DE10254967A1 - Electro-motor rotor e.g. for line start motors, has intermediate sections of bars extending obliquely to rotational axis of rotor in central section of core - Google Patents

Electro-motor rotor e.g. for line start motors, has intermediate sections of bars extending obliquely to rotational axis of rotor in central section of core

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DE10254967A1
DE10254967A1 DE2002154967 DE10254967A DE10254967A1 DE 10254967 A1 DE10254967 A1 DE 10254967A1 DE 2002154967 DE2002154967 DE 2002154967 DE 10254967 A DE10254967 A DE 10254967A DE 10254967 A1 DE10254967 A1 DE 10254967A1
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Niels Christian Weihrauch
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    • H02K17/02Asynchronous induction motors
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    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/46Motors having additional short-circuited winding for starting as an asynchronous motor

Abstract

An electro-motor rotor has a squirrel cage (4) and permanent magnets in a core (1) in a stack of magnetic conducting metal laminates (2,2a), in which the end of each bar/rod (S1,S2) is displaced in a peripheral direction of the rotor relative to the end of the same bar lying in another axial section of the core. Intermediate sections of the bars (S1,S2) in a central core section between the two sections of the core, extend obliquely to the rotational axis of the rotor and extend to the end sections of the bars connecting to the intermediate section (12) of the bars.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor-Läufer, der in einem Kern aus einem Stapel magnetisch leitender Bleche Stäbe eines Kurzschlußkäfigs und Dauermagnete aufweist, wobei das in einem axialen Abschnitt des Kerns liegende Ende jedes Stabes gegenüber dem in einem anderen axialen Abschnitt des Kerns liegenden Ende desselben Stabes in Umfangsrichtung des Läufers versetzt ist. The invention relates to an electric motor rotor having a core made of a stack of magnetically conductive sheets bars of a short-circuit cage and permanent magnets, wherein the end of each rod lying in an axial section of the core relative to the lying in a different axial section of the core end the same rod is offset in the circumferential direction of the rotor.
  • Ein Elektromotor mit einem Läufer dieser Art (WO 00/01058) läuft durch Anlegen einer Wechselspannung asynchron an und schließlich synchron mit der Frequenz der Wechselspannung. An electric motor with a rotor of this type (WO 00/01058) runs by applying an AC voltage to asynchronous and then synchronous with the frequency of the AC voltage. Solche Motoren sind unter dem Begriff "Line Start Motoren" bekannt. Such engines are known as "Line Start Motors". Der Synchronlauf wird durch die Dauermagnete erreicht. The synchronous operation is accomplished by the permanent magnets. Die Stäbe des Käfigs erstrecken sich mit einem einen großen Querschnitt aufweisenden Hauptteil über ihre gesamte Länge axial und sind an von ihrer axialen Mitte ausgehenden Endabschnitten mit im wesentlichen dem Läuferumfang (dem Luftspalt) zugewandten, sich über die gesamte Länge der Entabschitte und unter einem spitzen Winkel voneinander weg erstreckenden Vorsprüngen versehen. The bars of the cage extend with a large cross-section having major portion over its entire length axially and outbound to their axial center end portions are facing with essentially the rotor circumference (the air gap), over the entire length of the Entabschitte and at an acute angle provided away from each other extending projections. Die effektive sogenannte "Schrägung" der Stäbe ist daher sehr klein. The effective so-called "skewing" of the bars is thus very small. Diese sogenannte "Schrägung" der Stäbe dient der Dämpfung von Oberwellen des Magnetfeldes, die ein ungleichmäßiges Drehmoment, insbesondere beim Anlaufen des Motors, bewirken. This so-called "skewing" of the rods is used for damping of harmonics of the magnetic field, which cause an uneven torque, particularly during starting of the engine. Das ungleichmäßige Drehmoment entsteht dadurch, daß die Wicklungen im Ständer diskret in Nuten und nicht kontinuierlich sinusförmig verteilt angeordnet sind. The uneven torque arises in that the windings are arranged in the stator grooves discretely and not continuously distributed sinusoidally. Eine Schrägung nur durch Vorsprünge der Endabschnitte, wie bei der WO 00/01058, ist jedoch nur begrenzt wirksam. A skew only by projections of the end portions as in WO 00/01058, however, is of limited effectiveness. Sie bewirkt keine ausreichende Gleichmäßigkeit des Drehmoments. It does not provide adequate uniformity of torque.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Läufer der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem das Drehmoment gleichförmiger ist, insbesondere beim Anlauf des Elektromotors. The invention has for its object to provide a rotor of the type mentioned, in which the torque is more uniform, especially during start-up of the electric motor.
  • Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem mittleren Kernabschnitt zwischen den beiden Abschnitten des Kerns verlaufende Zwischenabschnitte der Stäbe schräg zur Drehachse des Läufers und zu den sich an die Zwischenabschnitte der Stäbe anschließenden Endabschnitten der Stäbe verlaufen. According to the invention this object is achieved in that extending in a central core portion between the two portions of the core intermediate portions of the rods extend obliquely to the axis of rotation of the rotor and to the adjoining end portions of the intermediate portions of the rods of the rods.
