CN105164902B - 用于电动机的转子 - Google Patents

Abstract

一种用于电动机的转子(1)，包括布置在轴(4)上的、由多个彼此绝缘的叠片(10，16)构成的叠片组(2)，该转子应该在特别低的制造耗费的情况下允许电动机的特别高的最大转速和功率。为此，在叠片组(2)的轴向边缘区域中在多个叠片(16)中引入留空部(18)，其如下地布置，即其形成了环绕轴(4)的空腔(22)。

Description

用于电动机的转子

技术领域

本发明涉及一种用于电动机的转子，包括布置在轴上的、由多个彼此绝缘的叠片构成的叠片组，其中，在叠片组的轴向边缘区域中将留空部引入多个叠片中，留空部如下地布置，使得其形成了环绕轴的空腔。

背景技术

电动机用于由电力产生机械的、通常旋转式的能量。在电动机中，由磁场施加到线圈的穿流有电流的导体上的力转换成运动。电动机为此包括静态的定子和在其中旋转的、支承在相应的轴承中的转子。当今多数情况下使用的电动机在此是异步电动机。

对于异步电动机的转子而言存在两种构造形式：在集电环转子电动机中，转子具有线圈(金属线绕组)，其端部借助集电环从电动机中伸出。其在启动期间通过启动变阻器连接并且随着转速的上升而逐渐被短路。

相反，笼式转子电动机基本上更简单地构造：转子由铁叠片组构成，基本上轴向取向的、由非铁金属制成的金属棒嵌入到铁叠片组中。铁叠片组由多个单个的相对绝缘的叠片制成，用于容纳金属棒的槽引入到叠片中。金属棒在两个轴向端部处配设有环形的短路环。

这种类型的笼式转子电动机的所允许的最大转速当今通过短路环的机械负载能力给定。因此，为了进一步提高转速而力求提高短路环的机械负载能力。为此例如设置有支撑环(衬环)，其放置在叠片组的轴向端部处，延伸至轴并且完全地包围短路环。然而，该解决方案的缺点在于相对耗费地引入可硬化的抗压材料，由此确保支撑环的可靠功能。

替代地，支撑环或者衬环能够直接浇铸。该解决方案的缺点在于，衬环必须耗费地置入到压铸模具中。由此使得该成型非常复杂。

此外还已知了所谓的帽环。其是由非磁性的材料制成的套筒，套筒收缩套装在短路环上。为了将套筒可靠地保持在转子上，套筒必须还利用其长度的一部分支承在叠片组上。然而因此，叠片组的该部分不再能用于形成电磁转矩。这在电动机的功率方面产生显著的缺点。

由JP S 61-185047公知了，在叠片组的轴向边缘区域中引入无磁性的钢板，其如下地布置，使得其形成了环绕轴的空腔。

由US 2011/291517 A1和US 2,944,171,A公知了其他的笼式转子。

发明内容

因此，本发明的目的在于，实现一种用于开头所述类型的电动机的转子，其在特别小的制造耗费的情况下允许电动机的特别高的最大转速和功率。

在此，本发明出于以下设想，即短路环的技术上特别简单的稳定能够由此实现，即短路环由转子叠片本身包围和保持。也就是说，转子叠片支撑在轴上并且能够由此形成用于相应的短路环的稳定的束缚部。为此，环绕的空腔引入到轴向边缘处的叠片组中，在空腔中能够容纳短路环。因为该空腔在其宽度方面要包围多个叠片，因此其应该通过使相应的留空部引入、例如冲压到叠片中的方式来形成。因此，通过相应地选择冲压的形状和相邻叠片相对彼此的布置可以形成相应地环绕的空腔。

在有利的设计方案中，相应的留空部在周向方向上延伸并且由径向的撑杆限制。由此已经获得了对于每个留空部的至少部分环绕的空腔，其仅仅通过用于稳定叠片的径向撑杆中断。

为了尽管存在这种中断还能获得连贯的空腔，优选的是，两个叠片的相应的径向的撑杆彼此在周向方向上错开地布置。由此，空腔的中断通过叠片的撑杆穿过在撑杆附近布置的相邻叠片的贯穿的留空部而穿通。该空腔因此曲折地蜿蜒穿过叠片，从而其尽管存在相应的稳定撑杆还是贯穿环绕地设计。

在优选的设计方案中，留空部辐射对称地引入到相应的叠片中。换句话说：相应的叠片如下地设计，即其在以一定的角度围绕由转子的轴形成的中轴线旋转时再次覆盖自己。这极大地简化了例如通过冲压的制造工艺。

进一步优选地是将留空部重合地引入到多个叠片中，也就是说，所有的叠片都具有一致的留空部并且仅仅在周向方向上彼此错开地布置。由此仅仅冲压出唯一的形状，这进一步简化了制造工艺。

