笼式转子和用于制造笼式转子的方法与流程

1.本发明涉及导体杆、异步电机的笼式转子、用于制造这种异步电机的笼式转子的方法和这种异步电机的应用。


背景技术：

2.异步电机的笼式转子配备有由铝和/或铜制成的护罩。为了提高异步电机的效率，特别地使用铜。在此，铜杆被轴向地推入到导磁体的槽中，该槽在导磁体的两个端侧处设有短路环。当前为了避免在槽中的导体杆的振动，该导体杆以非常窄的配合尺寸公差以高的力量耗费被装入或打入到笼式转子的槽中，这还导致了这种笼式转子的高的加工时间。
3.通过导体杆相对于槽的窄的配合尺寸公差，用于将导体杆引入的提高的力量耗费是必需的。导体杆通常轴向地被锤入，这导致了笼式转子的相对高的加工时间。在此，必须将每个单个的导体杆锤入到导体杆的相应的槽中。此外，存在的危险在于，导体杆在单个叠片的槽壁处刮削并因此形成金属屑，该金属屑之后在阻止运行或至少损害运行。
4.对此替代地，导体杆以轻微的间隙配合实施，因此，能够简单地在没有力量耗费的情况下使用导体杆。从现在起，为了将杆固定在槽中，将叠片组浸渍在稀薄的浇注树脂中。因此，在导体杆与转子槽的内壁之间存在的间隙被填充树脂。在此缺点在于，树脂附着在槽侧壁处然而在一定情况下会松脱进而也能够损害异步电机的运行。
5.因此，导体杆目前为止以相对高的耗费或多或少可靠地固定在转子槽中。因此，仍未排除导体杆的振动和因此对异步电机的运行的损害。
6.同样已知的是，通过在叠片组的外直径处的轴向的辊，在槽区域中的叠片组的轻微的变形导致了在槽中的导体杆的固定。然而，这种耗费同样非常高。此外，在外区域处的叠片在此塑性变形。因此，消极地影响了转子叠片的强度和对于相对高的转速的性能。
7.在混合技术中，例如在利用铝压力铸造组合铜杆的混合技术中，铜杆仅部分填充转子槽。在此，通过压力铸造，以铝喷射槽的剩余部分，由此导体杆固定在槽中。在此，缺点在于，目前槽没有完全以具有非常高的导电值的铜填充。因此，不能够达到异步电机的所追求的效率等级。


