专利名称：带有铸造的短路条的短路转子的制作方法
带有铸造的短路条的短路转子本发明涉及一种用于异步电机的短路转子(Kurzschlussl如fer,也称为鼠笼式转子)以及用于制造该短路转子的方法。短路转子包括转子芯(Rotorpaket)、短路环和短路条(Kurzschlussstab)。三相异步电机(其也被称为三相感应电机)既可用作发电机又可用作马达。异步电机具有被动的转动体(也称为转子)，其或者持续地或者根据情况而短路。如果使转动体持续地短路，则也称其为短路转子。异步电机的短路绕组(Kurzschlusskafig，也称为鼠笼绕组)由导电的短路条和短路环构成。短路条穿过叠片式转子芯(Rotorblechpaket)并且在端部处以导电的方式连接至短路环。在较小的电机中通常使用铝制短路绕组。在这样的情况下，由铸铝制造整个短路绕组。为此，使流态的熔液在高压力下并且以高的速度压入压铸模中，熔液包围位于芯轴上的转子芯，随后，熔液在该处冷却。较大的短路绕组不能整体地铸造，因为绕组的大小由注射装置 (Einspritzvorrichtung)的最大体积限制。因此，在大功率异步电机中使用预制的条。这些预制的条通常由铜构成。将铜条引入转子的磁性铁芯中。随后，将铜条钎焊或焊接到由相同材料制成的短路环(在两侧都位于外部)中。在DE 38 34 466 Cl中描述了一种用于电机的短路转子。在该短路转子中，转子条的端部突入短路环的端侧中的凹部中。通过硬焊使转子条与短路环电连接和机械地连接。通过硬焊或焊接连接绕组的各部件的方法是非常耗时并且昂贵的。因此，具有在其中将短路环模制(anspritzen)或铸造(angiessen)到铜条上的很多发展。为此，事先将短路条铸造到转子芯中。这些方法省去了将短路条钎焊或焊接至短路环所涉及的成本。DE 43 08 683 Al描述了用于异步电机的鼠笼式转子(Kafigmufer)。短路条布置在转子铁芯的槽口中。短路环通过铝压铸方法制造。短路条在其端部处与铸造的短路环连接。在带有铸造的短路环的方法中，短路条具有大的径向间隙，以便在条的插入过程中平衡转子铁芯的组装误差O^aketierfehler)，并且使其不卡住。然而，这种大的公差导致在平衡时或操作期间转子动力学特性的不可限定的性能。配备有这种转子的马达或发电机的直接接通导致转子条的振动激励。本发明的目的在于，提供能以小的花费来成本合适地制造的短路转子。应当避免短路条与短路环的钎焊或焊接。同时，转子芯中的短路条应具有尽可能小的径向间隙，使得不出现转子动力学特性上不可限定的性能。根据本发明，该目的通过下列方式实现，S卩，转子芯与短路环组装(paketieren) 在一起，并且转子芯设有空腔(Hohlraum)，其中，短路环具有开口，该开口与转子芯的空腔一起形成通道，其中，压铸装置置于转子的端部上，并且通过压铸装置中的通路 (Durchlass)利用熔液填充通道，其中，利用固化的熔液填充的通道形成短路转子的短路
^^ ο根据本发明，转子芯与短路环在没有短路条的情况下已组装在一起。转子芯设有空腔。空腔可为槽口或孔。短路环具有开口，该开口与转子芯的空腔一起形成待填充的通道。通过转子芯和短路环构成自由的通道。随后，使压铸装置在该自由的通路上置于完整的转子端部上。优选地，利用支架封闭通路的相对端部。随后，压铸装置填充一个或多个通道。在这样的方式下相继地制造短路条，直至在短路环和转子芯中固化的条使绕组完整。该方法尤其适合于制造用于大功率马达中的短路转子。优选地应用该方法来制造带有铜短路绕组的短路转子。由于熔液完全填充通道，在这样的方式下制造的条不具有径向间隙，因而避免了转子动力学特性上不可限定的性能。该方法可用于不同形式的转子条， 例如液滴形条、圆形条、大的条(Hochstab)或双条。已经证实，如果短路环由这样的材料构成是尤其适宜的，S卩，该材料具有比压入通道中的熔液更低的熔化温度。由此可将如此制造的转子条与铜环熔在一起。在根据本发明的方法中，优选地使用由铜银合金制成的短路环。固化的条确保短路转子保持在一起。在根据本发明的方法中，已证实有利的是，短路环的开口构造成朝向背离转子芯的侧部扩大(优选地锥形地扩大)。由此，在短路环中固化的熔液形成楔形的塞部，其阻碍条和环之间的连接的松开。在本发明的一个优选实施例中，压铸装置的支架具有凹腔。该凹腔邻接短路环的开口。在凹腔中容纳氧化皮。氧化皮包括薄的氧化膜(例如铜氧化物)，其由于高温以及氧化性气氛而在熔液的表面形成。在本发明的另一变型中，短路环的开口和/或转子芯的空腔径向地开放。在这种情况中，转子芯或转子被封闭的限制元件包围。为了使熔液可靠地保持包封在通道中，限制元件具有夹紧装置，利用该夹紧装置将限制元件内壁压到转子芯上。这防止铸件或熔液从完全或部分地开放的空腔中离开。限制元件可为带槽的管。在该方法的应用中证实为尤其适宜的是，在铸造过程之前将待填充的通道排空。 另外，在铸造过程之前可加热转子芯。对于较大的待制造的转子，还可在两侧均设置压铸装置。为此，必须在铸造过程之前将待填充的通道排空，或者必须设置用于该通道的通气装置。根据本发明的方法还可用于制造多部分绕组(Mehrfachkafig)，优选地双绕组。基于附图
