专利名称：短路转子和用于制造这样的短路转子的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分短路转子也称为鼠笼式转子(Kurzschlusslaeufer)和一种用于制造这样的短路转子的方法。
背景技术：
层叠的、即由许多单独的铁磁的板构建的用于电动机的转动件是已知的。对于以非常高的转速并且/或者在受污染的、腐蚀性的或不可控制的环境中的使用，该层叠的结构形式然而可能碰触物理界限或者变得完全不允许。由铁磁的材料构成的单件式的、实心的转动件或转子(实心转子(Massivlaeufer))的应用这里可提供所希望的解决方案，因为该结构形式在机械强度、转子动态稳定性、简单的结构和构件的大量的减少方面示出显著的优点。实心转子的不同的结构形式在现有技术中实现并使用，诸如平滑的实心转子、带有缝隙的实心转子、带有外轴套的实心转子、带有短路笼(Kurzschlusskaefig)的实心转丁寸。电动机的构造有短路笼的短路转子典型地可具有带有实心转子截段的铁磁的转子轴、多个导电的杆状的导体和导电的端环(Endring)。开头提到的类型的短路转子由文件DE 7000062 U已知。在该短路转子中，多个锥形的导体杆(杆元件)通过收缩插入在轴向上伸延穿过短路转子的实心转子截段的锥形的孔(贯穿通道(Durchgangspassage))中。换言之，导体杆固定地与实心转子截段相连接。由此，在短路转子的加热中，因为导体杆通常由不同于实心转子截段的材料构成并且因此具有不同的热膨胀特性，整个短路转子可变形，这可导致不平衡或甚至导致断裂。这可导致短路转子的使用寿命的减少并且因此导致以此装备的电动机的提前的失效。
发明内容
本发明目的在于提供一种短路转子，其在运转中具有更小的挠曲。此外，本发明目的在于提供一种用于制造这样的短路转子的方法。上述的目的利用根据权利要求1的一种短路转子和根据权利要求7的一种方法来实现。本发明的改进方案在相应从属的权利要求中限定。根据本发明，用于电动机的短路转子具有转子轴，其具有由铁磁的材料形成的实心转子截段，实心转子截段具有多个在转子轴的轴向上围绕实心转子截段的周缘分布地延伸的贯穿通道；多个导电的杆元件，其相应容纳在贯穿通道中的一个中，使得相应的杆元件在转子轴的轴向上延伸穿过实心转子截段，其中杆元件相应具有第一纵向端部和背对第一纵向端部的第二纵向端部；和两个导电的端部元件，其中的第一端部元件将杆元件的第一纵向端部相互电连接而第二端部元件将杆元件的第二纵向端部相互电连接，使得由杆元件和端部元件形成短路笼。
根据本发明的短路转子特征在于，相应的杆元件这样容纳在贯穿通道中，使得在杆元件和/或实心转子截段长度变化时使在实心转子截段与容纳在其贯穿通道中的相应的杆元件之间的在转子轴的轴向上的相对运动成为可能。通过在杆元件和/或实心转子截段例如由加热引起长度变化时使在实心转子截段与杆元件之间的在转子轴的轴向上的相对运动成为可能，实心转子截段和因此整个短路转子在运转中在电动机中不会如传统的短路转子那么强烈地变形或者完全不变形。因此，可避免不平衡和断裂，其将导致短路转子的使用寿命的减少并且因此导致以此装备的电动机的提前的失效。优选地，实心转子截段单件式地模制到转子轴处，使得转子轴和实心转子截段由相同的材料制成。本发明的该设计方案具有该优点，即不需要制造在转子轴与实心转子截段之间的力配合的和/或形状配合的连接，而是两者例如可通过车削由单件制造。这减少制造成本和短路转子的可能的问题点。根据本发明，相应的杆元件可这样容纳在贯穿通道中，使得杆元件在克服一定力的情况下在轴向上可相对于实心转子截段移位。杆元件在贯穿通道中的这样的支承例如可通过容易的过盈配合、过渡配合、间隙配合或甚至通过杆元件的超过间隙配合的松的容纳在贯穿通道中实现。优选地，相应的杆元件未夹紧地容纳在贯穿通道中，从而使在实心转子截段与容纳在其贯穿通道中的相应的杆元件之间的在转子轴的轴向上的不受阻碍的相对运动成为可能。优选地，在相应的杆元件的外周与相应的贯穿通道的内周之间形成间隙配合。因此，杆元件一方面可不受阻碍地相对于实心转子截段移动并且另一方面当这应是必需的时可简单且快速地更换。在装备有根据本发明的短路转子的电动机(例如异步马达)的运转中，带有升高的转速的杆元件被越来越强地压向它的相应的贯穿通道的在径向上在外部的截段，从而减小杆元件的振动并且改善磁通。因此，实心转子截段和杆元件的加热被减少。