  • Bei dieser Ausbildung liegen die schrägen Zwischenabschnitte der Stäbe des Kurzschlußkäfigs zentral in bezug auf die axiale Länge des Läufers. In this configuration, the oblique intermediate portions of the rods of the squirrel cage are centrally located with respect to the axial length of the rotor. Dementsprechend fließt auch der Strom in den schrägen Zwischenabschnit ten schräg zur Drehachse des Läufers. Accordingly, the current flows in the oblique Zwischenabschnit th obliquely to the axis of rotation of the rotor. In dieser zentralen Lage des schrägen Stromflußpfades ist das Drehmoment am gleichmäßigsten, insbesondere wenn die Endabschnitte der Stäbe parallel zur Drehachse des Läufers sind. In this central position of the inclined Stromflußpfades the torque most evenly, especially when the end portions of the rods are parallel to the axis of rotation of the rotor. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in dem mittleren Kernabschnitt der effektive Schrägungswinkel (der in Drehrichtung des Läufers gemessene Winkel der durch die schrägen Zwischenabschnitte der Stäbe bewirkten Versetzung der Endabschnitte jedes Stabes) beliebig groß gewählt werden kann, dh so groß, daß eine optimale Absenkung der harmonischen Frequenzen erreicht wird. A further advantage is that (measured in the direction of rotation of the rotor angle of the induced by the oblique intermediate portions of the rods displacement of the end portions of each rod) can be chosen arbitrarily large in the central core portion of the effective helix angle, that is so large that an optimal reduction of the harmonic frequencies is achieved. Ferner kann der Winkel der Schrägung frei und unabhängig vom Stanzwerkzeug der Bleche gewählt werden. Further, the angle of inclination can be freely and independently selected from the punching tool of the sheets.
  • Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Stäbe in Ausschnitten der Bleche liegen, daß die Bleche in dem einen Abschnitt des Kerns so übereinandergestapelt sind, daß ihre jeweils den einen Endabschnitt eines Stabes aufweisenden Ausschnitte miteinander fluchten, daß die Bleche im anderen Abschnitt des Kerns so übereinandergestapelt sind, daß ihre den anderen Endabschnitt des einen Stabes aufweisenden Ausschnitte miteinander fluchten und entsprechend der Versetzung der Enden dieses Stabes gegenüber den den einen Endabschnitt des Stabes aufweisenden Ausschnitten in Umfangsrichtung des Läufers versetzt sind und daß im mittleren Kernabschnitt die Bleche , deren Ausschnitte jeweils einen der schrägen Zwischenabschnitte der Stäbe aufweisen, entsprechend der Schräge der Zwischenabschnitte der Stäbe von Blech zu Blech in Umfangsrichtung des Läufers gegeneinander versetzt sind. Preferably, it is ensured that the rods are in cut-outs of the sheets, that the sheets in the one portion of the core are stacked so that each of their alignment to an end portion of a bar having cut-outs to each other that the sheets in the other portion of the core stacked so are that its the other end portion of a rod having cutouts aligned with one another and corresponding to the offset of the ends of this rod opposite to the one end portion of the rod having cutouts in the circumferential direction of the rotor are offset and in that in the central core portion of the sheets, the cutouts each one of the have oblique intermediate portions of the rods are displaced according to the inclination of the intermediate portions of the rods of tin to tin in the circumferential direction of the rotor up to today. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß zumindest einige Bleche und ihre Ausschnitte in einem Arbeitsgang gestanzt werden können, aber dennoch schräg verlaufende Kanäle im mittleren Kernabschnitt zur Aufnahme der schrägen Stababschnitte auf einfache Weise gebildet werden. This embodiment has the advantage that at least some metal sheets and its cut-outs may be stamped in one operation, but still inclined channels are formed in the central core portion for receiving the oblique rod sections in a simple manner.
  • Die Ausschnitte sind vorzugsweise Löcher, deren Ränder eine Kontur aufweisen, die der Querschnittskontur der Stäbe entspricht. The cut-outs are preferably holes whose edges have a contour corresponding to the cross-sectional contour of the rods. Dadurch werden die durch die Bleche gebildeten magnetischen Pfade – im Gegensatz zu einseitig offenen Kanälen (Nuten) am Umfang des Läufers – um die Stäbe herum geschlossen, um Verluste in den Stäben zu vermeiden, die von hochfrequenten Harmonischen des im Luftspalt herrschenden Magnetfelds erzeugt werden. Thereby, the magnetic paths formed by the plates - as opposed to one side open channels (grooves) on the periphery of the rotor - closed around the bars around to avoid losses in the bars, which are generated by high-frequency harmonics of the pressure prevailing in the air gap magnetic field.
  • Ferner ist es günstig, wenn das Stabmaterial im geschmolzenen Zustand in die durch die Lochränder begrenzten Kanäle des Blechstapels eingegossen und ausgehärtet ist. It is further advantageous, when the rod material is poured in the molten state in the area bounded by the hole edges channels of the lamination stack and cured. Der Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß zum einen die Löcher in den Blechen des mittleren Kernabschnitts nicht schräg gestanzt werden müssen und zum anderen die Stäbe nicht separat hergestellt zu werden brauchen. The advantage of this embodiment is that on the one hand, the holes need not be punched obliquely in the plates of the central core portion and on the other, the rods need not be prepared separately. Ihre Form wird gleichzeitig an die der Löcher angepaßt. Its shape is adapted simultaneously to the holes.
  • Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die beiden Abschnitte des Kerns dessen Endabschnitte sind und der eine Endabschnitt des Kerns in zur Läuferachse parallelen, in Umfangsrichtung des Kerns verteilt angeordneten Lochreihen die eine Hälfte der Anzahl der Dauermagnete und der andere Endabschnitt des Kerns ebenfalls zur Läuferachse parallele, die andere Hälfte der Anzahl der Dauermagnete aufweisende Lochreihen aufweist, die gegenüber den Lochreihen in dem einen Endabschnitt in Umfangsrichtung des Läufers versetzt sind. Preferably, it is ensured that the two portions of the core are the end sections and the parallel one end portion of the core to the rotor axis, in the circumferential direction of the core arranged rows of holes distributed one half of the number of permanent magnets and the other end portion of the core also parallel to the rotor axis, comprising the other half of the number of permanent magnets having rows of holes in the one end portion are displaced in the circumferential direction of the rotor relative to the rows of holes. Dies hat zum einen den Vorteil, daß die Dauermagnete von Endabschnitt zu Endabschnitt ebenfalls versetzt, aber in Achsrichtung des Läufers hintereinanderliegen, um das Drehmoment zu glätten, das durch eine andernfalls ruckweise Drehung des Läufers von Pol zu Pol des Ständers bewirkt würde, durch die bei jedem Ruck ein Strom in den Käfigstäben und den Ständerwicklungen induziert würde, der ein entgegengesetztes Drehmoment und damit eine geringere Beschleunigung bewirken würde. This has the advantage, firstly, that the permanent magnets of end to end portion also offset, however, lie behind one another in the axial direction of the rotor, in order to smooth the torque that would be caused by an otherwise jerky rotation of the rotor from pole to pole of the stator, through which, upon each residue, a current would be induced in the cage bars and the stator windings, which would an opposite torque and thus cause a lower acceleration. Zum anderen hat diese Ausbildung den Vorteil, daß herkömmliche rechteckige Dauermagnete anstelle gekrümmter und damit kostspieliger Dauermagnete verwendet werden können. On the other hand, this design has the advantage that conventional rectangular permanent magnets may be used instead of curved and thus expensive permanent magnets. Ferner wird zwischen den Seiten der einander zugekehrten Enden der Dauermagnete und den diesen Seiten gegenüberliegenden Blechen ein Luftspalt vermieden, der den magnetischen Widerstand für das Magnetfeld der Dauermagnete vergrößern und damit das Drehmoment des Motors verringern würde. Further, an air gap is prevented between the sides of the facing ends of the permanent magnets and the opposite sides of these plates, which would increase the magnetic resistance to the magnetic field of the permanent magnets and thus reduce the torque of the motor.
  • Vorteilhafterweise sind die Stabenden auf jeder Stirnseite des Kerns durch jeweils einen Verbindungsring verbunden, der jeweils einen der axialen Abschnitte des Kerns abschließt und eine Öffnung für zwei oder mehr Dauermagnete aufweist. Advantageously, the rod ends are connected to each end of the core by a respective connection ring, which closes each one of the axial portions of the core and having an opening for two or more permanent magnets. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß es fertigungstechnisch einfacher ist, die Verbindungsringe zu gießen, wenn die Verbindungsringe keine schmalen Stege aufweisen, wie dies der Fall wäre, wenn für jeden Dauermagneten ein eigenes Loch im Verbindungsring ausgebildet würde. This embodiment has the advantage that it is produced more easily to pour the connecting rings when the connection rings have no narrow webs, as would be the case if a separate hole would be formed in the connecting ring for each permanent magnet.
  • Auch ist es günstig, daß die Dauermagnete in dem einen Abschnitt des Kerns gegenüber dem im andern Kernabschnitt liegenden im wesentlichen um denselben Umfangs winkelbetrag des Läufers versetzt sind wie die Enden jedes Zwischenabschnitts. It is also favorable that the permanent magnets in the angular amount a portion of the core relative to the other in the core portion lying in substantially the same around the circumference of the rotor are offset such as the ends of each intermediate section. Dadurch wir zum einen die Fertigung des Läufers vereinfacht und zum anderen eine durch diese doppelte Schrägung bewirkte Verminderung des Drehmoments auf ein Minimum reduziert. This enables us on the one hand simplifies the manufacture of the rotor and on the other reduces caused by this double skew reduction of the torque to a minimum. Alternativ wäre eine größere Schrägung mit einem Winkel möglich, der zusätzlich zum Schrägungswinkel auch den Winkel zwischen zwei Stäben beinhaltet. Alternatively, a larger inclination with an angle would be possible, in addition to the helix angle includes the angle between two rods. Dies würde aber das Drehmoment noch weiter absenken. This would further lower the torque.
  • Bevorzugterweise enthält der mittlere Kernabschnitt Magnetflußbarrieren, die einen magnetischen Kurzschluß der Dauermagnete verhindern. Preferably comprises the central core section Magnetflußbarrieren to prevent a magnetic short circuit of the permanent magnets. Der Vorteil liegt darin, daß nicht überdimensionierte Dauermagnete verwendet werden müßten, um einen magnetischen Kurzschuß, der örtlich im Kernabschnitt aufträte, zu kompensieren. The advantage is that it is not over-sized permanent magnets would have to be used to compensate for a magnetic short shot, which would occur locally in the core section.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings of a preferred embodiment. Darin stellen dar: In which:
  • 1 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Läufer, a plan view of an inventive rotor,
  • 2 2 den Axialschnitt II-II der the axial cross-section II-II of 1 1 , .
  • 3 3 den Querschnitt III-III der the cross section III-III of 2 2 , .
  • 4 4 einen vergrößerten Ausschnitt des Querschnitts IV-IV der an enlarged detail of the cross section IV-IV of 2 2 , .
