DE3834466C1

DE3834466C1 - Squirrel-cage rotor for an electrical machine

Info

Publication number: DE3834466C1
Application number: DE3834466A
Authority: DE
Inventors: Emil 8510 Fuerth De Muemmler; Herbert Dipl.-Ing. Oechsler (Fh), 8561 Ottensoos, De
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-10-10
Filing date: 1988-10-10
Publication date: 1989-11-30

Abstract

The invention relates to a squirrel-cage rotor for an electrical machine, in which the ends (5) of the cage bars (3) which stand out on both end faces of the laminated rotor core (1) from the slots (2) project into an end ring indentation (8) of the cage ring (4), which indentation is bounded by an inner edge and an outer edge (6 and 7), and are electrically and mechanically connected to the cage ring (4) by hard solder (9) which is introduced into the ring indentation (8), heated to melting in the ring indentation (8) by simultaneous heating of the entire cage ring (4) and subsequently set. Self-actuated centring of the cage ring (4) is achieved by dimensioning this ring such that the internal diameter (D1) of the outer edge (7) of the ring indentation (8), which diameter is smaller, at room temperature, than the diameter (D) of the envelope circle imagined around the outer circumference of the cage bars (3), is at least equal to the diameter (D) of the envelope circle at the setting temperature of the hard solder (9), as a result of thermal expansion. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurzschlußläufer für eine elektri sche Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a short-circuit rotor for an electri cal machine according to the preamble of claim 1.

Ein solcher Kurzschlußläufer ist durch die DE-PS 34 13 519 bekannt. Bei diesem Kurzschlußläufer ist der Innendurchmesser des Außenrandes der Ringvertiefung bei Raumtemperatur, d. h. im nicht erwärmten Zustand des Kurzschlußringes, größer als der Durchmesser des um den Außenumfang der aus dem Läuferblechpaket vorragenden Läuferstäbe gedachten Hüllkreises. Zu Beginn des Hartlötganges wird der Kurzschlußläufer stehend auf den flach auf eine Auflage aufgelegten Kurzschlußring aufgesetzt. Hier bei dringen die Enden der Läuferstäbe in die Ringvertiefung ein und werden durch das zum Schmelzen gebrachte und danach erstarrte Hartlot mit dem Kurzschlußring elektrisch und mecha nisch verbunden. Während des Hartlötvorganges kann es zu Ver schiebungen zwischen dem Kurzschlußring und den Läuferstäben kommen, die zu entsprechenden Unwuchten führen. Diese Unwuchten können zwar durch anschließendes Überdrehen des Kurzschluß ringes beseitigt werden, dabei wird jedoch der Außenrand in seiner Stärke soweit vermindert oder sogar ganz abgedreht, daß eine spätere Reparatur nicht mehr durchführbar ist, weil für die Ringvertiefung keine ausreichende feste Begrenzungsfläche mehr zur Verfügung steht.Such a short-circuit rotor is through DE-PS 34 13 519 known. The inside diameter of this squirrel-cage rotor is the outer edge of the ring recess at room temperature, d. H. in the not heated condition of the short-circuit ring, larger than that Diameter of the outer circumference of the from the rotor laminated core protruding runner bars imaginary envelope. At the beginning of The short-circuit rotor is standing on the flat placed on a short-circuit ring. Here the ends of the rotor bars penetrate into the ring recess and are melted by and after that Hartlot froze electrically and mecha with the short-circuit ring nisch connected. During the brazing process it can lead to ver shifts between the short-circuit ring and the rotor bars come, which lead to corresponding imbalances. These imbalances can by turning the short circuit ringes are eliminated, however, the outer edge is in its strength so far reduced or even completely turned that a later repair is no longer feasible because for the ring recess does not have a sufficient fixed boundary surface more is available.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kurzschluß läufer der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß bei der Herstellung der Lötverbindung größere, zu starken Unwuchten führende Verschiebungen zwischen dem Kurzschlußring und den Läuferstäben vermieden werden. The invention has for its object a short circuit Train runners of the generic type so that the Making the soldered connection larger, too strong imbalances leading shifts between the short-circuit ring and the Runner bars can be avoided.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die im Kenn zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Infolge der beschriebenen Dimensionierung des Kurzschlußringes können die Läuferstäbe erst dann in die Ringvertiefung abgesenkt werden, wenn sich der Kurzschlußring bei Löttemperatur soweit ausge dehnt hat, daß der Innendurchmesser seines die Ringvertiefung begrenzenden Außenrandes geringfügig größer als der Durchmesser des um die Läuferstäbe gedachten Hüllkreises ist. Die durch die Durchmesserdifferenz noch möglichen geringen Verschiebungen werden dann beim Abkühlen des Kurzschlußringes und des Lotes ausgeglichen, da bei Erreichen der Erstarrungstemperatur in etwa Gleichheit zwischen dem Innendurchmesser des Außenrandes und dem Hüllkreisdurchmesser der Läuferstäbe besteht und sich der Kurzschlußring damit bei vorher bestehenden stärkeren Ver schiebungen selbst zentriert.The task is solved by the in the Kenn Character of claim 1 specified features. As a result of described dimensioning of the short-circuit ring can Rotor bars are only lowered into the ring recess, if the short-circuit ring at the soldering temperature so far that the inner diameter of its stretches the ring recess delimiting outer edge slightly larger than the diameter of the enveloping circle around the rotor bars. The through the Difference in diameter possible small shifts then when the short-circuit ring and the solder cool down balanced because when the solidification temperature is reached in about equality between the inner diameter of the outer edge and the enveloping circle diameter of the rotor bars and there the short-circuit ring with stronger existing Ver shifts centered themselves.

