DE102016212003A1

DE102016212003A1 - Squirrel-cage

Info

Publication number: DE102016212003A1
Application number: DE102016212003.4A
Authority: DE
Inventors: Arash Shaghaghi
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2018-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kurzschlussläufer (1) für eine Asynchron-Drehstrommaschine, umfassend ein zylinderförmiges Blechpaket (2) aus einer Vielzahl an in axialer Richtung des Blechpaketes (2) aneinandergefügter und gegenüber einander elektrisch isolierter, einzelner, scheibenförmiger Lamellenbleche (3), wobei das Blechpaket (2) radial außen gelegene, in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete und das Blechpaket (2) in axialer Richtung durchbrechende Aufnahmeöffnungen (4) für darin angeordnete Kurzschlussstäbe (5) aufweist, den Kurzschlussstäben (5) eine solche Länge (6) eigen ist und diese so in den Aufnahmeöffnungen (4) angeordnet sind, dass die Endbereiche (7) der Kurzschlussstäbe (5) beidseitig über die Stirnseiten (8) des Blechpaketes (2) überstehen und die Kurzschlussstäbe (5) in ihren jeweiligen, beidseitig überstehenden Endbereichen (7) Ausnehmungen (9) oder abgesetzte Vorsprünge aufweisen, wodurch in einem durch die Gesamtheit der Kurzschlussstäbe (5) gebildeten Kurzschlusskäfig (11) jeweilige, durch Leerräume (12) lückend unterbrochene, umlaufende Nuten (13) oder umlaufende Absätze vorliegen, wobei in den beidseitig der Stirnseiten (8) des Blechpaketes (2) angeordneten Nuten (13) oder Absätzen jeweils ein eine ringförmige Wicklung (15) mit mehreren Windungen (16) bildender, elektrisch leitender, nicht isolierter, biegsamer Draht (17) aufgespult ist, wobei die Wicklungen (15) die Kurzschlussstäbe (5) untereinander elektrisch kontaktieren.The invention relates to a squirrel-cage rotor (1) for an asynchronous three-phase machine, comprising a cylindrical laminated core (2) made up of a multiplicity of individual disk-shaped laminations (3) joined together in the axial direction of the laminations (2) and electrically insulated from each other Laminated core (2) radially outwardly located, circumferentially spaced and the laminated core (2) in the axial direction penetrating receiving openings (4) arranged therein shorting bars (5), the shorting bars (5) such a length (6) is intrinsically and this are arranged in the receiving openings (4) such that the end regions (7) of the shorting bars (5) project beyond the end sides (8) of the laminated core (2) on both sides and the shorting bars (5) protrude into their respective end regions (7) protruding on both sides. Recesses (9) or stepped projections, whereby in one by the totality of the shorting bars (5) respective short grooves (13) or circumferential heels present in gaps formed by voids (12), wherein in each of the grooves (13) or shoulders arranged on both sides of the end faces (8) of the laminated core (2) there is an annular groove Winding (15) with several turns (16) forming, electrically conductive, non-insulated, flexible wire (17) is wound, wherein the windings (15) electrically contact the short-circuit bars (5).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurzschlussläufer für eine Asynchron-Drehstrommaschine, umfassend ein zylinderförmiges Blechpaket aus einer Vielzahl an in axialer Richtung des Blechpaketes aneinandergefügter und gegenüber einander elektrisch isolierter, einzelner, scheibenförmiger Lamellenbleche. Dabei weist das Blechpaket radial außen gelegene, in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete und das Blechpaket in axialer Richtung durchbrechende Aufnahmeöffnungen für darin angeordnete Kurzschlussstäbe auf. Den Kurzschlussstäben ist überdies eine solche Länge eigen und diese sind so in den Aufnahmeöffnungen angeordnet, dass die Endbereiche der Kurzschlussstäbe beidseitig über die Stirnseiten des Blechpaketes überstehen und die Kurzschlussstäbe in ihren jeweiligen, beidseitig überstehenden Endbereichen Ausnehmungen oder abgesetzte Vorsprünge aufweisen. Hierdurch bedingt liegen in einem durch die Gesamtheit der Kurzschlussstäbe gebildeten Kurzschlusskäfig jeweilige, durch Leerräume lückend unterbrochene, umlaufende Nuten oder umlaufende Absätze vor. The invention relates to a squirrel-cage rotor for an asynchronous three-phase machine, comprising a cylindrical laminated core of a plurality of joined in the axial direction of the laminated core and electrically isolated from each other, individual, disc-shaped lamellar sheets. In this case, the laminated core has radially outwardly located, circumferentially spaced and the laminated core in the axial direction penetrating receiving openings for therein short-circuit bars. Moreover, the short-circuit bars have such a length and these are arranged in the receiving openings such that the end regions of the short-circuit bars project beyond the end faces of the laminated core on both sides and the short-circuit bars have recesses or stepped projections in their respective end regions protruding on both sides. As a result, in a short cage formed by the entirety of the shorting bars, respective circumferential grooves or circumferential heels interrupted by voids are present.