  • 5 5 einen vergrößerten Ausschnitt eines Querschnitts durch die in an enlarged detail of a cross section through the in 2 2 obere oder unte re Hälfte des Läufers, upper or unte re half of the rotor,
  • 6 6 eine Draufsicht auf ein Blech eines Blechstapels, der den magnetisch leitenden Kern des Läufers bildet, a plan view of a sheet of a stack of laminations forming the magnetically conducting core of the rotor,
  • Fig. 7 Fig. 7 eine perspektivische Draufsicht auf den Läufer, a top perspective view of the rotor,
  • 8 8th eine teilweise in Axialrichtung auseinandergezogene Darstellung des Läufers, ohne die Stäbe des Kurzschlußkäfigs, a partially exploded view in the axial direction of the rotor, without the bars of the squirrel cage,
  • 9 9 einen teilweisen Axialschnitt durch den Läufer in perspektivischer Darstellung, ebenfalls ohne die Stäbe des Kurzschlußkäfigs, und a partial axial section through the runner in a perspective view, also without the bars of the squirrel cage, and
  • 10 10 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Kurzschlußkäfigs in vergrößertem Maßstab. a perspective view of a portion of the short-circuit cage on an enlarged scale.
  • Der in den Fig. dargestellte Läufer eines Elektromotors hat einen lamellierten Kern The rotor of an electric motor illustrated in FIGS. Has a laminated core 1 1 aus einem Stapel magnetisch leitender Bleche from a stack of magnetically conductive sheets 2 2 , . 2a 2a mit einer axialen Bohrung with an axial bore 3 3 zur Aufnahme der (nicht dargestellten) Welle des Elektromotors. for receiving the shaft (not shown) of the electric motor.
  • Der Läufer hat ferner einen Kurzschlußkäfig The rotor also has a short-circuit cage 4 4 aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Aluminium oder Kupfer, mit den Kern of electrically conductive material, preferably aluminum or copper, with the core 1 1 durchsetzenden Stäben S1 und S2, deren Enden durch Verbindungsringe passing through bars S1 and S2, their ends by connecting rings 7 7 verbunden sind und die Endabschnitte are connected and the end portions 5 5 , . 6 6 und Zwischenabschnitte and intermediate sections 12 12 aufweisen. respectively.
  • Die sich von einem mittleren Abschnitt Extending from a central portion 8 8th bis zu den Enden des Kerns to the ends of the core 1 1 erstreckenden Abschnitte extending portions 9 9 enthalten jeweils vier rechtwinklige Dauermagnete each include four rectangular permanent magnets 10 10 in der Kontur der Dauermagnete angepaßten rechtwinkligen Löchern adapted to the contour of the permanent magnets rectangular holes 11 11 der Bleche the sheets 2 2 . , Die in dem einen Abschnitt The one section in the 9 9 des Kerns the core 1 1 eingesetzten Dauermagnete Permanent magnets inserted 10 10 schließen am einen Ende einen spitzen Winkel und am anderen Ende einen stumpfen Winkel ein. include an acute angle and an obtuse angle at the other end at one end. Die im anderen Abschnitt In the other section 9 9 eingesetzten Dauermagnete Permanent magnets inserted 10 10 sind gegenüber den in dem einen Abschnitt are compared with the in the one portion 9 9 angeordneten Dauermagneten arranged permanent magnets 10 10 um 15° bis 18° in Umfangsrichtung des Kerns 15 ° to 18 ° in the circumferential direction of the core 1 1 versetzt angeordnet und haben die gleiche Form und relative Winkellage wie die Dauermagnete adjoin each other and have the same shape and relative angular position as the permanent magnets 10 10 in dem einen Abschnitt in one portion 9 9 . , Der mittlere Abschnitt The middle portion 8 8th des Kerns the core 1 1 ist mithin frei von Dauermagneten. is therefore free from permanent magnets.
  • Wie As 10 10 zeigt, ist das in dem einen axialen Abschnitt shows, which is in the one axial section 9 9 des Kerns liegende Ende jedes Stabes S1, S2 des Kurzschlußkäfigs of the core lying end of each rod S1, S2 of the short-circuit cage 4 4 gegenüber dem im anderen axialen Abschnitt relative to the axial in the other section 9 9 des Kerns the core 1 1 liegenden Ende desselben Stabes S1, S2 in Umfangsrichtung des Läufers versetzt. opposite end of the same rod S1, S2 offset in the circumferential direction of the rotor. Die im mittleren Abschnitt The middle-section 8 8th zwischen den beiden Abschnitten between the two sections 9 9 des Kerns the core 1 1 verlaufenden Zwischenabschnitte extending intermediate portions 12 12 der Stäbe S1, S2 verlaufen schräg zur Drehachse des Läufers und zu den sich an die Zwischenabschnitte the rods S1, S2 extend obliquely to the axis of rotation of the rotor and to adhere to the intermediate sections 12 12 der Stäbe S2, S1 anschließenden Endabschnitten the rods S2, S1 adjoining end portions 5 5 , . 6 6 der Stäbe S1, S2. the rods S1, S2. Die Endabschnitte the end sections 5 5 , . 6 6 der Stäbe S1, S2 verlaufen dagegen parallel zur Drehachse des Läufers. however, the rods S1, S2 are parallel to the axis of rotation of the rotor.
