DE102019122334A1 - Rotor für eine elektrische Asynchronmaschine und Vormodul zur Verwendung bei dessen Herstellung - Google Patents

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Gerd Stöhr
Markus Hempel
Dennis Jahnke
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Volkswagen AG
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Volkswagen AG
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vormodul zur Verwendung bei der Herstellung eines Rotors für eine elektrische Asynchronmaschine, umfassend ein rotationssymmetrisches Blechpaket (12) mit einer Mehrzahl von über dessen Umfang verteilt angeordneten, durchgehenden Axialkanälen (18), in welchen Leiterstäbe (20), die axial über das Blechpaket (12) überstehen, angeordnet sind,Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Leiterstäbe (20) in dem Blechpaket (12) formschlüssig axialgesichert sind.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Vormodul zur Verwendung bei der Herstellung eines Rotors für eine elektrische Asynchronmaschine, umfassend ein rotationssymmetrisches Blechpaket mit einer Mehrzahl von über dessen Umfang verteilt angeordneten, durchgehenden Axialkanälen, in welchen Leiterstäbe, bevorzugt aus einer Kupferlegierung, die axial über das Blechpaket überstehen, angeordnet sind.
  • Die Erfindung bezieht sich weiter auf einen Rotor für eine elektrische Asynchronmaschine, enthaltend ein Vormodul, umfassend ein rotationssymmetrisches Blechpaket mit einer Mehrzahl von über dessen Umfang verteilt angeordneten, durchgehenden Axialkanälen, in welchen Leiterstäbe, bevorzugt aus einer Kupferlegierung, die axial über das Blechpaket überstehen, angeordnet sind, wobei die überständigen Enden der Leiterstäbe auf wenigstens einer Seite des Blechpaketes mittels eines gegossenen Kurzschlussrings, bevorzugt aus einer AluminiumLegierung, elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
  • Stand der Technik
  • Ein derartiges Verfahren ist bekannt aus der DE 10 2009 034 647 A1 .
  • Der Aufbau von Rotoren, auch Läufer genannt, für insbesondere leistungsstarke elektrische Asynchronmaschinen, wie sie bspw. als Traktionsmaschinen im Automobilbau benötigt werden, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem Paket aus gestapelten Einzelblechen, in die ein sogenannter Leiterkäfig eingebettet ist. Der Leiterkäfig seinerseits besteht im Wesentlichen aus über den Umfang des Blechpakets verteilten, axial erstreckten Leiterstäben, die jeweils an den Stirnseiten des Blechpakets mittels eines sogenannten Kurzschlussrings elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die Einbettung des Leiterkäfigs in das Blechpaket erfolgt typischerweise so, dass letzteres axial erstreckte Kanäle enthält, in welche die Leiterstäbe beidseitig axial überstehend eingelegt werden. Die Kurzschlussringe werden in einem nachfolgenden Schritt angebracht. Die genannten Axialkanäle sind aus miteinander fluchtenden Durchgangsöffnungen der Bleche gebildet. Sie können als Nuten, gebildet aus miteinander fluchtenden Randausnehmungen der Einzelbleche, oder als geschlossene Kanäle, gebildet aus miteinander fluchtenden Löchern in den Einzelblechen, ausgestaltet sein. Die Leiterstäbe, die Kurzschlussringe sowie ihr Übergangsbereich müssen aufgrund der bei Betrieb auftretenden, hohen Ströme eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, was die Auswahl an technisch und wirtschaftlich geeigneten Materialien und Verbindungsverfahren deutlich einschränkt. Eine Materialkombination aus Kupfer für die Leiterstäbe und Aluminium für die Kurzschlussringe bringt Effizienzvorteile im Betrieb der Asynchronmaschine. Typischerweise wird ein im Wesentlichen lediglich das Blechpaket und die darin eingebetteten Kupferstäbe umfassendes Vormodul zur Verfügung gestellt, bei dem die Kupferstäbe mit ihren Enden - in der Regel beidseitig - über das Blechpaket hinausragen. Dieses Vormodul wird einem Umgießungsprozess zugeführt, bei dem die überstehenden Enden der Kupferstäbe mit Aluminium zur Ausbildung der Kurzschlussringe umgossen werden.
