CN111788759B - 转子、异步电机和压盘的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于异步电机的转子，包括：‑转子轴(10)，‑在运行中磁活性的转子元件，包括叠片组(11)，多个短路杆(12)和多个短路环(13、14)，‑多个压盘(15、16)，在压盘之间至少布置所述叠片组(11)，其中压盘(15、16)与转子元件中的至少一个轴向连接，以及‑至少一个形状配合元件(17)，其连接压盘(15、16)中的一个和转子元件中的一个，其中在叠片组(11)和转子轴(10)之间构造间隙或缝隙(18)，压盘(15、16)扭矩锁合地与转子轴(10)相连，并且形状配合元件(17)连接压盘(15、16)中的一个和转子元件中的一个以在转子轴(10)与转子元件之间沿转子轴(10)的周向方向传递扭矩，其中扭矩在运行中通过转子元件导入。此外本发明还涉及一种异步电机和一种压盘的应用。

Description

转子、异步电机和压盘的应用

技术领域

本发明涉及一种转子、一种异步电机和一种压盘的应用。

背景技术

在电动机的转子制造中，转子的磁活性部分必须固定在转子轴上。一般地，转子的该部分由堆叠的叠片构成。在此，在永磁同步电机(PSM)中设置有集成到堆叠的叠片中的轴向永磁体。在异步电机(ASM)或感应电机中，堆叠的叠片具有集成的、轴向布置的短路杆。普遍已知的是，为了将扭矩从叠片传递到转子的转子轴上，使用径向的压配合连接，例如通过将叠片收缩到转子轴上。

这种径向的压配合连接例如由开头所述的EP 2 149 970 B1已知。在此，异步电机的转子具有转子轴和转子叠片组，所述转子叠片组与转子轴抗扭地连接。转子叠片组在侧面通过压板封闭并且与压板螺纹连接。此外，转子叠片组具有用于容纳短路杆的槽，短路杆的端部通过短路环相互连接。在此，每个压板与相应的短路环在切向上通过在压板中和在短路环上的互补构造的成型部形状配合地连接。因此，压板增加了总重量，从而实现了系统固有频率方面的改进。因此，压板具有稳定整个系统和降低短路杆断裂危险的功能。在此，通过转子叠片组与转子轴的抗扭连接实现扭矩传递。在用于扭矩传递的径向压配合连接中不利的是转子轴和转子叠片组的接触面的机械加工耗费高。

此外，由DE 10 2014 106 614 A1已知一种具有叠片组的转子轴，其中，在转子轴和叠片组之间构造间隙。在此，叠片组通过两个安装在转子轴上的压盘之间的轴向挤压而力配合地保持。至少其中一个压盘通过力-形状配合连接与转子轴相连。扭矩仅通过叠片组和压盘之间的力配合的压配合连接传递。因此，为了传递高扭矩，经常使用拉杆形式的附加连接元件。

通常，在用于异步电机的转子中难以借助压盘实现叠片组的轴向的压配合连接，因为短路杆嵌入到转子片的径向的外部区域中。因此，拉杆不能设置在外部区域中。此外，在转子片的径向靠内的区域中，拉杆的安装在机械上和磁性上是不利的。因此，用于异步电机的具有轴向压配合连接的转子在传递扭矩时被限制在限定的扭矩范围内。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种用于异步电机的转子，该转子可以通过改进的结构用于传递高扭矩。此外，本发明的目的在于，提出一种异步电机和一种压盘的应用。

本发明基于以下构思，提供一种用于异步电机的转子，其包括：

-转子轴，

-在运行中磁活性的多个转子元件，其包括叠片组、多个短路杆和多个短路环，

-多个压盘，在压盘之间至少布置有所述叠片组，其中，所述压盘与所述转子元件中的至少一个轴向连接，

其中，设置有至少一个形状配合元件，其连接压盘中的一个和转子元件中的一个，

其中，在所述叠片组和所述转子轴之间构造有间隙或缝隙。压盘与转子轴扭矩锁合地连接。在此，压盘可以通过安装方法利用转子轴的事先的滚压而与转子轴连接。形状配合元件将压盘中的一个与转子元件中的一个相连，以在转子轴和转子元件之间沿转子轴的周向方向传递扭矩。在运行中通过转子元件导入扭矩。在此，周向方向相应于围绕转子轴的切向方向。

通常，短路环在其构造方面不局限于环形。短路环可以具有三角形、矩形或多边形的几何形状。此外，短路环可以具有圆形形状、圆环形状或其他几何形状。短路环能够单部件地、尤其一件式地、或者多部件地、尤其多件式地构成。换言之，短路环能够构成为单个部件或者由多个短路环区段或多个短路环元件组装而成。在此，相应的短路环区段能够分别与短路杆一件式地构造。此外，短路环区段能够与相应的压盘一件式地、尤其整体地构造。同样地，短路环区段能够构造为单个的、尤其单独的短路环元件。

本发明具有各种优点：

由于在叠片组和转子轴之间构造有间隙或缝隙，所以叠片组不抵靠转子轴的周面。因此，在叠片组的区域中仅需遵循粗略的转子轴制造公差，由此降低了转子轴的机械加工耗费并且因此节省了制造成本。叠片组与前述短路杆和短路环一样在运行中是磁活性的转子元件。在此，待传递的扭矩在运行中通过一个或多个转子元件经由形状配合元件在转子轴的周向方向上导入到压盘中。因此，在围绕转子轴的切向方向上实现扭矩向压盘中的导入。通过压盘与转子轴的扭矩锁合的连接将扭矩传递到转子轴上。换句话说，扭矩不是通过转子元件直接传递到转子轴上，而是间接地通过压盘传递。在此，转子元件与压盘的形状配合的连接实现了高扭矩从转子元件到转子轴的与转速无关的传递。因此，实现了用于传递转矩的防故障的或者说防脱开的连接。

本发明的另一个优点在于，通过经由压盘传递扭矩，取消了用于建立叠片组与转子轴的径向压配合连接、尤其是扭矩锁合连接的高耗费，并且因此节省了制造成本。此外，通过减少连接元件还节省了材料成本。