  • Die Stäbe S1, S2 liegen in Ausschnitten The rods S1, S2 are in cut-outs 13 13 , . 14 14 der Bleche the sheets 2 2 , . 2a 2a , wobei die Bleche Wherein the sheets 2 2 in dem einen Abschnitt in one portion 9 9 des Kerns the core 1 1 so übereinandergestapelt sind, daß ihre je weils den einen Endabschnitt are so stacked that their depending weils the one end portion 5 5 , . 6 6 eines Stabes S1, S2 aufweisenden Ausschnitte a rod S1, S2 having cutouts 13 13 , . 14 14 miteinander fluchten. aligned. Die Bleche the sheets 2 2 im anderen Abschnitt in another section 9 9 des Kerns the core 1 1 sind ebenfalls so übereinandergestapelt, daß ihre den anderen Endabschnitt are also stacked so that their the other end portion 5 5 , . 6 6 des einen Stabes S1, S2 aufweisenden Ausschnitte of a rod S1, S2 having cutouts 13 13 , . 14 14 miteinander fluchten und entsprechend der Versetzung der Enden dieses Stabes S1, S2 gegenüber den den einen Endabschnitt aligned with one another and corresponding to the offset of the ends of this rod S1, S2 towards the one end portion of the 5 5 , . 6 6 des Stabes S1, S2 aufweisenden Ausschnitten of the rod S1, S2 having cutouts 13 13 , . 14 14 in Umfangsrichtung des Läufers versetzt sind. are offset in the circumferential direction of the rotor. Im mittleren Kernabschnitt In the central core section 8 8th sind die Bleche are the sheets 2a 2a , deren Ausschnitte Whose cut-outs 14 14 jeweils einen der schrägen Zwischenabschnitte each one of the oblique intermediate portions 12 12 der Stäbe S1, S2 aufweisen, entsprechend der Schräge der Zwischenabschnitte the rods S1, S2 have, in accordance with the slant of the intermediate sections 12 12 von Blech sheet metal 2a 2a zu Blech sheet Metal 2a 2a in Umfangsrichtung des Läufers gegeneinander versetzt. offset from each other in the circumferential direction of the rotor.
  • Des Kerns Abschnitt The core section 8 8th verhält sich im Betrieb und beim Anlaufen während des Starts wie ein gewöhnlicher Asynchronmotor, während sich die Abschnitte behaves in operation and at start-up during the start as an ordinary induction motor, while the portions 9 9 "hybrid" verhalten. behave "hybrid". Der mittlere Abschnitt The middle portion 8 8th trägt somit zur Erhöhung des Anlaufmoments bei. thus contributing to increase the starting torque. Andererseits ist es wünschenswert, den mittleren Abschnitt On the other hand, it is desirable to make the central portion 8 8th so kurz wie möglich zu halten, da die Dauermagnete to keep as short as possible because the permanent magnets 10 10 nicht im Abschnitt not in the section 8 8th angeordnet sind und nicht zum Drehmoment in der Synchronphase des Motors beitragen. are arranged and do not contribute to the torque in the synchronous phase of the motor. Durch die schrägen Zwischenabschnitte By oblique intermediate portions 12 12 der Stäbe S1 und S2 sind die zur Läuferdrehachse parallelen Mittelachsen der Endabschnitte the bars S1 and S2 are parallel to the rotor axis of rotation center axes of the end portions 5 5 bzw. or. 6 6 jedes Stabes S1 bzw. S2 in Umfangsrichtung des Läufers vorzugsweise um etwa 15° bis 18° gegeneinander versetzt. each rod S1 and S2, preferably offset in the circumferential direction of the rotor by about 15 ° to 18 ° to each other. Bei dieser Schrägung werden insbesondere die eine hohe Amplitude aufweisenden In this particular the skew of a high amplitude are having 5 5 . , und and 7 7 . , Harmonischen der Grundwelle des magnetischen Flusses im Luftspalt gedämpft. damped harmonic of the fundamental wave of the magnetic flux in the air gap. Der Winkel der Schrägung bestimmt die Dämpfung. The angle of skew determines the attenuation.
  • Die Ausschnitte the cutouts 13 13 , . 14 14 sind Löcher, deren Ränder eine Kontur aufweisen, die der Querschnittskontur der Stäbe S1, S2 entspricht. are holes whose edges have a contour corresponding to the cross-sectional contour of the rods S1, S2. Die Kontur der Löcher The contour of the holes 13 13 , . 14 14 und dementsprechend die Querschnittskontur der sie durchsetzenden Stäbe S1, S2 ist so gewählt, daß sie sich zu den äußeren Umfangsrändern hin verjüngt. and accordingly the cross-sectional contour of the passing through them rods S1, S2 is selected so that it tapers to the outer peripheral edges. Die Löcher The holes 13 13 bzw. die Querschnitte der Endabschnitte or the cross-sections of the end portions 6 6 sind größer als die anderen Löcher are larger than the other holes 14 14 und Endabschnitt and end portion 5 5 , weil die Endabschnitte Because the end sections 6 6 als Magnetflußbarriere dienen. serve as Magnetflußbarriere. Die Endabschnitte the end sections 6 6 verhindern, daß das Magnetfeld der Dauermagnete prevent the magnetic field of the permanent magnets 10 10 zwischen zwei Dauermagneten ( (Between two permanent magnets 10 10 ) kurzgeschlossen wird. ) Is shorted. In einer besonderen Ausführung (die nicht dargestellt ist) haben auch die Löcher In a particular embodiment (not shown) also have holes 14 14 im mittleren Kernabschnitt eine radiale Abmessung, die der der Endabschnitte in the central core section has a radial dimension of the end portions 6 6 entspricht. equivalent. Die Löcher im mittleren Kernabschnitt The holes in the central core section 8 8th unterscheiden sich somit von denen der Abschnitte therefore different from those of the sections 9 9 . , Die radiale Erstreckung der Löcher im Kernabschnitt The radial extension of the holes in the core section 8 8th sollte so gewählt sein, daß ein magnetischer Kurzschluß zwischen benachbarten Dauermagneten should be chosen such that a magnetic short circuit between adjacent permanent magnets 10 10 verhindert wird. is prevented. Ein magnetischer Kurzschluß wird in den Abschnitten A magnetic short circuit in the sections 9 9 auch durch die Löcher also through the holes 13 13 verhindert, aber ein magnetischer Kurzschluß des einzelnen Magneten ist über dem Kernabschnitt möglich, falls keine Gegenmaßnahmen getroffen werden. prevented, but a magnetic short circuit of the individual magnets is possible through the core portion, if no countermeasures are taken. Längere Löcher im mittleren Kernabschnitt Longer holes in the central core portion 8 8th haben den Vorteil, daß die Magnetisierung im Blech verstärkt wird, was letztlich zu einer besseren Synchronisierung führt. have that the magnetization in the sheet metal is enhanced, which ultimately leads to better synchronize the advantage.
