用于电机的转子的制作方法

本发明涉及一种用于电机的转子，转子包括叠片铁芯，叠片铁芯具有底杆和顶杆被布置于其中的狭槽，杆在轴向方向上延伸超出叠片铁芯以形成绕组端部，其中一个狭槽的底杆分别被连接到绕组端部中的另一个狭槽的顶杆，并且在平面图中，底杆和顶杆在交叉点处叠片铁芯的外侧轴向相交，并且间隙保留在交叉点之间，其中支撑装置被提供，支撑装置具有保持体和至少一个夹具，保持体被径向布置在绕组端部的内部，夹具具有两个腿部和横档，夹具被连接到保持体和顶杆两者，以便借助于保持体径向支撑顶杆。

背景技术：

1、从现有技术，例如被用于抽水蓄能电站中的异步电机中的一开始命名的类型的转子已经变得为人所知，其中异步电机被用作转子和发电机两者。

2、在操作期间，由于转子围绕转子轴线的旋转，离心力作用于转子上，特别是顶杆和底杆上。顶杆和底杆通常在叠片铁芯的区域中通过槽楔抵抗所述离心力而被支撑。在叠片铁芯的外侧，在绕组端部中，这是不可能的，这就是为什么特别是从文件us 5,606,212 a，包括如下夹具的支撑装置已经变得为人所知的原因，该夹具一方面被径向安装在周向环形盘上的绕组端部的内侧，并且另一方面，夹住顶杆和底杆以便抵抗在操作期间作用的离心力来支撑所述顶杆和底杆。所述夹具的腿部从而被引导通过叠片转子铁芯中的两个相邻的间隙，以使得夹具从转子绕组端部的内部伸出到转子绕组端部的径向外部。

3、根据对于电机的特定要求，特别是转子绕组端部的极对的数量、直径和长度、以及顶杆和底杆的尺寸、和顶杆在绕组端部的区域中相对于底杆定位的角度可以有所变化。已经表明就文件us 5,606,212中提出的设计而言，在一些转子的情况下，不允许地高的机械载荷作用于保持体、夹具和/或底杆上。尤其是在其中绕组端部中的间隙紧挨在一起的转子的情况下，从文件us 5,606,212获知的设计导致特别窄的、因此高应力的环形盘，环形盘可能已经受到由于由制造公差引起的变化而被超过的允许机械限值的约束。

技术实现思路

1、这通过本发明来解决。本发明的目的是指定一开始命名的类型的转子，在该转子中，即使是在绕组端部中的间隙尤其是紧挨在一起的情况下，绕组端部的稳定性也以鲁棒的方式是可能的。

2、根据本发明，该目的通过一开始命名的类型的转子来达成，在该转子中，腿部穿过与不同的顶杆相邻的两个间隙伸出。

3、发明人已经发现在对应的实施方案中，具有较大的截面的保持体(其通常被实施为周向环)可以被使用，并且机械载荷从而可以被减小。在来自现有技术的设备中，例如，夹具的腿部总是在直接相邻的间隙之间伸出，因此环绕同一个顶杆，以使得夹具从来都只夹住一个顶杆。

4、在根据本发明的转子实施方案中，腿部因此穿过通常被至少一个其他间隙彼此间隔开的两个间隙伸出，并且夹具因此通常夹住至少两个顶杆。结果，腿部之间的更大的间隔被获得，腿部通常在绕组端部的内部夹住保持体，并且在径向方向上被形式配合地连接到所述保持体。

5、夹具的腿部通常仅在径向方向上延伸。优选地在转子绕组端部的径向外侧连接夹具的横档通常大致平行于轴向方向或者平行于转子轴线延伸。因此，保持体或保持环的轴向延伸通常基本上对应于横档的轴向延伸。

