DE102021203167A1 - Rotor of an asynchronous electric machine - Google Patents

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DE102021203167A1 DE102021203167.6A DE102021203167A DE102021203167A1 DE 102021203167 A1 DE102021203167 A1 DE 102021203167A1 DE 102021203167 A DE102021203167 A DE 102021203167A DE 102021203167 A1 DE102021203167 A1 DE 102021203167A1
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Abstract

Rotor (2) einer elektrischen Asynchronmaschine (1), der um eine Rotorachse (3) drehbar ist, ein Rotoraußenteil (2.1) und ein mit dem Rotoraußenteil (2.1) mechanisch gekoppeltes Rotorinnenteil (2.2) umfasst, wobei das Rotorinnenteil (2.2) bezüglich der Rotorachse (3) radial innerhalb des Rotoraußenteils (2.1) angeordnet ist, wobei das Rotoraußenteil (2.1) und das Rotorinnenteil (2.2) jeweils eine Kurzschlusswicklung (4,5) aufweisen, die jeweils zwei Kurzschlussringe (4.1,5.1) und mehrere die zwei Kurzschlussringe (4.1,5.1) miteinander verbindende Kurzschlussstäbe (4.2,5.2) umfasst, wobei das Rotoraußenteil (2.1) und das Rotorinnenteil (2.2) jeweils mehrere Stabaufnahmeöffnungen (8), insbesondere Nuten oder Schlitze, zur Aufnahme jeweils eines der Kurzschlussstäbe (4.2,5.2) der jeweiligen Kurzschlusswicklung (4,5) aufweisen, wobei die Kurzschlussstäbe (4.2,5.2) jeweils über einen Umfang des Rotoraußenteils (2.1) bzw. des Rotorinnenteils (2.2) verteilt sind, sich jeweils mit einer Längserstreckung in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse (3) durch das Rotoraußenteil (2.1) bzw. das Rotorinnenteil (2.2) erstrecken und jeweils mit einer Radialerstreckung entlang einer Radialerstreckungsachse (12) in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse (3) verlaufen, wobei das Rotoraußenteil (2.1) und das Rotorinnenteil (2.2) jeweils eine Nutteilung (τ) aufweisen, die sich aus einem Quotienten von 360 Grad dividiert durch eine Anzahl der Kurzschlussstäbe (4.2,5.2) des Rotoraußenteils (2.1) bzw. des Rotorinnenteils (2.2) ergibt und die insbesondere gleich ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussstäbe (4.2) des Rotoraußenteils (2.1) gegenüber den Kurzschlussstäben (5.2) des Rotorinnenteils (2.2) in Umfangsrichtung versetzt sind, insbesondere um einen Wert der Nutteilung (τ) im Bereich zwischen einem Drittel und zwei Drittel, insbesondere um eine halbe Nutteilung.Rotor (2) of an electrical asynchronous machine (1), which can be rotated about a rotor axis (3), comprises an outer rotor part (2.1) and an inner rotor part (2.2) mechanically coupled to the outer rotor part (2.1), the inner rotor part (2.2) being The rotor axis (3) is arranged radially inside the outer rotor part (2.1), the outer rotor part (2.1) and the inner rotor part (2.2) each having a short-circuit winding (4.5), each of which has two short-circuit rings (4.1,5.1) and several of the two short-circuit rings (4.1,5.1) comprises short-circuiting bars (4.2,5.2) which are connected to one another, the outer rotor part (2.1) and the inner rotor part (2.2) each having a plurality of bar-receiving openings (8), in particular grooves or slots, for receiving one of the short-circuiting bars (4.2,5.2) in each case of the respective short-circuit winding (4.5), the short-circuit bars (4.2,5.2) each being distributed over a circumference of the rotor outer part (2.1) or the rotor inner part (2.2), each with a longitudinal extension in the axial direction with respect to the rotor axis (3) through the rotor outer part (2.1) or the rotor inner part (2.2) and in each case run with a radial extension along a radial extension axis (12) in the radial direction with respect to the rotor axis (3), the rotor outer part ( 2.1) and the inner rotor part (2.2) each have a slot pitch (τ) which results from a quotient of 360 degrees divided by a number of short-circuit bars (4.2,5.2) of the outer rotor part (2.1) or the inner rotor part (2.2) and the is in particular of the same design, characterized in that the short-circuit bars (4.2) of the outer rotor part (2.1) are offset in the circumferential direction relative to the short-circuit bars (5.2) of the inner rotor part (2.2), in particular by a value of the slot pitch (τ) in the range between one third and two thirds, in particular by half a groove pitch.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Asynchronmaschine und eine elektrische Asynchronmaschine.
Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Asynchronmaschine aus der DE 4023791 A1 bekannt, der um eine Rotorachse drehbar ist, ein Rotoraußenteil und ein mit dem Rotoraußenteil mechanisch gekoppeltes Rotorinnenteil umfasst, wobei das Rotorinnenteil bezüglich der Rotorachse radial innerhalb des Rotoraußenteils angeordnet ist, wobei das Rotoraußenteil und das Rotorinnenteil jeweils eine Kurzschlusswicklung aufweisen, die jeweils zwei Kurzschlussringe und mehrere die zwei Kurzschlussringe miteinander verbindende Kurzschlussstäbe umfasst, wobei das Rotoraußenteil und das Rotorinnenteil jeweils mehrere Stabaufnahmeöffnungen, beispielsweise Nuten oder Schlitze, zur Aufnahme jeweils eines der Kurzschlussstäbe der jeweiligen Kurzschlusswicklung aufweisen, wobei die Kurzschlussstäbe jeweils über einen Umfang des Rotoraußenteils bzw. des Rotorinnenteils verteilt sind, sich jeweils mit einer Längserstreckung in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse durch das Rotoraußenteil bzw. das Rotorinnenteil erstrecken und jeweils mit einer Radialerstreckung entlang einer Radialerstreckungsachse in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse verlaufen, wobei das Rotoraußenteil und das Rotorinnenteil jeweils eine Nutteilung aufweisen, die sich aus einem Quotienten von 360 Grad dividiert durch eine Anzahl der Kurzschlussstäbe des Rotoraußenteils bzw. des Rotorinnenteils ergibt und die beispielsweise gleich ausgebildet ist.The invention relates to a rotor of an electrical asynchronous machine and an electrical asynchronous machine.
It's already a rotor of an asynchronous electric machine from the DE 4023791 A1 known, which is rotatable about a rotor axis, comprises an outer rotor part and an inner rotor part mechanically coupled to the outer rotor part, with the inner rotor part being arranged radially inside the outer rotor part with respect to the rotor axis, with the outer rotor part and the inner rotor part each having a short-circuit winding, each of which has two short-circuit rings and comprises a plurality of short-circuit bars connecting the two short-circuit rings to one another, the outer rotor part and the inner rotor part each having a plurality of bar-receiving openings, for example grooves or slots, for receiving one of the short-circuit bars of the respective short-circuit winding, the short-circuit bars each being distributed over a circumference of the outer rotor part or the inner rotor part , each extend with a longitudinal extent in the axial direction with respect to the rotor axis through the rotor outer part or the rotor inner part and each with a radial extent along a radial first line ckungsachse extend in the radial direction with respect to the rotor axis, the rotor outer part and the rotor inner part each having a slot pitch which is a quotient of 360 degrees divided by a number of short-circuit bars of the rotor outer part or the rotor inner part and which, for example, is of the same design.

