WO2016012135A1 - Kurzschlussring sowie rotor für eine elektrische maschine - Google Patents

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WO2016012135A1
WO2016012135A1 PCT/EP2015/062093 EP2015062093W WO2016012135A1 WO 2016012135 A1 WO2016012135 A1 WO 2016012135A1 EP 2015062093 W EP2015062093 W EP 2015062093W WO 2016012135 A1 WO2016012135 A1 WO 2016012135A1
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short
annular body
circuit ring
wall
circuit
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PCT/EP2015/062093
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Markus Heidrich
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • the present invention relates to a short-circuit ring for a rotor and a rotor for an electric machine.
  • electrically powered vehicles for example
  • Asynchronous machines used These have a rotor which is designed as a squirrel-cage rotor. In this case, usually a rotor laminated core is used, which is connected via rods. At the end surfaces while shorting rings are provided, which are designed as a so-called cage. There are two ways of making the shorting rings. On the one hand, the short-circuit ring can be produced by casting. Alternatively, a mating of rods and shorting rings on the
  • the short-circuit ring according to the invention for an electrical machine with the features of claim 1 has the advantage that the short-circuit ring of an integral strip material, such as a metal sheet, can be produced.
  • the short-circuit ring according to the invention is very simple and inexpensive manufactured and assembled. In particular, complicated reworking as in cast short circuit rings are not necessary.
  • the short-circuit ring according to the invention can be produced quickly and in large numbers by means of a bending process.
  • the short-circuit ring according to the invention has a one-piece, meander-shaped annular body of the strip material, wherein the strip material in the initial form has a rectangular shape, so that virtually no waste is produced in the production.
  • the rectangular strip material is then formed into the desired meandering shape of the ring body with a plurality of threads (loops).
  • the one-piece annular body is preferably formed meandering in the circumferential direction.
  • Short-circuit ring of a one-piece strip material which is easy and inexpensive to produce by forming the strip material.
  • the dependent claims show preferred developments of the invention.
  • the ring body has a plurality of double wall regions with a first and a second wall.
  • the deformation of the strip material takes place in such a way that double wall regions are present on the meandering annular body.
  • the choice of tolerances can be made larger, so that the production of the meandering annular body can be further reduced.
  • the meander-shaped annular body comprises a plurality of in
  • the meander-shaped annular body can be produced particularly easily from the strip material.
  • the meanders are preferably arranged alternately on the inner and outer circumference of the annular body. More preferably, the double wall areas of the annular body extend in
  • the first and second walls of the double wall regions in a radially outwardly directed direction of the annular body by means of a arcuate outer connecting portion interconnected, which forms meanders.
  • a very compact short-circuit ring can be provided.
  • this gap is then filled after assembly on a rotor front side with a solder or other conductive material.
  • the short-circuit ring further comprises arcuate, inner connecting portions which connect adjacent double-wall portions with each other.
  • the inner connection areas preferably have a small radius which is adapted to the radius of short-circuit bars.
  • the meander-shaped annular body comprises a plurality of meanders directed in the axial direction of the annular body. There are arcuate connection areas in
  • Double wall regions of the annular body while in the axial direction Double wall regions of the annular body while in the axial direction.
  • the short-circuit ring comprises at least one
  • Air circulation blade preferably a plurality of
  • Air circulation blades projecting from the ring body.
  • Air circulation blades are preferably in the axial direction of the
  • the air circulation blades are preferably arranged on at least one of the walls of the double wall regions.
  • the air circulation blades are provided on the strip material. During the forming process of the strip material to the meandering annular body, the air circulation blades are then automatically to the corresponding, previously selected position, on
  • the annular body has a chamfer at edge regions.
  • the chamfer can also be embossed during the production process (bending).
  • the meander-shaped annular body is formed such that between adjacent double-wall areas receiving sections for
  • Receiving rod ends of short-circuit bars of a rotor are present. Particularly preferably, the receiving portions between the
  • Double wall areas thereby formed tapering, in particular conically tapered are thereby formed tapering, in particular conically tapered.
  • the present invention relates to a rotor for an electric machine, comprising a short-circuit ring according to the invention.
  • the rotor according to the invention preferably further comprises short-circuit bars, which protrude into receiving sections of the short-circuit ring.
  • the short-circuiting rods are designed such that at least one of the short-circuiting rods protrudes beyond the short-circuiting ring in order to effect air circulation during operation.
  • a short-circuit bar, or a plurality of short-circuit bars takes over the air circulation and thus an improved cooling of the rotor.
  • the shorting bars of the rotor further preferably have one
  • Shorting bars in cross section on a teardrop shape are Shorting bars in cross section on a teardrop shape.