Wird der Kurzschlußring so dimensioniert, daß der Innendurch messer der Außenrandfläche bei der Erstarrungstemperatur höch stens 1 mm größer als der Durchmesser des Hüllkreises ist, können die Läuferstäbe trotz sich am Außenumfang ergebender Maßtoleranzen ohne Schwierigkeiten in die Ringvertiefung abge senkt werden und es wird auch noch eine ausreichende Zentrie rung des Kurzschlußringes erreicht.The short-circuit ring is dimensioned so that the inside the outer edge surface at the solidification temperature is at least 1 mm larger than the diameter of the enveloping circle, can runner bars despite resulting on the outer circumference Dimensional tolerances abge in the ring recess without difficulty be lowered and there will also be an adequate center tion of the short-circuit ring reached.

Bei relativ kleinem Durchmesser des Kurzschlußringes ist die Größendifferenz zwischen dem Innendurchmesser des Außenrandes und dem Durchmesser des Hüllkreises bei Raumtemperatur entspre chend klein und damit auch die Auflagefläche der Läuferstab enden auf der Stirnfläche des Außenrandes. Eine dadurch be dingte zu hohe Flächenpressung wird durch eine Anfasung der Läuferstabenden vermieden. Um trotz der Anfasung die Zentrie rung des Kurzschlußringes sicherzustellen, ist die Erstreckung der Anfasung in Längsrichtung der Läuferstäbe kleiner als die Eintauchtiefe der Läuferstäbe in die Ringvertiefung. Damit wird noch eine Anlage zwischen dem Außenumfang der Läuferstäbe und dem Außenrand der Ringvertiefung erreicht.With a relatively small diameter of the short-circuit ring is the Size difference between the inner diameter of the outer edge and the diameter of the enveloping circle at room temperature suitably small and therefore also the contact surface of the rotor bar end on the end face of the outer edge. One thereby excessive surface pressure is caused by chamfering the Avoid runner evenings. To the center in spite of the chamfer Ensuring the short-circuit ring is the extension the chamfer in the longitudinal direction of the rotor bars is smaller than that Immersion depth of the rotor bars in the ring recess. So that will another system between the outer circumference of the rotor bars and reached the outer edge of the ring recess.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spieles wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt jeweils im TeilschnittBased on an exemplary embodiment shown in the drawing The subject of the application will be explained in more detail below described. It shows a partial section