技术实现要素：

8.由此出发，本发明的目的在于，提供异步电机的笼式转子，该笼式转子以简单的方式和方法防止了异步电机在异步电机的高的转速范围中运行时导体杆的振动并且同时该笼式转子具有相对高的铜填充系数。在此，笼式转子的制造应简单并适用于自动加工。此外，异步电机应适用于多个不同的应用目的，这些应用目的要求高的转速和/或高的转矩和/或负载变化。
9.所提出的目的的解决方案通过异步电机的笼式转子的导体杆来实现，该导体杆在导体杆的纵向延展部中在所设置的部段处具有较小硬度，尤其被软退火。
10.所提出的目的的解决方案还通过用于通过下面的步骤制造的异步电机的笼式转
子的方法来实现：
[0011]-提供导磁体，特别是具有布置在径向外部边缘处的、基本沿轴向延伸的槽的叠片组，
[0012]-根据本发明的导体杆轴向地被装入到槽中并且具有关于相应的槽的横截面的间隙配合，并且具有源于导磁体的端侧的导体杆的轴向突出部，
[0013]-轴向镦锻在相应的槽内的导体杆，从而在槽的轴向延伸部中产生在导体杆与槽的内侧之间的限定的临接点，
[0014]-同时或随后将短路环与导体杆的轴向的突出部接触。
[0015]
所提出的目的的解决方案还通过异步电机的笼式转子实现，该笼式转子根据本发明的方法来制造，其中，在槽中的导体杆具有限定的临接点，以便优化在运行中的笼式转子的振动行为。
[0016]
所提出的目的的解决方案还通过具有根据本发明的笼式转子的异步电机来达到，其中，该异步电机具有减小的振动行为。
[0017]
所提出的目的的解决方案还通过应用在例如食品工业、交通运输业、化学工业中机床的驱动系统中的具有根据本发明的笼式转子的至少一个根据本发明的异步电机来达到。
[0018]
根据本发明的导体杆、特别是铜杆因此具有在导体杆的轴向延展部中的一个或多个部段，在这些部段中，导体杆是相对软的。这能够例如通过短暂的电感加热或通过火焰或其他方法的加热在导体杆的特定位置处实现。有利的是，能够在杆制造或在导体杆切割时已经使用该方法。然而，该短暂的加热还能够恰好在导体杆的预定的部段/位置处切割之后进行。
[0019]
在此，分别仅需要短暂加热到再结晶温度之上。在由铜制造的导体杆的情况下，该温度例如为750℃。
[0020]
因此，导体杆在导体杆的轴向延展部的预设的位置处得到具有较小硬度的部段。
[0021]
在具有软退火部段的导体杆的制造方法中，目前为止能够在将导体杆轴向接合到导磁体中之后，通过在导体杆的端侧上的轴向的压力，实现在该较软的部段中的相应的导体杆的镦锻。因为较软的部段位于笼式转子的槽的内部，在槽的内侧处形成导体杆的限定的临接点。因此，防止了在异步电机的运行中的一个或多个导体杆的振动。
[0022]
通过该变形，至少部段式地填充在槽中的导体杆的目前为止相对小的配合间隙。通过导体杆在槽的内壁处的临接，避免了在异步电机的运行中的杆的目前为止的振动。
[0023]
导体杆通过镦锻优选地临接在槽的内壁处，在槽内在导体杆与内壁之间具有间隙配合并且存在导体杆的较软的部段。
[0024]
根据振动的待实现的频率，在导体杆的轴向的延展部中一个或多个这种部段能够被集成或被引入到导体杆中。
[0025]
在没有这种镦锻的情况下得出导体杆的所谓的基础振动f1。利用镦锻得出第一谐振2*f1，利用每导体杆两个镦锻得出3*f1等等。根据导磁体的轴向的长度，导体杆的每长度单位设置一个或多个镦锻，以便通过一个或多个附加使用的振动节点来避免关于导体杆的固有频率的导体杆的振动。导体杆的固有频率通过槽的内壁处的一个或多个附加节点、即临接点为基础频率的两倍高或者几倍高，并且因此在异步电机的运行中位于激发频率之
外。
附图说明
[0026]
根据原则性示出的实施例详细地解释本发明以及本发明的其他有利的设计方案。对此示出：
[0027]
图1示出了导磁体的截面图，
[0028]
图2示出了图1的细节剖视图，
[0029]
图3示出了导体杆，
[0030]
图4示出了在槽中的导体杆的细节视图，
[0031]
图5示出了经过镦锻的导体杆，
[0032]
图6示出了在导磁体中的导体杆的原则性视图，
[0033]
图7示出了槽装置的细节视图，
[0034]
图8示出了具有轴的槽装置，
[0035]
图9示出了具有轴的槽装置的细节视图，
[0036]
图10示出了异步电机的纵向部分。
具体实施方式
[0037]
图1示出了导磁体1的横截面，特别是具有位于在径向外部边缘处的基本沿轴向延伸的槽2的叠片组的横截面，该槽在该实施例中部分打开地示出。部分打开涉及小的槽缝隙3，该槽缝隙指向异步电机5的未详细示出的空气间隙4。此外，示出轴孔6，在轴孔中，之后轴7抗扭地与笼式转子8的叠片组连接。
[0038]
在此，能预设数量的和/或以能预设的形状的槽装置24在内侧处、即在导磁体1的轴孔6的内侧处、尤其在笼式转子8的叠片组的内侧处布置。这在其他的流程中，尤其自图7开始被详细描述。
[0039]
图2示出了具有位于槽2中的导体杆9的槽2的细节视图，该导体杆关于槽2的横截面在圆周方向23上考虑至少部段式地具有圆周的间隙配合部10，使得在槽2中的导体杆9的轴向的装入能够近乎无力地实现并且在此，在槽2的内壁处的不发生切削。
