DE19505866A1 - Verfahren zur Herstellung von Wicklungen für elektrische Maschinen sowie elektrische Maschinen mit Wicklungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wicklungen für elektrische Maschinen sowie elektrische Maschinen mit Wicklungen, bei welchen zumindest ein Teil der Wicklungen, vorzugsweise der Rotorwicklung, gegossen ist.

Das Erzeugen von Wicklungen ist ein sehr aufwendiger und langwieriger Vorgang, wobei insbesondere bei den Rotorwicklungen aufgrund der vielen in oder auf den Grundkörper des Rotors ein- bzw. aufgebrachten Wicklungselemente und deren Fertigungs- bzw. Montagetoleranzen Vibrations- und Schwingungsprobleme ergeben können. Selbst mit den Zeit- und Arbeitsaufwand weiter anhebender Nachbearbeitung können diese Probleme bei herkömmlich gefertigten Wicklungen nicht beseitigt werden.

Als besonderer Anwendungsfall seien Asynchronmotoren, ob als Außenläufer oder Innenläufer ausgeführt, genannt, deren Kurzschlußwicklung aus im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Stäben in Nuten des Rotorgehäuses bzw. auf der Rotorwelle und je einem die Stäbe miteinander verbindenden, d. h. kurzschließenden, und koaxialen Ring an jedem Ende der Stabanordnung besteht. Als Material für die Stäbe und Kurzschlußringe wird vorzugsweise Kupfer gewählt und gemäß der herkömmlichen Fertigungsmethode werden die Stäbe und die Ringe separat hergestellt, entsprechend vorbereitet, die Stäbe dann in die vorgefertigten und allenfalls nachgearbeiteten Nuten des Rotorgehäuses bzw. der Rotorwelle eingesetzt, axial gesichert, z. B. verstemmt und mit den danach angesetzten Ringen verlötet. Trotz bester Vorbereitung der Stäbe und Nachbearbeitung der Nuten bleiben stellenweise Zwischenräume zwischen Nuten und Stäben bzw. auch dem Rotorgehäuse bzw. der Rotorwelle und den Kurzschlußringen, die insbesondere bei schnellaufenden Maschinen zu großen Vibrations- und Schwingungsproblemen führen können.

Die DE-PS 2 37 847 beschreibt einen Rotor für elektrische Maschinen mit Kurzschlußwicklung, bei welchem diese ganz oder teilweise durch Gießen, beispielsweise aus Kupfer, hergestellt sind. Die Endplatten des Rotors sind zugleich als Gußform für lediglich die Kurzschlußringe verwendet.

In der DE-OS 19 12 003 ist ein Verfahren zur Herstellung gegossener oder gesinterter Käfigwicklungen vorgestellt, bei welchem die Wicklung am Rotor höher als es den Zähnen der Maschine entspricht gegossen werden. Der Rotor ist so von einer dichten Schicht aus leitendem Material auf der gesamten Mantelfläche umgeben, die beibehalten wird, da eine Schutzschicht um den Rotor hergestellt werden soll.

Der Gegenstand der AT-PS 265 420 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers, bei dem die Wicklung ohne die Kurzschlußringe auf einem vorgewärmten Maschinenteil gegossen wird.

In der EP-OS 0 024 575 schließlich ist die Herstellung von Kurzschlußläuferkäfigen durch Eintauchen der vorgefertigen und im Maschinenteil eingesetzten Stäbe in eine Metallschmelze beschrieben, wobei nach dem Erstarren der Schmelze der Kurzschlußring ausgebildet wird. Der Maschinenteil selbst bildet keinen Teil der Gußform.