Ein Käfigläufer ist in der Regel aus einem Blechpaket hergestellt, in welches Käfigstäbe aus Nichteisenmetallen eingebettet sind. Ein solches Blechpaket wird dabei für gewöhnlich aus weniger als einem Millimeter dicken, gegenseitig elektrisch isolierten magnetischen Blechscheiben gebildet, in die zur Aufnahme der Käfigstäbe Öffnungen eingestanzt sind. Die Käfigstäbe sind zur Generierung eines Kurzschlusses zwischen den Käfigstäben beidseitig mit metallenen Kurzschlussringen versehen. Die Käfigstäbe werden unter anderem im Aluminium-Druckgussverfahren in die generierten Öffnungen des Blechpaketes eingegossen oder aus Kupfer-, Messing- oder Bronzestäben aufgebaut, die in die beidseitig außenliegenden Kurzschlussringe aus in der Regel demselben Material eingelötet werden. Ein Druckguss ist hierbei sehr kostenintensiv, bei einem Kupfer-Druckguss wären zusätzlich sehr hohe Temperaturen notwendig. A squirrel cage is usually made of a laminated core in which cage bars are embedded in non-ferrous metals. Such a laminated core is usually formed from less than one millimeter thick, mutually electrically isolated magnetic metal discs in which are punched for receiving the cage bars openings. The cage bars are provided on both sides with metal short-circuit rings for generating a short circuit between the cage bars. Among other things, the cage bars are cast into the generated openings of the laminated core in the die-cast aluminum process or constructed from copper, brass or bronze rods, which are soldered into the short-circuited rings on both sides, usually the same material. A die casting is very costly, in a copper die casting in addition very high temperatures would be necessary.

Zur Herstellung solch beschriebener Käfigläufer sind jedoch auch weitere abgewandelte Variationen bekannt. However, other modified variations are known for the preparation of such described squirrel cage.

Beispielsweise sind in der WO 2008/051511 A2 ein Käfigläufer für Asynchronmaschinen mit Elektronenstrahl-geschweißten Kurzschlussringen sowie ein Verfahren zu dessen Fertigung offenbart. Dieser Käfigläufer besteht aus einem Blechpaket, welches aus einer Reihe von Blechscheiben hergestellt ist, wobei dieses Blechpaket mehrere in Umfangsrichtung verteilte und in axialer Richtung verlaufende Schlitze aufweist, in welche leitfähige Käfigstäbe eingebracht werden. Diese Käfigstäbe stehen beidseitig des Blechpaketes über und ragen somit aus diesem heraus. Beidseitig des Blechpaketes wird jeweils ein Kurzschlussring aufgepresst. Die Kurzschlussringe weisen hierbei Öffnungen auf, welche in ihrer Positionierung den aus dem Blechpaket überstehenden Käfigstäben entsprechen. Die Kurzschlussringe sind so auf das Blechpaket aufgepresst, dass die Käfigstäbe in die Öffnungen der Kurzschlussringe eingreifen. Hierdurch wird eine bündige Auflage von Blechpaket und Innenseite der Kurzschlussringe erreicht. Im Anschluss an das Aufpressen der Kurzschlussringe werden diese über ein Elektronenstrahlschweißverfahren mit den Käfigstäben leitend verbunden. For example, in the WO 2008/051511 A2 discloses a squirrel cage rotor for asynchronous machines with electron beam welded short circuit rings, and a method of making the same. This squirrel cage consists of a laminated core, which is made of a series of sheet metal discs, said laminated core having a plurality of circumferentially distributed and extending in the axial direction slots, in which conductive cage bars are introduced. These cage bars are on both sides of the laminated core and thus protrude from this. On both sides of the laminated core, a short-circuit ring is pressed in each case. The short-circuit rings in this case have openings which correspond in their positioning to the projecting from the laminated core cage bars. The shorting rings are pressed onto the laminated core so that the cage bars engage in the openings of the shorting rings. As a result, a flush support of laminated core and inside of the short-circuit rings is achieved. Following the pressing in of the short-circuiting rings, these are conductively connected to the cage bars via an electron beam welding process.

In der DE 10 2012 212 416 A1 ist ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers sowie der Käfigläufer selbst beschrieben. So wie in der zuvor beschriebenen Druckschrift besteht der Käfigläufer aus einem Blechpaket, in welches in Umfangsrichtung mehrere Käfigstäbe eingebracht werden, wobei diese wiederum in axialer Richtung über das Blechpaket hinausragen. Im Gegensatz zur WO 2008/051511 A2 schließen die Käfigstäbe jedoch in radialer Richtung bündig mit dem Blechpaket ab und werden von diesem nicht vollständig umschlossen. Die Kurzschlussringe sind geschlitzt so ausgeführt, dass die Käfigstäbe beim Aufbringen der Kurzschlussringe in die Schlitze der Kurzschlussringe eingreifen und die Käfigstäbe mit der axial nach außen gerichteten Seite der Kurzschlussringe bündig abschließen. Die Sicherung der elektrischen sowie mechanischen Verbindung der Kurzschlussringe mit den Käfigstäben erfolgt über jeweils einen Klemmring. Hierfür sind die Käfigstäbe mit Nuten und die Kurzschlussringe mit einem Absatz versehen. Nach Aufbringen der Kurzschlussringe ergibt sich so im Verbindungsbereich von Käfigstäben und Kurzschlussringen eine geschlossen umlaufende Nut, in welche der Klemmring eingebracht wird. Hierfür wird der Klemmring erhitzt und der Käfigläufer gekühlt, wodurch sich der jeweilige Klemmring über die beidseitigen axialen Krägen des Käfigläufers in die jeweilige umlaufende Nut einbringen lässt. Nach Abkühlung bzw. Erwärmung entsteht durch die Klemmringe eine mechanisch gesicherte Verbindung von Käfigstäben und Kurzschlussringen. In the DE 10 2012 212 416 A1 Also, a method for producing a squirrel cage and the squirrel cage itself is described. As in the document described above, the squirrel cage rotor consists of a laminated core into which a plurality of cage bars are inserted in the circumferential direction, these in turn projecting beyond the laminated core in the axial direction. In contrast to WO 2008/051511 A2 However, close the cage bars in the radial direction flush with the laminated core and are not completely enclosed by this. The shorting rings are slotted so that the cage bars engage in the slots of the shorting rings when the shorting rings are applied and the cage bars are flush with the axially outward side of the shorting rings. The electrical and mechanical connection of the short-circuit rings with the cage bars is secured by a respective clamping ring. For this purpose, the cage bars are provided with grooves and the short-circuit rings with a paragraph. After application of the short-circuit rings results in the connection area of cage bars and short-circuiting rings a closed circumferential groove, in which the clamping ring is introduced. For this purpose, the clamping ring is heated and cooled the squirrel cage, whereby the respective clamping ring can bring about the two-sided axial collars of the squirrel cage in the respective circumferential groove. After cooling or heating, a mechanically secured connection of cage bars and short-circuit rings is created by the clamping rings.