6、这里，术语轴向方向、径向方向和周向方向要从柱面坐标系的意义上来理解，其中轴向方向与转子轴线重合，或者平行于所述转子轴线，转子在按照预期被使用时围绕转子轴线被旋转地布置在定子中。

7、在这种情况下，交叉点表示顶杆和底杆在平面图中的绕组端部的区域中或者在沿着径向方向的视线下在其处相交的点，其中顶杆被布置在离转子轴线比底杆大的径向距离处。这里，间隙表示在对应的视线下底杆和顶杆都不被布置在其处的位置，以使得夹具沿着径向方向从转子绕组端部的内部到转子绕组端部的外部的畅通的通过能够被实现。

8、在对应的实施方案中，横档因此通常跨越至少两个交叉点，以使得至少两个顶杆和至少两个底杆通常通过夹具在径向方向上与支撑装置在运动学上耦合，或者通过夹具在径向方向上被形式配合和/或力配合地连接到支撑装置。

9、作为保持体的对应地放大的截面的结果，根据本发明的设计也可以被用于其中转子绕组端部中的间隙非常紧密地挨在一起的转子中，例如因为顶杆和底杆被实施为非常窄和/或顶杆和底杆以几乎90°的角度相交，尤其是因为横档的长度、以及因此保持体的轴向延伸不是由两个相邻的间隙之间的间隔限定的；相反，保持体的轴向延伸也可以是两个相邻的间隙之间的间隔的倍数。

10、另外，顶杆和底杆的表面压力被减小。

11、此外，对应的转子可以被生成具有减少数量的夹具，尤其是因为在对应的实施方案中一个夹具可以夹住多个顶杆和底杆并且使它们稳定。

12、保持体优选地具有与转子绕组端部的两个间隙之间的间隔的倍数、特别是两倍相对应的轴向延伸，间隙位于沿着周向方向的相同的圆周位置上，也就是说，彼此仅轴向间隔开。就这样的大小的保持体尺寸而言，由制造公差引起的变化对于保持体中的机械应力也具有较小的影响，使得容易的可制造性被确保。

13、原则上，夹具可以以任何期望的方式被安装以便将保持体连接到顶杆，以使得绕组端部在对应的区域中通过夹具在保持体上被支撑，并且因此被径向稳定。因此，横档原则上可以也被布置在转子绕组端部中的径向内部上，在径向内部上，它可以被连接到保持体。

14、优选地，然而，提供的是横档被径向布置在顶杆的外侧，并且被连接到至少两个顶杆。结果，简单的且同时鲁棒的结构在转子绕组端部和定子绕组端部之间的区域中被获得。

15、横档当然也可以夹住两个以上的顶杆，例如三个或四个顶杆。

16、此外，夹具原则上可以以任何期望的方式被连接到保持体，例如被拧到保持体中等。

17、然而，优选地提供的是保持体被实施为环形的，并且腿部向上伸出到保持体的内径，特别是以便减小压力峰值。经由夹具被传送到绕组端部的内部的径向力于是优选地经由保持体的内径或内圆柱表面被施加于保持体。

18、优选地，被可拆卸地连接到腿部的闭合链接件被提供。就所述闭合链接件而言，夹具可以被固定在保持体和绕组端部上的适当位置上。

19、通常，保持体经由闭合链接件被连接到夹具。夹具优选地在径向内侧靠在保持体上，以使得从横档被传送到腿部的离心力(所述力作用于转子绕组端部上并且被夹具吸收)经由闭合链接件被传送到保持体(保持体优选地被实施为环形的)的内径(通常经由表面接触)，以便避免压力峰值。

20、因此，径向力通常从顶杆被传送到横档、从横档被传送到腿部、从腿部被传送到闭合链接件，并且，最后，从闭合链接件被传送到保持体，通常在保持体的内径处。

21、已经证明有效的是，闭合链接件包括腿部穿过其伸出的径向通孔，其中紧固元件，特别是螺母被提供闭合链接件后面的腿部，紧固元件使闭合链接件保持在腿部上。简单的组装从而被确保。利用螺母的可预定义的拉紧扭矩，限定的预紧载荷可以被引入到腿部中，以使得转子绕组端部可以通过可预定义的力被压在保持体上。