Es war das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und unkompliziertes Herstellungsverfahren für die Wicklungen von elektrischen Maschinen anzugeben, bei welchem die oben angegebenen Nachteile vermieden werden und Wicklungen hergestellt werden könne, die ohne Zwischenräume dicht an den Wandungen der Nuten anliegen und damit Schwingungs- und Vibrationsprobleme vermeiden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung waren mit geringerem Aufwand herstellbare elektrische Maschinen mit Wicklungen, bei welchen die Wicklungen derart ausgeführt sein sollten, daß Schwingungs- und Vibrationsprobleme sicher vermieden sind.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zumindest einige Wicklungsabschnitte gegossen werden und zumindest ein Teil der Gußform durch den die Wicklung aufnehmenden Teil der Maschine, vorzugsweise durch den Rotor bzw. Teile des Rotors, gebildet ist, wobei sowohl die im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Wicklungsabschnitte als auch die diese verbindenden Wicklungsabschnitte gegossen werden, vorzugsweise in einem Gießvorgang. Beim Gießen der Wicklungsabschnitte an den Maschinenteil werden dessen zum Aufnehmen der Wicklungsabschnitte bestimmte Ausnehmungen, welche dadurch zumindest einen Teil der Oberfläche der Gußform für die Wicklungsabschnitte bilden, vollständig ausgefüllt, gleichgültig ob es sich nun um unbearbeitete oder nachgearbeitete Oberflächen handelt. Somit werden Zwischenräume vermieden, Fertigungstoleranzen ausgeglichen und damit ist ein sicherer Sitz der Wicklungsabschnitte gewährleistet. Durch diesen sicheren Sitz sind aber auch zu Vibrationen und unerwünschten Schwingungen führende Bewegungen der Wicklungsabschnitte gegeneinander und gegenüber der Maschine unterbunden. Dies ist speziell für die oft sehr schnell laufenden Rotoren und bei Maschinen mit Anspeisung aus Elementen der Leistungselektronik, insbesondere Umrichteranspeisung, von besonderer Bedeutung. Aufgrund der durch den Guß erfolgenden Ausfüllung aller Oberflächenstrukturen, beispielsweise bei einem Massivstahl- bzw. Stahlgußrotor ohne weitere Bearbeitung der inneren Oberfläche, sind auch bei diesen Rotortypen die Vibrations- und Schwingungsproblem ohne aufwendige Nachbearbeitung der Rotoroberflächen vermeidbar. Damit lassen sich der Fertigungsaufwand und die Gesamtkosten erheblich senken.

Gemäß einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die die Wicklungsabschnitte höher bzw. dicker gegossen als es der gewünschten Höhe bzw. Dicke entspricht und werden sie nach dem Gießvorgang nachbearbeitet, vorzugsweise durch Kaltverformung, vorzugsweise durch Walzen. Dabei sind noch Reserven für die genaue Ausführung der Wicklungsabschnitte vorhanden und es kann allenfalls die gesamte Oberfläche der Wicklung und des sie tragenden Maschinenteiles exakt auf die gleichen gewünschten Maße gebracht werden. Weiters kann vorgesehen sein, daß die Wicklungsabschnitte nach dem Gießvorgang gemeinsam mit dem sie tragenden Maschinenteil nachbearbeitet werden.

Die im vorigen Absatz beschriebene Variante hat noch den zusätzlichen Vorteil, daß dadurch eine vorteilhafte Nachbearbeitung durch Kaltverformung, vorzugsweise durch Walzen, der gegossenen Wicklungsabschnitte möglich wird, um die allenfalls durch die Schrumpfung beim Erkalten des gegossenen Materials entstandenen Luftspalte und Hohlräume zwischen Rotor und Wicklung zu beseitigen.

Nach der Kaltverformung oder alternativ dazu kann eine weitere Nachbearbeitung, vorzugsweise durch Drehen, die gegossenen Wicklungsabschnitte auf die Höhe der Zähne der Maschine, vorzugsweise des Rotors, bringen.

Das oben beschriebene Verfahren wird vorteilhafterweise unter Verwendung einer Gußform zur Herstellung von Wicklungen für elektrische Maschinen durchgeführt, bei welcher zumindest ein Teil der Wandung durch zumindest einen Teil der elektrischen Maschine, vorzugsweise durch zumindest einen Teil des Rotors, insbesondere durch dessen Nuten, gebildet ist. Damit kann der Aufwand gesenkt und Produktionszeit gespart werden, da die Wicklungsabschnitte sofort am dafür vorgesehenen Platz durch relativ einfache Verfahrensschritte - verglichen etwa mit dem händischen Einsetzen von Stäben, deren Verstemmen, Verbinden mit beispielsweise zwei Kurzschlußringen an jedem Ende, usw. - hergestellt werden und auch die bei Massivstahl- bzw. Stahlgußmaschinenteilen erforderliche Vorbearbeitung ohne Nachteile unterbleiben kann.