Häufig weisen Blechpakete von Rotoren einer Asynchronmaschine eine sogenannte Schrägung auf, bei der die Blechlamellen in axialer Richtung gesehen stetig zunehmend in einer Drehrichtung um die Rotorachse verdreht sind, beispielsweise um eine ganze Nutteilung. Auf diese Weise wird die Drehmomentwelligkeit der Asynchronmaschine verringert. Nachteilig ist, dass diese Schrägung technisch aufwendig herzustellen ist, erhebliche Zusatzverluste durch Eisenquerströme verursacht sowie die Leistung und das maximale Drehmoment der Asynchronmaschine verringert.Laminated cores of rotors in an asynchronous machine often have a so-called skew, in which the laminations, seen in the axial direction, are increasingly twisted in a direction of rotation around the rotor axis, for example by a whole slot pitch. In this way, the torque ripple of the asynchronous machine is reduced. The disadvantage is that this skew is technically complex to produce, causes considerable additional losses due to iron cross currents and reduces the power and the maximum torque of the asynchronous machine.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Der erfindungsgemäße Rotor einer elektrischen Asynchronmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Reduzierung der Drehmomentwelligkeit auf eine einfachere Weise erreicht wird, indem die Kurzschlussstäbe des Rotoraußenteils gegenüber den Kurzschlussstäben des Rotorinnenteils in Umfangsrichtung versetzt sind, insbesondere um einen Wert der Nutteilung im Bereich zwischen einem Drittel und zwei Drittel, insbesondere um eine halbe Nutteilung. Durch die erfindungsgemäße Ausführung werden außerdem die Eisenquerströme verringert oder vermieden sowie die Akustik verbessert bzw. die Betriebsgeräusche verringert.The rotor according to the invention of an electrical asynchronous machine with the characterizing features of the main claim has the advantage that the reduction in torque ripple is achieved in a simpler manner by the short-circuit bars of the outer rotor part being offset in the circumferential direction relative to the short-circuit bars of the inner rotor part, in particular by a value equal to the slot pitch in the range between one third and two thirds, in particular by half a slot pitch. The design according to the invention also reduces or avoids the iron cross currents and improves the acoustics or reduces the operating noise.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors der elektrischen Asynchronmaschine möglich.Advantageous further developments and improvements of the rotor of the electrical asynchronous machine specified in the main claim are possible as a result of the measures listed in the subclaims.