22、具体地说，为了使夹具的区域中的沉降和/或蠕动的效应平衡，优选地提供的是在紧固元件和闭合链接件之间，优选地被用预定义的预紧力预紧的弹簧元件，特别是碟形弹簧或螺旋碟形弹簧被布置。在长时间段的操作期间发生的沉降效应因此可以容易地被补偿，使得预定义的预紧载荷也可以保持长时间段。磨合阶段之后的螺母的手动重新拧紧因此不再是必需的。同时，磨合阶段期间的腿部中的不期望的高的预紧载荷被避免。

23、弹簧元件可以通过单个的弹簧、特别是单个的碟形弹簧的串联和/或并联组合来形成。

24、此外，弹簧元件也可以被实施为由相互螺纹连接的扁平金属丝制成的螺旋弹簧，这些弹簧被称为螺旋碟形弹簧。与碟形弹簧堆叠相比，更长的使用寿命从而被实现。与碟形弹簧堆叠相比，还导致简化的组装，尤其是因为与多个碟形弹簧或碟形弹簧堆叠相对应的特性可以通过具有适当长度的螺旋碟形弹簧的使用来获得，以使得部件的数量被减少。

25、通常，弹簧元件在组装期间受到预定义的预紧载荷，以便能够经由弹簧元件在操作期间的对应松弛来补偿沉降效应。限定的预紧载荷可以例如通过套筒或钢套筒来实现，套筒或钢套筒平行于碟形弹簧堆叠被布置或者被布置在螺旋碟形弹簧中，特别是被布置在碟形弹簧堆叠或螺旋碟形弹簧中，并且用作用于螺母的止动件，利用螺母，碟形弹簧或螺旋碟形弹簧被拉紧。螺母因此只可以被拉紧到由止动件的位置或套筒的长度限定的位置，由此弹簧元件的最大变形、以及因此预紧载荷可以被明确地限定。

26、限定的预紧载荷因此可以特别是在不使用液压夹紧缸的情况下被获得，对于液压夹紧缸，足够的空间通常也是不可获得的。

27、如果预紧载荷被选择为使得转子绕组端部(也就是说，顶杆和底杆)仅在额定速度之上升离保持体，则是特别优选的。因此，即使是在数量相对较多的启动/停止循环的情况下，夹具的螺纹的区域中的小的张力振幅被实现，经由螺纹，螺母被连接到夹具。在故障的情况下，机器可以切换到减载速度或超过额定速度的飞逸速度。在这些情况下，止动件充当用于弹簧的过载保护。

28、另外，特别高速的情况下的绕组端部的不允许地大的变形因此可以通过使用止动件而被防止。

29、夹具的腿部通常受到高机械载荷，尤其是因为转子绕组端部的离心力作用于其上。因此已经证明有效的是腿部包括优选地通过螺纹滚压形成的螺纹。结果，可以特别是被实施为螺母的紧固元件可以以鲁棒的方式被布置在夹具上。

30、已经证明有效的是夹具由奥氏体材料、特别是由奥氏体钢形成。一方面，由于在转子绕组端部中占主导的磁场，这是有益的。另一方面，奥氏体材料也已经证明对于对应的应用就机械性质而言是非常有利的。