优选地，叠片组通过压盘以100-150kN的轴向张紧力夹紧。由此，即使在短路笼或叠片组沉降或流动时也能够通过摩擦力配合来承受扭矩。此外，由此可以有利地通过分布至应力引起的摩擦力配合和由形状配合元件引起的形状配合划分可传递的扭矩。

在一种特别优选的实施方式中，形状配合元件连接压盘中的一个和叠片组。压盘在轴向方向上贴靠在叠片组上。这具有的优点是，压盘直接张紧或挤压叠片并由此直接张紧或挤压叠片组。因此防止短路环、尤其由铜制成的短路环的流动。

在一种优选的实施方式中，形状配合元件连接压盘中的一个和短路环中的一个。压盘在轴向和/或径向方向上贴靠在短路环上。在此，轴向方向相应于转子轴的纵向方向。径向方向对应于垂直于转子轴的旋转轴线的方向。在此有利地，能够实现用于传递扭矩的简单且成本低廉的结构。在此，用于张紧或压紧叠片组的相应的压盘的压紧力与短路环的流动特性相关。

优选地，形状配合元件布置在压盘的端面处且平行于转子轴的旋转轴线延伸。压盘的端面在加工或制造形状配合元件时实现了容易的可接近性，由此降低了校正耗费和制造成本。

进一步优选地，形状配合元件通过压盘的轮廓化的(profiliert)周面形成并且径向于转子轴的旋转轴线延伸。轮廓化的周面在此可构造在压盘和/或所属的转子元件上、例如在短路环上。轮廓化的周面可构造成有槽纹的和/或波浪形的。这具有的优点是，实现了在压盘和转子元件之间的改善的扭矩传递。此外，这实现了待传递的扭矩从转子元件径向直接地、尤其无转向地导入到压盘中。换句话说，由此通过减少转向结构实现了从转子元件到压盘的改善的扭矩传导，由此实现了从磁活性的转子元件到转子轴的高扭矩的传递。

在一种优选的实施方式中，形状配合元件构成销状的凸起或销状的凹部。在此，形状配合元件可以构造在压盘中和/或压盘上。此外，形状配合元件也能够构造在至少一个转子元件之中和/或之上。各个形状配合元件在此沿转子轴的纵向或者说沿轴向延伸。这有利地实现了在压盘和转子元件之间形成槽/榫连接。由此实现稳定且固定的形状配合连接。在此，压盘的形状配合元件和转子元件的形状配合元件彼此直接相对地布置。在此，压盘和转子元件的形状配合元件相互啮合。在此，分别相对布置的形状配合元件可以彼此互补地构造。相对布置的形状配合元件也可以具有彼此不同的、尤其是彼此不互补地构造的形状。在此，通过接合形状配合元件实现一个和/或两个形状配合元件的塑性变形，由此形成力配合的和/或形状配合的连接。

在另一实施方式中，形状配合元件形成楔形的突出部或楔形的凹部。楔形的突出部或楔形的凹部可构造在压盘中和/或在压盘上。此外，楔形的突出部或楔形的凹部能够构成在转子元件之中和/或之上。在此，相应的形状配合元件沿径向方向向内朝向转子轴延伸或者沿径向方向从转子轴向外延伸。这同样有利地实现了在压盘和转子元件之间形成槽/榫连接。由此实现稳定且固定的形状配合连接。在此，压盘的形状配合元件和转子元件的形状配合元件彼此直接相对地布置。在此，压盘和转子元件的形状配合元件相互啮合。在此，分别相对布置的形状配合元件可以彼此互补地构造。相对布置的形状配合元件也可以具有彼此不同的、尤其是彼此不互补地构造的形状。在此，通过接合形状配合元件实现一个和/或两个形状配合元件的塑性变形，由此形成力配合的和/或形状配合的连接。

形状配合元件能够形成多边形轮廓。多边形轮廓在此可以构造在压盘的周面上。此外，转子元件可以具有凹部，该凹部构造成与压盘的多边形轮廓互补。在此有利地，通过将转子元件接合到压盘上建立形状配合的连接，由此实现高扭矩的传递。

优选地，形状配合元件使叠片组和转子轴定心。在装配转子时，形状配合元件附加地用作定心辅助件。由此，简化了转子元件和压盘到转子轴的精确装配，由此降低了装配耗费并且因此降低了制造成本。因此，叠片组相对于转子轴简单且快速定心地定向或装配。

在一种特别优选的实施方式中，短路环中的至少一个在轴向方向上布置在叠片组和所述压盘之一之间。在此，压盘中的至少一个可贴靠在其中一个短路环的轴向布置在外部的端侧处。这具有的优点是，通过短路环和压盘之间的形状配合连接的简单结构实现了到转子轴的改善的扭矩传导。构造为销状凸起的形状配合元件可以具有轴向的内孔。这具有的优点是，轴向内孔在压盘和短路环的材料不同的情况下补偿压盘和短路环的径向变化的膨胀。在此，容纳切屑的袋可以构造在所述形状配合元件旁边。在短路环的形状配合元件与压盘的形状配合元件接合时，这些形状配合元件中的至少一个塑性或弹性地变形。在此，袋容纳形状配合元件的变形的材料。袋形成用于容纳变形的材料、尤其是切屑的材料空间。在此有利的是，在接合时不出现不允许的材料应力并且由此防止形状配合元件的损坏。

在一种优选的实施方式中，短路环中的至少一个和所属的压盘可在轴向方向上相对彼此运动。在此，相应的压盘贴靠在叠片组上，由此压盘的压紧力直接作用到叠片组中。因此有利地建立轴向的挤压配合，通过该挤压配合可以通过形状配合元件传递高的扭矩。

在另一优选的实施方式中，形状配合元件适配于在短路环中的至少一个和所属的压盘之间的轴向相对运动。这能够实现对短路环并且因此对短路杆的浮动支承。在此有利的是，通过短路环相对于压盘的轴向可运动性来防止热应力。此外有利的是，不会有变化的载荷作用到所属的压盘上。在此，补偿元件可以布置在短路环和压盘之间，用于补偿轴向的相对运动。在此，补偿元件可以包括弹簧元件，该弹簧元件对短路环加载以沿轴向方向作用的弹簧力。这具有的优点是，弹簧元件在短路环轴向运动时一方面受控地吸收该轴向运动，并且另一方面提高了向短路环的弹簧力。因此，能够实现短路环的受控的轴向相对运动。