Fig. 1 einen Kurzschlußläufer und einen noch nicht mit den Läuferstäben verbundenen Kurzschlußring im Zustand bei Raumtemperatur, Fig. 1 shows a squirrel-cage rotor and a not yet connected to the rotor bars short-circuit ring in the state at room temperature,

Fig. 2 einen Kurzschlußläufer und einen noch nicht mit den Läuferstäben verbundenen, jedoch mindestens auf Erstarrungstemperatur des Hartlotes erwärmten Kurz schlußring, Fig. 2 is a squirrel-cage rotor and a short-circuit ring is not connected to the rotor bars, but heated to at least solidification temperature of the brazing alloy,

Fig. 3 einen Kurzschlußläufer mit in die Ringvertiefung des erwärmten Kurzschlußringes abgesenkten Läuferstäben. Fig. 3 shows a short-circuit rotor with the rotor bars lowered into the ring recess of the heated short-circuit ring.

Mit 1 ist das Läuferblechpaket eines Kurzschlußläufers bezeich net, in dessen Nuten 2 Läuferstäbe 3 eingesetzt sind. Ein zum Verbinden der Enden 5 der Läuferstäbe 3 dienender Kurzschluß ring 4 weist eine durch einen kreisförmigen Innenrand 6 und einen dazu konzentrischen Außenrand 7 begrenzte Ringvertiefung 8 auf. In die Ringvertiefung 8 ist Hartlotgranulat 9 eingefüllt.With 1 , the rotor laminated core of a short-circuit rotor is referred to, in the grooves 2 rotor bars 3 are used. A short-circuit ring 4 used to connect the ends 5 of the rotor bars 3 has a ring recess 8 delimited by a circular inner edge 6 and a concentric outer edge 7 . Braze granulate 9 is filled into the ring recess 8 .

Mit D ist der Durchmesser eines um den Außenumfang aller Läufer stäbe 3 gedachten Hüllkreises bezeichnet. Im kalten Zustand des Kurschlußringes 4, d. h. bei Raumtemperatur ist der Durchmesser D des Hüllkreises größer als der Innendurchmesser D 1 des die Ringvertiefung begrenzenden Außenrandes 7. Der Kurzschlußläufer ruht daher zu Beginn des Hartlötvorganges mit den Enden 5 der Läuferstäbe auf der Stirnseite 10 des Außenrandes 7 auf. D is the diameter of an imaginary circle around the outer circumference of all runners 3 . In the cold state of the short-circuit ring 4 , ie at room temperature, the diameter D of the enveloping circle is larger than the inner diameter D 1 of the outer edge 7 delimiting the ring recess. The short-circuit rotor therefore rests at the beginning of the brazing process with the ends 5 of the rotor bars on the end face 10 of the outer edge 7 .

Um das in die Ringvertiefung 8 eingefüllte Hartlotgranulat 9 zum Schmelzen zu bringen, wird der Kurzschlußring 4 über seinen ganzen Umfang vollständig erwärmt. Dies hat eine Dehnung des Kurzschlußringes 4 zur Folge, so daß sich damit auch der Innen durchmesser D 1 des Außenrandes 7 vergrößert. Der Innendurch messer D 1 ist für den Zustand bei Raumtemperatur so berechnet, daß der Innendurchmesser D 1 bei einer Erwärmung des Kurzschluß ringes 4 auf eine der Erstarrungstemperatur des Hartlotes ent sprechende Temperatur die Größe D′ 1 erreicht, welche der Größe des Durchmessers D des Hüllkreises entspricht.In order to melt the hard solder granules 9 filled into the ring recess 8 , the short-circuit ring 4 is completely heated over its entire circumference. This results in an expansion of the short-circuit ring 4 , so that the inner diameter D 1 of the outer edge 7 also increases. The inner diameter D 1 is calculated for the state at room temperature so that the inner diameter D 1 when the short-circuit ring 4 is heated to a temperature corresponding to the solidification temperature of the brazing alloy reaches the size D ' 1 , which is the size of the diameter D of the enveloping circle corresponds.

