具有鼠笼绕组的转子的制作方法

1.本发明公开了一种具有笼式电枢的转子以及具有这样的转子的电机。此外，本发明公开了用于制造这样的具有笼式电枢的转子的方法。


背景技术：

2.电机、特别是异步电机的具有笼式电枢的转子低成本地以铸造的转子绕组制造。在此，短路环抵靠在转子叠片组的端部上并且与导体杆例如机械地并且导电地固定连接。
3.由于电机在运行中的热力学的膨胀和/或离心应力使得短路环在径向上比具有铸造的杆的转子的叠片组伸展的更多。在此，在导体杆-短路环连接上产生剪切应力。该剪切应力的高低限制了电机的最大可能转速和最大允许温度。
4.用于达到更高转速的短路环的外周上的帽环是不适用的或仅受限适用的，因为由此不能够避免例如受热力学限制的剪切应力。
5.因此，在超过允许的测量界限时就不能够再应用铸造的笼式绕组。
6.因此，笼式绕组、也称为短路绕组由各个被引入的杆和被钎焊或被焊接的短路环制成。这些绕组基于制造方法在叠片组的端侧上具有沿轴向的杆剩余量，其能够实现短路环的热力学膨胀并且因此能够实现更高的转速和/或更高的温度。帽环的采用能够在该电机中实现另外的转速提升。