优选地，短路杆被引导穿过压盘中的至少一个，其中，短路杆和压盘在轴向方向上可相对运动。因此，有利地可以防止由于短路杆的热膨胀而损坏压盘。

在此特别优选的是，一侧的短路环位于压盘和叠片组之间，而在另一侧，另一个短路环在轴向上位于另一压盘的外部。由此可以构造单侧浮动的短路笼，其仅朝一侧相对于短路盘可运动地构造。短路笼的由于热膨胀引起的轴向膨胀由此可以限制在一侧上，由此可以更好地控制由于热膨胀引起的不平衡。

进一步优选地，压盘中的至少一个在轴向方向上布置在叠片组和短路环之一之间。由于压盘与对应的短路环的构件集成的构造，这样实现了紧凑的结构形式。压盘中的至少一个可具有加强环，该加强环在径向外部固定对应的短路环。在此有利的是，在运行中在短路环上出现的离心力通过加强环承受并且直接导入压盘中。因此，短路杆被卸载。此外，压盘中的至少一个可具有环形的侧凹，其在径向内部固定对应的短路环。在此，通过侧凹同样将在短路环上出现的离心力直接导入到压盘中并且由此使短路杆卸载。

此外，本发明的目的通过一种用于异步电机的转子来实现，该转子包括：

-转子轴，

-在运行中磁活性的转子元件，其包括叠片组、多个短路杆和多个短路环，

-多个压盘，在该压盘之间至少布置所述叠片组，其中，所述压盘与所述转子元件中的至少一个轴向连接，

其中，所述压盘和短路环彼此一件式地构造并且扭矩锁合地与所述转子轴连接，并且为了传递所述转子轴和所述叠片组和/或所述短路杆之间的扭矩而在所述转子轴的周向上连接。

通过压盘与对应的短路环一件式的构造确保非常高的扭矩传递并且此外实现转子的简单的结构。通过一件式的构造降低了材料成本和制造成本。此外，通过减少构件有利地简化了安装并且节省了重量。

在一个实施方式中，压盘中的至少一个具有平衡元件。在此，压盘通过平衡元件具有双重功能，其中，通过取消附加的平衡元件而减少构件，从而简化了转子的结构并且降低了制造成本。

压盘和短路环可通过至少一个弹性的连接元件在轴向方向上可相对运动地连接。在此，在压盘和短路环之间可构造有环状间隙。在此，形式为接片的弹性的连接元件可桥接环状间隙并且在轴向方向上可相对运动地连接压盘和短路环。在此，这些接片可以s形地构造。通过弹性的连接元件使得短路杆可以在轴向方向上膨胀。在此，连接元件允许短路环相对于压盘的轴向偏置。有利地，短路环在短路杆膨胀时建立反张紧力、尤其弹簧力。

在另一优选的实施方式中，弹性的连接元件具有在压盘和短路环之间具有材料削弱部的区域，该区域可在轴向方向上弹性变形。具有材料削弱部的区域可以包括环绕的槽，该槽在轴向方向上在压盘和短路环之间延伸。通过弹性的连接元件，由于短路杆在轴向方向上的膨胀而出现的热应力得以补偿。在此，连接元件允许短路环相对于压盘的轴向偏置、尤其倾斜偏置。有利地，短路环在短路杆膨胀时建立反张紧力、尤其弹簧力。

在本发明的不同的实施方式中可以考虑并且可行的是，压盘、叠片组的叠片和短路环由针对相应的目的优化的材料制成。尤其地，压盘可由钢制成，而短路环可由铜合金或铝合金制成，以及叠片组的薄片可由电工钢制成。这些部件在此也可以用塑料注塑包封。尤其是通过这种注塑包封可以相应地将短路环与压盘相互连接成一件式的构造。替代地，可能的是，当压盘和短路环由不同的材料制成时，用短路环绕铸或浇铸压盘。

本发明的一个并列的方面涉及一种具有前述类型的转子的异步电机。

本发明的另一个并列的方面涉及至少一个压盘用于异步电机的转子的应用，连同至少一个在压盘的周向上形状配合地作用的形状配合元件，其用于在转子轴的周向上在异步电机的转子轴和磁活性的转子元件之间传递扭矩。

优选地，转子包括组装的转子或铸造转子，即铸造或组装的短路笼。

短路笼可以被组装或铸造。组装的短路笼可以理解为由多个短路杆和短路环构成的短路笼，其中整个短路笼或其部分浇注到或者浇铸到叠片组之中或之上。组装的短路笼是一种笼，其中预制的短路笼部件被引入到转子叠片组中或上。部分组装和部分铸造的短路笼可以视作铸造和组装的短路笼的混合形式。例如，这种混合形式是由插入的短路杆和铸上的短路环构成的短路笼。

本发明涉及短路笼的铸造、组装或混合形式。

优选地，尤其在铸造结构形式的短路笼中，压盘具有径向和/或轴向锥形的形状配合元件。这减小了在凝固过程中由于收缩或损耗而出现的在短路笼和压盘之间的间隙。

通过这些措施可以有利地在相应的压盘和叠片组之间施加附加的轴向压应力。

对于根据本发明的压盘用于异步电机的转子的应用的优点，参考结合对转子所阐述的优点。此外，所述应用能够替代地或附加地具有之前关于转子所提到的单个特征或多个特征的组合。