  • Der Fachmann wird verstehen, dass die Begriffe „Kupfer“ und „Aluminium“ hier nicht auf die reinen Materialien beschränkt zu verstehen sind, sondern dass es sich um eine verkürzende Bezeichnung für Legierungen mit den genannten Materialien als Hauptbestandteile handelt.
  • Der Aufbau des Vormoduls erfolgt typischerweise, indem die üblicherweise gestanzten Bleche zunächst mittels einer sog. Stapelhilfe gestapelt werden. Die Stapelhilfe ist ein zylindrischer Dorn, dessen Außendurchmesser auf kreisförmige Zentralausnehmungen in den Blechen abgestimmt ist. Die Bleche werden sodann oder während des Stapelns gefügt, z.B. verklebt, verschweißt, oder verrastet. Ebenso ist es bekannt, die Bleche bereits während des Stanzprozesses, in dem sie zusätzlich mit korrespondierenden Rastelementen versehen werden, miteinander zu verrasten. Im Anschluss werden die Leiterstäbe in die Axialkanäle eingelegt oder eingeschoben.
  • All dies ist jedoch nachteilig. Verklebung und Verschweißung erfordern zusätzlichen Montageaufwand; zudem bilden sich insbesondere beim Verschweißen unerwünschte Leiterbrücken zwischen den Blechen, die eine Wirbelstrombildung begünstigen. Die Verrastung über gestanzte Rastelemente ist prinzipbedingt recht ungenau, sodass das Einfügen der Leiterstäbe nur bei entsprechend groß gewählten Spaltmaßen der Axialkanäle leicht möglich ist, was allerdings unter elektrischen Aspekten unerwünscht ist. Zudem liefert keiner der bekannten Paketierungsansätze ein leicht handhabbares Vormodul als Basis für einen technisch einfach realisierbaren Umgießungsprozess.
  • Aufgabenstellung
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Vormodul derart weiterzubilden, dass mit verringertem Aufwand ein leicht handhabbares Modul entsteht, auf dem insbesondere ein nachfolgender Umgießungsprozess leicht durchgeführt werden kann.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen entsprechend kostengünstiger herstellbaren Rotor für eine elektrische Asynchronmaschine zur Verfügung zu stellen.
  • Darlegung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Leiterstäbe in dem Blechpaket formschlüssig axialgesichert sind.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Die formschlüssige Axialsicherung der Leiterstäbe im Blechpaket hat zugleich eine Axialsicherung der Einzelbleche relativ zueinander zur Folge. Eine zusätzliche Fixierung der Einzelbleche relativ zueinander, bspw. durch Verschweißung, Verklebung oder Verrastung, ist zwar möglich, allerdings nicht mehr zwingend erforderlich. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung des Zeit- und Kostenaufwandes. Folglich ist das erfindungsgemäße Vormodul ein leicht handhabbares und in sich stabiles Modul, welches problemlos zu weiteren Fertigungsstationen transportiert werden kann, insbesondere zu einer Station, bei der die Kurzschlussringe durch Umgießen der überständigen Leiterstabenden erfolgt.
  • Zur Bewirkung dieses Doppeleffektes, d. h. der Relativfixierung der Bleche zueinander sowie der Axialsicherung der Leiterstäbe relativ zum Blechpaket, ist es ausreichend, wenn der erfindungsgemäße Formschluss (mittelbar oder unmittelbar) zwischen wenigstens einigen der Leiterstäben und den beiden axial äußersten Blechen des Blechpaketes geschaffen wird. Die übrigen Leiterstäbe können ggf. auch durch einseitigen Formschluss axial gesichert werden. Derart einseitige Axialsicherungen tragen jedoch nicht zur Relativfixierung der Bleche innerhalb des Blechpaketes bei.