技术实现要素：

7.由此出发，本发明的目的在于，给出一种具有鼠笼绕组的电机的转子，其能被简单制造，并且适用于相对较高的转速。此外，应当提供相应的电机。
8.该目的的解决方案通过旋转式电机的转子实现，其中，转子具有下述特征：
[0009]-至少一个具有沿环周分布的基本沿轴向延伸的槽的导磁体，
[0010]-至少一个具有在槽中布置的电导体的鼠笼绕组，该电导体分别在转子的两个端侧上借助于所分配的短路环电接触，
[0011]-导磁体具有基础体并且至少在每个端侧上具有至少两个另外的附加体，附加体沿轴向与基础体连接，其中，第一附加体沿轴向直接与基础体的端侧连接并且第二附加体和必要时另外的附加体分别沿轴向与第一附加体连接，
[0012]-沿径向暴露的槽或槽部段在转子的轴向端部区域中能够实现导体的沿径向向外的运动性。
[0013]
该目的的解决方案也通过用于制造根据权利要求1所述的具有鼠笼绕组的旋转式电机的转子的方法实现，该方法具有步骤：
[0014]-制造具有沿环周分布的基本沿轴向延伸的槽的导磁体，
[0015]-制造具有在槽中布置的电导体的鼠笼绕组，该电导体分别在转子的两个端侧上借助于短路环电接触，
[0016]-沿轴向从转子的端侧出发在径向的外边缘处进行材料去除，以在该区域中使导
体暴露，从而能够实现导体的沿径向的运动性。
[0017]
导磁体具有基础体和至少在每个端侧上具有至少两个另外的附加体，其沿轴向与基础体连接。在此，第一附加体沿轴向直接与基础体的端侧连接并且第二附加体和必要时另外的附加体分别沿轴向与第一附加体连接。第一附加体是盘或碟，其大多匹配基础体的轮廓。
[0018]
为了从现在起根据本发明能够实现在电机的运行时短路环相对叠片组的热力学扩张，将槽、特别是在叠片组端部处的槽逐段地设计在第一附加体中、在第二附加体上和必要时在另外的附加体上，使得杆能够径向向外运动。
[0019]
对此在导磁体的端部处、特别是在第二附加体和另外的附加体中设置槽几何形状，其不具有底切并且因此具有平行的侧面或者径向向外处理。换句话说，槽壁具有平行的侧面或者在径向延伸上向外扩大其彼此间的间距。
[0020]
在低压铸造方法中，该槽几何形状能够设计成闭合的或开放的。在此，铸罩负责径向向外的开放的槽几何形状或者导体的密封。第二附加体和另外的附加体、即开放的杆或导体的区域能够叠片式地或以实心盘形式设计，其具有多倍的叠片厚度(5倍至20倍)。盘的材料也能够与叠片的材料相同或(电气上看)低于标准值。
[0021]
在用于制造导体的中压铸造方法和高压铸造方法中基于制造方法(首先)需要闭合槽。在闭合槽的情况下随后通过车削外直径将杆或导体暴露在叠片组端部。因此同样提出没有底切的槽几何形状，其基于热力学效应和/或离心力而允许径向的运动。换句话说，在那里槽壁设计成平行的或具有一定张角。
[0022]
因为电叠片通常设计成0.5mm或0.65mm的厚度，此外在没有第一附加体的情况下在自由膨胀结束时在叠片上产生不同强度扭转的或撕裂的区段。
[0023]
根据本发明这由此实现为，使得相应的沿轴向较厚的盘或碟作为第一附加体连接到基础体上，使得自由膨胀在该盘、即第一附加体的匀质的材料中结束。
[0024]
短路环与第一附加体、即盘之间的区域在自由膨胀结束时能够设计成叠片式的和/或还能够设计成实心的。槽几何形状在任何情况下都必须对应上述标准。
[0025]
换句话说，第二附加体和另外的附加体能够设计成叠片式的并且还能够设计成实心的。
[0026]
为了进一步提高电机的转速，能够附加地在短路环的外圆周上采用帽环。根据电机所追求的转速级别，其仅在短路环的区域中存在或者在沿径向开放的槽的区域中还具有杆的附加的覆盖物。
[0027]
因此根据本发明，用于转子的铸造的笼式绕组的低成本的制造方法能够从现在起还提供用于电机的更高的转速。在此，短路环直接位于导磁体的端侧上。这也减少了转子的轴向前缘，从而实现了紧凑的电机。
[0028]
特别地，该优点在应用铝压铸技术和离心铸造技术中针对传统制造的铜转子。
[0029]
根据本发明，从现在起利用槽端部的根据本发明的设计方案，铸造技术的应用导致了在导磁体的端部处的径向运动的导体或杆，以便在热力学效应和/或离心力的基础上允许径向的运动。
[0030]
通过附加地采用帽环，这样的转子适用于电机的更高的转速区域。
附图说明
[0031]
根据原理上示出的实施例详细阐述本发明以及本发明的另外的设计方案；在此示出：
[0032]
图1示出鼠笼绕组的部分纵截面，
[0033]
图2示出鼠笼绕组的部分横截面，
[0034]
图3，图4示出鼠笼绕组的另外的部分纵截面，
[0035]
图5示出鼠笼绕组的经处理的部分纵截面，
[0036]
图6示出鼠笼绕组的部分横截面，
[0037]
图7，图8示出电机的原理上的纵截面。
具体实施方式
[0038]
图1示出了转子5的部分纵截面，其构造为鼠笼绕组并且具有导磁体，具有沿环周分布的基本沿轴向延伸的槽10。在那里显示的不同的槽形式是示例性的并且也能够设计成其它形式。
[0039]
导磁体具有基础体12和多个沿轴向依次布置的附加体11，28。
[0040]
在导磁体中设置具有布置在槽10中的电导体7的鼠笼绕组6。电导体7分别在转子5的两个端侧9处借助所分配的短路环8电接触。
[0041]
在此，在应用铝压铸技术或离心铸造技术的情况下或者通过预先制造的导体杆生成在槽10中的导体7。在铸造技术中利用浇铸生成短路环8。在预先制造的导体杆中至少在端侧处需要导体杆与预先制造的短路环8之间的事后的电接触。
[0042]
鼠笼绕组在该状态下已经虽然原则上是能运行的，然而在电机运行时，热应力和/或离心应力造成(如上设计的那样)在槽10中布置的导体7和短路环8的连接位置上的有害的剪切应力。
[0043]
沿轴向与基础体12连接的附加体11，28在第一附加体11中构造为盘并且在接下来的附加体28中构造为盘和/或子叠片组。
[0044]
转子5能够除了鼠笼绕组8之外还具有另外的转矩组成的特征，如作为磁阻转子和/或永磁体的设计方案。这随后允许电机1直接在电网上启动而没有变流器的中间电路。
[0045]
优选地，基础体12叠片式地设计并且第一附加体11作为盘沿轴向与基础体连接。在其上沿轴向连接另外的盘和/或子叠片组。
[0046]
在轴向方向上导体7具有至少一个阶梯19，其表现为第一附加体11中的横截面扩大部和另外的附加体28中的另外的横截面扩大部。这提高了稳定性。
[0047]
短路环8在沿轴向的最后的附加体28的端侧9上径向向内突出并且抵靠在端侧9上。
[0048]
基础体12中的槽10的形状能近似任意地设计。然而在附加体28中，根据图2的槽10的槽壁15具有平行的侧面或者设计成具有轻微张角的开放的槽壁。因此，现在起能够根据本发明通过从盘和/或子叠片组车削径向外部边缘直到导体7，在电机1运行时进行在附加体28中的导体7的径向向外的径向运动。
[0049]
图3、图4在另外的附加体28的设计上是不同的。一方面，第二附加体28也是盘。在图4中另外的附加体28是子叠片组。在图1中另外的附加体28是盘和子叠片组。全部这些实
施方案意味着，第一附加体11设计成盘。在此，该盘在其轴向厚度上对应于多倍(4倍至15倍)的叠片厚度。
[0050]
具有决定性的是，在车削时材料去除的过程沿轴向在第一附加体11的盘的内部结束。被车削的部段17沿轴向从短路环8的外侧延伸直到第一附加体11中。
[0051]
因此，自由膨胀或材料去除在相应的沿轴向较厚的盘或碟的匀质材料中结束，盘或碟作为第一附加体连接到基础体上。
[0052]
不允许在此之前完成沿轴向的材料去除，因为否则该材料去除可能在子叠片组中结束，这导致不同强度扭转的叠片或者甚至导致撕裂的叠片区段。
[0053]
因此，导体7的径向端部在另外的附加体28中沿轴向暴露并且在第一附加体11中仅部分地沿轴向暴露。
[0054]
图5示出了根据图1的鼠笼绕组在处理之后的部分纵截面。在此，沿轴向从短路环8出发，齿顶连接在最后的附加体28以及部分第一附加体11的槽10的区域中被车削。
[0055]
根据本发明，这从现在起对于短路环8来说也在热力学应力下允许径向的偏差，而不在到导体7的连接位置处生成剪切应力。
[0056]
通过根据图6的附加体28，11中的槽形状的设计方案，导体7是能径向运动的。
[0057]
根据图7或图8的这样的机器具有用于转子5和定子2的沿轴向连续的导磁体，或者其由子基础叠片组26组成，以便因此也得到径向冷却。
[0058]
在此，空气流23通过电机1转向或者存在闭合的内冷循环。空气流23通过轴风扇22和/或外部风扇提供。
[0059]
这些子基础叠片组26也形成基础体12，即在那里不进行上述的材料去除。
[0060]
本发明也能够用于梯形转子。