附图说明

下面将参照附图进一步说明本发明的其他细节。所示实施方式展示了根据本发明的转子可以如何构造的示例。

在这些附图中，

图1示出了根据本发明的一个实施例的叠片组的前视图；

图2a示出了根据本发明的一个优选的实施例的具有位于内部的短路环的转子的纵剖面；

图2b示出了根据图2a的转子的形状配合元件的纵剖面的细节图；

图3示出了装配根据图2a和图2b的转子的顺序；

图4a示出了根据图2a和图2b的转子的纵剖面的局部视图；

图4b示出了根据本发明的一个实施例的具有位于内部的短路环和补偿元件的转子的纵剖面的局部视图；

图4c示出了根据本发明的另一实施例的具有位于内部的短路环和补偿元件的转子的纵剖面的局部视图；

图4d示出了根据本发明的一个实施例的具有位于外部的短路环的转子的纵剖面的局部视图；

图4e示出了根据本发明的另一实施例的、具有位于外部的短路环的转子的纵剖面的局部视图；

图4f示出了根据本发明的一个实施例的转子的纵剖面的局部视图，其中，短路环和压盘一体地构成；

图4g示出了根据本发明的另一实施例的转子的纵剖面的局部视图，其中，短路环和压盘一体地构成；

图4h示出了根据本发明的另一实施例的转子的纵剖面的局部视图，其中，短路环和压盘一体地构成；

图5示出了根据本发明的一个实施例的具有用于容纳短路杆的通孔的压盘的前视图；

图6示出了根据本发明的一个实施例的按照图4d的转子的压盘和短路环的前视图；

图7a示出了根据本发明的一个实施例的具有径向构造的形状配合元件的压盘的前视图；

图7b示出了根据本发明的一种实施例的、具有径向构造的形状配合元件的短路环的前视图，和

图8示出了根据本发明的一个实施例的短路环和压盘的前视图，所述短路环和压盘一体地构成并且通过弹性的连接元件连接；

图9a-9c示出了铸造的短路笼的实施例，所述短路笼具有锥形的形状配合元件。

具体实施方式

图1示出了由多个单独的叠片形成的叠片组11的前视图。该叠片组11具有中央通孔。根据图1，中央通孔构造为圆形。中央通孔也可以具有其它几何形状，例如多边形或自由形状。

此外，叠片组11的每个叠片在外部的面区域中具有多个另外的用于容纳短路杆12的通孔。在此，另外的通孔由具有长形形状的槽构成。槽也可以具有其他几何形状和/或自由形状。这些槽在各自的叠片中径向环绕该中央通孔地构造。在此，槽均匀分布地围绕中央通孔设置。这些槽也可以不同分布地、特别是成组分布地围绕相应叠片的中央通孔布置。叠片组11的叠片如此相互堆叠，使得这些叠片的中央通孔和槽相互对准地布置。

根据图2a示出转子的纵剖面。转子包括转子轴10、两个压盘15、16和根据图1的叠片组11。此外，转子具有短路笼。在此，短路笼由多个短路杆12和两个短路环13、14构成。

短路笼一件式地、尤其由铸件构造。短路笼也可以多部件地、特别是多件式地构造。短路杆12嵌入到叠片组11的槽中并且延伸穿过整个叠片组11。短路笼的短路环13、14分别设置在叠片组11的各一个端侧上。短路环13、14以内侧直接贴靠在叠片组11上。短路环13、14的内侧在转子轴10的轴向纵向方向上面向叠片组11。相应的短路环13、14在转子轴10的纵向方向上侧向地限定叠片组11。

叠片组11和转子轴10彼此同轴地布置，其中，叠片组11被推到转子轴10上。在此，在叠片组11的中央通孔和转子轴10之间构造间隙或缝隙18、尤其是气隙。

短路环13、14同样与转子轴10同轴地布置。在此，短路环13、14的中央通孔构造成大于转子轴10的外直径。在短路环13、14的中央通孔的内表面和转子轴10的外表面之间同样构成间隙或缝隙、尤其是气隙。

短路环13、14分别在外侧上具有多个形状配合元件17。在此，形状配合元件17平行于转子轴10的旋转轴线延伸。短路环13、14的外侧在转子轴10的轴向的纵向方向上背离叠片组11。形状配合元件17具有矩形的纵向横截面形状。因此，形状配合元件17例如构造为圆柱形、矩形或三角形。形状配合元件17也可以具有其它横截面形状，例如L形或C形。

压盘15、16分别具有中央通孔。此外，每个压盘15、16包括多个形状配合元件17，它们设置在压盘15、16的端面上。在此，压盘15、16的形状配合元件17与相应的短路环13、14的形状配合元件17互补地构造。分别相对置地布置的形状配合元件17也可以具有彼此不同的、尤其是彼此不互补地构造的形状。形状配合元件17将压盘15、16和短路环13、14相连，其中，压盘15、16在转子轴10的轴向的纵向方向上贴靠在短路环13、14上。压盘15、16与短路环13、14通过形状配合元件17形状配合地、尤其是抗扭地连接，以在转子轴10的周向上传递扭矩。

压盘15、16从中央通孔径向向外地具有材料减少部。由此在运行中降低了出现的离心力并且提高了转子的使用寿命。此外，由此减小了在形状配合元件17上出现的径向力。为了减小出现的离心力，压盘15、16也可具有其它的和/或附加的减小离心力的结构特征。相应的压盘15、16与转子轴10扭矩锁合地连接。扭矩锁合的连接可以形状配合地和/或力配合地构成。相应的压盘15、16也可以附加地与转子轴10材料配合地连接。此外，为了将相应的压盘15、16与转子轴10连接，可考虑上述连接方式的组合。

如在图2a中所示，短路环13、14在轴向方向上设置在压盘15、16和叠片组11之间。在此，轴向方向相应于转子轴10的纵向方向。压盘15、16被压装到转子轴10上并且被压到短路环13、14上。短路环13、14和叠片组11夹紧或者说张紧在压盘15、16之间。因此，在压盘15、16、短路环13、14和叠片组11之间产生轴向的压配合连接。安装顺序将在后面详细说明。

在此，待传递的扭矩由短路杆12经由短路环13、14的形状配合元件17导入压盘15、16中。通过压盘15、16将扭矩传递到转子轴10上。

图2b示出了根据图2a的形状配合元件17的形状配合连接。短路环13的形状配合元件17具有在形状配合元件17的基部上的材料凹部。材料凹部在此通过容纳切屑的袋20构成。在此，袋20沿着形状配合元件17在转子轴10的轴向的纵向方向上延伸到短路环13中。袋20可以在短路环13中完全环绕或部分环绕形状配合元件17地构造。袋20构造在形状配合元件17旁边。袋20也可以在短路环13中相对于形状配合元件17区段式侧凹地构造。