  • Die spezielle Gestaltung des Formschlusses kann unterschiedliche Ausprägungen annehmen. Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens einige der Leiterstäbe Formschlusselemente aufweisen, die mit korrespondierenden Formschlusselementen wenigstens eines der beiden axial äußersten Bleche des Blechpaketes zur Bildung eines axial sichernden Formschlusses wechselwirken. Bei dieser Ausführungsform ist also ein unmittelbarer Formschluss zwischen Leiterstab und Blech vorgesehen. Ein solch unmittelbarer Formschluss kann bspw. dadurch realisiert werden, dass wenigstens einige der leiterstabseitigen Formschlusselemente als Quernuten und die korrespondierenden, blechseitigen Formschlusselemente als in die Quernuten eingreifende Laschen, insbesondere Federlaschen ausgebildet sind. In Fällen, in denen die Axialkanäle als nach radial außen offene Nuten ausgebildet sind, in die die Leiterstäbe eingelegt werden können, können die in deren Quernuten eingreifende Laschen als starre Laschen ausgebildet sein. In Fällen jedoch, in denen die Axialkanäle als geschlossene Kanäle ausgebildet sind, in welche die Leiterstäbe eingeschoben werden, ist es günstiger, die Laschen als Federlaschen auszubilden, die sich während der axialen Relativbewegung von Leiterstab und Blech auslenken und erst bei Erreichen der Finalposition in die Quernuten einrasten.
  • Umgekehrt ist es ebenso möglich, dass wenigstens einige der leiterstabseitigen Formschlusselemente als Lateralvorsprünge und die korrespondierenden, blechseitigen Formschlusselemente jeweils als Kante einer das Blech durchsetzenden, einen Abschnitt des den jeweiligen Leiterstab aufnehmenden Axialkanals bildenden Ausnehmung, ausgebildet sind.
  • Die Lateralvorsprünge der Leiterstäbe hintergreifen bei dieser Ausführungsform also die Bleche im Bereich der Axialkanalkanten.
  • In Fällen, in denen die Axialkanäle als radial außen offene Nuten ausgebildet sind, können die Lateralvorsprünge ohne weiteres bereits vor dem Einführen der Leiterstäbe an diesen ausgebildet sein. In Fällen jedoch, in denen die Axialkanäle als geschlossene Kanäle ausgebildet sind, kann zumindest ein Lateralvorsprung, nämlich der in Vorschubrichtung des Leiterstabes vordere, erst nach Erreichen der Finalposition ausgebildet werden. Bspw. kann er als eine Verprägung ausgebildet sein, die z. B. durch axiale Stauchung des Leiterstabes geschaffen wird.
  • Alternativ oder zusätzlich zu diesen Ausführungsformen eines unmittelbaren Formschlusses zwischen Leiterstäben und Blechen kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein mittelbarer Formschluss vorgesehen sein. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass wenigstens einige der Leiterstäbe Formschlusselemente aufweisen, die mit korrespondierenden Formschlusselementen eines oder mehrerer gegen wenigstens eines der beiden axial äußersten Bleche des Blechpaketes abstützender Sicherungselemente zur Bildung eines axial sichernden Formschlusses wechselwirken. Das bzw. die Sicherungselement(e) gehen also einerseits mit den Leiterstäben einen unmittelbaren Formschluss und andererseits mit dem jeweiligen Blech ebenfalls einen unmittelbaren Formschluss ein, sodass im Ergebnis ein mittelbarer Formschluss zwischen Blechen und Leiterstäben resultiert.
  • Zur Realisierung kann bspw. vorgesehen sein, dass wenigstens einige der leiterstabseitigen Formschlusselemente als Quernuten und die korrespondierenden, sicherungselementseitigen Formschlusselemente als von einem offen ringförmigen Grundkörper nach radial innen abragende Laschen ausgebildet sind. Der Grundkörper kann bevorzugt federelastisch ausgebildet sein. Mit seinem ringförmigen Grundkörper umgreift er den Leiterstab - bevorzugt über dessen breiteste Stelle hinaus. Seine nach radial innen abragenden Laschen greifen dabei in die Quernut ein. Der Grundkörper bildet also eine lokale und axial feste Umfangsvergrößerung des Leiterstabes. Ist diese Umfangsvergrößerung größer als die Weite des Axialkanals gewählt, bildet sie für den Fall einer axialen Relativverschiebung zwischen Leiterstab und Blechpaket einen Anschlag für das axial äußerste Blech und sorgt so für eine (einseitige) Axialsicherung des Leiterstabes. Eine korrespondierende, ggf. ebenfalls nur einseitige Axialsicherung desselben Leiterstabes auf der anderen Seite des Blechpaketes führt insgesamt zu einer zweiseitigen Axialfixierung des Leiterstabes sowie zu einer Relativfixierung sämtlicher Bleche des Blechpaketes zueinander.