通过有利地使叠片的一部分相对于另一部分在轴向方向上基本上以180度除以辐射对称的对称次数错开，实现了制造的进一步简化。换句话说：叠片的一部分的径向撑杆布置在另一部分的留空部的中央。由此获得环绕式空腔的环绕的直角信号类型的、易于制造的规律形状。

有利的是，在空腔中布置有环绕的导电的短路环。

在用于制造所描述的转子的方法中，有利的是，叠片组的叠片由连续的条料冲压而成并且堆叠成叠片组，也就是说，转子借助所谓的冲压板叠技术制成。在此，叠片由条料冲压而成并且在最后的工序中在工作台上彼此堆叠。用于留空部和其布置的上述形状能够在冲压板叠技术中特别简单地实现，因为一方面能够特别简单地引入相同的留空部，并且另一方面能够通过相应地旋转工作台或者在板叠站中的旋转实现在周向方向上的取向。

在本方法的另一个有利的设计方案中，短路环以压铸方法装入到空腔中。短路环通常由铜或者铝制成，其良好的适用于压铸方法。通过留空部所形成的空腔形成了用于该方法的铸模并且短路环被配合精确地装入到叠片中。这能够在一个步骤中随着装入轴向的金属棒实现，金属棒形成了短路笼。由此进一步简化了生产。

电动机有利地包括之前所述的或者利用之前所述的方法制成的转子。因此，这种类型的电动机尽管制造简单而仍具有特别高的最大转速。

利用本发明实现的优点尤其在于，即通过将短路环直接地装入到电动机的转子的叠片组中的环绕的空腔中以技术上特别简单的方式实现了短路环的稳定并因此提高了其最大转速。通过使用冲压板叠技术，该优点被特别低耗费地实现。

附图说明

根据附图进一步说明本发明的实施例。图中示出：

图1是用于笼式转子结构的电动机的转子的部分纵截面，

图2是转子的转子叠片，

图3是转子的端部叠片，

图4是由转子叠片和端部叠片构成的转子在没有装入短路笼时的俯视图，

图5是图4中的俯视图的放大视图，

图6是在装入了短路笼之后的转子的俯视图。

具体实施方式

相同的部分在所有的附图中都配以相同的参考标号。

图1示出了用于电动机的转子1。其设计成笼式转子并且具有在叠片组2中延续的短路的笼，以代替如在集电环转子电动机中的由金属线缠绕而成的、通过集电环供给的线圈。转子1包括布置在轴4上的、由铁制成的叠片组2，由非铁金属、例如铜或者铝制成的金属棒6置入到该叠片组中。金属棒6基本上在轴向方向上延伸，然而其相对于轴向方向稍微在周向方向上倾斜。其在叠片组2的轴向端部处与环绕的短路环8连接。

叠片组2由单个的、彼此相对绝缘的叠片组成，用于容纳金属棒6的留空部冲压到叠片中。这在图2和3中还进一步示出。叠片以冲压板叠方法制造。在该方法中，条料穿过前后不同的冲压工具，从而自动地冲压出连续的结构以及接下来的叠片盘的外形。通过使叠片在最终冲压之后放置到工作台上或者板叠站上并且被组合的方式，如此产生的叠片被组装成叠片组。

金属棒6以压铸方法浇铸到叠片组2的留空部中(槽或者孔)。其由铝或者铜制成。在笼式转子的情况中，在叠片组2中的槽或者孔的数量进而还有金属棒6的数量与未进一步示出的定子的槽数量不同，其或者可以大于或者可以小于定子的槽数量。通常，笼式转子具有比定子少的槽数量。一方面，不同的槽数量用作克服饱和力矩的措施。此外，如此设计的转子能够用于具有不同的极对数量的电动机。

接下来简短地描述笼式转子的工作方式：通过定子线圈的旋转磁场，在金属笼中、也就是在金属棒6和短路环8中感生了转子电压。由于彼此短路的金属棒6，在其中流动着相应的转子电流，转子电流产生自有磁场。定子旋转场与笼式转子场的耦合导致转子1的旋转运动。在转速上升时，不仅感生的转子电压下降，而且转子电流也下降。此外，转子盲阻减少，这导致了在转子电压和转子电流之间的相偏移变小。

最大转速通常通过环绕的短路环8的机械稳定性来限定。因此，短路环在本实施例中以特别的形式集成到叠片组2中。叠片组2在中心部分由通常圆形的转子叠片10构成，如在图2中在轴向的俯视图中示出的那样。转子叠片10是圆形的并且在中央具有用于轴4的孔12。沿着圆周引入相同形状的孔14，其如此地设计，即给出多次对称的辐射对称。其为此相对于穿过轴4的中心点在径向方向上延伸的轴线而镜像对称。