在短路环13的形状配合元件17与压盘15的形状配合元件17接合时，至少一个形状配合元件17塑性或弹性地变形。在此，袋20容纳形状配合元件17的变形的材料、例如切屑。袋20形成用于容纳变形材料的材料空间。在此有利的是，在接合时不出现不允许的材料应力并且由此防止形状配合元件的损坏。此外，由此在形状配合元件之间建立压配合连接。

如在图2b中所示，短路环13的形状配合元件17形成销状突起并且压盘15的形状配合元件17形成销状凹部。在接合状态中，形状配合元件17形成压盘15和短路环13之间的槽/榫连接。在此，压盘15的形状配合元件17和短路环13的形状配合元件17直接相互对置地布置。在此，压盘15和短路环13的形状配合元件17能够彼此同轴地布置。这以形状配合元件17的旋转对称的构造为前提。

如在图2b中可良好地看出，压盘15和短路环13的形状配合元件17相互嵌接。分别对置地布置的形状配合元件17可以彼此互补地构造。分别相对置地布置的形状配合元件17也可以具有彼此不同的、尤其是彼此不互补地构造的形状。

在短路环13的形状配合元件17与压盘15的形状配合元件17接合时，一个和/或两个形状配合元件17可发生塑性变形。在此，短路环13与压盘15力配合和/或形状配合地连接。压盘16和短路环14的形状配合元件17以及它们的连接与前文所述的压盘15和短路环13的形状配合元件17相同地构造。

根据图3示出了在组装根据本发明的转子时的装配步骤的顺序。在此，如前文在图1至图2b中所描述的那样，转子组成部分装配在转子轴10上。在第一装配步骤中，压盘15通过接合与转子轴10扭矩锁合地连接。在第二装配步骤中，叠片组11通过短路环13的形状配合元件17与压盘15在转子轴的周向上形状配合和/或力配合地连接。在此，形状配合元件17使叠片组11和转子轴10定心。换句话说，叠片组11和转子轴10由此相互定心地定向。在第三装配步骤中，压盘16紧接着通过形状配合元件17在转子轴的周向上与短路环14形状配合和/或力配合地连接。在此，压盘16与转子轴10扭矩锁合地连接。压盘16由此将短路环14、16和叠片组11压向压盘17的端面。由此产生轴向的压配合连接，其中，压盘15、16将短路环13、14压靠到叠片组11上。装配不限于上述顺序。转子组成部分也可以以不同的顺序安装到转子轴10上。

在对图4a至图4f的以下描述中，叠片组11的构造及其在转子轴10上的布置与根据图1、图2a和图3的叠片组11相同。此外，压盘15与转子轴10的抗扭的或扭矩锁合的连接(如在图2a中所描述的那样)相应于根据图4a至图4h的压盘15与转子轴10抗扭的连接。此外，图4a至图4h的关于压盘15和短路环13的随后的说明相应于压盘16和短路环14的说明。例如，这涉及压盘15和短路环13的构造和布置以及待传递的扭矩从短路杆12经由短路环13和压盘15到转子轴10上的走向。

图4a至图4c分别示出了具有短路环13的转子，该短路环在轴向方向上布置在压盘15内部。换言之，短路环13设置在压盘15和叠片组11之间。在图4a中示出如上所述的根据图2a的转子的纵剖面的局部视图。在此，扭矩由短路杆12通过短路环13的形状配合元件17导入压盘15中。通过压盘15将扭矩传递到转子轴10上。

图4b示出了转子的局部视图，其中短路杆12和短路环13分开地构造。短路环13在此被构造为单独的转子元件。短路环13具有用于容纳短路杆12的通孔。短路环13在此与相应的短路杆12抗扭地连接。在此，该抗扭的连接可以形状配合地和/或力配合地和/或材料配合地构成。

压盘15具有形状配合元件17，其通过压盘15的轮廓化的(profiliert)周面形成并且相对于转子轴10的转动轴线径向地延伸。短路环13在此具有中央通孔，该中央通孔形成与压盘15的轮廓化的周面互补的轮廓表面

在此，形状配合元件17可以形成多边形轮廓。短路环13和压盘15形状配合地、尤其抗扭地相互连接。形状配合元件17将压盘15和叠片组11相连，其中，压盘15在轴向方向上贴靠在叠片组11上。如在上述图4a中所描述的那样进行扭矩传递。

短路环13和压盘15在轴向方向上能够相对彼此运动。形状配合元件17适于在短路环13和压盘15之间的轴向相对运动。此外，在短路环13和压盘15之间设置有补偿元件21，用于补偿轴向的相对运动。补偿元件21包括弹簧元件，该弹簧元件对短路环13施加沿轴向方向作用的弹簧力。压盘15具有接片，弹簧元件贴靠在该接片上。在此，该接片形成弹簧元件的抵压面。在短路环13轴向运动时，弹簧元件相对压盘15的抵压面变形并且因此提高弹簧力。

根据图4b，扭矩由短路杆12通过短路杆12与短路环13的抗扭的连接并且通过轮廓化的周面径向地导入到压盘15中。通过压盘15，扭矩随后被传递到转子轴10上。

根据图4c的转子与根据图4b的转子的区别在于，短路杆12被引导穿过压盘15，其中，短路杆12和压盘15可在轴向方向上相对运动。在此，在相应的短路杆12和压盘15之间形成缝隙或间隙。在此，短路杆12能够穿过补偿元件21引导。在此，同样可以在相应的短路杆12和补偿元件21之间构造缝隙或间隙。补偿元件21也可以被构造为，使得其设置在短路杆12之间位于其间。

此外，压盘15具有形状配合元件17，其构造在压盘15的端侧处并且在转子轴10的轴向的纵向方向上延伸。形状配合元件17将压盘15和叠片组11相连，其中，压盘15在轴向方向上贴靠在叠片组11上。在此，形状配合元件17可以如根据图2a和图2b的形状配合元件17那样构造。但是，形状配合元件17也可以构造成其它形状和/或其它取向。如在上述图4a中所描述的那样进行扭矩传递。在此，待传递的扭矩的一部分也可通过在压盘15的端侧处的形状配合元件17传递到转子轴10上。