Vorteilhaft ist, dass der Versatz der Kurzschlussstäbe des Rotoraußenteils gegenüber den Kurzschlussstäben des Rotorinnenteils bestimmt ist bezüglich der Radialerstreckungsachsen der Kurzschlussstäbe und/oder bezüglich der Mittelpunkte oder geometrischen Schwerpunkte der Querschnitte der Kurzschlussstäbe.It is advantageous that the offset of the short-circuit bars of the outer rotor part relative to the short-circuit bars of the inner rotor part is determined with respect to the radial axes of extension of the short-circuit bars and/or with respect to the centers or geometric focal points of the cross-sections of the short-circuit bars.

Besonders vorteilhaft ist, wenn das Rotoraußenteil und das Rotorinnenteil jeweils ein Blechpaket aufweisen und das Blechpaket des Rotoraußenteils und das Blechpaket des Rotorinnenteils jeweils ungeschrägt ausgebildet sind. Auf diese Weise ergeben sich zylinder- oder stabförmige Kurzschlussstäbe ohne Stufen bzw. ohne Schrägung, so dass die Achsen der Kurzschlussstäbe in axialer Richtung jeweils durchgängig geradlinig sind. Der Rotor ist auf diese Weise besonders einfach herstellbar. Der Versatz der Kurzschlussstäbe des Rotoraußenteils gegenüber den Kurzschlussstäben des Rotorinnenteils ist bei dieser Ausführung vorteilhafterweise eine halbe Nutteilung.It is particularly advantageous if the outer rotor part and the inner rotor part each have a laminated core and the laminated core of the outer rotor part and the laminated core of the inner rotor part are each designed without bevel. This results in cylindrical or rod-shaped short-circuit bars without steps or without beveling, so that the axes of the short-circuit bars are continuously straight in the axial direction. The rotor is particularly easy to manufacture in this way. In this embodiment, the offset of the short-circuit bars of the outer rotor part relative to the short-circuit bars of the inner rotor part is advantageously half a slot pitch.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Blechpaket des Rotoraußenteils und das Blechpaket des Rotorinnenteils nach einer alternativen Ausführung jeweils eine bestimmte Schrägung aufweisen und zueinander gegenläufig geschrägt sind, insbesondere jeweils um eine halbe Nutteilung, wobei die Summe der Beträge der Schrägungen des Rotoraußenteils und des Rotorinnenteils insbesondere eine ganze Nutteilung beträgt. Diese alternative Ausführung hat den Vorteil, dass in dem Rotoraußenteil und dem Rotorinnenteil eine Reduzierung der durch die Nutung verursachten Stromoberschwingungen erzielt werden kann. Der Versatz der Kurzschlussstäbe des Rotoraußenteils gegenüber den Kurzschlussstäben des Rotorinnenteils ist bei dieser Ausführung vorteilhafterweise eine halbe Nutteilung.It is also advantageous if, according to an alternative embodiment, the laminated core of the outer rotor part and the laminated core of the inner rotor part each have a specific bevel and are beveled in opposite directions, in particular by half a slot pitch, the sum of the amounts of the bevels of the outer rotor part and the inner rotor part being in particular one total slot pitch. This alternative embodiment has the advantage that the current harmonics caused by the slotting can be reduced in the outer rotor part and the inner rotor part. In this embodiment, the offset of the short-circuit bars of the outer rotor part relative to the short-circuit bars of the inner rotor part is advantageously half a slot pitch.

Die Stabaufnahmeöffnungen des Rotoraußenteils und/oder des Rotorinnenteils können in radialer Richtung vorteilhafterweise offen oder geschlossen ausgebildet sein. Eine offene Ausführung reduziert den Rotorstreufluss und bewirkt damit eine bessere Leistungsausnutzung bei hohen Drehzahlen, während eine geschlossene Ausführung zur Verlustreduzierung im Rotor beiträgt.The rod receiving openings of the outer rotor part and/or the inner rotor part can advantageously be open or closed in the radial direction. An open design reduces the rotor leakage flux and thus results in better power utilization at high speeds speeds, while a closed design contributes to reducing losses in the rotor.

Auch vorteilhaft ist, wenn die Stabaufnahmeöffnungen des Rotoraußenteils gegenüber den Stabaufnahmeöffnungen des Rotorinnenteils hinsichtlich der Form unterschiedlich ausgebildet sind. Hierdurch kann eine weitere Reduzierung der Drehmomentwelligkeit und eine Optimierung des Wirkungsgrads erreicht werden.It is also advantageous if the rod receiving openings of the rotor outer part are designed differently in terms of shape compared to the rod receiving openings of the rotor inner part. A further reduction in the torque ripple and an optimization of the efficiency can be achieved as a result.

Sehr vorteilhaft ist, wenn der Rotor eine Rotorwelle umfasst, wobei das Rotoraußenteil und das Rotorinnenteil unter Einstellung des Versatzes auf der Rotorwelle befestigt sind. Auf diese Weise können das Rotoraußenteil und das Rotorinnenteil als separate Bauteile hergestellt und erfindungsgemäß zu dem Rotor verbunden werden.It is very advantageous if the rotor comprises a rotor shaft, the outer rotor part and the inner rotor part being fastened to the rotor shaft with the offset being adjusted. In this way, the outer rotor part and the inner rotor part can be manufactured as separate components and connected according to the invention to form the rotor.

Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel umfasst das Rotorinnenteil, insbesondere dessen Blechpaket, eine zentrale Durchgangsöffnung für die drehmomentübertagende Lagerung des Rotorinnenteils auf der Rotorwelle, wobei am Rotoraußenteil ein Außenteilträger, insbesondere aus Stahl, zur drehmomentübertragenden Verbindung des Rotoraußenteils mit der Rotorwelle vorgesehen ist. Auf diese Weise sind das Rotorinnenteil und das Rotoraußenteil getrennt voneinander mit der Rotorwelle verbunden und drehen im Betrieb jeweils mit der gleichen Drehzahl.According to an advantageous embodiment, the inner rotor part, in particular its laminated core, includes a central through-opening for the torque-transmitting mounting of the inner rotor part on the rotor shaft, with an outer part carrier, in particular made of steel, being provided on the outer rotor part for the torque-transmitting connection of the outer rotor part to the rotor shaft. In this way, the inner rotor part and the outer rotor part are connected to the rotor shaft separately from one another and each rotate at the same speed during operation.

Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Asynchronmaschine mit einem Stator und mit einem erfindungsgemäßen Rotor, wobei der Stator in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse gesehen zwischen dem Rotoraußenteil und dem Rotorinnenteil angeordnet ist.The invention also relates to an electrical asynchronous machine with a stator and with a rotor according to the invention, the stator being arranged between the outer rotor part and the inner rotor part, viewed in the radial direction with respect to the rotor axis.

Figurenlistecharacter list

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

  • 1 zeigt im Längsschnitt eine elektrische Asynchronmaschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor und
  • 2 eine Teilansicht eines Querschnitts durch den Stator und den erfindungsgemäßen Rotor der Asynchronmaschine nach 1.
An embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.
  • 1 shows a longitudinal section of an asynchronous electric machine with a rotor according to the invention and
  • 2 a partial view of a cross section through the stator and the rotor according to the invention of the asynchronous machine 1 .

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt im Längsschnitt eine elektrische Asynchronmaschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor. 1 shows a longitudinal section of an asynchronous electric machine with a rotor according to the invention.

Der Rotor 2 der elektrischen Asynchronmaschine 1 ist um eine Rotorachse 3 drehbar und umfasst ein Rotoraußenteil 2.1 und ein mit dem Rotoraußenteil 2.1 mechanisch gekoppeltes Rotorinnenteil 2.2. Das Rotorinnenteil 2.2 ist bezüglich der Rotorachse 3 radial innerhalb des Rotoraußenteils 2.1 angeordnet ist. Das Rotoraußenteil 2.1 und das Rotorinnenteil 2.2 haben jeweils eine Kurzschlusswicklung 4,5, die jeweils zwei Kurzschlussringe 4.1,5.1 und mehrere die zwei Kurzschlussringe 4.1,5.1 miteinander verbindende Kurzschlussstäbe 4.2,5.2 aufweist.The rotor 2 of the electrical asynchronous machine 1 can be rotated about a rotor axis 3 and comprises an outer rotor part 2.1 and an inner rotor part 2.2 mechanically coupled to the outer rotor part 2.1. The inner rotor part 2.2 is arranged radially inside the outer rotor part 2.1 with respect to the rotor axis 3 . The outer rotor part 2.1 and the inner rotor part 2.2 each have a short-circuit winding 4.5, each of which has two short-circuit rings 4.1,5.1 and several short-circuit bars 4.2,5.2 connecting the two short-circuit rings 4.1,5.1 to one another.

Das Rotoraußenteil 2.1 und das Rotorinnenteil 2.2 umfassen jeweils ein Blechpaket 9,10 und haben in ihrem Blechpaket 9,10 jeweils mehrere Stabaufnahmeöffnungen 8, insbesondere Nuten oder Schlitze, zur Aufnahme jeweils eines der Kurzschlussstäbe 4.2,5.2 der jeweiligen Kurzschlusswicklung 4,5.The outer rotor part 2.1 and the inner rotor part 2.2 each comprise a laminated core 9,10 and each have a plurality of rod receiving openings 8, in particular grooves or slots, in their laminated core 9,10 for receiving one of the short-circuit rods 4.2,5.2 of the respective short-circuit winding 4,5.

2 zeigt eine Teilansicht eines Querschnitts durch den Stator und den erfindungsgemäßen Rotor der Asynchronmaschine nach 1. 2 shows a partial view of a cross section through the stator and the rotor according to the invention of the asynchronous machine 1 .