31、为了能够即使是在高速下也确保转子绕组端部的鲁棒的支撑，优选地提供的是夹具由冷加工金属、特别是冷拔钢形成。

32、有利地，提供的是保持体包括铁素体材料，特别是铁素体钢，或者由这样的材料形成。结果，机械要求可以以特别可靠的方式被满足。

33、如果为了这个目的，提供的是保持体包括细晶粒钢(特别是s460)或淬火的且回火的细晶粒钢(特别是s550q)，则是特别优选的。

34、为了确保绕组端部区域中的特别低的磁损耗，优选地提供的是保持体包括铁素体内部部分和非磁性外部部分，非磁性外部部分特别是由铝、复合纤维材料或层压织物(例如，环氧玻璃布层压板(epgc))组成。保持体可以例如包括铁素体内环和非磁性外环，非磁性外环可以由例如铝、复合纤维材料或层压织物(例如epgc)组成。内环和外环也可以相对于彼此移动。在这种情况下，外环可以在轴向方向上与底杆耦合，并且内环可以在轴向方向上以固定的方式与叠片铁芯耦合。从而也可以提供的是内环和外环之间的接触表面由具有特别低的摩擦系数的材料形成，以便使磨损最小化。

35、如果保持体在轴向方向上以固定的方式被连接到叠片铁芯，则特别鲁棒的设计被实现。为了这个目的，保持体可以通过例如螺钉被连接到压力板，压力板继而以固定的方式被连接到叠片铁芯。

36、为了防止作用于缠绕旋转物上的离心力导致叠片铁芯的附加机械载荷，优选地提供的是保持体被连接到叠片铁芯以使得其可以在轴向方向上被移动，特别是借助于径向引导件。因此确保绕组端部区域中的离心力仅导致绕组端部和保持体的变形，而不是叠片铁芯的径向变形，尤其是因为保持体然后在径向方向上被与叠片铁芯解耦。引导件可以例如在保持体中或者在压力板中包括狭槽并且在压力板中或者在保持体中包括对应的引导销。

37、优选地提供的是以固定的方式被连接到叠片转子铁芯的部件(特别是压力板)包括在径向方向上行进的第一引导装置，特别是径向狭槽，并且保持体包括与第一引导装置啮合的对应的第二引导装置，特别是引导销，以使得经由相互作用的引导装置，保持体被连接到叠片铁芯以使得其可以在径向方向上被移动并且在周向方向上被固定。

38、根据转子绕组端部的尺寸，单个(通常是周向的)保持体原则上可能已经是足够的，保持体通常经由以分布式的方式被布置在圆周上的夹具在径向方向上与转子绕组端部耦合。尤其是在非常大的绕组端部的情况下，优选地提供的是在轴向方向上，多个、特别是三个保持体被提供，保持体经由径向引导装置在周向方向上被运动地耦合并且可以在径向方向上相对于彼此被移动，其中径向引导装置优选地由径向狭槽和与径向狭槽啮合的对应的引导销形成。单个的保持体因此可以在轴向方向上和在周向方向上相互支撑并且在叠片转子铁芯上被支撑，并且它们仍可以在径向方向上相对于彼此被移动。这是有利的，特别是因为转子绕组端部在轴向端部处具有的径向变形可以大于在靠近叠片铁芯的区域中具有的径向变形。

39、为了保持体与叠片转子铁芯的鲁棒的轴向连接，已经证明有效的是保持体通过螺钉被轴向连接到压力板，其中螺钉从轴向上最外面的保持体连续延伸到压力板，并且特别是在限定的预紧载荷下。尽管如此，为了确保单个的保持体之间的径向移动性，螺钉可以例如被引导通过保持体中的孔，孔大于螺钉。

40、具有叠片转子铁芯的电机通常被生产为使得叠片转子铁芯被收缩配合到转子体上，其中在轴向方向上从内部延伸的开口可以被提供在转子体上以用于叠片转子铁芯的通风。叠片转子铁芯的收缩配合因此导致与叠片转子铁芯被收缩配合到其上的开口和臂相对应的叠片转子铁芯的变形。