以及从附图本身，根据对示例性实施例的描述得到本发明的其它特征和优点。在下面的图中显示了用于制造带有封闭的通道的短路转子的装置图Ia为前视图，图Ib为沿着A-A的纵截面，图Ic为区段B的放大图，图Id为沿着C-C的横截面，图Ie为区段D的放大图。在下面的图中显示了用于制造带有径向开放的通道的短路转子的装置图加为前视图，图2b为沿着A-A的纵截面，图2c为区段B的放大图，图2d为沿着C-C的横截面，图加为区段D的放大图。
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图Ia至Ie以不同的图示显示了用于实施根据本发明的方法的装置。图Ia显示了设有支架2的组装的转子芯3的平面图，转子芯3置于轴13上。转子芯3也可置于芯轴上。其中绘出了截面A-A，在图Ib中重新给出了其截面图。在图Ib (根据图Ia的线A-A的纵截面)中可看出，转子芯3定位在压铸装置1 (在此仅仅部分地示出)与和其支架2之间。转子芯3设置得与短路环4已组装在一起。短路环4设有开口 5。开口 5以均勻分布的方式围绕短路环4的居中周边布置并且与转子芯3 中的空腔6对应。转子芯3在纵向方向上由空腔6穿过。在转子芯3中，空腔6径向地向外封闭。这在根据图Ie的放大图中尤其清楚。短路环4的开口 5具有与转子芯3的空腔 6相同的几何形状的横截面。开口5和空腔6—起形成通道。这些通道形成用于制造短路条的铸模。在图Ic中可看出，压铸装置1具有突出部7，其构造成中空柱体。突出部7环形地包围短路环4以及转子芯3的端部部分。短路环4和转子芯3的外直径构造成与突出部7 的内直径匹配，使得保持对于该方法而言所允许的公差。在压铸装置1中，存在用于熔液的通路8。通路8在到短路环4的开口 5的过渡部处扩大。在图Ic中可看出，短路环4的开口 5构造成使得它们朝向背离转子芯3的侧部锥形地扩大。由此，在短路环4的开口 5中固化的熔液形成楔形的塞部，其阻碍条和环4之间的连接的松开。图Ib中显示的支架2同样具有突出部9，其构造成中空柱体，并且包围短路环4以及转子芯3的部分。支架2还具有一个或多个凹腔10，凹腔10的直径朝短路环4扩大。通路8和凹腔的扩大有助于在熔液固化后将装置和支架从转子芯移除。凹腔10邻接短路环 4的开口 5并且用于容纳或储存熔渣或氧化皮。在根据本发明的方法中，压铸装置1在短路环4的开口 5上置于转子的端部上。利用支架2封闭转子的相对端部。随后，将铜熔液压入一个或多个通道中。这取决于结构大小。在这样的方式下相继填充通道。为了使如此制造的转子条与铜短路环4更好地熔合在一起，短路环4的合金的熔化温度位于铜条的熔化温度之下。在该示例性实施例中，选择铜银合金作为用于短路环4 的材料。图Id显示了穿过根据图Ib中绘出的截面C-C的装置的转子芯的截面。可看出带有椭圆形的截面形式的封闭的空腔6，其用于形成或容纳短路条。此外，可部分地看出凹腔 10(其在这里为圆形)的平面图。在图le(根据图Id的截面图的区段放大图D)中可更明显地看出，转子芯3的空腔6以及短路环4的开口 5径向向外地封闭。图加至加显示了另一种用于制造短路转子的装置的相应图示。与图Ia至图Ie 的图示不同，在图2b和图2c中可看出，转子芯3的空腔6以及短路环4的开口 5构造成径向向外地开放。在此处显示的实施例中，在短路条的制造过程中，形式为带槽的管的封闭限制元件11包围整个转子。带槽的管11完全包围转子芯3。作为在这里所集成的夹紧装置 12的代替，外部的夹紧装置(在这里未示出)也可将单件式或多件式的限制元件11紧紧地压靠到转子芯3或其开放的空腔6上。这防止铸件或熔液从空腔6离开。如在图2d和图2e中显示的那样，夹紧装置12可布置在限制元件11的确定纵向槽口的间隙宽度的侧部上。借助于均勻分布的夹紧装置12将限制元件11以密封的方式压紧，其中，纵向槽口始终在转子芯的两个空腔6之间延伸。 在压铸装置1的该实施例中，突出部7以及其内直径构造成大于限制元件11的壁厚的大小。由此，限制元件11也保持短路环4。
权利要求