Die Kurzschlussstäbe 4.2,5.2 sind jeweils über einen Umfang des Rotoraußenteils 2.1 bzw. Rotorinnenteils 2.2 verteilt und erstrecken sich jeweils mit einer Längserstreckung in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 durch das Blechpaket 9,10 des Rotoraußenteils 2.1 bzw. des Rotorinnenteils 2.2. Weiterhin weisen die Kurzschlussstäbe 4.2,5.2 in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 jeweils eine Radialerstreckung auf, die sich jeweils entlang einer Radialerstreckungsachse 12 erstreckt. Außerdem weisen das Rotoraußenteil 2.1 und das Rotorinnenteil 2.2 jeweils eine Nutteilung τ auf, die sich aus einem Quotienten von 360 Grad dividiert durch eine Anzahl der Kurzschlussstäbe 4.2,5.2 des Rotoraußenteils 2.1 bzw. des Rotorinnenteils 2.2 ergibt und die beispielsweise für Rotoraußenteil 2.1 und Rotorinnenteil 2.2 gleich ausgebildet ist.The short-circuit bars 4.2,5.2 are each distributed over a circumference of the outer rotor part 2.1 or inner rotor part 2.2 and each extend with a longitudinal extent in the axial direction with respect to the rotor axis 3 through the laminated core 9,10 of the outer rotor part 2.1 or inner rotor part 2.2. Furthermore, the short-circuit bars 4.2, 5.2 each have a radial extension in the radial direction with respect to the rotor axis 3, which extends along a radial extension axis 12 in each case. In addition, the outer rotor part 2.1 and the inner rotor part 2.2 each have a slot pitch τ, which results from a quotient of 360 degrees divided by a number of short-circuit bars 4.2,5.2 of the outer rotor part 2.1 or inner rotor part 2.2 and which, for example, for outer rotor part 2.1 and inner rotor part 2.2 is trained the same.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kurzschlussstäbe 4.2 des Rotoraußenteils 2.1 gegenüber den Kurzschlussstäben 5.2 des Rotorinnenteils 2.2 in Umfangsrichtung bezüglich der Rotorachse 3 versetzt sind, beispielsweise um einen Wert der Nutteilung τ im Bereich zwischen einem Drittel und zwei Drittel, insbesondere um eine halbe Nutteilung τ. Der erfindungsgemäße Versatz Δ der Kurzschlussstäbe 4.2 des Rotoraußenteils 2.1 gegenüber den Kurzschlussstäben 5.2 des Rotorinnenteils 2.2 bestimmt sich beispielsweise bezüglich der Radialerstreckungsachsen 12 der Kurzschlussstäbe 4.2,5.2 oder bezüglich der Mittelpunkte M oder geometrischen Schwerpunkte S der Querschnitte der Kurzschlussstäbe 4.2,5.2. Die Kurzschlussstäbe 4.2,5.2 sind beispielsweise jeweils spiegelsymmetrisch bezüglich ihrer Radialerstreckungsachse 12 ausgeführt.According to the invention, the short-circuit bars 4.2 of the outer rotor part 2.1 are offset relative to the short-circuit bars 5.2 of the inner rotor part 2.2 in the circumferential direction with respect to the rotor axis 3, for example by a value of the slot pitch τ in the range between one third and two thirds, in particular by half a slot pitch τ. The offset Δ according to the invention of the short-circuit bars 4.2 of the rotor outer part 2.1 in relation to the short-circuit bars 5.2 of the rotor inner part 2.2 is determined, for example, with respect to the radial extension axes 12 of the short-circuit bars 4.2,5.2 or with respect to the center points M or geometric focal points S of the cross sections of the short-circuit bars 4.2,5.2. The short-circuit bars 4.2, 5.2 are, for example, each designed to be mirror-symmetrical with respect to their radial axis 12 of extent.

Das Blechpaket 9 des Rotoraußenteils 2.1 und das Blechpaket 10 des Rotorinnenteils 2.2 kann jeweils ungeschrägt ausgebildet sein. Für diese ungeschrägte Ausführung beträgt der erfindungsgemäße Versatz Δ der Kurzschlussstäbe 4.2 beispielsweise eine halbe Nutteilung τ. Alternativ können das Blechpaket 9 des Rotoraußenteils 2.1 und das Blechpaket 10 des Rotorinnenteils 2.2 jeweils eine bestimmte Schrägung aufweisen und zueinander gegenläufig geschrägt sein, beispielsweise jeweils um eine halbe Nutteilung, wobei die Summe der Beträge der Schrägungen des Rotoraußenteils 2.1 und des Rotorinnenteils 2.2 beispielsweise eine ganze Nutteilung beträgt. Für diese geschrägte Ausführung beträgt der erfindungsgemäße Versatz Δ der Kurzschlussstäbe 4.2 beispielsweise eine halbe Nutteilung τ.The laminated core 9 of the outer rotor part 2.1 and the laminated core 10 of the inner rotor part 2.2 can each be designed without bevel. For this non-beveled design, the offset Δ of the short-circuit bars 4.2 according to the invention is, for example, half a slot pitch τ. Alternatively, the laminated core 9 of the outer rotor part 2.1 and the laminated core 10 of the inner rotor part 2.2 can each have a specific bevel and be beveled in opposite directions, for example by half a slot pitch, the sum of the amounts of the bevels of the outer rotor part 2.1 and the inner rotor part 2.2 being a whole, for example pitch is. For this inclined design, the offset Δ of the short-circuit bars 4.2 according to the invention is, for example, half a slot pitch τ.