  • Das Stabmaterial wird im geschmolzenen Zustand in die durch die Lochränder begrenzten Kanäle des Blechstapels eingegossen und ausgehärtet. The rod material is poured in the molten state in the area bounded by the hole edges channels of the lamination stack and cured.
  • Die beiden Abschnitte The two sections 9 9 des Kerns the core 1 1 sind dessen Endabschnitte. are the end sections. Der eine Endabschnitt The one end portion 9 9 des Kerns the core 1 1 weist in zur Läuferachse parallelen, in Umfangsrichtung des Kerns has in the rotor axis parallel in the circumferential direction of the core 1 1 gleichmäßig verteilt angeordneten Lochreihen evenly arranged rows of holes 11 11 die eine Hälfte der Anzahl der Dauermagnete one half of the number of the permanent magnets 10 10 auf. on. Der andere Endabschnitt The other end portion 9 9 des Kerns enthält ebenfalls zur Läuferachse parallele, die andere Hälfte der Anzahl der Dauermagnete the core also contains parallel to the rotor axis, the other half of the number of the permanent magnets 10 10 aufweisende Lochreihen having rows of holes 11 11 , die gegenüber den Lochreihen Which is opposite to the rows of holes 11 11 in dem einen Endabschnitt in the one end portion 9 9 in Umfangsrichtung des Läufers um 15° bis 18° versetzt sind. are offset in the circumferential direction of the rotor by 15 ° to 18 °.
  • Die schrägen Zwischenabschnitte The sloping intermediate portions 12 12 der Stäbe S1, S2 des Kurzschlußkäfigs the rods S1, S2 of the short-circuit cage 4 4 liegen bei dieser Ausbildung zentral in Bezug auf die axiale Länge des Läufers. are in this embodiment centrally in relation to the axial length of the rotor. Dementsprechend fließt auch der Strom in den schrägen Zwischenabschnitten Accordingly, the current flows in the oblique intermediate portions 12 12 schräg zur Drehachse des Läufers. obliquely to the axis of rotation of the rotor. In dieser zentralen Lage des schrägen Stromflußpfades ist das Drehmoment des Motors am gleichmäßigsten, insbesondere weil die Endabschnitte In this central position of the inclined Stromflußpfades is the torque of the motor at the most uniform, especially because the end portions 5 5 , . 6 6 der Stäbe the bars 51 51 , S2 parallel zur Drehachse des Läufers sind. , S2 are parallel to the axis of rotation of the rotor.
  • Zumindest einige der Bleche At least some of the sheets 2 2 , . 2a 2a und ihre Ausschnitte and their cut-outs 13 13 , . 14 14 können in einem Arbeitsgang gestanzt werden, wobei die Bleche can be punched in one operation, wherein the sheets 2a 2a im mittleren Abschnitt in the central portion 8 8th des Kerns the core 1 1 aufgrund der relativen Versetzung der Bleche due to the relative displacement of the sheets 2a 2a nicht schräg gestanzt werden müssen. not need to be punched at an angle. Dennoch ergeben sich durch die relative Versetzung der Bleche Nevertheless, resulting from the relative displacement of the plates 2a 2a im mittle ren Abschnitt in mittle ren section 8 8th auf einfache Weise schräg verlaufende Kanäle zur Aufnahme der schrägen Zwischenabschnitte in a simple manner obliquely running channels for receiving the oblique intermediate portions 12 12 . ,
  • Durch die Ausbildung der Ausschnitte By forming the cut-outs 13 13 , . 14 14 in Form von Löchern sind die durch die Bleche in the form of holes through the sheets are the 2 2 , . 2a 2a gebildeten magnetischen Pfade – im Gegensatz zu einseitig am Umfang des Läufers offenen Kanälen (Nuten) – um die Stäbe herum geschlossen, um Verluste in den Stäben zu vermeiden, die von hochfrequenten Harmonischen des im Luftspalt herrschenden Magnetfelds erzeugt werden. magnetic paths formed - as opposed to open on one side on the periphery of the rotor channels (grooves) - closed around the bars around to avoid losses in the bars, which are generated by high-frequency harmonics of the pressure prevailing in the air gap magnetic field.