  • Ein derartiges Sicherungselement kann unterschiedliche Ausprägungen haben. So kann vorgesehen sein, dass auf einer Seite des Blechpaketes eine Mehrzahl von Sicherungselementen vorgesehen sind, wobei jedes Sicherungselement mit seinem Grundkörper genau einen Leiterstab umgreift. Mit anderen Worten sind individuelle Sicherungselemente zu individuellen Sicherung einzelner Leiterstäbe vorgesehen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass auf einer Seite des Blechpaketes ein Sicherungselement vorgesehen ist, dessen Grundkörper eine Mehrzahl von Leiterstäben, insbesondere alle auf der derselben Kreislinie angeordneten Leiterstäbe umgreift. Mit anderen Worten ist für mehrere Leiterstäbe ein sie gemeinsam umgreifendes Sicherungselement vorgesehen, dessen über den Umfang verteilte, nach radial innen ragende Laschen in die korrespondierenden Quernuten unterschiedlicher Leiterstäbe hineinragen.
  • Ein solch gemeinsames Sicherungselement kann sich auch radial innen an den dort mit Quernuten versehenen Leiterstäben anlegen. Seine Laschen ragen in diesem Fall nach radial außen in diese Quernuten hinein.
  • Denkbar und von der vorliegenden Erfindung umfasst sind auch Ausführungsformen, bei denen die Laschen zu einer einheitlichen Schneide verschmolzen sind.
  • Ausführungsformen mit (individuellen oder gemeinsamen) Sicherungselementen haben den weiteren Vorteil, dass sie zusätzlich der Axialsicherung der Kurzschlussringe dienen können. So ist bei einer Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Rotors, d. h. eines Rotors, der sich dadurch auszeichnet, dass das in ihm enthaltene Vormodul ein erfindungsgemäßes Vormodul ist, vorgesehen, dass der Kurzschlussring den bzw. die Grundkörper des bzw. der Sicherungselemente(s) in axialer Richtung umgreift. Hierzu muss das Sicherungselement so geformt sein, dass sein Grundkörper bereichsweise beabstandet von dem sich an ihm abstützenden Blech positioniert ist. Dies kann bspw. durch einen entsprechend abgeknickten Kragen realisiert sein. Diese Lücke zwischen dem Grundkörper des Sicherungselementes und dem Blech wird beim Umgießen der Leiterstabenden zwecks Ausbildung des Kurzschlussrings von dem Kurzschlussringmaterial gefüllt. Nach Erstarrung des Kurzschlussringmaterials ist also ein in axialer Richtung sichernder Formschluss zwischen dem Kurzschlussring und dem Leiterstab, an dem das Sicherungselement und mithin sein Grundkörper ja axial gesichert sind, gegeben. Es resultiert eine besondere Stabilität eines derart aufgebauten, erfindungsgemäßen Rotors.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1: eine schematische Darstellung eines Blechs zum Aufbau eines Asynchronm aschi nen- Rotors,
    • 2: eine schematische Darstellung eines Stapelverfahrens zum Aufbau eines Blechpaketes,
    • 3: eine erste Ausführungsform einer Axialsicherung zwischen Leiterstab und Blechpaket,
    • 4: eine zweite Ausführungsform einer Axialsicherung zwischen Leiterstab und Blechpaket,
    • 5: eine dritte Ausführungsform einer Axialsicherung zwischen Leiterstab und Blechpaket,
    • 6: eine vierte Ausführungsform einer Axialsicherung zwischen Leiterstab und Blechpaket,
    • 7: eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Ausführungsformen von 5 und 6,
    • 8: eine schematische Darstellung eines Vorglühschrittes,
    • 9: eine schematische Darstellung eines Umgießungsprozesses,
    • 10: eine Draufsicht auf einen Asynchronmaschinen-Rotor sowie
    • 11: eine Schnittdarstellung des Rotors von 10 entlang der Schnittlinie XI-XI.
  • Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.