Die Stabaufnahmeöffnungen 8 des Rotoraußenteils 2.1 und/oder des Rotorinnenteils 2.2 können in radialer Richtung wie im Ausführungsbeispiel offen oder alternativ geschlossen ausgebildet sein. Die Stabaufnahmeöffnungen 8 des Rotoraußenteils 2.1 sind beispielsweise an oder nahe einem Innenumfang des Rotoraußenteils 2.1 und die Stabaufnahmeöffnungen 8 des Rotorinnenteils 2.2 an oder nahe einem Außenumfang des Rotorinnenteils 2.2 vorgesehen.The rod receiving openings 8 of the outer rotor part 2.1 and/or the inner rotor part 2.2 can be open in the radial direction, as in the exemplary embodiment, or alternatively closed. The rod receiving openings 8 of the outer rotor part 2.1 are provided, for example, on or near an inner circumference of the outer rotor part 2.1 and the rod receiving openings 8 of the inner rotor part 2.2 are provided on or near an outer circumference of the inner rotor part 2.2.

Darüber hinaus können die Stabaufnahmeöffnungen 8 des Rotoraußenteils 2.1 gegenüber den Stabaufnahmeöffnungen 8 des Rotorinnenteils 2.2 hinsichtlich der Form unterschiedlich ausgebildet sein. Die Stabaufnahmeöffnungen 8 des Rotoraußenteils 2.1 sind beispielsweise formgleich ausgebildet, ebenso beispielsweise die Stabaufnahmeöffnungen 8 des Rotorinnenteils 2.2.In addition, the rod receiving openings 8 of the outer rotor part 2.1 can be designed differently in terms of shape compared to the rod receiving openings 8 of the inner rotor part 2.2. The rod receiving openings 8 of the outer rotor part 2.1 are, for example, of the same shape, as are, for example, the rod receiving openings 8 of the inner rotor part 2.2.

Der Rotor 2 weist außerdem eine Rotorwelle 2.3 auf, wobei das Rotoraußenteil 2.1 und das Rotorinnenteil 2.2 unter Einstellung des erfindungsgemäßen Versatzes Δ auf der Rotorwelle 2.3 befestigt sind.The rotor 2 also has a rotor shaft 2.3, with the rotor outer part 2.1 and the rotor inner part 2.2 being fastened to the rotor shaft 2.3 with the offset Δ according to the invention being set.

Das Blechpaket 10 des Rotorinnenteils 2.2 weist beispielsweise eine zentrale Durchgangsöffnung 13 für die Lagerung des Rotorinnenteils 2.2 auf der Rotorwelle 2.3 auf. Das Rotoraußenteil 2.1 ist beispielsweise über einen Außenteilträger 2.4 mit der Rotorwelle 2.3 mechanisch gekoppelt. Nach dem Ausführungsbeispiel ist der Außenteilträger 2.4 topfförmig ausgebildet und weist einen mit der Rotorwelle 2.3 verbundenen scheibenförmigen Nabenabschnitt 15 und einen zylinderförmigen Zylinderabschnitt 16 auf. Der Nabenabschnitt 15 des Außenteilträgers 2.4 ist auf einer der beiden Stirnseiten des Rotors 2 angeordnet.
Das Rotoraußenteil 2.1 ist beispielsweise mit einer Außenseite des Blechpaketes 9 an einer Innenseite des Zylinderabschnittes des topfförmigen Außenteilträgers 2.4 befestigt.The laminated core 10 of the inner rotor part 2.2 has, for example, a central passage opening 13 for mounting the inner rotor part 2.2 on the rotor shaft 2.3. The rotor outer part 2.1 is mechanically coupled to the rotor shaft 2.3, for example via an outer part carrier 2.4. According to the exemplary embodiment, the outer part carrier 2.4 is pot-shaped and has a disk-shaped hub section 15 connected to the rotor shaft 2.3 and a cylindrical cylinder section 16 . The hub section 15 of the outer part carrier 2.4 is arranged on one of the two end faces of the rotor 2.
The outer rotor part 2.1 is fastened, for example, with an outer side of the laminated core 9 to an inner side of the cylinder section of the pot-shaped outer part carrier 2.4.

Die Asynchronmaschine 1 umfasst neben dem erfindungsgemäßen Rotor 2 einen Stator 20, der in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 gesehen zwischen dem Rotoraußenteil 2.1 und dem Rotorinnenteil 2.2 angeordnet und an einem Lagerschild 30 eines Gehäuses 31 befestigt ist.In addition to the rotor 2 according to the invention, the asynchronous machine 1 comprises a stator 20 which, seen in the radial direction with respect to the rotor axis 3 , is arranged between the outer rotor part 2 . 1 and the inner rotor part 2 .