[0040]
在此，iso配合系统的定义被用作间隙配合部10的基础。之后，在槽2内部的导体杆9能够轻微运动或移动，甚至用手运动或移动。决定性的是，通过在预定的部段12处的导体杆9的镦锻，在槽2的内壁与导体杆9之间得出临接区域21。
[0041]
这种导体杆9在导体杆9的预定的、位于纵向延展部的轴向的部段11处软退火，从而在那里设置相对小的硬度。通过小的硬度仅能够如图5中原则性所示，通过轴向外部的力18镦锻导体杆9，从而在该区域中设置导体杆9的加厚部12。通过加厚部12得出在槽2中的导体杆9的在图4中在细节视图中示出的楔入和张开。
[0042]
导体杆9的加厚部12能够在轴向部段11处全面地构造。然而还可行的是，加厚部12仅在相对轴向部段11的单个方向即在径向方向22和/或圆周方向24上出现。决定性的是，在导体杆9与槽2的内壁之间构造限定的临接区域21(参见图2)。
[0043]
本发明能够在双笼式转子中应用不同的槽形状或导体杆横截面如圆形杆、楔形杆、l形杆、高杆、水滴形杆/槽，以及它们的组合。
[0044]
导体杆9的轴向镦锻还能够通过短路环13的安置在导体杆9的从叠片组1突出的轴向的突出部20上实现。因此，能够在一个工作过程中实现两个步骤：短路环13与导体杆9的镦锻和电接触。
[0045]
在导体杆9与短路环13的电接触时设置有不同的可行性。这能够通过机械挤压、焊接过程、感应加热或电加热或其组合来实现。
[0046]
通过在导磁体的内部的相应的槽2中的能预设的部段处的导体杆的根据本发明的楔入/张开，避免了异步电机5的运行中的导体杆9的振动。
[0047]
图6示出了在没有短路环13情况下的笼式转子8，具有在叠片组1的端侧14处导体杆9的轴向突出部20。导体杆9在这种情况下由于镦锻具有在槽2中的在轴向的延伸内的加厚部12。因此，临接区域21安置在槽2的内壁与导体杆9之间。在下面的步骤中安置并且电接触短路环13。
[0048]
图7示出了在轴孔6处的槽装置24的细节视图，轴孔在该实施方案中具有螺纹槽26和两个在两侧的泄压槽25。因此，螺纹槽26具有基本上三角形的轮廓，该轮廓的角设有半径28。因此，它不是半圆槽，而是它具有该轮廓的至少两个不同的半径。在角中有两个较小的半径并且在连接这两个较小半径的部分块30中有较大的半径。
[0049]
在笼式转子8的叠片组的封装时，螺纹槽26还用于各个叠片的对齐。然而，为了在异步电机的相对高的转速时，在从笼式转子8的叠片组到轴7的足够的转矩传递时保证笼式转子8的离心力作用(该离心力作用要求在轴7上的叠片组底座中的高的过盈尺寸)，补充具有泄压槽25的螺纹槽26。仅单独利用螺纹槽26存在叠片在该区域中机械过载的危险。
[0050]
图8示出了具有轴孔的槽装置24的轴孔6，在该槽装置中，轴7被引入轴孔6。
[0051]
图9示出了在细节视图中具有轴7的槽装置24。在此，实施如图7中的槽装置24。在此，存在形状配合区域29和接触区域27。在将轴7轴向结合到轴孔6中时，接片31(即在螺纹槽26与泄压槽25之间的中间块)还导致了通过轴7的制造产生的波浪或凹槽或沟纹的磨光。因此，在螺纹槽26和泄压槽25的区域中形成形状配合区域29。形状配合区域29还用于作为安全装置防止轴7滑入叠片组1内部，并且因此用于改进转矩传递性能。
[0052]
通过槽装置24、即螺纹槽26与泄压槽25的组合，强烈减小了叠片的机械应力，尤其在轴7上的叠片组底座中有高的过盈尺寸时。
[0053]
有利地，槽装置24在轴孔6处均匀地分布，以便得到待传递的转矩的充分的分布。
[0054]
螺纹槽26和/或泄压槽25的轮廓还具有至少部段式的弧形或椭圆弧形的轮廓。因此，在该区域中的机械压力减小，尤其当叠片组1和轴7存在强烈地过高的过盈尺寸时，以便确保所需要的离心力应力和高的转矩传递性能。
[0055]
槽2用于容纳导体杆9。在槽2中的导体杆9通过与定子19的绕组系统16的电磁相互作用形成转矩。螺纹槽26和泄压槽25在槽装置24中，螺纹槽和泄压槽没有形成转矩，而是仅将转矩传递到轴7。
[0056]
图10示出了在原则性的纵向部段中具有根据本发明的笼式转子8的异步电机5。通过在定子15中的绕组系统16与笼式转子8的电磁相互作用实现轴7围绕轴线15的转动。在此，轴7被支撑在轴承17中并且与笼式转子8的叠片组1抗扭地连接。
[0057]
在该实施方案中，笼式转子8示出短路环13，该短路环临接在叠片组1的端侧14处。显而易见地，即使短路环13与端侧14间隔开，也能够实施根据本发明的想法。
[0058]
根据本发明的想法还能够用于转子，在转子中具有永磁体和短路笼。
[0059]
这种异步电机5能够在低压和高压范围中应用。在此，应用范围为工业领域中的驱动和车辆驱动。在此，有利的是，即使在异步电机5的高转速和/或高转矩的情况下，导体杆振动在相应的应用中也不明显。因此，还能够例如保证工件的高的表面质量，该工件通过具有根据本发明的异步电机的机床来制造。