WO2007000429A1 - Läufer einer asynchronmaschine - Google Patents

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Martin Jakobi
Helmut Sopp
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
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    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine
    • Y10T29/49012—Rotor

Definitions

  • the invention relates to a rotor of an asynchronous machine for high speeds.
  • the short-circuit rings are specially reinforced in order to achieve circumferential speeds of up to more than 150 m / s.
  • the rotor must be machined ⁇ and a special ring for receiving the centrifugal forces are mounted separately.
  • Such a construction is known from DE 195 21 700 Al ⁇ known.
  • the spaced from the laminated core short ⁇ closing ring is provided, inter alia, with a shrink ring.
  • the invention has for its object to provide ei ⁇ nen runner in a simple manner circumferential speeds of up to withstand more than 150 m / s and easy to assemble and is to be made.
  • a rotor of an asynchronous with the front sides of his sheet metal package which has grooves for receiving short-circuiting rods, the shorting bars are connected to the respective front ⁇ sides by a short-circuit ring and wherein additional shaped sheets in the region of the shorting rings in front- are hands that serve the packaging of the laminated core and the Auf ⁇ acceptance of the centrifugal forces of the short-circuit ring.
  • Shorting rings are provided on the front sides of the laminations containing the shaped sheets.
  • the centrifugal force limit of the short-circuiting cage which is formed by the short-circuit rods ⁇ and the short-circuiting rings in the rotor is substantially increased by the support beam effect.
  • these shaped sheets are made of a high-strength and highly conductive sheet.
  • the shaped sheet has at least openings in the region of the shaft passage and grooves.
  • the geometrical dimensions correspond at least to the existing dimensions in the laminated core for grooves and shaft passage.
  • the di ⁇ are mensions of the mold plates slightly larger.
  • the shaped sheets are fixed to the laminated core by the short-circuit ring on each end face.
  • the short-circuit ring is thus directly on the molded sheet, there are no spacers available.
  • the shorting bars can be soldered directly to the shorting ring.
  • an aluminum or Kupfertikgussclar the total te short caged formed and fixed at the same time the mold sheets.
  • FIG 1 shows an asynchronous principle illustrated with squirrel-cage rotor
  • FIG 2 shows a partial longitudinal section of a rotor without shorting ⁇ cage
  • FIG. 3 shows a partial longitudinal section of a rotor with Kurz briefly strict ⁇ fig
  • Figure 4 shows a partial cross section of the rotor with short-circuit cage
  • a stand 11 has grooves 15 in which there is a winding system which forms winding heads 12 on the end faces of the stator 11.
  • the rotor has grooves 7, in which there are conductors 5, which are connected at the front sides of the rotor in each case by a short-circuit ring 3.
  • the rotor forms a laminated core 1, wherein at the end faces of the rotor molding plates are located, which are shown and explained in more detail in the other figures.
  • the rotor with a shaft 14 rotatably ver ⁇ bound eg shrunk.
  • the rotor may alternatively be constructed of sintered material.
  • FIG 2 shows a laminated core 1 from not shown in detail packetized, preferably stanzmp striv individual sheets, at the front side, a shaped sheet 2 is connected, which corresponds to ⁇ nem cross-section of the present in the laminated core 1 grooves 7 as far as possible.
  • the shaped metal sheet 2 is formed in this way in that, in the axial extension of the laminated core 1, it constitutes a web 6 which absorbs the centrifugal forces.
  • the shaped sheet 2 is advantageously made of a high-strength and highly conductive material.

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  • Induction Machinery (AREA)
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Abstract

Läufer einer Asynchronmaschine mit an den Stirnseiten seines Blechpakets (1), das Nuten (7) zur Aufnahme von Kurzschlussstäben aufweist, wobei die Kurzschlussstäbe auf den jeweiligen Stirnseiten durch einen Kurzschlussring (3) verbunden sind und wobei zusätzliche Formbleche (2) im Bereich der Kurzschlussringe (3) vorhanden sind, die der Paketierung des Blechpakets (1) und der Aufnahme der Fliehkräfte der Kurzschlussringes (3) dienen. Damit lassen sich vergleichsweise hohe Drehzahlen erreichen.