根据本发明的一个实施形式，每个杆元件的第一和第二纵向端部中的一个这样与所属的端部元件相连接，使得在相应的杆元件和/或实心转子截段长度变化时在确保为待传输的电流设定大小的电连接的情况下使在有关的纵向端部与端部元件之间的在转子轴的轴向上的相对运动成为可能。换言之，有关的纵向端部一方面足够牢固地保持在端部元件处，例如夹紧或例如借助于螺栓-压力弹簧组合来连结，即杆元件在短路转子的运转中不可无意地从贯穿通道中松开并且最大待传输的感应电流(涡电流)始终可经由该连接来传输。另一方面，在杆元件和/或实心转子截段例如由加热引起长度变化时使之成为可能，即有关的纵向端部在克服一定力的情况下在轴向上相对于端部元件移位，以便平衡长度改变。由此可靠地避免了实心转子截段或整个短路转子的变形。根据本发明，端部元件可具有用于容纳杆元件的纵向端部的盲凹口和/或贯通凹口。对于盲凹口必须确保，在相应的盲凹口的底部截段与相应的纵向端部之间存在足够的间隙，从而可容纳杆元件的纵向膨胀。根据本发明，两个纵向端部如上面所述能够轴向可移位地容纳在两个端部元件中。根据本发明的一个实施形式，在相应的可移动的纵向端部与相应所属的端部元件之间形成过渡配合。过渡配合一方面确保，有关的纵向端部足够牢固地保持在端部元件处，使得杆元件在短路转子的运转中不可无意地从相应的贯穿通道中松开并且最大待传递的感应电流(涡电流)始终可经由该连接来传递，而另一方面，有关的纵向端部在杆元件和/或实心转子截段例如由加热引起长度变化时在克服一定力(这里通过渡配合产生的夹紧力)的情况下在轴向上相对于端部元件移位，使得长度变化被平衡。根据本发明的一个实施形式，端部元件相应环形地来构造，其中，每个端部元件至少两件式地来构造，并且其中，每个端部元件的至少两个零件相互电连接。通过端部元件的多件式的、例如两件式的或还三件式的实施方案，使其装配变得容易，因为更少数量的杆元件应同时或每个零件地匹配。因此也可关于制造精度(例如贯穿通道的直径、圆分度(Teilimgswinkel))更大地选取公差并且因此可降低成本。根据本发明的另一实施形式，提供了一种带有具有短路笼的实心转子截段的短路转子，其中，短路转子具有铁磁的转子轴(其带有单件式地模制到其处的实心转子截段)、多个导电的杆元件(杆状的导体)和导电的、单件式或多件式的端部元件(优选地端环)，并且其中，杆元件在钻出的或腐蚀出的孔中被引入转子轴的实心转子截段中。根据本发明的另外的实施形式，杆元件可具有圆的、椭圆的、有棱角的或任何其它的轮廓横截面。根据本发明的另外的实施形式，杆元件松开地或固定地与单件式的或多件式的端部元件(优选地端环)相连接。根据本发明的另一实施形式，杆元件松开地与单件式地模制到铁磁的转子轴处的实心转子截段相连接。根据本发明，在一种用于制造根据一个、多个或所有之前所说明的根据本发明的实施形式的短路转子的方法中以每个可考虑的组合将实心转子截段中的贯穿通道相应通过分离加工(Trennbearbeitung)引入实心转子截段中。因此一方面可以以良好的精度确保在相应的杆元件与相应的贯穿通道之间的所希望的配合并且另一方面可以以良好的位置精度保证杆元件过渡到端部元件中。优选地，实心转子截段中的贯穿通道相应通过切削的和/或切除的(abtragend)加工被引入实心转子截段中。还更优选地，实心转子截段中的贯穿通道相应通过钻孔和/或电蚀被弓丨入实心转子截段中。换言之，根据本发明的方法的一个实施形式，通过在周缘处的成型腐蚀(Formerodierung)和/或钻深孔(Tieflochbohrung)实现杆元件(杆状的导体)穿过实心转子截段(即穿过优选地实墙的(vollwandig)或实心的带有设置用于实心转子的截段的实心的转子轴)的引入。
接下来根据优选的实施形式并参考附图详细地说明本发明。图1显示了根据本发明的实施形式的短路转子的示意性的部分剖的视图。
5
图2显示了图1的短路转子的实心转子截段的横截面视图(沿着图1中的线A-A观察)。