图4d和图4e分别示出了具有短路环13的转子，该短路环在沿轴向与叠片组11相反的方向上设置在压盘15之外。在此，压盘15在轴向方向上布置在叠片组11和短路环13之间。根据图4d和图4e的转子可以包括切向的形状配合元件17，稍后在图6中对其进行详细探讨。

在此，图4d示出了转子的局部视图，其中短路杆12和短路环13分开地构成。短路环13在此被构造为单独的转子元件。短路环13具有用于容纳短路杆12的通孔。短路环13在此与相应的短路杆12抗扭地连接。在此，该抗扭的连接可以形状配合地和/或力配合地和/或材料配合地构成。

压盘15具有形状配合元件17，其通过压盘15的轮廓化的周面形成并且径向于转子轴10的转动轴线延伸。短路环13在此具有中央通孔，该中央通孔形成与压盘15的轮廓化的周面互补的轮廓表面。在此，形状配合元件17可以形成多边形轮廓。短路环13和压盘15形状配合地、尤其抗扭地相互连接。形状配合元件17连接压盘15和叠片组11，其中，压盘15在轴向方向上贴靠在叠片组11上。

短路环13和压盘15在轴向方向上能够相对彼此运动。在此，形状配合元件17适配于在短路环13和压盘15之间的轴向相对运动。

根据图4d的压盘15在布置在外部的侧面上具有至少一个平衡元件。平衡元件在此可以通过平衡孔形式的平衡标记来构造。平衡元件也可以通过平衡纹或平衡槽构成。压盘15也可具有由其它形状构成的平衡元件。如在图4d中可良好地看出，压盘15此外具有加强环22，其在径向外部保持短路环13。在此，加强环22可以在外周上完全地或部分地径向地包围压盘15和/或短路环13。加强环22在此可以通过配筋环构成。短路环13的在运行中出现的离心力通过加强环22来接收并且直接导入到压盘15中。短路杆12由此被卸载。如在上述图4a中所描述的那样进行扭矩传递。

根据图4e的转子与根据图4d的转子的区别仅在于，压盘15具有环形的侧凹，该侧凹在径向内部保持短路环13。侧凹可以通过环绕的槽构成。此外，短路环13具有接片，所述接片构造为与压盘15的侧凹互补。在此，短路环13的接片和压盘15的侧凹形成形状配合的连接。在此，在转子运行中出现的在短路环13中的离心力直接导入到压盘15中并且因此使短路杆12卸载。此外，压盘15具有形状配合元件17，其如在图4c中所描述的那样构造或布置。如在上述图4a中所描述的那样进行扭矩传递。在此，扭矩的一部分也可经由在压盘15的端侧处的形状配合元件17传递到转子轴10上。

图4f至图4h分别示出了转子，其中压盘15和短路环13一件式地构造。短路环13具有用于容纳短路杆12的通孔。短路环13在此与相应的短路杆12抗扭地连接。在此，该抗扭的连接可以形状配合地和/或力配合地和/或材料配合地构成。在此，压盘15和短路环13通过一个或多个弹性的连接元件24在轴向方向上可相对运动地连接。因此，如果由于在转子运行中的温度变化引起短路杆12的热膨胀，那么所述热膨胀通过弹性的连接元件24来补偿。此外，根据图4f至图4h，压盘15具有形状配合元件17，其构造在压盘15的端侧处并且在转子轴10的轴向的纵向方向上延伸。在此，形状配合元件17的构造和布置相应于在图4c中描述的形状配合元件17的构造和布置。在此，待传递的扭矩的一部分可通过构造在压盘15的端侧处的形状配合元件17传递到转子轴10处。

如在图4f中所示，短路环13在径向外部构造在压盘15上。在此，短路环13以位于内部的端侧沿轴向方向贴靠在叠片组11上。短路环13也可以在轴向方向上在位于内部的端侧和叠片组11之间具有缝隙或间隙。此外，压盘15直接贴靠在叠片组11上。

此外，在短路环13和压盘15之间构造有环状间隙25。在此，形式为接片26的弹性的连接元件24桥接环状间隙25。接片26将压盘15和短路环13在轴向方向上可相对运动地连接。在对图8的描述中稍后将详细探讨短路环13和压盘15以上述方式通过接片26的连接的实施方案。

根据图4f，扭矩从短路杆12经由短路环13通过接片26导入到压盘15中并且紧接着从压盘15传递到转子轴10上。

在图4g和图4h中分别示出了转子，其中，短路环13在沿轴向与叠片组11相反的方向上设置在压盘15之外。压盘15在此设置在短路环13和叠片组11之间。压盘15在轴向方向上贴靠在叠片组11上。根据图4g和图4h的各个弹性连接元件24具有在压盘15和短路环13之间带有材料削弱部27的区域，该区域可沿轴向弹性变形。在此，具有材料削弱部27的区域包括环绕的槽28，该槽沿轴向方向在压盘15和短路环13之间延伸。材料削弱部27也可局部地在径向和/或轴向上构造在短路环13和压盘15之间。

根据图4g，材料削弱部27构造在短路环13和压盘15之间。材料削弱部27在此L形地构成，其中，材料削弱部27的纵向臂从短路环13的圆周径向向内延伸。材料削弱部的纵向臂在此可以径向环绕地构造。L形的材料削弱部27的短臂在此沿轴向方向向外从压盘15延伸到短路环13中。材料削弱部27的短臂通过环绕的槽28形成。在此，环绕的槽28限定弹性的连接元件24。环绕的槽28形成短路环13的轴向的材料收缩部。材料削弱部27一体地构造在压盘15和短路环13之间。

在图4h中示出了材料削弱部27，其中环绕的槽28沿轴向方向向外敞开地构造。在此，环绕的槽28从短路环13的位于外部的端侧沿轴向方向朝压盘15延伸。环绕的槽28在此沿轴向方向延伸到短路环13中。因此，环绕的槽28沿轴向方向位于外部地设置。在短路环13和压盘15之间构造有另外的材料削弱部27，其从短路环13的圆周径向向内延伸。环绕的槽28和该另外的材料削弱部27限定弹性的连接元件24。