Description

Läufer einer Asynchronmaschine
Die Erfindung betrifft einen Läufer einer Asynchronmaschine für hohe Drehzahlen.
Zur Erhöhung der mechanischen Drehzahlgrenze der Läufer von Asynchronmaschinen, die durch die Festigkeitswerte von Alumi- nium oder Kupfer vorgegeben sind, werden um Umfangsgeschwindigkeiten von bis zu mehr als 150 m/s zu erreichen die Kurzschlussringe speziell armiert. Hierzu muss der Läufer bear¬ beitet werden und ein spezieller Ring zur Aufnahme der Fliehkräfte separat montiert werden.
Eine derartige Konstruktion ist aus der DE 195 21 700 Al be¬ kannt. Dabei wird der vom Blechpaket beabstandete Kurz¬ schlussring u.a. mit einem Schrumpfring versehen.
Aus der DE 199 27 279 Al sind Pressverbände eines von einem Blechpaket beabstandeten Kurzschlussrings bekannt, die die Fliehkräfte des Kurzschlussrings aufnehmen sollen.
Diese Maßnahmen sind konstruktiv äußerst aufwendig umzusetzen und dementsprechend ist der Läufer nur aufwändig herzustel¬ len .
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ei¬ nen Läufer zu schaffen, der in einfacher Art und Weise Um- fangsgeschwindigkeiten von bis zu mehr als 150 m/s standhält und einfach zu montieren bzw. herzustellen ist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen Läufer einer Asynchronmaschine mit an den Stirnseiten seines Blech- pakets, das Nuten zur Aufnahme von Kurzschlussstäben aufweist, wobei die Kurzschlussstäbe auf den jeweiligen Stirn¬ seiten durch einen Kurzschlussring verbunden sind und wobei zusätzliche Formbleche im Bereich der Kurzschlussringe vor- handen sind, die der Paketierung des Blechpakets und der Auf¬ nahme der Fliehkräfte der Kurzschlussringes dienen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch ein Ver- fahren zur Herstellung eines Läufers für Asynchronmaschinen nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Paketieren eines Blechpakets derart, dass im wesentlichen axial verlaufende Nuten vorhanden sind,
- Positionieren von Formblechen an den Stirnseiten des Blech- pakets,
- Einsetzen des Blechpakets mit den Formblechen in eine geeignete Vorrichtung
- Nuten werden mit Kurzschlussstäben versehen
- Kurzschlussringe werden an den Stirnseiten des die Formble- chen aufweisenden Blechpakets vorgesehen.
Durch das Einbringen des oder der Formbleche, wird die Fliehkraftgrenze des Kurzschlusskäfigs, der durch die Kurzschluss¬ stäbe und den Kurzschlussringen gebildet wird im Läufer durch den Stützbalkeneffekt wesentlich erhöht.
Vorteilhafterweise sind diese Formbleche aus einem hochfesten und hochleitfähigen Blech hergestellt. Das Formblech weist zumindest Öffnungen im Bereich des Wellendurchtritts und Nu- ten auf. Dabei entsprechen die geometrischen Abmessungen zumindest den im Blechpaket vorhandenen Abmessungen für Nuten und Wellendurchtritt. Vorteilhafterweise sind dabei die Di¬ mensionen der Formbleche etwas größer.
Vorteilhafterweise werden die Formbleche an dem Blechpaket durch den Kurzschlussring an jeder Stirnseite fixiert. Der Kurzschlussring liegt somit direkt an dem Formblech an, es sind keine Abstandshalter vorhanden.
Die Kurzschlussstäbe können direkt mit dem Kurzschlussring verlötet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird durch ein Aluminium- oder Kupferdruckgussverfahren der gesam- te Kurzschlusskäfig gebildet und gleichzeitig die Formbleche fixiert .
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigt:
FIG 1 eine prinzipiell dargestellte Asynchronmaschine mit KurzSchlusslaufer, FIG 2 einen Teillängsschnitt eines Läufers ohne Kurzschluss¬ käfig,
FIG 3 einen Teillängsschnitt eines Läufers mit Kurzschlusskä¬ fig, FIG 4 einen Teilquerschnitt des Läufers mit Kurzschlusskäfig,