具体实施例方式如在图1和图2中所示，根据本发明的用于电动机的短路转子1 (未完整地示出)具有由铁磁的材料形成的转子轴10(其具有单件式地模制在其处的以柱形的直径扩大部(Durchmesservergroesserung)的形式的实心转子截段11)、多个导电的杆元件20 (其带有恒定的直径的环形的横截面)和以两个相应单件式的端环的形式的两个导电的端部元件30 和 40。实心转子截段11具有多个在转子轴10的轴向AR上围绕转子轴11的周缘分布地延伸的贯穿通道12。杆元件20相应容纳在贯穿通道12中的一个中，使得相应的杆元件20在转子轴10的轴向AR上延伸穿过实心转子截段11，其中，杆元件20相应具有第一纵向端部20a和背对第一纵向端部20a的第二纵向端部20b。两个端部元件30、40中的第一(在图1中左边的)端部元件30将杆元件20的第一纵向端部20a相互电连接。两个端部元件30、40中的第二(在图1中右边的)端部元件40将杆元件20的第二纵向端部20b相互电连接。因此杆元件20和两个端部元件30、40形成短路笼。相应的杆元件20这样容纳在贯穿通道12中，使得在杆元件20和/或实心转子截段11例如由加热引起长度变化时使在实心转子截段11与容纳在其贯穿通道12中的相应的杆元件20之间的在转子轴10的轴向AR上的相对运动成为可能。根据所示出的实施形式，相应的杆元件20未夹紧地容纳在贯穿通道12中，从而使在实心转子截段11与容纳在其贯穿通道12中的相应的杆元件20之间的在转子轴10的轴向AR上的不受阻碍的相对运动成为可能。这意味着，为了杆元件20在贯穿通道12中的移位或移动基本上不用克服夹紧力。出于该目的，在相应的杆元件20的外周(未标明)与相应的贯穿通道12的内周(未标明)之间形成间隙配合，即这样的配合，在其中两个零件具有相同的公称尺寸、但是这样不同的公差范围，使得贯穿通道12的最小的内径尺寸总是大于杆元件20的最大的外径尺寸。每个端部元件30、40具有多个围绕端部元件30、40的周缘分布地布置的贯通孔31或41，其在其圆分度中对应于每个贯穿通道12。此外，每个端部元件30、40具有中心的容纳孔32或42。第一端部元件30以它的中心的容纳孔32配合到转子轴10的第一纵向端部IOa上并且经由螺栓连接(未示出)与实心转子截段11相连接。杆元件20的第一纵向端部20a插入第一端部元件30的贯通孔31中，其中，在相应的杆元件20的外周与相应的贯通孔31的内周(未标明)之间形成轻微的过盈配合，即这样的配合，在其中两个零件具有相同的公称尺寸、但是这样不同的公差范围，使得贯通孔31的最大的内径尺寸在任何情况中小于杆元件20的最小的外径尺寸。每个杆元件20的第一纵向端部20a附加地经由未示出的从端部元件30的径向上外部向其径向上内部接合到贯通孔31中的埋头螺栓来固定防止从贯穿通道31中松开。第二端部元件40以它的中心的容纳孔42配合到转子轴10的第二纵向端部IOb上并且经由螺栓连接(未示出)与实心转子截段11相连接。杆元件20的第二纵向端部20b插入第二端部元件40的贯通孔41中，其中，在相应的杆元件20的外周与相应的贯通孔41的内周之间形成倾向于过盈配合的过渡配合，即这样的配合，其中杆元件20的外径相对于贯通孔41的内径轻微过盈。与第一纵向端部20a相比，每个杆元件20的第二纵向端部20b不附加地通过埋头
螺栓来固定。因此，每个杆元件20的第二纵向端部20b这样与所属的第二端部元件40相连接，使得在相应的杆元件20和/或实心转子截段11例如由加热引起长度变化时在确保为待传输的电流设定大小的电连接的情况下使在第二纵向端部20b与第二端部元件40之间的在转子轴10的轴向AR上的相对运动成为可能。换言之，杆元件20的第二纵向端部20在克服一定力(这里通过过渡配合产生的轻微的夹紧力)的情况下可在轴向AR上相对于第二端部元件40移位，使得长度变化被平衡并且在短路转子1中不产生应力且因此也不产生挠曲。根据本发明的用于制造短路转子1的方法的一个实施形式，实心转子截段11中的贯穿通道12相应通过分离加工被引入实心转子截段11中。更确切地说，实心转子截段11中的贯穿通道12相应通过切削的和/或切除的加工、这里尤其通过钻深孔(例如借助于卧式镗床)和/或电蚀被引入实心转子截段11中。附图标记清单
1短路转子10转子轴IOa第一纵向端部IOb第二纵向端部11实心转子截段12(多个)贯穿通道20(多个)杆元件20a第一纵向端部20b第二纵向端部30端部元件31(多个)贯通孔32容纳孔40端部元件41(多个)贯通孔42容纳孔AR轴向
权利要求