金属棒6的轻微倾斜的布置由此实现，即转子叠片10在周向方向上沿着轴4连续地相对于彼此轻微错开地布置。

相反，叠片组2的、在转子1的这两个轴向的端部区域中最后布置的叠片不同地构造。这样的端部叠片16在图3中示出。其具有与转子叠片10一致的周长并且同样在中心具有用于使轴4穿过的一致的孔12。

然而替代小孔14，每个端部叠片16都具有留空部18，其在周向方向上延伸。其长度如此地确定大小，即其与转子叠片10相比包括转子叠片10的大约三个孔14。留空部同样如此地设计，即给出一种辐射对称，其然而仅仅是八次对称的，也就是说，以整个圆的八分之一进行的旋转使得端部叠片18再次覆盖自身。端部叠片18为此同样相对于穿过轴4的中心点在径向方向上延伸的轴线镜像对称。在留空部18之间保留径向的撑杆20。不仅在转子叠片10中而且在端部叠片16中，孔14或者留空部20在径向方向上通过定义的内半径和外半径界定。

转子1的构造和制造在图4至6中进一步说明。首先，叠片如在图2和3中示出的那样被冲压并且组合成叠片组2，叠片组穿到轴4上，参见图4。叠片组2在中央由转子叠片10构成，其如之前所述的那样在周向方向上连续地相对彼此错开，从而形成轻微倾斜的通道。

相反，两侧形成了叠片组2的轴向接口的端部叠片16如此地布置，即其形成了环绕轴4的空腔22。这在图5中还要放大地示出。为此，在本实施例中，首先，端部叠片16的第一部分24连接到转子叠片10处，第一部分彼此覆盖地布置。之后连接了端部叠片16的第二部分26，其同样彼此覆盖地布置，但是相对于第一部分24以六分之一、即辐射对称的对称次数的刚好一半在周向方向上错开。叠片以所述的方式的整个布置以冲压板叠方法实现。

由此形成在周向方向上贯穿的空腔22，其在周向方向上看具有左侧和右侧交替的撑杆20。现在，短路环8装入到该空腔22中，如图6所示。相应地，端部叠片16的数量如此的确定大小，即其厚度相当于常规的短路环8的对于转子1的符合规划的厚度。

图6示出了制成的转子1。通过孔14在转子叠片10中形成的空腔22和通道以压铸方法用铝、铜或者另外的非铁化合物填充。由此产生转子笼。

压铸工具在此封闭了转子1的轴向端部并且配备有留空部，其与端部叠片16的外部部分26的撑杆20重合。由此，在压铸时产生凸起28，其在撑杆20之上并且还用于在轴向上连接最后的端部叠片16。凸起28也在图1中以截面示出。

Claims (10)

1.一种用于电动机的转子(1)，包括布置在轴(4)上的叠片组(2)，该叠片组由多个彼此绝缘的叠片(10，16)构成，其中，在所述叠片组(2)的轴向边缘区域中在多个所述叠片(16)中引入留空部(18)，所述留空部布置成，使得所述留空部形成了环绕所述轴(4)的空腔(22)，其特征在于，所述叠片组(2)由铁制成，其中在所述空腔(22)中布置有环绕的、导电的短路环(8)。

2.根据权利要求1所述的转子(1)，其中，相应的所述留空部(18)在周向方向上延伸并且由径向的撑杆(20)界定。

3.根据权利要求2所述的转子(1)，其中，两个所述叠片(16)的相应的径向的所述撑杆(20)在周向方向上相对于彼此错开地布置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的转子(1)，其中，所述留空部(18)辐射对称地置入到相应的所述叠片(16)中。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的转子(1)，其中，所述留空部(18)重合地置入到多个所述叠片(16)中。

6.根据权利要求4所述的转子(1)，其中，所述留空部(18)重合地置入到多个所述叠片(16)中。

7.根据权利要求6所述的转子(1)，其中，所述叠片(16)中的一部分叠片(24)相对于另一部分叠片(26)在周向方向上基本上以180度除以辐射对称的对称次数来错开。

8.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)的方法，其中，所述叠片组(2)的所述叠片(10，16)由连续的条料冲压而成并且堆叠成所述叠片组(2)，其中，所述叠片(16)在所述叠片组(2)的轴向边缘区域中布置成，使得所述叠片形成了环绕所述轴(4)的空腔(22)。

9.根据权利要求8所述的方法，用于制造根据权利要求7所述的转子(1)，其中，所述短路环(8)以压铸方法置入到所述空腔(22)中。

10.一种具有根据权利要求1至7中任一项所述的转子(1)和/或具有以根据权利要求8或9所述的方法所制造的转子(1)的电动机。