Vorteilhafterweise besteht an jeder Stelle zwischen dem Maschinenteil und der übrigen Wandung der Gußform ein Abstand, wodurch mehr Material als unbedingt erforderlich eingebracht und dessen Nachbearbeitung auf die exakt erforderlichen Dimensionen ermöglicht wird.

Das eingangs genannte zweite Ziel der Erfindung wird unter Erzielung der im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren bereits erläuterten technischen Effekte und Vorteile durch eine elektrische Maschine mit Wicklungen erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der oder jeder gegossene Wicklungsabschnitt nachbearbeitet ist, vorzugsweise durch Kaltverformung, vorzugsweise durch Walzen, und/oder weitere Schritte, vorzugsweise durch Drehen.

Wenn erfindungsgemäß der die gegossene Wicklung bzw. den gegossenen Wicklungsabschnitt tragende Teil, vorzugsweise der Rotor, als Massivstahl- bzw.

Stahlgußteil ausgeführt ist, ist dadurch eine beim Gießen gegenüber den hohen Temperaturen unempfindliche und damit geringen Aufwand erfordernde Konstruktion gegeben.

Andererseits kann gemäß einer anderen Variante der Erfindung der zumindest eine der Wicklungen tragende Teil, vorzugsweise der Rotor, als geblechter Teil ausgeführt und die außerhalb des geblechten Bereiches liegenden Wicklungsabschnitte angegossen sein, wobei vorzugsweise die innerhalb des geblechten Bereiches liegenden Wicklungsabschnitte vorgefertigt sind. Diese Konstruktionsart führt zu besseren magnetischen Eigenschaften der elektrischen Maschine, wobei gegenüber herkömmlichen geblechten Maschinen durch den Guß von zumindest Teilen der Wicklung bereits deutliche Verbesserungen im Vibrations- und Schwingungsverhalten zu erzielen sind. Vorteilhafterweise sind dabei die im wesentlichen in Längsrichtung der Maschine verlaufenden Wicklungsabschnitte vorgefertigt und in Nuten der Maschine eingelegt, wonach die Wicklungsabschnitte (die Kurzschlußringe) gegossen werden, welche die sich in Längsrichtung erstreckenden Wicklungsabschnitte verbinden. Diese Variante betrifft speziell herkömmliche geblechte Maschinen, deren lackisolierte Bleche nicht die hohen Temperaturen aushalten, wie sie beim Eingießen des Wicklungsmaterials auftreten. Das heiße eingegossenen Material - beispielsweise Kupfer mit einem Schmelzpunkt von 1089°C - kommt mit der Lackisolierung nicht in Berührung und diese bleibt daher unversehrt. Im Bereich der Verbindung der gegossenen und der vorgefertigten Abschnitte sowie der gegossenen Abschnitte der Wicklung allein wird trotzdem ein spielfreies Anliegen der Wicklung und damit eine wesentliche Verbesserung des Vibrations- und Schwingungsverhaltens der Maschine erzielt.

Die im vorigen Absatz als sich in Längsrichtung der Maschine erstreckend definierten Abschnitte können genau achsparallel orientiert sein oder auch einen gewissen Winkel mit der Längsachse einschließen, d. h. geschrägt sein. Bei herkömmlicher Herstellungstechnik mit vorgefertigten Stäben als in Längsrichtung verlaufende Wicklungsabschnitte stellt die geschrägte Ausführung eine sehr aufwendig anzufertigende Variante dar, hauptsächlich wegen des schrägen Überstandes der Stäbe, der einen Lötspalt veränderlicher Breite ergeben würde und daher unter zusätzlichem Aufwand entfernt werden muß. Beim Gießen treten diese Nachteile nicht auf, so daß es sich ganz besonders für Maschinen mit geschrägten Wicklungsabschnitten eignet.

Wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der zumindest eine der Wicklungen tragende Teil, vorzugsweise der Rotor, als geblechter Teil aus hochtemperaturfest beschichteten, vorzugsweise emaillierten oder posphatierten Blechen ausgeführt ist und zumindest die außerhalb des geblechten Bereiches liegenden Wicklungsabschnitte angegossen sind, ist eine gegenüber hohen Temperaturen weniger empfindliche Konstruktion gegeben. Bei ebenfalls besseren magnetischen Eigenschaften als bei Massivstahlmaschinenteilen können die gegossenen Wicklungsabschnitte vermehrt bzw. vergrößert und damit auch das Vibrations- und Schwingungsverhalten noch mehr verbessert werden.

Bei den aus hochtemperaturfest beschichteten Blechen hergestellten Maschinenteilen und Maschinenteilen in Massivstahlausführung kann aufgrund von deren hoher Temperaturbeständigkeit vorteilhafterweise sogar die gesamte Wicklung einstückig als Gußteil ausgeführt sein, womit beste magnetische Eigenschaften mit optimalem Vibrations- und Schwingungsverhalten kombiniert ist. Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Variante ist vorgesehen, daß sowohl die im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Wicklungsabschnitte und die diese verbindenden Wicklungsabschnitte gegossen werden, vorzugsweise in einem Gießvorgang. Dabei ergibt sich eine einstückige Wicklung, deren gesamte Kontaktfläche mit dem die Wicklung tragenden Maschinenteil, vornehmlich dem Rotor, spielfrei und alle Toleranzen und Oberflächenstrukturen ausgleichend kongruent ausgebildet ist. Damit kann durch diese Verfahrensvariante eine Maschine hergestellt werden, bei der jegliche Vibrations- und Schwingungsprobleme unterbunden sind. Beispielsweise können sowohl bei Massivstahl- als auch Stahlgußmaschinenteilen ohne Nachbearbeitung, etwa für die Nuten von Rotoren, der Fertigungsaufwand gesenkt und damit Zeit und Kosten gespart - bei Guß der gesamten Rotorwicklung ist eine Kostenreduktion für die Wicklung bis zu 50 bis 60% möglich - werden. Auch bei geblechten Maschinen aus beispielsweise emaillierten oder phosphatierten Blechen, die Temperaturen wesentlich höhere Temperaturen als lackierte Bleche aushalten, ist diese Verfahrensvariante mit den gleichen Effekten und Vorteilen anwendbar.

Vorzugsweise handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Maschine um einen Elektromotor, insbesondere einen Asynchronmotor, bei dem zur Verbesserung des Schwingungs- und Vibrationsverhaltens die Rotorwicklung zumindest teilweise gegossen ist. Besonders vorteilhaft wirkt sich dies bei einem Außenläufer-Asynchronmotor mit gegossener Kurzschlußwicklung aus, dessen Kurzschlußwicklung sehr schnell um den innenliegenden Stator rotiert.

In der nachfolgenden Beschreibung sollen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungsfiguren vorteilhafte Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße elektrische Maschinen näher erläutert werden, wobei die

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Rotorgehäuse eines Außenläufermotors zeigt,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Gehäuse der Fig. 1 entlang der Linie A-A, jedoch mit eingesetzter Wicklung zeigt,

Fig. 3 ein Detail der inneren Oberfläche eines Rotors entsprechend einem Querschnitt entlang der Linie B-B der Fig. 2 ist,

Fig. 4 ist ein Detail entsprechend Fig. 3 bei einer anderen Rotorvariante darstellt,

Fig. 5a einen Innenrotor mit eingesetzter Wicklung darstellt, wobei verschiedene Varianten in einer Zeichnung vereint dargestellt sind,

Fig. 5b ein Detail am äußeren Ende der Kurzschlußwicklung des Rotors der Fig. 5a zeigt,

Fig. 6 ein Detail des Rotors der Fig. 5a entsprechend einem Querschnitt entlang der Linie C-C der Fig. 5a ist,

Fig. 7 ein Querschnitt entsprechend der Fig. 6, aber bei einer etwas anderen Rotorkonstruktion ist,

Fig. 8a und 8b jeweils eine Draufsicht von innen auf eine Hälfte eines Außenläuferrotors mit achsparallelen bzw. geschrägten gegossenen Wicklungsabschnitten und

Fig. 9a und 9b jeweils eine Draufsicht auf einen Innenläuferrotor, ebenfalls mit achsparallelen bzw. geschrägten gegossenen Wicklungsabschnitten zeigen.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Außenläuferrotor-Gehäuses 1, wobei an der inneren Oberfläche die Zähne 2 und Nuten 3 erkennbar sind. In die Nuten 3 zwischen den in gleichen Abständen entlang des inneren Umfanges des Gehäuses 1 vorgesehenen Zähnen 1 werden die im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Wicklungsabschnitte der vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Wicklung, bei Asynchronmotoren der Kurzschlußwicklung, eingesetzt.