41、尽管如此，为了即使当转子通过使用收缩配合被形成时也确保保持体在径向方向上的特别可靠的引导，并且为了避免保持体在周向方向上相对于叠片转子铁芯的移动，其中转子包括具有以分布式的方式被布置在周向方向上的臂和被布置在臂之间的开口(冷却空气可以通过开口被供应给叠片转子铁芯)的转子体的设计已经证明是有效的，其中叠片铁芯被收缩配合到转子体上，其中径向延伸的第一引导装置沿着周向方向被布置在压力板的区域中的与臂的位置相对应的位置处和/或被布置到压力板的区域中的位于臂之间的中心处的位置。因此，压力板、并且还有叠片转子铁芯在收缩配合期间仅在这些位置处径向变形，并且逐区域的扭转在这些区域中不发生，由此引导件将被弯曲并且引导件的正常运转在所有的操作条件下都将不再被确保。位于臂上的中心处并且位于臂之间的中心处的这些位置因此也可以被表示为无扭转区域。

42、通常，杆被大致平行于轴向方向定向。此外，夹具的腿部通常被大致定向在径向方向上。结果，腿部基本上仅由于拉紧而受到载荷，并且，特别是，腿部的弯曲和扭转载荷基本上被避免。

43、根据绕组端部的大小，可以提供的是多个夹具沿着周向方向以分布式的方式被布置。夹具被定位在转子绕组端部的整个圆周上以使得它们通常按规律的间隔被分布在周向方向上。

44、另外，根据绕组端部的大小，如果多个夹具被提供在轴向方向上，则可以是有益的。因此，夹具优选地在周向方向和轴向方向两个方向上以分布式的方式被布置在转子绕组端部上，以便借助于内部保持体使转子绕组端部在多个位置处均匀地稳定。

45、通常，提供的是保持体包围转子轴线，并且特别是被实施为板形的，优选地环形的，特别优选地被实施为环形盘。作用于保持体上的离心力然后可以被特别好地吸收，以使得导致绕组端部的良好稳定。

46、如所陈述的，如果夹具的腿部处于预紧载荷下，以使得保持体被压靠在转子绕组端部的一个或更多个底杆上，则可以是有益的。在操作期间，转子绕组端部的顶杆和底杆变暖，杆通常由铜组成或者包括铜，并且因此还在轴向方向上膨胀。如所陈述的，保持体可以被连接到叠片铁芯以使得其被轴向地固定，特别是经由螺钉，并且可以在不同于绕组端部的轴向方向上经受膨胀，膨胀特别是较小的。为了避免保持体和底杆之间在轴向方向上的相对移动以及热应力的情况下的损害，优选地提供的是在保持体和底杆之间，在至少一侧上包括由具有低摩擦系数的材料、特别是由特氟龙-碳板形成的表面的滑动装置被布置。滑动装置有利地也被实施为包围转子轴线的部件。

47、有利地，滑动装置以固定的方式被连接到底杆，并且以轴向可移动的方式被连接到保持体。滑动装置因此通常利用由具有低摩擦系数的材料形成的表面在保持体或在以固定的方式被连接到保持体的部件上滑动。

48、滑动装置优选地包括由具有低摩擦系数的材料、特别是由径向高度为1mm至20mm、特别是2mm至10mm的特氟龙-碳板形成的抗摩擦层。

49、此外，如果滑动装置包括由顺磁性材料、特别是由铝或环氧玻璃布层压板形成的层，则可以是有益的，其中在轴向方向上行进通过所述层的孔优选地被提供。利用孔，转子绕组端部的通风因此也可以在该区域中被改善。层通常在周向方向上完全围绕转子轴线延伸，并且因此使保持体在整个圆周上与底杆分离，保持体可以由铁磁材料组成、或者包括这样的材料。

50、为了避免泄漏电流，如果滑动装置包括通过绝缘层与底杆分离的金属层，绝缘层以固定的方式被连接到金属层，则可以是有益的，其中绝缘层特别是包括环氧玻璃布层压板。

51、作为该绝缘层的结果，滑动装置也可以在底杆上被支撑。