1.一种用于制造用于异步电机的短路转子的方法，其中，所述短路转子包括转子芯 (3)、短路环以及短路条，其特征在于，所述转子芯C3)与所述短路环(4)组装在一起， 并且所述转子芯(3)设有空腔(6)，其中，所述短路环(4)具有开口(5)，所述开口(5)与所述转子芯(3)的空腔(6) —起形成通道，其中，压铸装置(1)置于所述转子的一个端部上， 并且通过所述压铸装置(1)中的通路(8)利用熔液填充所述通道，其中，所述填充有固化的熔液的通道形成所述短路转子的短路条。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，支架(2)被置于所述转子的另一端部上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二压铸装置被置于所述转子的另一端部上。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述短路环(4)由具有比压入所述通道中的熔液更低的熔化温度的材料构成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述通道填充有铜熔液。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述短路环(4)由铜银合金构成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述短路环(4)的开口(5) 构造成朝向其背离所述转子芯(3)的侧部扩大。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述短路环(4)的开口(5)构造成朝向其背离所述转子芯(3)的侧部锥形地扩大。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述支架( 具有凹腔(10)，所述凹腔 (10)邻接所述短路环(4)的开口(5)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述短路环(4)的开口(5) 和/或所述转子芯(3)的空腔(6)径向地开放，并且所述转子由单件式或多件式的限制元件(11)包围，其中，所述限制元件(11)具有至少一个夹紧装置(12)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，在所述铸造过程之前将所述待填充的通道排空。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，在所述铸造过程之前加热所述转子。
13.一种用于异步电机的短路转子，其中，所述短路转子包括转子芯(3)、短路环(4)以及短路条，其特征在于，所述转子芯(3)设有空腔(6)，并且所述短路环(4)具有开口(5)， 所述开口(5)与所述转子芯(3)的空腔(6) —起形成通道，其中，所述填充有固化的熔液的通道形成所述短路转子的短路条，并且所述短路环(4)与所述铸入的短路条在围绕所述开口(5)的区域中熔合在一起。
14.根据权利要求13所述的短路转子，其特征在于，所述短路环(4)由具有比所述短路条更低的熔化温度的材料构成。
15.根据权利要求13或14所述的短路转子，其特征在于，所述短路条由铜构成。
16.根据权利要求13、14或15所述的短路转子，其特征在于，所述短路环(4)由铜银合金构成。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的短路转子，其特征在于，所述短路环的开口中的铸入的短路条构造成使所述开口朝向背离所述转子芯(3)的侧部扩大。
18.根据权利要求17所述的短路转子，其特征在于，所述短路环(4)的开口中的铸入的短路条构造成使所述开口朝向背离所述转子芯(3)的侧部锥形地扩大。
全文摘要
本发明涉及一种用于异步电机的短路转子以及用于制造该短路转子的方法。根据本发明，转子芯(3)与短路环(4)组装在一起。短路环(4)设有开口(5)。开口(5)与转子芯(3)的空腔(6)一起形成通道。压铸装置(1)置于转子的一个端部上。该通道填充有熔液。填充有固化的熔液的通道形成短路转子的短路条。对于较大的转子，也可在两侧均设置压铸装置。
文档编号H02K15/00GK102439827SQ201080018364
公开日2012年5月2日 申请日期2010年3月30日 优先权日2009年4月25日
发明者B·克勒, H·哈特曼, R·瓦格纳 申请人:Ksb股份公司