Diese im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Wicklungsabschnitte sind in Fig. 2 dargestellt und mit 4 bezeichnet. An beiden Enden ist jeder der im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Wicklungsabschnitte 4 durch sich entlang des inneren Umfanges des Gehäuses 1 erstreckenden Wicklungsabschnitten 5 mit zumindest einem anderen, bei Asynchronmotoren zur Bildung der Kurzschlußwicklung mit allen anderen im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Wicklungsabschnitten verbunden. In letzterem Fall bilden die Wicklungsabschnitte 5 die beiden Kurzschlußringe des Rotors. Im weiteren Verlauf der Beschreibung soll die Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispieles eines Asynchronmotors erläutert werden, wobei dies aber keinerlei Einschränkung bedeuten soll und die Erfindung auf beliebige elektrische Maschinen mit Wicklungen anwendbar ist.

Im oberen Teil der Fig. 2 ist die Schnittebene innerhalb einer der Nuten 3 geführt, so daß die durch das Gießen der Kurzschlußwicklung erzielte einstückige Ausführung der im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Wicklungsabschnitte 4 mit den anschließenden Kurzschlußringen 5 deutlich erkennbar ist. Im unteren Teil der Fig. 2 liegt die Schnittebene in Höhe eines Zahnes 2, wobei erkennbar ist, daß die Dicke der Wicklungsabschnitte 4 und der Kurzschlußringe 5 vorzugsweise der Höhe der Zähne 2 entsprechen. Dies kann durch geeignete Ausbildung der Gußform oder durch Nachbearbeitung der Innenseite des Rotors, beispielsweise durch Abdrehen auf die gewünschten Dimensionen, erfolgen.

Aus der Fig. 3 ist zu erkennen, daß das Material der Wicklungsabschnitte 4 die Nuten 2 zur Gänze ausfüllt und auch in die unteren Ecken vollständig eindringt. Ein derartig vollständiges Ausfüllen der Nuten ist bei im wesentlichen die Nutenform der Fig. 3a aufweisenden nachbearbeiteten Massivstahl- oder Stahlgußrotoren selbst bei genauester Ausführung der Rotoren und der eingesetzten im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Stäbe kaum bzw. nur mit größtem und wirtschaftlich nicht vertretbarem Aufwand zu erreichen. Damit können sich die Stäbe bei herkömmlichen Rotorkonstruktionen immer in den Nuten bewegen und insbesondere bei schneller Rotation zu unerwünschten und sogar gefährlichen Schwingungen oder Vibrationen führen. Bei der erfindungsgemäßen vollständigen Ausfüllung der Nuten 3 durch die Wicklungsabschnitte 4 sind diese Effekte unterbunden.

Auch geblechte Rotoren werden eine Querschnittsausbildung entsprechend der Fig. 3 aufweisen. Selbst bei Einlegen von vorgefertigten Stäben als achsparallele Wicklungsabschnitte, um die Isolierung zwischen den Blechen nicht durch die hohen, beim Gießen der Wicklungen auftretenden Temperaturen zu beschädigen, kann das Schwingungs- und Vibrationsverhalten durch Angießen der Kurzschlußringe 5 an die Stäbe und optimales Anlegen dieser Ringe 5 an die innere Oberfläche des Rotorgehäuses 1 verbessert und die Fertigung vereinfacht werden.

Geblechte Rotoren aus phosphatierten oder emaillierten Blechen können sogar vollständig gegossene, d. h. einstückige, Wicklungen enthalten, da die genannten Bleche durch ihre Oberflächenbehandlung gegeneinander isoliert sind, und diese Isolierung höhere Temperaturen unbeschadet übersteht.