Die DE 10 2014 208 887 A1 wiederum offenbart einen weiteren ähnlich gestalteten Käfigläufer wie auch in der WO 2008/051511 A2 beschrieben. Die Kurzschlussringe werden hierbei jedoch auf Basis eines Reibschweißverfahrens mit den Käfigstäben verbunden. Hierfür werden die Kurzschlussringe rotierend auf die axialen Stirnflächen des Käfigläufers gepresst. The DE 10 2014 208 887 A1 again discloses another similarly designed squirrel cage rotor as well as in US Pat WO 2008/051511 A2 described. However, the short-circuit rings are connected to the cage bars based on a friction welding process. For this purpose, the short circuit rings are pressed in rotation on the axial end faces of the squirrel cage rotor.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kurzschlussläufer der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass eine aufwendige Herstellung der Kurzschlussstäbe sowie eine aufwendige Verbindung der Kurzschlussringe mittels eines massiven Kurzschlussringes vermieden werden. Against this background, the invention has the object to perform a squirrel-cage rotor of the type mentioned in such a way that a complicated production of short-circuit bars and a complex connection of the short-circuit rings by means of a solid short-circuit ring can be avoided.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Kurzschlussläufer gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved with a squirrel cage rotor according to the features of claim 1. The subclaims relate to particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also ein Kurzschlussläufer für eine Asynchron-Drehstrommaschine vorgesehen, umfassend ein zylinderförmiges Blechpaket aus einer Vielzahl an in axialer Richtung des Blechpaketes aneinandergefügter und gegenüber einander elektrisch isolierter, einzelner, scheibenförmiger Lamellenbleche. Dabei weist das Blechpaket radial außen gelegene, in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete und das Blechpaket in axialer Richtung durchbrechende Aufnahmeöffnungen für darin angeordnete Kurzschlussstäbe auf. Den Kurzschlussstäben ist überdies eine solche Länge eigen und diese sind so in den Aufnahmeöffnungen angeordnet, dass die Endbereiche der Kurzschlussstäbe beidseitig über die Stirnseiten des Blechpaketes überstehen und die Kurzschlussstäbe in ihren jeweiligen, beidseitig überstehenden Endbereichen Ausnehmungen oder abgesetzte Vorsprünge aufweisen. Hierdurch bedingt liegen in einem durch die Gesamtheit der Kurzschlussstäbe gebildeten Kurzschlusskäfig jeweilige, durch Leerräume lückend unterbrochene, umlaufende Nuten oder umlaufende Absätze vor, wobei in den beidseitig der Stirnseiten des Blechpaketes angeordneten Nuten oder Absätzen jeweils ein eine ringförmige Wicklung mit mehreren Windungen bildender, elektrisch leitender, nicht isolierter, biegsamer Draht aufgespult ist. Die Wicklungen kontaktieren dabei die Kurzschlussstäbe untereinander elektrisch. Die durch den Draht gebildeten Wicklungen können somit quasi als Kurzschlussring fungieren, wobei dieser entsprechend nicht massiv ausgebildet ist, was den Vorteil bietet, dass die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Mikrorissen, welche beispielsweise durch eine dauerhafte Belastung des Kurzschlussringes mit hohen Drehfrequenzen des Kurzschlussläufers verursacht werden können, deutlich minimiert werden kann. According to the invention, therefore, a squirrel-cage rotor is provided for an asynchronous three-phase machine, comprising a cylindrical laminated core of a multiplicity of individual, disk-shaped lamination plates joined together in the axial direction of the laminated core and electrically insulated from one another. In this case, the laminated core has radially outwardly located, circumferentially spaced and the laminated core in the axial direction penetrating receiving openings for therein short-circuit bars. Moreover, the short-circuit bars have such a length and these are arranged in the receiving openings such that the end regions of the short-circuit bars project beyond the end faces of the laminated core on both sides and the short-circuit bars have recesses or stepped projections in their respective end regions protruding on both sides. As a result, in a shortcircuit cage formed by the entirety of the shorting bars, circumferential grooves or circumferential heels interrupted by voids exist, wherein in the grooves or shoulders arranged on both sides of the end faces of the laminated core one electrically conductive one forming an annular winding with several windings , uninsulated, flexible wire is wound up. The windings contact the short-circuit bars with each other electrically. The windings formed by the wire can thus act as a kind of short-circuit ring, which is correspondingly not solid, which offers the advantage that the probability of the formation of microcracks, which can be caused for example by a permanent load on the shorting ring with high rotational frequencies of the squirrel cage , can be significantly minimized.

Die beschriebenen und das Blechpaket bildenden Lamellenbleche müssten radial außen gelegene, in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete Öffnungen aufweisen und weiterhin die einzelnen Lamellenbleche dabei so zueinander ausgerichtet sein, dass die Öffnungen in den jeweilig aneinandergefügten Lamellenblechen fluchtend angeordnet sind. Die Öffnungen in den Lamellenblechen können zudem eine Form aufweisen, welche dem Querschnitt der Kurzschlussstäbe entsprechend korrespondierend geformt sind. Die den Kurzschlusskäfig bildenden Kurzschlussstäbe können dabei unter anderem eine rechteckförmige oder eine kreisrunde Querschnittsfläche aufweisen. The described and the laminated core forming lamellae would have to have radially outward located circumferentially spaced openings and continue the individual lamellae be aligned with each other so that the openings are arranged in alignment in the juxtaposed laminations. The openings in the lamination plates may also have a shape which are correspondingly shaped corresponding to the cross section of the shorting bars. The short-circuit bars forming the short-circuit cage can have, inter alia, a rectangular or a circular cross-sectional area.