FIG 1 zeigt eine Asynchronmaschine 10 mit einem Kurzschluss¬ läufer in prinzipieller Darstellung. Ein Ständer 11 weist Nuten 15 auf, in denen sich ein Wicklungssystem befindet, das an den Stirnseiten des Ständers 11 Wickelköpfe 12 bildet. Der Läufer weist Nuten 7 auf, in denen sich Leiter 5 befinden, die an den Stirnseiten des Läufers jeweils durch einen Kurzschlussring 3 verbunden sind. Der Läufer bildet ein Blechpaket 1, wobei sich an den Stirnseiten des Läufers Formbleche befinden, die in den weiteren Figuren näher dargestellt und erläutert werden. Der Läufer mit einer Welle 14 drehfest ver¬ bunden z.B. aufgeschrumpft.
Der Läufer kann alternativ dazu auch aus gesintertem Material aufgebaut sein.
FIG 2 zeigt ein Blechpaket 1 aus nicht näher dargestellten paketierten, vorzugsweise stanzpaketierten Einzelblechen, an deren Stirnseite sich ein Formblech 2 anschließt, das in sei¬ nem Querschnitt den im Blechpaket 1 vorhandenen Nuten 7 wei- testgehend entspricht.
FIG 3 zeigt einen Teillängsschnitt eines Druckgussläufers 4, dessen Blechpaket 1 mit einem elektrischen Leiter 5 versehen ist, der in axial verlaufenden Nuten 7 des Blechpakets 1 liegt. An den Stirnseiten des Blechpakets 1 bilden die axial aus den Nuten ragenden Leiterstäbe einen in Umfangsrichtung verlaufenden Kurzschlussring 3. Um die Fliehkräfte, insbeson- dere des Kurzschlussrings 3 bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten von größer 150 m/s aufnehmen zu können, ist das Formblech 2 derart ausgebildet, dass es in axialer Verlängerung des Blechpakets 1 einen Steg 6 darstellt, der die Fliehkräfte aufnimmt. Das Formblech 2 ist vorteilhafterweise aus einem hochfesten und hochleitfähigen Werkstoff.
FIG 4 zeigt in einem Teilquerschnitt das Blechpaket 1 mit den in Nuten 7 liegenden Leitern 5, die an den Stirnseiten des Blechpakets 1 als Kurzschlussring kurzgeschlossen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Läufer einer Asynchronmaschine mit an den Stirnseiten seines Blechpakets (1), das Nuten (7) zur Aufnahme von Kurz- schlussstäben aufweist, wobei die Kurzschlussstäbe auf den jeweiligen Stirnseiten durch einen Kurzschlussring (3) verbunden sind und wobei zusätzliche Formbleche (2) im Bereich der Kurzschlussringe (3) vorhanden sind, die der Paketierung des Blechpakets (1) und der Aufnahme der Fliehkräfte der Kurzschlussringes (3) dienen.
2. Läufer einer Asynchronmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Formble¬ che (2) zumindest einen axialen Teil des Kurzschlussrings (3) überdecken.
3. Läufer einer Asynchronmaschine nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Nuten
(7) geschrägt ausgeführt sind.
4. Läufer einer Asynchronmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Nuten (7) geschlossen oder halboffen ausgeführt sind.
5. Verfahren zur Herstellung eines Läufers für Asynchronma¬ schinen nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Schritte:
- Paketieren eines Blechpakets (1) derart, dass im wesentli- chen axial verlaufende Nuten (7) vorhanden sind,
- Positionieren von Formblechen (2) an den Stirnseiten des Blechpakets (1) ,
- Einsetzen des Blechpakets (1) mit den Formblechen (2) in eine geeignete Vorrichtung - Nuten (7) werden mit Kurzschlussstäben versehen
- Kurzschlussringe (3) werden an den Stirnseiten des die Formbleche (2) aufweisenden Blechpakets (1) angebracht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, dass Kurzschlussringe (3) und Kurzschluss¬ stäbe durch einen Druckgießvorgang erzeugt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, dass der Druckgießvorgang mit Aluminium oder Kupfer durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass das Formblech (2) vor dem Druckgießvorgang mit Flussmittel vorbehandelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass vorgefertigte Kurzschlussstäbe und Kurzschlussringe (3) durch einen Lötvorgang verbunden werden.
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