Selbst bei unbearbeiteten Stahlgußrotoren kann durch das Gießen der Wicklungsabschnitte 4 ohne großen Aufwand ein vollständiges Ausfüllen der relativ unregelmäßig ausgebildeten Nuten 3 durch die Wicklungsabschnitte 4 erzielt werden. Eine derartig spielfreie Einpassung der Wicklung in den Rotor ist mit herkömmlichen Verfahren ohne langwierige und aufwendige Nachbearbeitung nicht möglich. Die Fig. 4 zeigt ein Detail entsprechend der Fig. 3 und stellt die noch nicht nachbearbeitete Innenseite eines unbearbeiteten Stahlgußrotors mit eingegossenen Wicklungsabschnitten 4 dar. Die Zähne 2 und allenfalls auch die Wicklungsabschnitte 4 werden vorzugsweise noch auf die Höhe der Linie E abgedreht.

Da das eingegossene Material für die Wicklungsabschnitte beim Erkalten schrumpft, können allenfalls Luftspalte im unteren Bereich der Nuten 3 bzw. zwischen dem Kurzschlußring 5 und dem Rotor 2, 6 entstehen. Diese werden vorteilhafterweise durch eine Kaltverformung des gegossenen Materials, vorzugsweise in zumindest einem Walzvorgang, allenfalls mehreren Umdrehungen des Rotors in Kontakt mit einer Walze, beseitigt.

Wie in den Fig. 5 bis 7 ersichtlich ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Konstruktion auch für Innenläuferrotoren angewendet werden.

In Fig. 5a ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß aufgebauten Innenläuferrotor dargestellt, wobei unterschiedliche Varianten bezüglich der genauen Anordnung der Wicklungsabschnitte und bezüglich der Ausgestaltung des Kurzschlußringes in einer Zeichnung vereint sind. Mit 4 sind wieder die im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Abschnitte der Kurzschlußwicklung und mit 5 der Kurzschlußring bezeichnet, wobei bei herkömmlich geblechten Maschinen die Wicklungsabschnitte 4 wiederum auch aus vorgefertigten Stäben bestehen könnten. Die Wicklung sitzt auf einem Massivstahl- oder Stahlgußteil 6, welcher Teil 6 seinerseits auf einer Welle 7 befestigt oder mit entsprechenden Wellenstummeln versehen ist. Mit 8 sind vorteilhafterweise vorgesehene Flügel zur Belüftung und Kühlung der Maschine bezeichnet.

Wie in Fig. 5a links dargestellt, kann sich der Kurzschlußring 5 radial etwas in Richtung auf die Welle 7 hin erstreckend oder, wie in Fig. 5a rechts gezeigt, mit seinem inneren Umfang mit dem inneren Ende der Nuten 3 fluchtend ausgeführt sein. Zur Verstärkung kann der Stahlteil 6, wie im Detail der Fig. 5b dargestellt ist, axial verlängert sein und den Kurzschlußring 5 in Form eines Schrumpfringes 11 umfassen.

Die Nuten 3 des Innenrotors können nach außen hin offen oder als halboffene Nuten ausgeführt sein, wobei in letzterem Fall zum Halten der Wicklungsabschnitte 4 die Zähne 2 nach beiden Seiten auskragende Abschnitte 9 (siehe Fig. 6) aufweisen, welche die Nutöffnung außen begrenzen. Beim Gießen, vorzugsweise in Form eines Schleudergußes, wird bei dieser Ausführungsform die Nutöffnung durch Aufbringen einer Bandage abgedeckt.

Anstelle der offenen Nuten 3 können jedoch auch die in Fig. 5a unten und in Fig. 7 dargestellten, entlang des äußeren Umfanges des Stahlteiles 6 verteilten, im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Bohrungen 10 zum Aufnehmen der Wicklungsabschnitte 4 vorgesehen sein.

Auch für den Innenläuferrotor ist die Ausführung des die Wicklung aufnehmenden Teiles 6 als geblechter Teil möglich, wobei die weiter oben bereits in Zusammenhang mit geblechten Außenläuferrotoren dargelegten Ausführungen sinngemäß gelten.