Der Stator 20 weist an einem dem Rotoraußenteil 2.1 zugewandten Außenumfang und an einer dem Rotorinnenteil 2.2 zugewandten Innenumfang jeweils einen Kranz von Statorzähnen 21 auf. Außerdem hat der Stator 20 ein ringförmiges Statorjoch 22, von dem ausgehend die Statorzähne 21 in radialer Richtung nach innen bzw. außen abragen. Zwischen benachbarten Statorzähnen 21 des Stators 20 sind jeweils Statornuten 23 ausgebildet, in denen jeweils elektrische Leiter 25 einer Statorwicklung 24 verlaufen.The stator 20 has a ring of stator teeth 21 on an outer circumference facing the outer rotor part 2.1 and on an inner circumference facing the inner rotor part 2.2. In addition, the stator 20 has an annular stator yoke 22, starting from which the stator teeth 21 protrude inwards and outwards in the radial direction. Stator slots 23 are formed between adjacent stator teeth 21 of the stator 20, in each of which electrical conductors 25 of a stator winding 24 run.

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  • DE 4023791 A1 [0001]DE 4023791 A1 [0001]

Claims (10)

Rotor (2) einer elektrischen Asynchronmaschine (1), der um eine Rotorachse (3) drehbar ist, ein Rotoraußenteil (2.1) und ein mit dem Rotoraußenteil (2.1) mechanisch gekoppeltes Rotorinnenteil (2.2) umfasst, wobei das Rotorinnenteil (2.2) bezüglich der Rotorachse (3) radial innerhalb des Rotoraußenteils (2.1) angeordnet ist, wobei das Rotoraußenteil (2.1) und das Rotorinnenteil (2.2) jeweils eine Kurzschlusswicklung (4,5) aufweisen, die jeweils zwei Kurzschlussringe (4.1,5.1) und mehrere die zwei Kurzschlussringe (4.1,5.1) miteinander verbindende Kurzschlussstäbe (4.2,5.2) umfasst, wobei das Rotoraußenteil (2.1) und das Rotorinnenteil (2.2) jeweils mehrere Stabaufnahmeöffnungen (8), insbesondere Nuten oder Schlitze, zur Aufnahme jeweils eines der Kurzschlussstäbe (4.2,5.2) der jeweiligen Kurzschlusswicklung (4,5) aufweisen, wobei die Kurzschlussstäbe (4.2,5.2) jeweils über einen Umfang des Rotoraußenteils (2.1) bzw. des Rotorinnenteils (2.2) verteilt sind, sich jeweils mit einer Längserstreckung in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse (3) durch das Rotoraußenteil (2.1) bzw. das Rotorinnenteil (2.2) erstrecken und jeweils mit einer Radialerstreckung entlang einer Radialerstreckungsachse (12) in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse (3) verlaufen, wobei das Rotoraußenteil (2.1) und das Rotorinnenteil (2.2) jeweils eine Nutteilung (τ) aufweisen, die sich aus einem Quotienten von 360 Grad dividiert durch eine Anzahl der Kurzschlussstäbe (4.2,5.2) des Rotoraußenteils (2.1) bzw. des Rotorinnenteils (2.2) ergibt und die insbesondere gleich ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussstäbe (4.2) des Rotoraußenteils (2.1) gegenüber den Kurzschlussstäben (5.2) des Rotorinnenteils (2.2) in Umfangsrichtung versetzt sind, insbesondere um einen Wert der Nutteilung (τ) im Bereich zwischen einem Drittel und zwei Drittel, insbesondere um eine halbe Nutteilung.The rotor (2) of an asynchronous electric machine (1), which can be rotated about a rotor axis (3), comprises an outer rotor part (2.1) and an inner rotor part (2.2) mechanically coupled to the outer rotor part (2.1), the inner rotor part (2.2) being The rotor axis (3) is arranged radially inside the outer rotor part (2.1), the outer rotor part (2.1) and the inner rotor part (2.2) each having a short-circuit winding (4.5), each of which has two short-circuit rings (4.1,5.1) and several of the two short-circuit rings (4.1,5.1) comprises short-circuiting bars (4.2,5.2) which are connected to one another, the outer rotor part (2.1) and the inner rotor part (2.2) each having a plurality of bar-receiving openings (8), in particular grooves or slots, for receiving one of the short-circuiting bars (4.2,5.2) in each case of the respective short-circuit winding (4.5), the short-circuit bars (4.2,5.2) each being distributed over a circumference of the rotor outer part (2.1) or the rotor inner part (2.2), each with a longitudinal extension in the axial direction with respect to the rotor axis (3) through the rotor outer part (2.1) or the rotor inner part (2.2) and each with a radial extension along a radial extension axis (12) in the radial direction with respect to the rotor axis (3), the rotor outer part ( 2.1) and the inner rotor part (2.2) each have a slot pitch (τ) which results from a quotient of 360 degrees divided by a number of short-circuit bars (4.2,5.2) of the outer rotor part (2.1) or the inner rotor part (2.2) and the is in particular of the same design, characterized in that the short-circuit bars (4.2) of the outer rotor part (2.1) are offset in the circumferential direction relative to the short-circuit bars (5.2) of the inner rotor part (2.2), in particular by a value of the slot pitch (τ) in the range between one third and two thirds, in particular by half a slot pitch. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz (Δ) der Kurzschlussstäbe (4.2) des Rotoraußenteils (2.1) gegenüber den Kurzschlussstäben (5.2) des Rotorinnenteils (2.2) bezüglich der Radialerstreckungsachsen (12) der Kurzschlussstäbe (4.2,5.2) und/oder bezüglich der Mittelpunkte oder geometrischen Schwerpunkte der Querschnitte der Kurzschlussstäbe (4.2,5.2) bestimmt ist.rotor after claim 1 , characterized in that the offset (Δ) of the short-circuit bars (4.2) of the outer rotor part (2.1) in relation to the short-circuit bars (5.2) of the inner rotor part (2.2) with respect to the radial extension axes (12) of the short-circuit bars (4.2, 5.2) and/or with respect to the center points or geometric centroids of the cross-sections of the short-circuit bars (4.2,5.2). Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotoraußenteil (2.1) und das Rotorinnenteil (2.2) jeweils ein Blechpaket (9,10) aufweisen.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the outer rotor part (2.1) and the inner rotor part (2.2) each have a laminated core (9, 10). Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket (9) des Rotoraußenteils (2.1) und das Blechpaket (10) des Rotorinnenteils (2.2) jeweils ungeschrägt ausgebildet sind.rotor after claim 3 , characterized in that the laminated core (9) of the rotor outer part (2.1) and the laminated core (10) of the rotor inner part (2.2) are each formed without bevel. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket (9) des Rotoraußenteils (2.1) und das Blechpaket (10) des Rotorinnenteils (2.2) jeweils eine bestimmte Schrägung aufweisen und zueinander gegenläufig geschrägt sind, insbesondere jeweils um eine halbe Nutteilung (τ), wobei die Summe der Beträge der Schrägungen des Rotoraußenteils (2.1) und des Rotorinnenteils (2.2) insbesondere eine ganze Nutteilung beträgt.rotor after claim 3 , characterized in that the laminated core (9) of the rotor outer part (2.1) and the laminated core (10) of the rotor inner part (2.2) each have a specific bevel and are beveled in opposite directions, in particular by half a slot pitch (τ), the sum the amounts of the bevels of the rotor outer part (2.1) and the rotor inner part (2.2) is in particular a whole slot pitch. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabaufnahmeöffnungen (8) des Rotoraußenteils (2.1) und/oder des Rotorinnenteils (2.2) in radialer Richtung offen oder geschlossen ausgebildet sind.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the rod receiving openings (8) of the outer rotor part (2.1) and/or the inner rotor part (2.2) are open or closed in the radial direction. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabaufnahmeöffnungen (8) des Rotoraußenteils (2.1) gegenüber den Stabaufnahmeöffnungen (8) des Rotorinnenteils (2.2) hinsichtlich der Form unterschiedlich ausgebildet sind.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the rod receiving openings (8) of the outer rotor part (2.1) are designed differently from the rod receiving openings (8) of the inner rotor part (2.2) with regard to shape. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) eine Rotorwelle (2.3) umfasst, wobei das Rotoraußenteil (2.1) und das Rotorinnenteil (2.2) unter Einstellung des Versatzes (Δ) auf der Rotorwelle (2.3) befestigt sind.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (2) comprises a rotor shaft (2.3), the rotor outer part (2.1) and the rotor inner part (2.2) being attached to the rotor shaft (2.3) with adjustment of the offset (Δ). . Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorinnenteil (2.2), insbesondere dessen Blechpaket (10), eine zentrale Durchgangsöffnung (13) für eine drehmomentübertragende Lagerung des Rotorinnenteils (2.2) auf der Rotorwelle (2.3) aufweist, und wobei am Rotoraußenteil (2.1) ein Außenteilträger (2.4), insbesondere aus Stahl, zur drehmomentübertragenden Verbindung des Rotoraußenteils (2.1) mit der Rotorwelle (2.3) vorgesehen ist.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor inner part (2.2), in particular its laminated core (10), has a central through opening (13) for a torque-transmitting bearing of the rotor inner part (2.2) on the rotor shaft (2.3), and wherein at Outer rotor part (2.1), an outer part carrier (2.4), in particular made of steel, is provided for the torque-transmitting connection of the outer rotor part (2.1) to the rotor shaft (2.3). Elektrische Asynchronmaschine (1) mit einem Stator (20) und mit einem Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (20) in radialer Richtung gesehen zwischen dem Rotoraußenteil (2.1) und dem Rotorinnenteil (2.2) angeordnet ist.Electrical asynchronous machine (1) with a stator (20) and with a rotor (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator (20) viewed in the radial direction is arranged between the outer rotor part (2.1) and the inner rotor part (2.2). is.
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