  • Das Stabmaterial wird im geschmolzenen Zustand in die durch die Lochränder begrenzten Kanäle des Blechstapels eingegossen und ausgehärtet. The rod material is poured in the molten state in the area bounded by the hole edges channels of the lamination stack and cured. Dadurch brauchen die Stäbe S1, S2 nicht separat hergestellt zu werden, wobei ihre Form gleichzeitig an die der Löcher angepaßt wird. Characterized need the rods S1, S2 to be not prepared separately, with its shape to that of the holes is adjusted simultaneously.
  • Durch die in Umfangsrichtung versetzte Anordnung der achsparallelen Reihen von Löchern Due to the offset arrangement in the circumferential direction of the axis-parallel rows of holes 11 11 in dem einen Abschnitt in one portion 9 9 relativ zum anderen Abschnitt relative to the other section 9 9 sind auch die Dauermagnete are also the permanent magnets 10 10 in dem einen Abschnitt in one portion 9 9 relativ zu den im anderen Abschnitt relative to the other section 9 9 angeordneten Dauermagneten arranged permanent magnets 10 10 versetzt und relativ zur Achsrichtung des Läufers schräg hintereinander angeordnet, was zur Steigerung des Drehmoments des Motors beiträgt, das andernfalls durch eine ruckweise Drehung des Läufers von Pol zu Pol des Ständers abgebremst würde, da bei jedem Ruck ein Strom in den Käfigstäben und den Ständerwicklungen induziert würde, der ein entgegengesetztes Drehmoment bewirken würde. offset and obliquely arranged one behind another relative to the axial direction of the rotor, which contributes to increase the torque of the engine which would otherwise be braked by a jerky rotation of the rotor from pole to pole of the stator, since at each jerk a current in the cage bars and the stator windings induces would that would cause an opposing torque. Ferner wird zwischen den Rändern der Löcher Further, between the edges of the holes 11 11 und den diesen Rändern zugekehrten Seiten der Dauermagnete aufgrund der Rechteckform der Dauermagnete and these edges facing sides of the permanent magnets due to the rectangular shape of the permanent magnets 10 10 und der Löcher and the holes 11 11 ein Luftspalt vermieden, der den magnetischen Widerstand für das Magnetfeld der Dauermagnete avoided, an air gap, the magnetic resistance for the magnetic field of the permanent magnets 10 10 vergrößert und damit das Drehmoment des Motors ebenfalls verringern würde. enlarged and would thereby reduce the torque of the engine also.

Claims (9)

  1. Elektromotor-Läufer, der in einem Kern ( Electric motor rotor, which (in a core 1 1 ) aus einem Stapel magnetisch leitender Bleche ( ) (From a stack of magnetically conductive sheets 2 2 , . 2a 2a ) Stäbe (S1, S2) eines Kurzschlußkäfigs ( ) Rods (S1, S2) of a short-circuit cage ( 4 4 ) und Dauermagnete ( (), And permanent magnets 10 10 ) aufweist, wobei das in einem axialen Abschnitt ( ), Wherein the (in an axial section 9 9 ) des Kerns ( () Of the core 1 1 ) liegende Ende jedes Stabes (S1, S2) gegenüber dem in einem anderen axialen Abschnitt ( ) Lying end of each rod (S1, S2) relative to the (in a different axial section 9 9 ) des Kerns ( () Of the core 1 1 ) liegenden Ende desselben Stabes (S1, S2) in Umfangsrichtung des Läufers versetzt ist, dadurch gekennzeichnet , daß in einem mittleren Kernabschnitt ( ,) Lying end of the same rod (S1, S2) is offset in the circumferential direction of the rotor characterized in that (in a central core portion 8 8th ) zwischen den beiden Abschnitten ( ) (Between the two sections 9 9 ) des Kerns ( () Of the core 1 1 ) verlaufende Zwischenabschnitte ( ) Extending between portions ( 12 12 ) der Stäbe (S1, S2) schräg zur Drehachse des Läufers und zu den sich an die Zwischenabschnitte ( ) Of the rods (S1, S2) inclined to the axis of rotation of the rotor and (to the intermediate sections 12 12 ) der Stäbe (S1, S2) anschließenden Endabschnitten ( ) Of the rods (S1, S2) adjoining the end sections ( 5 5 , . 6 6 ) der Stäbe (S1, S2) verlaufen. ) Of the rods (S1, S2) extend.
  2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte ( A rotor according to claim 1, characterized in that the end portions ( 5 5 , . 6 6 ) der Stäbe (S1, S2) parallel zur Drehachse des Läufers sind. ) Of the rods (S1, S2) are parallel to the axis of rotation of the rotor.