1.一种用于电动机的短路转子(1)，其具有转子轴(10)，其具有由铁磁的材料形成的实心转子截段(11)，所述实心转子截段(11) 具有多个在所述转子轴(10)的轴向(AR)上围绕所述实心转子截段(11)的周缘分布地延伸的贯穿通道(12)，多个导电的杆元件(20)，其相应容纳在所述贯穿通道(1 中的ー个中，使得相应的所述杆元件00)在所述转子轴(10)的轴向(AR)上延伸穿过所述实心转子截段(11)，其中， 所述杆元件00)相应具有第一纵向端部(20a)和背对所述第一纵向端部OOa)的第二纵向端部(20b)，以及两个导电的端部元件(30，40)，其中的第一端部元件(30)将所述杆元件00)的第一纵向端部(20a)相互电连接，而第二端部元件GO)将所述杆元件00)的第二纵向端部(20b) 相互电连接，使得由杆元件00)和端部元件(30，40)形成短路笼，其特征在干，相应的所述杆元件00)这样容纳在所述贯穿通道(1 中，使得在所述杆元件00)和/或所述实心转子截段(11)长度变化时使在所述实心转子截段(11)与容纳在其贯穿通道(12)中的相应的所述杆元件00)之间的在所述转子轴(10)的轴向(AR)上的相对运动成为可能。
2.根据权利要求1所述的短路转子(1)，其中，相应的所述杆元件00)未夹紧地容纳在所述贯穿通道(12)中，从而使在所述实心转子截段(11)与容纳其贯穿通道(12)中的相应的所述杆元件00)之间的在所述转子轴(10)的轴向(AR)上的不受阻碍的相对运动成为可能。
3.根据权利要求1或2所述的短路转子(1)，其中，在相应的所述杆元件00)的外周与相应的所述贯穿通道(12)的内周之间形成有间隙配合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的短路转子(1)，其中，每个杆元件OO)的所述第一和所述第二纵向端部O0a，20b)中的一个这样与所属的所述端部元件(30，40)相连接，使得在相应的所述杆元件OO)和/或所述实心转子截段(11)长度变化时在确保为待传输的电流设定大小的电连接的情况下使在有关的所述纵向端部(20 20b)与所述端部元件(30，40)之间的在所述转子轴(10)的轴向(AR)上的相对运动成为可能。
5.根据权利要求4所述的短路转子(1)，其中，在相应的可移动的所述纵向端部 (20a, 20b)与相应所属的所述端部元件(30，40)之间形成有过渡配合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的短路转子(1)，其中，所述端部元件(30，40) 相应环形地来构造，并且其中，每个端部元件(30，40)至少两件式地来构造，并且其中，每个端部元件(30，40)的至少两个零件相互电连接。
7.一种用于制造根据权利要求1至6中任一项所述的短路转子(1)的方法，其中，在实心转子截段(11)中的贯穿通道(12)相应通过分离加工被引入所述实心转子截段(11) 中。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述实心转子截段(11)中的所述贯穿通道 (12)相应通过切削的和/或切除的加工被引入所述实心转子截段(11)中。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，在所述实心转子截段(11)中的所述贯穿通道(1 相应通过钻孔和/或电蚀被引入所述实心转子截段(11)中。
全文摘要
一种短路转子(1)和用于制造这样的短路转子的方法，该短路转子具有转子轴(10)，其具有由铁磁的材料形成的实心转子截段(11)，实心转子截段(11)具有多个在转子轴的轴向上延伸的贯穿通道(12)；和多个导电的杆元件(20)，其相应容纳在贯穿通道(12)中的一个中，使得杆元件(20)在轴向上延伸通过实心转子截段(11)，其中杆元件(20)相应地具有第一和背对第一的第二纵向端部(20a)；和两个导电的端部元件(30,40)，其将第一纵向端部(20a)或第二纵向端部(20)相互电连接，使得由杆元件(20)和端部元件(30,40)形成短路笼。相应的杆元件(20)这样容纳在贯穿通道(12)中，使得在杆元件(20)和/或实心转子截段(11)长度变化时使在实心转子截段(11)与杆元件(20)之间的在转子轴(10)的轴向上的相对运动成为可能。
文档编号H02K17/16GK102598489SQ201080051668
公开日2012年7月18日 申请日期2010年7月15日 优先权日2009年9月15日
发明者G.克利恩汉斯, P.奥尔特曼, R.苏特, U.劳贝尔 申请人:曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司