Wird der Kurzschlußring 4 nunmehr noch bis zum Schmelzen des Hartlotgranulates 9 aufgeheizt, vergrößert sich der Innendurch messer D 1 weiter und die Enden 5 der Läuferstäbe 3 können nun mehr in die Ringvertiefung 8 und das geschmolzene Hartlotgranu lat 9 abgesenkt werden (Fig. 3).If the short-circuit ring 4 is now heated until the brazing granulate 9 melts, the inside diameter D 1 increases further and the ends 5 of the rotor bars 3 can now be lowered more into the ring recess 8 and the molten brazing granulate 9 ( FIG. 3).

Während der anschließenden Abkühlphase erreicht der Innendurchmesser D 1 des Außenrandes 7 aufgrund der Ausgangsdimensionierung des Kurzschlußringes 4 bei der Erstarrungstemperatur des Hart lotes 9 wieder die dem Hüllkreisdurchmesser D entsprechende Größe D′ 1. Damit kommt der Außenrand 7 an der Außenseite der Läuferstäbe 3 zur Anlage und kann sich wegen der noch nicht erfolgten Erstarrung des Hartlotes 9 ausrichten und damit zen trieren. Während der weiteren Abkühlphase zieht sich der Kurz schlußring 4 weiter zusammen und verspannt die Läuferstäbe entsprechend.During the subsequent cooling phase, the inner diameter D 1 reaches the outer edge 7 due to the dimensioning of the output short-circuit ring 4 solder at the solidification temperature of the brazing 9 again corresponding to the envelope circle diameter D size D -1. So that the outer edge 7 comes to rest on the outside of the rotor bars 3 and can align because of the solidification of the hard solder 9 and has not yet zen tren. During the further cooling phase, the short-circuit ring 4 contracts further and braces the rotor rods accordingly.

Durch die beschriebene Dimensionierung des Kurzschlußringes 4 ist, wenn überhaupt, nur eine geringe Nachbearbeitung des Außen randes 7 notwendig. Damit bleibt die Stabilität der Begrenzung der Ringvertiefung 8 erhalten, so daß später eventuell erfor derlich werdende Reparaturen ausgeführt werden können. Ein wesentlicher Vorteil ist aber auch in der nur geringfügigen Nachbearbeitung des Kurzschlußringes 4 nach dem Hartlöten zu sehen.Due to the described dimensioning of the short-circuit ring 4 , only a slight reworking of the outer edge 7 is necessary, if at all. This maintains the stability of the limitation of the ring recess 8 , so that repairs that may become necessary later can be carried out. A major advantage is also seen in the minor post-processing of the short-circuit ring 4 after brazing.

Claims

1. Short-circuit rotor for an electrical machine, in which the ends ( 5 ) of the rotor rods ( 3 ) projecting from the grooves ( 2 ) on the two end faces of the rotor laminated core ( 1 ) into an end face, through an inner and an outer edge ( 6 and protrude 7) limited annular recess (8) of the short-circuit ring (4) and attached by the ring recess (8), deepening in the Ringver (8) by the simultaneous heating of the complete short-circuit ring (4) accommodated for melting and thereafter starrtes braze (9) are electrically and mechanically connected to the short-circuit ring ( 4 ), characterized in that the short-circuit ring ( 4 ) is dimensioned so that at room temperature smaller than the diameter (D) of the enveloping circle around the outer circumference of the rotor bars ( 3 ) dimensioned inner diameter (D 1 ) of the outer edge ( 7 ) of the ring recess ( 8 ) at the solidification temperature of the hard solder ( 9 ) corresponding temperature due to the thermal expansion m is at least equal to the diameter (D) of the enveloping circle.

2. Short-circuit rotor according to claim 1, characterized in that the inner diameter (D 1 ) of the outer edge surface ( 7 ) at the solidification temperature is at most 1 mm larger than the diameter (D) of the enveloping circle.

3. Short-circuit rotor according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor rods ( 5 ) are chamfered on the outer peripheral side.

4. Short-circuit rotor according to claim 3, characterized in that the extent of the chamfer in the longitudinal direction of the rotor bars ( 3 ) is smaller than the immersion depth in the ring recess ( 8 ).