根据图5示出了具有多个通孔的压盘15、16的前视图。通孔由形状配合元件17构成。形状配合元件17分别构造为菱形。形状配合元件17也可以三角形地、矩形地或基本上圆形地构造。这些形状配合元件17可以相同地构造。同样，这些形状配合元件17可以彼此不同地构造。压盘15、16具有用于容纳转子轴10的中央通孔。在此，形状配合元件17径向环绕中央通孔地构造在压力盘15、16中。

在图6中示出了根据图4d的压盘15、16和短路环13、14。压盘15、16和短路环13、14在此分别具有多个形状配合元件17，它们形成楔形的突出部或楔形的凹部。在此，压盘15、16的形状配合元件17和短路环13、14的形状配合元件17分别相互互补地构造。为了传递扭矩，压盘15、16和短路环13、14的形状配合元件17相互嵌接。在此，压盘15、16和短路环13、14的形状配合元件17切向地、尤其外周地布置。换言之，压盘15、16和短路环13、14的形状配合元件17径向地沿着转子轴10的转动轴线的方向构造。形状配合元件17也能够彼此平行地或以其他方式布置地构造。

根据图6的压盘15、16在端侧上具有平衡元件，如在前文中在图4d中所描述的那样。

图7a示出了压盘15、16，其带有用于容纳转子轴10的中央通孔和用于容纳短路杆12的槽。在此，槽径向环绕中央通孔地构造在压盘15，16中。槽的实施方式相应于前文在图1中描述的叠片的槽。

压盘15、16具有围绕中央通孔的多个形状配合元件17，它们通过压盘15的轮廓化的周面形成。在此，图7a示出了轮廓化的周面的横截面轮廓。轮廓化的周面在此如在图4b和图4d中描述的那样构造或设置。

图7b示出了短路环13、14，其具有用于容纳短路杆12的槽。在此，槽与根据图1的叠片的槽互补地构造。短路环具有多个形状配合元件17，其与根据图7a的压盘15、16的轮廓化的周面互补地构造。

在短路环13、14接合到压盘15、16上之后，形状配合元件17、尤其轮廓化的周面彼此嵌接，由此建立形状配合和/或力配合的连接。因此，扭矩由短路杆12通过短路环13、14几乎无损耗地导入压盘15、16中。

根据图8示出了短路环13、14和压盘15、16的前视图，所述短路环和压盘一件式地构造并且通过弹性的连接元件24相互连接。短路环13、14和压盘15、16在此具有圆环形状，其中，短路环13、14的内直径大于压盘15、16的外直径。短路环13、14和压盘15、16彼此同轴地布置。在短路环13、14和压盘15、16之间在此构造有环状间隙25，其中，短路环13、14和压盘15、16通过形式为接片26的弹性连接元件24连接，如前文在图4f中所描述的那样。压盘15、16具有用于容纳转子轴10的中央通孔。短路环13、14具有多个槽，这些槽与根据图1的叠片的槽互补地构造。因此，槽的实施方式相应于根据图1的槽。

所述接片26可以s形地构造。接片26将压盘15和短路环13、14在轴向方向上可相对运动地相连。换言之，短路环13、14被设计成能够沿着转子轴10的纵向方向相对于压盘15、16在轴向上移动。所述接片26也可以构造为向着中央通孔径向指向的结构。此外，接片26可直线地和/或弯曲地构造。接片26也可以具有其它形状和/或接片走向。

通常，在前文对实施例的描述中，短路环13、14不限于环形。短路环13、14可以具有三角形、矩形或多边形的几何形状。此外，短路环13、14能够具有圆形形状、圆环形状或其他几何形状。短路环13、14在此能够单部件地、尤其一体地构成，或者多部件地、尤其多件式地构成。换言之，短路环13、14能够构造为单个部件，或者由多个短路环区段或者多个短路环元件构成。在此，相应的短路环区段能够分别与短路杆一件式地构成。短路环13、14的构造不局限于上述实施方式。因此，短路环13、14可以具有在上述描述中没有明确提及的形状和构造。此外，通常地，具有短路环13的压盘15可以与具有短路环14的压盘16彼此不同。因此，转子不限于压盘15、16和短路环13、14的镜像的实施方案。

图9a-9c示出了浇注的短路笼的实施例，所述短路笼具有锥形的形状配合元件17、30。在图9a中，短路笼12、13被浇铸在叠片组11和压盘15中。压盘在圆周上观察具有多个圆形的通孔，其在横截面中双圆锥形地成型。由此产生径向和切向作用的形状配合17、30。此外，在熔液凝固时补偿了凝固引起的收缩并且实现了基本上齐平地贴靠的形状配合17，因为熔液由于锥形形状30而向一个或多个通孔的最小的开口直径的方向收缩。

图9b示出了类似于图9a的变型方案，其中，压盘15的通孔不是双圆锥形地成形，而是仅单圆锥形地成形。圆锥形30沿轴向向内逐渐变细。在此，凝固的熔液也向着通孔的最小直径的方向收缩，从而熔液建立轴向向内作用到压盘15上的力并且实现基本上齐平的形状配合17。

图9c示出了类似于图9a的另一变型方案，但是其中，代替锥形通孔或除了锥形通孔之外，在径向方向上构造锥形的形状配合元件17、30。

附图标记说明

10 转子轴

11 叠片组

12 短路杆

13、14 短路环

15、16 压盘

17 形状配合元件

18 间隙

19 轴向内孔

20 袋

21 补偿部件

22 加强环

23 侧凹

24 弹性连接元件

25 环状间隙

26 接片

27 材料削弱部

28 环绕的槽

30 圆锥形。

Claims (27)