Das Gießen der Wicklungen oder zumindest von Abschnitten dieser Wicklungen ist besonders vorteilhaft, wenn Maschinen mit geschrägten Wicklungsabschnitten hergestellt werden sollen, wo die schräg überstehenden Enden der herkömmlichen, vorgefertigten Stäbe einen hohen zusätzlichen Aufwand bei der Fertigung darstellen. Erfindungsgemäß können Außenläuferrotoren mit sowohl im wesentlichen genau achsparallelen, sich in Längsrichtung erstreckenden Wicklungsabschnitten - entsprechend der Fig. 8a - als auch geschrägte Ausführungen - entsprechend der Fig. 8b - einfacher und rascher hergestellt werden. Selbstverständlich gilt dies ebenso für Innenläuferrotoren, bei denen ebenfalls Wicklungen mit im wesentlichen genau in Längsrichtung verlaufenden Abschnitten - gemäß der Fig. 9a - und geschrägte Rotoren - gemaß Fig. 9b - gleichermaßen einfacher und rascher als mit der herkömmlichen Fertigungstechnik hergestellt werden können.

Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, daß gegossenes Kupfer aufgrund der für das Gießen notwendigen bzw. vorteilhaften Zusatzstoffe eine geringere Leitfähigkeit als Elektrolytkupfer, beispielsweise für vorgefertigte Stäbe als achsparallele Wicklungsabschnitte oder Kurzschlußringe, hat. Dieser Nachteil kann aber leicht durch entsprechende Querschnittsvergrößerung für die gegossenen Wicklungsabschnitte wettgemacht werden, so daß die Vorteile bezüglich der weniger aufwendigen Fertigung mit Einsparungen bis zu 60% der Kosten für die Rotorwicklungsfertigung pro Maschine und bezüglich des wesentlich verbesserten Schwingungs- und Vibrationsverhaltens bei weitem überwiegen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Wicklungen für elektrische Maschinen, bei welchem zumindest einige Wicklungsabschnitte gegossen werden und zumindest ein Teil der Gußform durch den die Wicklung aufnehmenden Teil der Maschine, vorzugsweise durch den Rotor bzw. Teile des Rotors, gebildet ist, wobei sowohl die im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Wicklungsabschnitte als auch die diese verbindenden Wicklungsabschnitte gegossen werden, vorzugsweise in einem Gießvorgang.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsabschnitte in an sich bekannter Weise höher bzw. dicker gegossen werden als es der gewünschten Höhe bzw. Dicke entspricht und sie nach dem Gießvorgang nachbearbeitet werden, vorzugsweise durch Kaltverformung, vorzugsweise durch Walzen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegossenen Wicklungsabschnitte, vorzugsweise durch Drehen auf die Höhe der Zähne der Maschine, vorzugsweise des Rotors, gebracht werden.

4. Elektrische Maschine mit Wicklungen, wobei zumindest ein Teil der Wicklungen, vorzugsweise der Rotorwicklung, gegossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder gegossene Wicklungsabschnitt nachbearbeitet ist, vorzugsweise durch Kaltverformung, vorzugsweise durch Walzen, und/oder weitere Schritte, vorzugsweise durch Drehen.

5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die gegossene Wicklung bzw. den gegossenen Wicklungsabschnitt (4, 5) tragende Teil (1, 6), vorzugsweise der Rotor, als Massivstahl- bzw. Stahlgußteil ausgeführt ist.

6. Elektrische Maschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine der Wicklungen (4, 5) tragende Teil (1, 6), vorzugsweise der Rotor, als geblechter Teil ausgeführt ist und die außerhalb des geblechten Bereiches liegenden Wicklungsabschnitte (5) angegossen sind, wobei vorzugsweise die innerhalb des geblechten Bereiches liegenden Wicklungsabschnitte (4) vorgefertigt sind.

7. Elektrische Maschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine der Wicklungen (4, 5) tragende Teil (1, 6), vorzugsweise der Rotor, als geblechter Teil aus hochtemperaturfest beschichteten, vorzugsweise emaillierten oder posphatierten Blechen ausgeführt ist und zumindest die außerhalb des geblechten Bereiches liegenden Wicklungsabschnitte (5) angegossen sind.

8. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Wicklung einstückig als Gußteil (4, 5) ausgeführt ist.

9. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 8 als Elektromotor, insbesondere als Asynchronmotor, vorzugsweise als Außenläufer-Asynchronmotor, mit zumindest teilweise gegossener Rotorwicklung.