  3. Läufer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (S1, S2) in Ausschnitten ( Runner according to claim 2, characterized in that the rods (S1, S2) (in cutouts 13 13 , . 14 14 ) der Bleche ( () Of the sheets 2 2 , . 2a 2a ) liegen, daß die Bleche ( ) Lie in that the plates ( 2 2 ) in dem einen Abschnitt ( ) In which a portion ( 9 9 ) des Kerns ( () Of the core 1 1 ) so übereinandergestapelt sind, daß ihre jeweils den einen Endabschnitt ( ) Are stacked such that their respectively to an end portion ( 5 5 , . 6 6 ) eines Stabes (S1, S2) aufweisenden Ausschnitte ( having) a rod (S1, S2) cutouts ( 13 13 , . 14 14 ) miteinander fluchten, daß die Bleche ( ) Aligned with each other that the sheets ( 2 2 ) im anderen Abschnitt ( ) (In the other section 9 9 ) des Kerns ( () Of the core 1 1 ) so übereinandergestapelt sind, daß ihre den anderen Endabschnitt ( ) Are stacked so that their the other end portion ( 5 5 , . 6 6 ) des einen Stabes (S1, S2) aufweisenden Ausschnitte ( ) Of a rod (S1, S2) having cutouts ( 13 13 , . 14 14 ) miteinander fluchten und entsprechend der Versetzung der Enden dieses Stabes (S1, S2) gegenüber den den einen Endabschnitt des Stabes (S1, S2) aufweisenden Ausschnitten ( () Aligned and corresponding to the offset of the ends of this rod (S1, S2) with respect to the the comprising an end portion of the rod (S1, S2) cutouts 13 13 , . 14 14 ) in Umfangsrichtung des Läufers versetzt sind und daß im mittleren Kernabschnitt ( ) Are offset in the circumferential direction of the rotor, and that (in the central core portion 8 8th ) die Bleche ( ), The sheets ( 2a 2a ), deren Ausschnitte ( ), The cutouts ( 14 14 ) jeweils einen der schrägen Zwischenabschnitte ( ) Each one of the oblique intermediate portions ( 12 12 ) der Stäbe (S1, S2) aufweisen, entsprechend der Schräge der Zwischenabschnitte ( ) Which the rods (S1, S2), (corresponding to the slant of the intermediate sections 12 12 ) der Stäbe (S1, S2) von Blech ( ) Of the rods (S1, S2) of sheet metal ( 2a 2a ) zu Blech ( ) (For sheet 2a 2a ) in Umfangsrichtung des Läufers gegeneinander versetzt sind. ) Are offset in the circumferential direction of the rotor up to today.
  4. Läufer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte ( A rotor according to claim 3, characterized in that the cutouts ( 13 13 , . 14 14 ) Löcher sind, deren Ränder eine Kontur aufweisen, die der Querschnittskontur der Stäbe (S1, S2) entspricht. ) Holes whose edges have a contour corresponding to the cross-sectional contour of the rods (S1, S2).
  5. Läufer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabmaterial in geschmolzenem Zustand in die durch die Lochränder begrenzten Kanäle des Blechstapels eingegossen und ausgehärtet ist. A rotor according to claim 4, characterized in that the stick material is poured in the molten state in the area bounded by the hole edges channels of the lamination stack and cured.
  6. Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte ( Runner according to one of claims 1 to 5, characterized in that the two sections ( 9 9 ) des Kerns ( () Of the core 1 1 ) dessen Endabschnitte sind und der eine Endabschnitt ( ) Are the end sections and the (one end portion 9 9 ) des Kerns ( () Of the core 1 1 ) in zur Läuferachse parallelen, in Umfangsrichtung des Kerns ( ) In parallel to the rotor axis, (in the circumferential direction of the core 1 1 ) verteilt angeordneten Lochreihen ( ) Which are arranged distributed rows of holes ( 11 11 ) die eine Hälfte der Anzahl der Dauermagnete ( ) One half of the number of permanent magnets ( 10 10 ) und der andere Endabschnitt ( ) And the other end portion ( 9 9 ) des Kerns ( () Of the core 1 1 ) ebenfalls zur Läuferachse parallele, die andere Hälfte der Anzahl der Dauermagnete ( ) Also parallel to the rotor axis, the other half of the number of permanent magnets ( 10 10 ) aufweisende Lochreihen ( ) Having rows of holes ( 11 11 ) aufweist, die gegenüber den Lochreihen ( ) Which (compared with the rows of holes 11 11 ) in dem einen Endabschnitt ( ) In the one end portion ( 9 9 ) in Umfangsrichtung des Läufers versetzt sind. ) Are offset in the circumferential direction of the rotor.
  7. Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabenden auf jeder Stirnseite des Kerns ( Runner according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bar ends (one on each end face of the core 1 1 ) durch jeweils einen Verbindungsring ( ) (In each case by a connecting ring 7 7 ) verbunden sind, der jeweils einen der axialen Abschnitte ( ) Are connected to the (each one of the axial sections 9 9 ) des Kerns ( () Of the core 1 1 ) abschließt und eine Öffnung für zwei oder mehr Dauermagneten ( ) And closes an opening (for two or more permanent magnets 10 10 ) aufweist. ) having.
  8. Läufer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete ( Runner according to claim 6, characterized in that the permanent magnets ( 10 10 ) in dem einen Abschnitt ( ) In which a portion ( 9 9 ) des Kerns ( () Of the core 1 1 ) gegenüber den im anderen Kernabschnitt ( ) Against the (in other core section 9 9 ) liegenden im wesentlichen um denselben Umfangswinkelbetrag des Läufers versetzt sind wie die Enden jedes Zwischenabschnitts ( ) Lying substantially at the same circumferential angular amount of the offset rotor as the ends of each intermediate section are ( 12 12 ). ).
  9. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Kernabschnitt ( A rotor according to claim 1, characterized in that the central core section ( 8 8th ) Magnetflußbarrieren enthält, die einen magnetischen Kurzschluß der Dauermagnete ( contains) Magnetflußbarrieren that (a magnetic short circuit of the permanent magnets 10 10 ) verhindern. prevent).
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