Der die Wicklungen bildende Draht kann zudem als abgelängter Draht vorliegen oder direkt von einer Rolle abgewickelt und auf die umlaufenden Nuten aufgespult werden, wobei als Werkstoff des Drahtes bevorzugt Kupfer verwendet werden kann. Als ein weiterer für den Draht vorgesehener Werkstoff kann Aluminium angesehen werden. The wire forming the windings can also be in the form of a cut-to-length wire or can be unwound directly from a roll and wound onto the circumferential grooves, copper preferably being used as the material of the wire. As another intended for the wire material can be considered aluminum.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Ausnehmungen orthogonal zu einer Längsrichtung der Kurzschlussstäbe und in radialer Richtung oder in Richtung einer Höhe der Kurzschlussstäbe eingebracht und die Kurzschlussstäbe weisen in Längsrichtung außenseitig der Ausnehmungen, sich an die jeweilige Ausnehmung anschließende Nasen auf. Die Ausnehmungen sollten dabei in Richtung der Höhe oder des Radius öffnungsseitig radial nach außen gerichtet, d. h. in abgewandter Richtung einer Mittelachse des Kurzschlussläufers angeordnet sein, um ein einfaches Aufspulen der Wicklungen gewährleisten zu können. Die Höhe der Kurzschlussstäbe kann hierbei im in das Blechpaket eingebrachten Zustand in radialer Richtung des Blechpaketes liegen. Durch die Ausnehmungen in den Kurzschlussstäben kann vorteilhaft in beide Richtungen der Längsrichtung der Kurzschlussstäbe ein Anschlag für die Wicklungen entstehen, wodurch beispielsweise ein Aufspulvorgang erleichtert wird. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the recesses are orthogonal to a longitudinal direction of the shorting bars and introduced in the radial direction or in the direction of a height of the shorting bars and the shorting bars have in the longitudinal direction on the outside of the recesses, adjacent to the respective recess noses. The recesses should be directed in the direction of the height or radius opening side radially outward, d. H. be arranged in the opposite direction of a central axis of the squirrel cage to ensure easy winding of the windings can. The height of the short-circuiting rods can in this case be in the state introduced into the laminated core in the radial direction of the laminated core. Through the recesses in the short-circuiting rods, a stop for the windings can advantageously be created in both directions of the longitudinal direction of the short-circuiting rods, whereby, for example, a winding-up process is facilitated.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass die Vorsprünge an den Endbereichen der Kurzschlussstäbe und in Richtung deren Höhe an den Kurzschlussstäben ausgeprägt sind. In einem in das Blechpaket eingebrachten Zustand können die Vorsprünge somit entgegengesetzt der Mittelachse des Kurzschlussläufers über die radial nach außen gerichtete Längsseite der Kurzschlussstäbe überstehen. Dadurch wird zumindest einseitig ein Anschlag für die Wicklungen gebildet, was wiederum einen Aufspulvorgang erleichtern kann. Furthermore, it may be advantageous that the projections on the end regions of the short-circuiting rods and in the direction of their height are pronounced on the short-circuiting rods. In a state introduced into the laminated core, the projections can thus project beyond the center axis of the squirrel cage via the radially outwardly directed longitudinal side of the short-circuiting rods. As a result, a stop for the windings is formed at least on one side, which in turn can facilitate a winding operation.

Denkbar ist jedoch ebenso eine Anordnung der Vorsprünge an den Stirnseiten der Kurzschlussstäbe. It is also conceivable, however, an arrangement of the projections on the end faces of the short-circuiting rods.

Eine weitere besonders zweckmäßige Weiterbildung des Kurzschlussläufers wird auch dadurch geschaffen, dass aufgrund einer in Längsrichtung und auf die Stirnseiten der Kurzschlussstäbe zentrisch, nach innen gerichteten Kraftwirkung eine Winkelstellung und/oder Biegung der die Kurzschlussstäbe aufweisenden Nasen vorliegt, wodurch eine kraft- und/oder formschlüssige Fixierung der die Wicklungen bildenden Drähte in den Nuten erfolgt. Die Kraft auf die Nasen der Kurzschlussstäbe ist somit axial in Längsrichtung und in Richtung des Inneren der Kurzschlussstäbe gerichtet. Aufgrund der auf die Nase einwirkenden Kraft ist es möglich, diese so zu biegen, dass die in den Nuten respektive den Ausnehmungen vorhandenen Wicklungen innerhalb der Nuten respektive den Ausnehmungen geklemmt werden. Dies kann vorteilhaft eine Sicherung bzw. Fixierung der Wicklungen in den Nuten bedingen und die Gefahr eines möglichen Verrutschens der Wicklungen oder Windungen der Wicklungen deutlich reduzieren. Another particularly expedient development of the squirrel-cage rotor is also created by virtue of an angular position and / or bending of the lugs having the short-circuit bars, due to a centrally directed, inwardly directed force action in the longitudinal direction and on the end sides of the short-circuit bars, whereby a non-positive and / or positive fit Fixation of the wires forming the windings takes place in the grooves. The force on the lugs of the shorting bars is thus directed axially in the longitudinal direction and in the direction of the interior of the shorting bars. Because of the nose acting force, it is possible to bend them so that the existing in the grooves or the recesses windings are clamped within the grooves or the recesses. This can advantageously cause a fuse or fixation of the windings in the grooves and significantly reduce the risk of possible slippage of the windings or turns of the windings.