1.用于异步电机的转子，该转子包括：

-转子轴(10)，

-多个转子元件，包括在运行中磁活性的叠片组(11)，多个短路杆(12)和多个短路环(13、14)，

-多个压盘(15、16)，在这些压盘之间至少布置所述叠片组(11)，其中所述压盘(15、16)与转子元件中的至少一个轴向连接，

其特征在于，

-设置至少一个形状配合元件(17)，其连接所述压盘(15、16)中的一个和所述转子元件中的一个，其中

-在所述叠片组(11)和所述转子轴(10)之间构造间隙或缝隙(18)，所述压盘(15、16)扭矩锁合地与所述转子轴(10)相连，并且所述形状配合元件(17)连接压盘(15、16)中的一个和转子元件中的一个以在转子轴(10)与转子元件之间沿转子轴(10)的周向方向传递扭矩，其中所述扭矩在运行中通过转子元件导入；构造为销状的凸起的所述形状配合元件(17)具有轴向内孔(19)。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

所述形状配合元件(17)连接压盘(15、16)中的一个和所述叠片组(11)，其中，所述压盘(15、16)沿轴向方向贴靠在所述叠片组(11)上。

3.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，

所述形状配合元件(17)连接压盘(15、16)中的一个和短路环(13、14)中的一个，其中，所述压盘(15、16)沿轴向方向和/或沿径向方向贴靠在所述短路环(13、14)上。

4.根据前述权利要求1-2中任一项所述的转子，其特征在于，

所述形状配合元件(17)布置在所述压盘(15、16)的端面上并且平行于转子轴(10)的旋转轴线延伸。

5.根据前述权利要求1-2中任一项所述的转子，其特征在于，

所述形状配合元件(17)通过所述压盘(15、16)的轮廓化的周面构成，并且相对于转子轴(10)的旋转轴线沿径向延伸。

6.根据前述权利要求1至2中任一项所述的转子，其特征在于，

所述形状配合元件(17)构成多边形轮廓。

7.根据前述权利要求中1-2任一项所述的转子，其特征在于，

所述形状配合元件(17)使叠片组(11)和转子轴(10)定心。

8.根据前述权利要求1-2中任一项所述的转子，其特征在于，

所述短路环(13、14)中的至少一个沿轴向方向布置在所述叠片组(11)和所述压盘(15、16)中的一个之间。

9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，

所述压盘(15、16)中的至少一个贴靠在所述短路环(13、14)中的一个的沿轴向位于外部的端面上。

10.根据权利要求9所述的转子，其特征在于，

在所述形状配合元件(17)旁边构造容纳切屑的袋(20)。

11.根据前述权利要求1-2中任一项所述的转子，其特征在于，

所述短路环(13、14)中的至少一个和对应的压盘(15、16)沿轴向方向能够相对于彼此运动。

12.根据前述权利要求1-2中任一项所述的转子，其特征在于，

所述形状配合元件(17)适配于所述短路环(13、14)中的至少一个与对应的压盘(15、16)之间的轴向的相对运动。

13.根据权利要求12所述的转子，其特征在于，

在所述短路环(13、14)与所述压盘(15、16)之间布置用于补偿轴向的相对运动的补偿元件(21)。

14.根据权利要求13所述的转子，其特征在于，

所述补偿元件(21)包括弹簧元件，所述弹簧元件为所述短路环(13、14)施加沿轴向方向作用的弹簧力。

15.根据前述权利要求13-14中任一项所述的转子，其特征在于，

所述短路杆(12)引导穿过所述压盘(15、16)中的至少一个，其中所述短路杆(12)和所述压盘(15、16)沿轴向方向能够相对运动。

16.根据前述权利要求1-2中任一项所述的转子，其特征在于，

所述压盘(15、16)中的至少一个沿轴向方向布置在所述叠片组(11)和所述短路环(13、14)中的一个之间。

17.根据权利要求16所述的转子，其特征在于，

所述压盘(15、16)中的至少一个具有加强环(22)，所述加强环在径向外部保持对应的短路环(13、14)。

18.根据权利要求16所述的转子，其特征在于，

所述压盘(15、16)中的至少一个具有环形的侧凹(23)，所述侧凹在径向内部保持对应的短路环(13、14)。

19.用于异步电机的转子，所述转子包括

-转子轴(10)，

-多个转子元件，包括在运行中磁活性的叠片组(11)，多个短路杆(12)和多个短路环(13、14)，

-多个压盘(15、16)，在这些压盘之间至少布置所述叠片组(11)，其中所述压盘(15、16)与所述转子元件中的至少一个轴向相连，

其特征在于，

所述压盘(15、16)和所述短路环(13、14)彼此一件式地构造并扭矩锁合地与所述转子轴(10)相连，并且其中，用于在所述转子轴(10)和所述叠片组(11)和/或该叠片组(11)的所述短路杆(12)之间传递扭矩的所述压盘(15、16)和/或这些短路杆(12)沿周向以形状配合的连接与所述转子轴(10)相连；所述压盘(15、16)和所述短路环(13、14)通过至少一个弹性的连接元件(24)沿轴向方向能够相对运动地相连。

20.根据前述权利要求19所述的转子，其特征在于，

所述压盘(15、16)中的至少一个具有平衡元件。

21.根据权利要求20所述的转子，其特征在于，

在所述压盘(15、16)和所述短路环(13、14)之间构造环状间隙(25)，接片(26)形式的多个弹性的连接元件(24)桥接所述环状间隙(25)并将所述压盘(15、16)和所述短路环(13、14)沿轴向方向能够相对运动地相连。

22.根据权利要求21所述的转子，其特征在于，

所述接片(26)构造为s形的。

23.根据权利要求19所述的转子，其特征在于，

所述弹性的连接元件(24)在所述压盘(15、16)与所述短路环(13、14)之间具有带有材料削弱部(27)的区域，所述区域沿轴向方向能够弹性变形。

24.根据权利要求23所述的转子，其特征在于，

带有材料削弱部(27)的所述区域具有环绕的槽(28)，所述槽沿轴向方向在所述压盘(15、16)和所述短路环(13、14)之间延伸。

25.具有根据权利要求1所述的转子的异步电机。

26.至少一个压盘(15、16)在如权利要求1-24任一项所述的异步电机的转子中的应用，连同沿所述压盘(15、16)的周向方向形状配合地作用的至少一个形状配合元件(17)，该形状配合元件用于在转子轴(10)与所述异步电机的转子元件之间沿所述转子轴(10)的周向方向传递扭矩。

27.根据权利要求26所述的应用，其特征在于，

所述转子包括组装的转子或铸造转子。

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