体棒并且在短路环凹部中构成短路环；在导体棒材料和转子体材料中产生下述区域，所述区域在导体棒和转子体之间的分界面处具有在导体棒材料和转子体材料之间的冶金学上的结合，其中冶金学上的结合构成为，使得在分界面处，在笼式转子运行时，导体棒保持在导体棒槽中，并且短路环保持在短路环凹部中。通过提供导体棒，将转子体预备为坯件并且能够插入到相应的铸模中。因此，借助压铸法将导体棒材料引入到导体棒槽中，使得在原位制造笼式转子。在导体棒和转子体之间的分界面处，在导体棒材料和转子体材料之间构成冶金学上的结合，使得建立导体棒在转子体处的直接的、冶金学上的连接。由此，将导体棒稳定地保持在导体棒槽中，使得不需要在导体棒和转子体之间设有例如燕尾轮廓的形状的附加的形状接合的连接。由此，导体棒的横截面原则上能够是任意的，进而能够在笼式转子的电特性方面优化地构成。通过避免在导体棒和转子体之间的形状接合的连接来抑制笼式转子在导体棒槽的区域中的疲劳和蠕变，使得笼式转子具有高的强度。
具有冶金学上的结合的区域优选是扩散区域，在所述扩散区域中导体棒材料和笼式材料相互扩散。在此优选的是，在压铸之前，在导体棒槽中分别施加增附层以用于使导体棒材料和转子体材料相互扩散。增附层优选选择成，使得通过压铸引起导体棒材料和转子材料相互扩散。替选地，优选的是，增附层选择成，使得通过热等静压挤压来强化笼材料和转子体材料的相互扩散。导体棒以及短路环优选由铜制成并且增附层优选是含镍的。替选地，优选的是，导体棒以及短路环由铝制成并且增附层是含锌的。在优化的电 特性方面，导体棒优选在其径向内侧分别倒圆，以构成导体棒背部。在此优选的是，导体棒的横截面在径向方向上与在周向方向上相比更宽地构成。通过该扩展方案，笼式转子具有优化的电磁特性，由此笼式转子的电磁效率高。
下面，根据附加的示意附图阐明根据本发明的笼式转子的优选实施例。其示出图I示出根据本发明的笼式转子的俯视图，图2示出没有导体棒和短路环的图I中的笼式转子的俯视图，并且图3至5示出具有导体棒的不同实施形式的、图I中的笼式转子的横截面。
具体实施例方式如从图I和2中可见的是，根据本发明的笼式转子I具有转子体2，所述转子体能够借助轴3可转动地安装在例如异步马达或者异步发电机的异步电机中。转子体2构成为圆柱形并且在其外周处具有第一短路环4和第二短路环5。短路环4、5分别安置在短路环凹部6、7中，所述短路环凹部分别由设置在端侧的第一连接部8或者对置于第一连接部8的第二连接部9形成。在短路环凹部6、7之间设有导体棒部段10，在所述导体棒部段中装入有导体棒U。导体棒11均匀地分布在转子体2的周边上并且导体棒纵向端部分别导电地连接到短路环4、5处。在导体部段10中为每个导体棒11设有导体棒槽12，分配给所述导体棒槽的导体棒11插入到所述导体棒槽中。在图3至5中示出导体棒11的横截面的不同的实施形式。根据图3，导体棒11在横截面中构成为圆形并且完全由转子体2的材料包围地装入到转子体2中。根据图4的导体棒11与根据图3的导体棒11的不同之处在于，在根据图4的导体棒11的外周处分别设有导体棒连接部13，借助所述导体棒连接部转子体材料朝向转子体2的外表面渗透。根据图5，导体棒11的横截面构成为矩形，其中在导体棒11的径向内侧处构成凸形的导体棒背部14。导体棒11的横截面构成为，该横截面在周向方向上的延伸尺寸短于该横截面在径向方向上的延伸尺寸，其中，导体棒11与导体棒部段10的圆柱形外侧齐平。转子体2如下制成首先，能够通过如下方式制造转子体2的坯件，即能够将转子体2制成为圆柱体，所述圆柱体具有在端侧安装在其上的轴3。在坯件中能够设有短路环凹部6，其中在短路环凹部6、7处构成第一连接部8或者第二连接部9。在短路环凹部6、7之间将导体棒部段10制造为转子体2的圆柱形部段。之后，将导体棒槽12装入到转子体2中。然后，将转子体2插入到铸模中，其中通过压铸将笼材料在原位提供到各个导体棒槽12中以及短路环凹部6、7中，使得在导体棒槽12中由导体棒材料构成导体棒11以及在短路环凹部6、7中构成短路环4、5。在压铸中，在导体棒材料和转子材料中在导体棒11和转子体2之间的分界面处构成下述区域，所述区域具有在导体棒材料和转子体材料之间的冶金学上的结合。冶金学上的结合构成为，使得在笼式转子I的运行中，导体棒11在分界面处保持在导体棒槽12中并且短路环4、5保持在短路环凹部6、7中。在压铸中，通过导体棒材料和转子体材料的相互扩散，具有冶金学上的连接的区域构造为扩散区域。在压铸之前，在导体棒槽12中分别施加有增附层，以用于使导体棒材料和转子体材料相互扩散。增附层的作用为，使得在压铸时发生笼材料和转子体2的相互扩散。通过热等静压挤压过程，能够在压铸之后加强在笼部件导体棒11和短路环4、5的和转子体材料的表面处的相互扩散。 如果导体棒由铜制成，那么增附层是含镍的。而如果导体棒由铝制成，那么增附层是含锌的。