Ist zudem ein außen an einer Oberfläche der Wicklungen liegendes Ende oder beide Enden des die Wicklung bildenden Drahtes mit zumindest einem Kurzschlussstab und/oder mit zumindest einer Windung der Wicklung stoffschlüssig verbunden, so kann dies als überaus zweckmäßig angesehen werden. So gesehen ist es im Bereich des Möglichen, dass ein den Anfang der jeweiligen Wicklung bildendes Ende des Drahtes mit zumindest einem Kurzschlussstab und/oder zumindest einer weiteren Windung der Wicklung stoffschlüssig verbunden ist, um zunächst den Draht z. B. im Rahmen eines Aufspulvorganges gewinnbringend am Kurzschlusskäfig zu sichern. Das das Ende der Wicklung bildende Ende des Drahtes, welches nach dem Aufspulen an der Oberfläche einer jeweiligen Wicklung positioniert ist, kann ebenfalls beispielsweise zur Sicherung gegen ein unerwünschtes Abspulen der Wicklungen mit zumindest einem Kurzschlussstab und/oder zumindest einer weiteren Windung stoffschlüssig verbunden sein. Denkbar ist dabei, dass entweder das den Anfang oder das Ende der Wicklung bildende Ende des Drahtes oder beide Enden des Drahtes auf die genannte Weise stoffschlüssig verbunden sind. Der Stoffschluss könnte zudem durch Löten erfolgen. If, in addition, an end lying on the outside of a surface of the windings or both ends of the wire forming the winding are adhesively connected to at least one short-circuiting bar and / or with at least one turn of the winding, this can be regarded as extremely expedient. Seen in this way, it is within the realm of the possible that an end of the wire forming the beginning of the respective winding is materially connected to at least one short-circuiting bar and / or at least one further turn of the winding, in order firstly to connect the wire z. B. in the context of a Aufspulvorganges profitably secured to the short-circuit cage. The end of the wire forming the end of the wire, which is positioned after winding on the surface of a respective winding may also be connected for example against material unwanted unwinding of the windings with at least one short-circuit bar and / or at least one further turn cohesively. It is conceivable that either the beginning or the end of the winding forming end of the wire or both ends of the wire are materially connected in the manner mentioned. The material could also be done by soldering.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Kurzschlussläufers sieht vor, dass durch die in den Nuten oder Absätzen des Kurzschlusskäfigs aufgespulten ringförmigen Wicklungen eine radial nach innen, in Richtung einer Mittelachse des Kurzschlussläufers gerichtete Kraftwirkung auf die Kurzschlussstäbe besteht. Es ist denkbar, dass der die jeweiligen Wicklungen bildende Draht unter Spannung in die Nuten oder Absätzen des durch die Kurzschlussstäbe gebildeten Kurzschlusskäfigs aufgespult ist, wodurch sowohl vorteilhaft eine zusätzliche mechanische Stabilität des Kurzschlusskäfigs als auch eine Verbesserung des mechanischen Kontaktes, d. h. unter anderem der Flächenpressung zwischen Wicklungen und Kurzschlussstäben, erreicht und hiermit einhergehend eine Minimierung des Kontaktwiderstandes erzielt werden kann. An advantageous embodiment of the squirrel-cage rotor provides that there is a force acting radially to the inside, in the direction of a central axis of the squirrel-cage rotor, on the short-circuit bars by the annular windings wound in the slots or shoulders of the short-circuit cage. It is conceivable that the wire forming the respective windings is wound under tension into the grooves or shoulders of the short-circuiting cage formed by the shorting bars, thereby advantageously providing additional mechanical stability of the shorting cage as well as an improvement of the mechanical contact, ie. H. Among other things, the surface pressure between windings and short-circuit bars, achieved and this along with a minimization of the contact resistance can be achieved.

Als äußerst praxisgerecht stellt es sich dar, wenn die Wicklungen sowie ein Kontaktbereich der Wicklungen mit dem Kurzschlusskäfig im Wesentlichen dicht gegenüber Medien abgeschlossen sind. Aufgrund dieser Vorgehensweise kann vorteilhaft das Eindringen von Medien beispielsweise in die Wicklung, ferner zwischen die Windungen oder in den Kontaktbereich der Wicklungen mit den Kurzschlussstäben verhindert werden, wodurch unter anderem eine Korrosion dieser Bereiche und somit eine Minimierung der elektrischen Leitfähigkeit oder mechanischer Eigenschaften wie Zug- und/oder Bruchfestigkeit nahezu vollständig unterbunden werden kann. Solche Medien könnten unter anderem Luftsauerstoff, Wasser, Öle, Fette oder weitere korrosive Gase oder Flüssigkeiten darstellen. It proves to be extremely practical if the windings and a contact region of the windings with the short-circuit cage are substantially sealed off from the media. Due to this procedure, the penetration of media into the winding, for example, between the turns or into the contact region of the windings with the short-circuiting rods can advantageously be prevented, as a result of which, inter alia, a corrosion of these areas and thus a minimization of the electrical conductivity or mechanical properties such as and / or breaking strength can be almost completely prevented. Such media could include atmospheric oxygen, water, oils, fats or other corrosive gases or liquids.