  • Die 10 und 11 zeigen eine Drauf- bzw. eine Schnittansicht eines Rotors 10 für eine im Übrigen nicht dargestellte elektrische Asynchronmaschine. Die Darstellungen der 10 und 11 sind nicht detailgetreu genug, um Besonderheiten der vorliegenden Erfindung erkennbar zu machen. Sie dienen lediglich der Orientierung zum besseren Verständnis der nachfolgenden, speziellen Beschreibung. Der Rotor 10 umfasst ein Blechpaket 12, welches aus gestapelten Einzelblechen 14, 15 aufgebaut ist. Mit dem Bezugszeichen 15 sind die beiden axial äußersten, hier auch als Außenbleche bezeichneten Bleche und mit dem Bezugszeichen 14 alle übrigen Bleche versehen. Die Bleche 14, 15 weisen über ihren Umfang verteilt eine Mehrzahl von als Langlöchern ausgebildeten Durchgangsausnehmungen 16 auf, die miteinander fluchten und so über die Länge des Blechpaketes 12 erstreckte Axialkanäle 18 bilden. In den Axialkanälen 18 sind Leiterstäbe 20 passig angeordnet. Die Leiterstäbe 20 bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Sie stehen axial über das Blechpaket 12 über. Im überständigen Bereich sind sie mittels eines gegossenen Kurzschlussrings 22, vorzugsweise aus Aluminium, elektrisch leitend miteinander verbunden. In ihrem Zentralbereich weisen die Bleche 14, 15 eine kreisförmige Zentralausnehmung 24 auf, die über die Länge des Blechpaketes 14 einen hohlzylindrischen Zentralkanal bildet.
  • 1 zeigt ein einzelnes derartiges Blech 14, 15.
  • 2 zeigt das bevorzugte Stapelverfahren zum Aufbau des Blechpaketes 12. Hierzu werden wenigstens einige der Leiterstäbe 20 entsprechend ihrer finalen Relativposition in einer Hilfsvorrichtung 26 fixiert. Im Anschluss werden die Bleche 14, 15 entsprechend dem Bewegungspfeil 28 mit ihren Durchgangsausnehmungen 16 auf die freien Enden der Leiterstäbe 20 aufgefädelt und soweit wie möglich aufgeschoben. Hierdurch wird jedes einzelne Blech 14, 15 in seine korrekte Winkelausrichtung gezwungen. Eventuelle Verwerfungen der Bleche 14, 15 können bei diesem Vorgehen durch vergleichsweise geringfügig erhöhten Kraftaufwand gerichtet werden.
  • Die äußersten Bleche 15 sind formschlüssig mit wenigstens einigen der Leiterstäbe 20 verbunden. Die 3 bis 7 zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen eines derartigen Formschlusses.
  • Bei der Ausführungsform von 3 weist das Außenblech 15 im Bereich seiner Durchgangsausnehmung 16 eine nach innen ragende Federlasche 30 auf, die in eine Quernut 32 des Leiterstabes 20 hineinragt. Beim Aufschieben des Außenbleches 15 wird die Federlasche 30 ausgelenkt und schleift beim Aufsetzen an der Außenwand des Leiterstabs 20. In der Finalposition des Außenblechs 15 hat die Federlasche 30 die Quernut 32 erreicht und schnappt in diese ein. Hierdurch wird eine Axialsicherung zwischen dem Leiterstab 20 und dem Außenblech 15 geschaffen. Eine weitere Axialsicherung des gleichen Leiterstabes 20 mit dem Außenblech 15 am anderen, nicht dargestellten Ende des Blechpaketes 12, führt insgesamt zu einer Relativfixierung der Bleche 14, 15 zueinander. Es ergibt sich ein leicht handhabbares und transportierbares Vormodul, welches insbesondere einer Umgießungsstation zur Ausbildung der Kurzschlussringe 22 zugeführt werden kann.
  • 2 zeigt eine andere Form einer Axialsicherung zwischen dem Leiterstab 20 und dem Außenblech 15. Hier unterscheidet sich das Außenblech 15 in seiner Form nicht von den übrigen Blechen 14. Vielmehr weist der Leiterstab 20 eine Verdickung 34, allgemeiner einen Lateralvorsprung, auf, die den Rand der Durchgangsausnehmung 16 hintergreift. Eine derartige Verdickung 34 kann bspw. als Verprägung, z. B. durch axiale Stauchung des Leiterstabes 20 erzeugt werden.