权利要求
1.用于制造异步电机的笼式转子(I)的方法，具有下述步骤 -提供具有导体棒部段(10)的转子体(2)，在所述导体棒部段中能够设有多个导体棒(11)； -在所述导体棒部段(10)中制造导体棒槽(12)，其中为所述导体棒(11)中的每一个设置所述导体棒槽(12 )中的一个，并且制造用于短路环(4，5 )的短路环凹部(6，7 )，其中所述导体棒槽(12)分别通到所述短路环凹部(6，7)中； -在原位将笼材料压铸到所述导体棒槽(12)中，使得在所述导体棒槽(12)中由导体棒材料构成所述导体棒(10)并且在所述短路环凹部(6，7)中构成所述短路环(4，5)； -在所述导体棒材料和所述转子体材料中产生下述区域，所述区域在所述导体棒(10)和所述转子体(2 )之间的分界面处具有在所述导体棒材料和所述转子体材料之间的冶金学上的结合，其中所述冶金学上的结合构成为，使得在所述分界面处，在所述笼式转子(I)运行时，所述导体棒(10)保持在所述导体棒槽(12)中，并且所述短路环(4，5)保持在所述短路环凹部(6，7)中。
2.根据权利要求I所述的方法，其中具有冶金学上的结合的所述区域是扩散区域，在所 述扩散区域中，所述笼材料和所述转子体材料相互扩散。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在压铸之前分别在所述导体棒槽(12)中施加增附层，以用于使所述导体棒材料和所述转子体材料相互扩散。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述增附层选择成，使得通过所述压铸引起所述导体棒材料和所述转子体材料的相互扩散。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述增附层选择成，使得通过热等静压挤压来加强所述笼材料和所述转子体材料的相互扩散。
6.根据权利要求3至5之一所述的方法，其中所述导体棒(11)以及所述短路环(4，5)由铜制成，并且所述增附层是含镍的。
7.根据权利要求3至6之一所述的方法，其中所述导体棒(11)以及所述短路环(4，5)由铝制成，并且所述增附层是含锌的。
8.用于异步电机的笼式转子，具有转子体(2)，所述转子体具有导体棒部段(10)，所述导体棒部段具有多个导体棒槽(12)，所述导体棒槽分别带有装入其中的导体棒(11 )，所述导体棒具有矩形的横截面，其中所述笼式转子(I)借助根据权利要求I至7之一所述的方法制成。
9.根据权利要求8所述的笼式转子，其中所述导体棒(11)在其径向内侧分别倒圆，以构成导体棒背部(14)。
10.根据权利要求9所述的笼式转子，其中所述导体棒(11)的横截面在径向方向上与在周向方向上相比更宽地构成。
全文摘要
一种用于制造供异步电机的笼式转子的方法，具有下述步骤提供具有导体棒部段(10)的转子体(2)，在所述导体棒部段中能够设有多个导体棒(11)；在导体棒部段(10)中制造导体棒槽(12)，其中为导体棒(11)中的每一个设置导体棒槽(12)中的一个，并且制造用于短路环(4，5)的短路环凹部(6，7)，其中导体棒槽(12)分别通到短路环凹部(6，7)中；在原位将笼材料压铸到导体棒槽(12)中，使得在导体棒槽(12)中由导体棒材料构成导体棒(10)并且在短路环凹部(6，7)中构成短路环(4，5)；在导体棒材料和转子体材料中产生下述区域，所述区域在导体棒(10)和转子体(2)之间的分界面处具有在导体棒材料和转子体材料之间的冶金学上的结合，其中冶金学上的结合构成为，使得在分界面处，在笼式转子(1)运行时，导体棒(10)保持在导体棒槽(12)中，并且短路环(4，5)保持在短路环凹部(6，7)中。
文档编号H02K15/02GK102906978SQ201180025740
公开日2013年1月30日 申请日期2011年5月24日 优先权日2010年5月25日
发明者马丁·比森巴赫, 拉尔夫·博德 申请人:西门子公司