Weiterhin hat es sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der im Wesentlichen dichte Abschluss gegenüber Medien dadurch erzeugt wird, dass ein zwischen den Windungen der Wicklungen sowie zwischen den Windungen und Kontaktbereich zu den Kurzschlussstäben vorliegender Zwischenraum mit einem Epoxidharz gefüllt ist. Die Wicklungen bzw. die Windungen der Wicklungen und zumindest ihre Kontaktbereiche mit den Kurzschlussstäben können somit mit einem Epoxidharz vergossen sein, wobei die zwischen den Kurzschlussstäben vorliegenden Leerräume überdies ebenso mit dem Epoxidharz gefüllt sein können. Die Verwendung eines Epoxidharzes ist dahingehend von Vorteil, dass dieses im Wesentlichen chemisch inert ist und aufgrund der zunächst flüssigen Form des Epoxidharzes vor seiner Aushärtung in einfacher Weise die Zwischenräume ausfüllen und dadurch eine widerstandsfähige Abdichtung gegen mögliche eindringende Medien erwirkt werden kann. Furthermore, it has proven to be particularly advantageous in practice that the substantially tight closure against media is produced by filling an intermediate space present between the turns of the windings and between the turns and the contact region with the short-circuiting rods with an epoxy resin. The windings or windings of the windings and at least their contact regions with the short-circuiting rods can thus be cast with an epoxy resin, wherein the voids present between the short-circuiting rods can also be filled with the epoxy resin. The use of an epoxy resin is advantageous in that it is essentially chemically inert and, due to the initially liquid form of the epoxy resin, before curing, easily fill in the interstices and thereby obtain a resistant seal against possible penetrating media.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht zudem vor, dass die jeweils in den Nuten oder Absätzen der Kurzschlussstäbe angeordneten Windungen der Wicklungen untereinander sowie die Wicklungen mit den Kurzschlussstäben stoffschlüssig verbunden sind, wobei die stoffschlüssige Verbindung elektrisch leitend ist. Hierdurch könnten die Vorteile beispielsweise des mediendichten Abschlusses der Wicklungen mit einer Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit, d. h. unter anderem der Minimierung des Kontaktwiderstandes und ebenso einer Erhöhung der mechanischen Stabilität der Wicklung kombiniert werden. Denkbar ist hierbei unter anderem die Verwendung eines Leitklebers. A particularly advantageous embodiment of the present invention also provides that the turns of the windings arranged in each case in the grooves or shoulders of the short-circuit bars are connected to one another in a material-locking manner with the short-circuit bars, the cohesive connection being electrically conductive. As a result, the advantages of, for example, the media-tight completion of the windings with an improvement in the electrical conductivity, d. H. Among other things, the minimization of the contact resistance and also an increase in the mechanical stability of the winding can be combined. It is conceivable, inter alia, the use of a conductive adhesive.

Zudem stellt es sich in Zusammenhang mit dem vorhergehenden Abschnitt als gewinnbringend dar, wenn der Stoffschluss durch Löten erfolgt. Dies kann in einfachster Weise dadurch erreicht werden, dass die beidseitig über das Blechpaket überstehenden Endbereiche der Kurzschlussstäbe bzw. des Kurzschlusskäfigs in ein Lötbad eingetaucht werden oder ein Schwalllötbad durchlaufen. Ebenso könnte eine Lötpaste auf die in den Nuten oder Absätzen aufgespulten Wicklungen aufgetragen werden, welche durch ein Erhitzen aufgeschmolzen wird und nach dem Abkühlen die Verbindung herstellt. In addition, in connection with the previous section, it is profitable if the material is bonded by soldering. This can be achieved in the simplest way, that the both sides over the laminated core projecting end portions of the shorting bars or the shorting cage are immersed in a solder bath or go through a Schwalllötbad. Likewise, a solder paste could be applied to the wound up in the grooves or paragraph windings, which is melted by heating and produces the compound after cooling.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in The invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in

1 eine Weiterbildung des Kurzschlussläufers; 1 a development of the squirrel-cage runner;

2 eine Ausführungsform eines Kurzschlussstabes; 2 an embodiment of a shorting bar;

3 eine Ausführungsform eines Kurzschlusskäfigs; 3 an embodiment of a short-circuit cage;

4 ein zylinderförmiges Blechpaket; 4 a cylindrical laminated core;

5 ein zylinderförmiges Blechpaket mit Kurzschlusskäfig; 5 a cylindrical laminated core with shorting cage;

6 eine Ausführungsform eines Kurzschlussstabes; 6 an embodiment of a shorting bar;

7 einen Querschnitt durch einen Kurzschlussstab; 7 a cross section through a shorting bar;

8 eine Ausführungsform von Kurzschlussstäben bzw. eines Kurzschlusskäfigs. 8th an embodiment of short-circuit bars or a short-circuit cage.

1 zeigt eine Weiterbildung des Kurzschlussläufers 1 für eine Asynchron-Drehstrommaschine, umfassend das zylinderförmige Blechpaket 2 aus einer Vielzahl an in axialer Richtung des Blechpaketes 2 aneinandergefügter und gegenüber einander elektrisch isolierter, einzelner, scheibenförmiger Lamellenbleche 3. Das Blechpaket 2 weist radial außen gelegene, in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete und das Blechpaket 2 in axialer Richtung durchbrechende Aufnahmeöffnungen 4 für darin angeordnete Kurzschlussstäbe 5 auf, wobei den Kurzschlussstäben 5 eine solche Länge 6 eigen ist und diese so in den Aufnahmeöffnungen 4 angeordnet sind, dass die Endbereiche 7 der Kurzschlussstäbe 5 beidseitig über die Stirnseiten 8 des Blechpaketes 2 überstehen. Die Kurzschlussstäbe 5 weisen in ihren jeweiligen, beidseitig überstehenden Endbereichen 7 Ausnehmungen 9 auf, wodurch in einem durch die Gesamtheit der Kurzschlussstäbe 5 gebildeten Kurzschlusskäfig 11 jeweilige, durch Leerräume 12 lückend unterbrochene, umlaufende Nuten 13 vorliegen. Zudem ist in den beidseitig der Stirnseiten 8 des Blechpaketes 2 angeordneten Nuten 13 jeweils ein eine ringförmige Wicklung 15 mit mehreren Windungen 16 bildender, elektrisch leitender, nicht isolierter, biegsamer Draht 17 aufgespult, wobei die Wicklungen 15 die Kurzschlussstäbe 5 untereinander elektrisch kontaktieren und die aufgespulten ringförmigen Wicklungen 15 eine radial nach innen, in Richtung einer Mittelachse 22 des Kurzschlussläufers 1 gerichtete Kraftwirkung F2 auf die Kurzschlussstäbe 5 erzeugen. 1 shows a development of the squirrel cage 1 for an asynchronous three-phase machine, comprising the cylindrical laminated core 2 from a variety of in the axial direction of the laminated core 2 joined together and electrically isolated from each other, single, disc-shaped lamellar sheets 3 , The laminated core 2 has radially outward, circumferentially spaced and the laminated core 2 in the axial direction breaking receiving openings 4 for shorting bars arranged therein 5 on, with the shorting bars 5 such a length 6 own and these so in the reception openings 4 are arranged that the end areas 7 the shorting bars 5 on both sides over the front sides 8th the laminated core 2 survive. The shorting bars 5 have in their respective, on both sides protruding end portions 7 recesses 9 on, resulting in one by the entirety of the shorting bars 5 formed shorting cage 11 respective, through white space 12 gaping interrupted, circumferential grooves 13 available. In addition, in the two sides of the front pages 8th the laminated core 2 arranged grooves 13 one each an annular winding 15 with several turns 16 forming, electrically conductive, non-insulated, flexible wire 17 being wound, with the windings 15 the shorting bars 5 electrically contact each other and the wound annular windings 15 a radially inward, toward a central axis 22 of the squirrel cage 1 directed force F2 on the short-circuit bars 5 produce.