  • Die Ausführungsformen der 3 und 4 repräsentieren jeweils einen unmittelbaren Formschluss zwischen dem Leiterstab 20 und dem Außenblech 15.
  • Die 5 und 6 zeigen zwei Ausführungsformen eines mittelbaren Formschlusses zwischen dem Leiterstab 20 und dem Außenblech 15. Auch bei dieser Ausführungsform weisen die Leiterstäbe 32 eine Quernut 32 auf, wobei die Darstellungen der 5 und 6 jeweils eine Schnittdarstellung auf Höhe dieser Quernuten 32 repräsentieren.
  • Bei der Ausführungsform von 5 umgreift ein Sicherungselement 36 den breitesten Bereich des Querschnitts des Leiterstabes 20. Es weist nach innen ragende Laschen 38 auf, die in die Quernut 32 hineinragen. Mit seinem Grundkörper 40 stützt sich das Sicherungselement 36 am Außenblech 15 ab und bietet so eine einseitige Axialsicherung.
  • Bei der Ausführungsform von 6 ist ein Sicherungselement 42 vorgesehen, welches einen ebenfalls offen ringförmigen Grundkörper 44 aufweist, der bei dieser Ausführungsform allerdings sämtliche Leiterstäbe 20 umgreift. Jeder der Leiterstäbe 20 weist an seinem radial äußeren Ende eine Quernut auf, in die eine Lasche 46 des Sicherungselementes 42 hineinragt und auf diese Weise eine einseitige Axialsicherung gewährleistet. Denkbar sind auch Ausführungsformen, bei den das Sicherungselement 42 radial innerhalb der Leiterstäbe 20 angeordnet ist und nach radial außen in entsprechende Quernuten 32 ragende Laschen 46 aufweist.
  • Alle im Kontext der 5 und 6 genannten Sicherungselemente 36, 42 können in besonders vorteilhafter Weise gemäß 7 gestaltet sein. Ihr Grundkörper 40, 44 ist zu seinem äußeren Rand hin von der Anlagefläche zum Außenblech 15 abgebogen. Hierdurch ergibt sich eine Lücke zwischen diesem Bereich des Grundkörpers 40, 44 und dem Außenblech 15. Beim Umgießungsprozess zur Herstellung des Kurzschlussringes 22 läuft flüssiges Kurzschlussringmaterial, insbesondere Aluminium, in diese Lücke und bildet einen axial sichernden Formschluss zwischen dem Kurzschlussring 22 und dem Sicherungselement 36, 42, mithin zwischen dem Kurzschlussring 22 und dem Leiterstab 20. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Leiterstäbe Ausnehmungen, z.B. Nuten oder Durchgangsbohrungen aufweisen, in die Kurzschlussringmaterial fließen und einen unmittelbaren Formschluss zwischen den Leiterstäben und dem Kurzschlussring ausbilden kann.
  • 8 zeigt ein Vormodul, umfassend das Blechpaket 12 mit den darin axial fixierten Leiterstäben 20. Vorteilhafterweise wird dieses Vormodul in seiner Gesamtheit auf eine Zieltemperatur zwischen 200°C und 300°C erhitzt. In 8 ist repräsentativ eine Zieltemperatur von 220°C gezeigt. Durch dieses Vorglühen bildet sich eine mehrere Mikrometer dicke Oxidschicht auf den Leiterstäben 20. Beim nachfolgenden, in 9 skizzierten Umgießungsprozess zur Ausbildung der Kurzschlussringe 22, bei dem eine Gießform 48 auf die überstehenden Enden der Leiterstäbe 20 aufgesetzt und mit verflüssigtem Kurzschlussringmaterial, insbesondere Aluminium 50, gefüllt wird, führt die erhöhte Temperatur des Vormoduls zu einem tieferen Eindringen der Schmelze, in Spalte zwischen den Leiterstäben 20 und den Blechen 14, 15, wobei die Entstehung von Lunkern vermieden wird. Zudem sorgt die vorgenannte Oxidschicht für die Ausbildung einer Barriere, die Kontaktkorrosion an der Grenzfläche zwischen dem Kupfer der Leiterstäbe und dem Aluminium der Leiterstäbe 22 verhindert.
  • Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Rotor
    12
    Blechpaket
    14
    Blech
    15
    Außenblech
    16
    Durchgangsausnehmung
    18
    Axialkanal
    20
    Leiterstab
    22
    Kurzschlussring
    24
    Zentralausnehmung
    26
    Montagehilfsvorrichtung
    28
    Bewegungspfeil
    30
    Federlasche
    32
    Quernut
    34
    Lateralvorsprung / Verdickung
    36
    Sicherungselement
    38
    Lasche
    40
    Grundkörper
    42
    Sicherungselement
    44
    Grundkörper
    46
    Lasche
    48
    Gussform
    50
    Kurzschlussringmaterial
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009034647 A1 [0003]

Claims (12)

  1. Vormodul zur Verwendung bei der Herstellung eines Rotors für eine elektrische Asynchronmaschine, umfassend ein rotationssymmetrisches Blechpaket (12) mit einer Mehrzahl von über dessen Umfang verteilt angeordneten, durchgehenden Axialkanälen (18), in welchen Leiterstäbe (20), die axial über das Blechpaket (12) überstehen, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstäbe (20) in dem Blechpaket (12) formschlüssig axialgesichert sind.
  2. Vormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der Leiterstäbe (20) Formschlusselemente (32, 34) aufweisen, die mit korrespondierenden Formschlusselementen (30) wenigstens eines der beiden axial äußersten Bleche (15) des Blechpaketes (12) zur Bildung eines axial sichernden Formschlusses wechselwirken.
  3. Vormodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der leiterstabseitigen Formschlusselemente als Quernuten (32) und die korrespondierenden, blechseitigen Formschlusselemente als in die Quernuten eingreifende Laschen, insbesondere Federlaschen (30) ausgebildet sind.
  4. Vormodul nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der leiterstabseitigen Formschlusselemente als Lateralvorsprünge (34) und die korrespondierenden, blechseitigen Formschlusselemente jeweils als Kante einer das Blech (15) durchsetzenden, einen Abschnitt des den jeweiligen Leiterstab (20) aufnehmenden Axialkanals (18) bildenden Ausnehmung (16), ausgebildet sind.
  5. Vormodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Lateralvorsprünge (34) als eine Verprägung ausgebildet ist.
  6. Vormodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der Leiterstäbe (20) Formschlusselemente (32) aufweisen, die mit korrespondierenden Formschlusselementen (38, 46) eines oder mehrerer sich gegen wenigstens eines der beiden axial äußersten Bleche (15) des Blechpaketes (12) abstützender Sicherungselemente (36, 42) zur Bildung eines axial sichernden Formschlusses wechselwirken.
  7. Vormodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der leiterstabseitigen Formschlusselemente als Quernuten (32) und die korrespondierenden, sicherungselementseitigen Formschlusselemente als von einem offen ringförmigen Grundkörper (40, 44) abragende Laschen (38, 46) ausgebildet sind.
  8. Vormodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (40, 48) federelastisch ausgebildet ist.
  9. Vormodul nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite des Blechpaketes (12) eine Mehrzahl von Sicherungselementen (36) vorgesehen sind, wobei jedes Sicherungselement (36) mit seinem Grundkörper (40) genau einen Leiterstab (20) umgreift.
  10. Vormodul nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite des Blechpaketes (12) ein Sicherungselement (42) vorgesehen ist, dessen Grundkörper (44) eine Mehrzahl von Leiterstäben (20), insbesondere alle auf derselben Kreislinie angeordneten Leiterstäbe (20) umgreift.
  11. Rotor für eine elektrische Asynchronmaschine, enthaltend ein Vormodul, umfassend ein rotationssymmetrisches Blechpaket (12) mit einer Mehrzahl von über dessen Umfang verteilt angeordneten, durchgehenden Axialkanälen (18), in welchen Leiterstäbe (20), die axial über das Blechpaket (12) überstehen, angeordnet sind, wobei die überständigen Enden der Leiterstäbe (20) auf wenigstens einer Seite des Blechpaketes (12) mittels eines gegossenen Kurzschlussrings (22) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Vormodul als ein Vormodul nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  12. Rotor nach Anspruch 11, soweit rückbezogen auf einen der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlussring (22) den bzw. die Grundkörper (40, 44) des bzw. der Sicherungselemente(s) (36, 42) in axialer Richtung umgreift.
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