2 zeigt eine Ausführungsform eines Kurzschlussstabes 5, bei welchem die Ausnehmungen 9 in den Endbereichen 7 orthogonal zu der Längsrichtung 18 und in Richtung der Höhe 19 in den Kurzschlussstab 5 eingebracht sind und weiterhin der Kurzschlussstab 5 in Längsrichtung 18 außenseitig der Ausnehmungen 9, sich an die jeweilige Ausnehmungen 9 anschließende Nasen 20 aufweist. 2 shows an embodiment of a shorting bar 5 in which the recesses 9 in the end areas 7 orthogonal to the longitudinal direction 18 and in the direction of the height 19 in the short-circuit bar 5 are introduced and continue the shorting bar 5 longitudinal 18 outside of the recesses 9 , to the respective recesses 9 subsequent noses 20 having.

3 beschreibt den Kurzschlusskäfig 11, welcher durch die Gesamtheit der Kurzschlussstäbe 5 gebildet wird, wobei dieser in der dargestellten Ausführungsform durch Leerräume 12 lückend unterbrochene, umlaufende Nuten 13 aufweist. 3 describes the short-circuit cage 11 passing through the entirety of the shorting bars 5 is formed, wherein this in the illustrated embodiment by voids 12 gaping interrupted, circumferential grooves 13 having.

Die 4 und 5 zeigen wiederum das zylinderförmige Blechpaket 2, welches aus einer Vielzahl an in axialer Richtung des Blechpaketes 2 aneinandergefügter und gegenüber einander elektrisch isolierter, einzelner, scheibenförmiger Lamellenbleche 3 besteht und das Blechpaket 2 radial außen gelegene, in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete und das Blechpaket 2 in axialer Richtung durchbrechende Aufnahmeöffnungen 4 aufweist, in welchen wie in 5 dargestellt die Kurzschlussstäbe 5 angeordnet sind. The 4 and 5 again show the cylindrical laminated core 2 , Which consists of a variety in the axial direction of the laminated core 2 joined together and electrically isolated from each other, single, disc-shaped lamellar sheets 3 exists and the laminated core 2 located radially outward, spaced circumferentially and the laminated core 2 in the axial direction breaking receiving openings 4 has, in which as in 5 represented the shorting bars 5 are arranged.

In 6 ist ein Kurzschlussstab 5 dargestellt, bei welchem aufgrund einer in Längsrichtung 18 und auf die Stirnseiten 21 der Kurzschlussstäbe 5 zentrisch nach innen gerichteten Kraftwirkung F1 eine Winkelstellung der Nasen 20 vorliegt. Hierdurch ist eine kraftschlüssige Fixierung der die Wicklungen 15 bildenden Drähte 17 in den durch die Ausnehmungen 9 gebildeten und z. B in 3 gezeigten Nuten 13 erfolgt. In 6 is a shorting bar 5 shown in which due to a longitudinal direction 18 and on the front ends 21 the shorting bars 5 Centric inward force F1 an angular position of the noses 20 is present. As a result, a non-positive fixation of the windings 15 forming wires 17 in through the recesses 9 educated and z. B in 3 shown grooves 13 he follows.

7 zeigt einen Querschnitt durch einen Kurzschlussstab 5, bei welchem die in der Ausnehmung 9 respektive die unter anderem in 3 dargestellten Nuten 13 eingebrachten Wicklungen 15 sowie der Kontaktbereich der Wicklungen 15 mit dem z. B. in 3 dargestellten Kurzschlusskäfig 11 im Wesentlichen dicht gegenüber Medien abgeschlossen sind. Dieser im Wesentlichen dichte Abschluss gegenüber Medien wird hierbei dadurch erzeugt, dass ein zwischen den Windungen 16 der Wicklungen 15 sowie zwischen den Windungen 16 und dem Kontaktbereich zu den Kurzschlussstäben 5 vorliegender Zwischenraum 23 mit einem Epoxidharz 24 gefüllt ist. 7 shows a cross section through a shorting bar 5 in which the in the recess 9 respectively among others in 3 shown grooves 13 introduced windings 15 as well as the contact area of the windings 15 with the z. In 3 illustrated short circuit cage 11 essentially sealed tight to media. This essentially tight seal against media is thereby created by having one between the turns 16 the windings 15 as well as between the turns 16 and the contact area to the shorting bars 5 available space 23 with an epoxy resin 24 is filled.

In 8 sind Kurzschlussstäbe 5 dargestellt, welche in ihren Endbereichen 7 abgesetzte Vorsprünge 10 aufweisen, wodurch in einem durch die Gesamtheit der Kurzschlussstäbe 5 gebildeten Kurzschlusskäfig 11 jeweilige, durch Leerräume 12 lückend unterbrochene, umlaufende Absätze 14 vorliegen. Die Vorsprünge 10 sind hierbei in Richtung der Höhe 19 der Kurzschlussstäbe 5 ausgeprägt. In 8th are shorting bars 5 shown, which in their end regions 7 stepped projections 10 which, in one through the entirety of the shorting bars 5 formed shorting cage 11 respective, through white space 12 gaping interrupted, circumferential paragraphs 14 available. The projections 10 are here in the direction of the height 19 the shorting bars 5 pronounced.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kurzschlussläufer Squirrel-cage
22: Blechpaket laminated core
33: Lamellenblech lamination plate
44: Aufnahmeöffnung receiving opening
55: Kurzschlussstab Shorting bar
66: Länge length
77: Endbereich end
88th: Stirnseite front
99: Ausnehmung recess
1010: Vorsprung head Start
1111: Kurzschlusskäfig Squirrel cage
1212: Leerraum whitespace
1313: Nut groove
1414: Absatz paragraph
1515: Wicklung winding
1616: Windung convolution
1717: Draht wire
1818: Längsrichtung longitudinal direction
1919: Höhe height
2020: Nase nose
2121: Stirnseite front
2222: Mittelachse central axis
2323: Zwischenraum gap
2424: Epoxidharz epoxy resin
F1F1: Kraftwirkung force action
F2F2: Kraftwirkung force action

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2008/051511 A2 [0004, 0005, 0006]
DE 102012212416 A1 [0005]
DE 102014208887 A1 [0006]

Claims

Squirrel cage rotor ( 1 ) for an asynchronous three-phase machine, comprising a cylindrical laminated core ( 2 ) of a plurality of in the axial direction of the laminated core ( 2 ) joined together and electrically isolated from each other, single, disc-shaped lamellar sheets ( 3 ), wherein the laminated core ( 2 ) radially outward, spaced circumferentially and the laminated core ( 2 ) in the axial direction through opening openings ( 4 ) for shorting bars ( 5 ), the short-circuit bars ( 5 ) such a length ( 6 ) is own and so in the receiving openings ( 4 ) are arranged such that the end regions ( 7 ) of the short-circuit bars ( 5 ) on both sides over the front sides ( 8th ) of the laminated core ( 2 ) and the short-circuit bars ( 5 ) in their respective, on both sides protruding end regions ( 7 ) Recesses ( 9 ) or stepped projections ( 10 ), whereby in one by the entirety of the short-circuit bars ( 5 ) short circuit cage ( 11 ), through empty spaces ( 12 ) intermittently interrupted, circumferential grooves ( 13 ) or circulating paragraphs ( 14 ), characterized in that in the two sides of the end faces ( 8th ) of the laminated core ( 2 ) arranged grooves ( 13 ) or paragraphs ( 14 ) one each an annular winding ( 15 ) with several turns ( 16 ), electrically conductive, non-insulated, flexible wire ( 17 ), the windings ( 15 ) the short-circuit bars ( 5 ) contact each other electrically.

Squirrel cage rotor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the recesses ( 9 ) orthogonal to a longitudinal direction ( 18 ) of the short-circuit bars ( 5 ) and in the radial direction or in the direction of a height ( 19 ) of the short-circuit bars ( 5 ) and the shorting bars ( 5 ) longitudinal ( 18 ) on the outside of the recesses ( 9 ), to the respective recess ( 9 ) subsequent noses ( 20 ) exhibit.

Squirrel cage rotor ( 1 ) according to claims 1 or 2, characterized in that the projections ( 10 ) at the end regions ( 7 ) of the short-circuit bars ( 5 ) and in the direction of their height ( 19 ) at the short-circuit bars ( 5 ) are pronounced.

Squirrel cage rotor ( 1 ) According to at least one of the preceding claims, characterized in that due to a (in the longitudinal direction 18 ) and on the front sides ( 21 ) of the short-circuit bars ( 5 ) centric inward force action (F1) an angular position and / or bending of the shorting bars ( 5 ) having noses ( 20 ), whereby a non-positive and / or positive fixation of the windings ( 15 ) forming wires ( 17 ) in the grooves ( 13 ) he follows.

Squirrel cage rotor ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that an outside of a surface of the windings ( 15 ) lying end or both ends of the winding ( 15 ) forming wire ( 17 ) with at least one short-circuit bar ( 5 ) and / or with at least one turn ( 16 ) of the winding ( 15 ) is cohesively connected or are.

Squirrel cage rotor ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that through the in the grooves ( 13 ) or paragraphs ( 14 ) of the short circuit cage ( 11 ) wound annular windings ( 15 ) a radially inward, in the direction of a central axis ( 22 ) of the squirrel cage ( 1 ) directed force action (F2) on the short-circuit bars ( 5 ) consists.

Squirrel cage rotor ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the windings ( 15 ) and a contact area of the windings ( 15 ) with the short circuit cage ( 11 ) are sealed substantially close to media.

Squirrel cage rotor ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the substantially tight seal with respect to media is produced by having one between the turns ( 16 ) of the windings ( 15 ) and between turns ( 16 ) and contact area to the short-circuit bars ( 5 ) present space with an epoxy resin ( 24 ) is filled.

Squirrel cage rotor ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that each in the grooves ( 13 ) or paragraphs ( 14 ) of the short circuit cage ( 11 ) arranged turns ( 16 ) of the windings ( 15 ) and the windings ( 15 ) with the short-circuit bars ( 5 ) are materially connected, wherein the cohesive connection is electrically conductive.

Squirrel cage rotor ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the material is closed by soldering.