  • a positive connection or a frictional connection is provided between the short-circuit bars of the rotor and the short-circuit ring.
  • a solder joint or a welded joint is provided between the short-circuit bars and the short-circuit ring. Solder or welding material is preferred in double wall areas on
  • Short-circuit ring also provided such that this can get into the gap between the double wall areas.
  • the invention further relates to an electrical machine with a
  • the Electric machine is particularly preferably used in vehicles, in particular as an electric drive of a vehicle.
  • the present invention relates to a method for producing a short-circuit ring.
  • the method comprises the steps of providing a strip-shaped, one-piece strip material and the forming, in particular bending the strip material to a meandering, one-piece annular body.
  • the strip material is preferably deformed in such a way that the ring body is formed with a non-closed abutting edge. More preferably, the forming steps are carried out such that alternately
  • Meander formed on an inner periphery and an outer periphery of the annular body. More preferably, the meander on the inner circumference of a different radius than the meander on the outer circumference, preferably a larger radius on the inner circumference.
  • the material for the short-circuiting ring it is preferable to use aluminum or copper or a copper-containing material, e.g. a copper-beryllium alloy used. drawing
  • Figure 1 is a schematic, perspective view of a rotor
  • Figure 2 is a schematic representation of an assembly step of
  • Figure 3 is a schematic representation of the short-circuit ring of FIG.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a short-circuiting ring according to a second exemplary embodiment of the invention
  • Figure 5 is a schematic partial view of a short-circuit ring according to a third embodiment of the invention
  • Figures 6 and 7 are schematic representations of a short-circuit ring and a
  • Figure 8 is a schematic representation of a rotor
  • Figure 9 is a schematic representation of a short-circuit ring
  • the rotor 2 comprises a laminated core of a plurality of sheets 3, which are interconnected by means of a plurality of short-circuit bars 4 in the axial direction X-X.
  • the short-circuiting rods 4 have a tapering, drop-shaped cross-sectional shape.
  • Shorting bars 4 are doing something from the last plate 3 of the rotor.
  • FIGS. 2 and 3 show in detail the short-circuit ring 1 according to the invention.
  • the short-circuit ring 1 is manufactured in one piece from a strip material.
  • the short-circuit ring 1 comprises a meander-shaped annular body 7.
  • Strip material is bent meandering in the circumferential direction, so that a plurality of reciprocating meanders is formed.
  • the ring body 7 of the short-circuit ring 1 comprises double-wall regions 10 with a first wall 1 1 and a second wall 12.
  • the meanders are directed in the radial direction R.
  • the meanders are alternately provided on the inner and outer circumference of the annular body.
  • all meanders with a large radius are provided on the inner circumference of the annular body and all meanders with a small radius are provided on the outer circumference of the annular body.
  • Short-circuit ring 1 is formed such that between the
  • Double wall portions 10 each receiving portions 5 are provided for receiving the end portions of the short-circuiting rods 4.
  • the receiving portions 5 are tapered conically, corresponding to the conically tapered cross-section of the short-circuiting rods 4th
  • the short-circuit ring according to the invention has the advantage that it can be produced from an integral strip material exclusively by means of bending. Due to the meandering shape of the
  • Short-circuit ring can also be prevented that it dissolves, for example due to high centrifugal forces from the rotor.
  • Figure 2 shows the assembly process of the short-circuit ring 1 of the invention on the rotor 2. This must, as indicated by the arrow A, be applied only in the axial direction X-X of the rotor over the end portions of the shorting bars 4. Since the receiving sections 5 and the cross-sections of the short-circuiting rods 4 have the same geometric shape, this can be done easily, so that a positive connection is present (see FIG. 1).
  • the short-circuit ring is bent from a rectangular strip of strip material, wherein a beginning 18 of the strip material and an end 19 of the
  • Band material in a wall of the double wall regions 10 form a shock 17. If the positive connection between the short-circuit ring 1 and the end regions of the short-circuiting rods 4 is not regarded as sufficient fixation, the short-circuiting ring 1 can additionally be soldered or welded,
  • soldering material or welding material is also particularly preferred
  • the short-circuit ring 1 is a one-piece component, no parts can be solved.
  • the one-piece short-circuit ring according to the invention forms a multiplicity of advantages over the short-circuit ring already proposed in the prior art from a large number of individual parts.
  • Short circuit ring 1 also held self-reinforcing.
  • the gap 15 is open in the radially inward direction.
  • meander-shaped ring body 7 is characterized by a plurality of meanders, which in
  • FIG. 4 shows a short-circuit ring 1 according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • the short-circuit ring of the second embodiment no shock 1 7.
  • a beginning 18 and an end 19 of the strip material are each provided on a double wall portion 10, wherein the beginning 18 and the end 19 of the strip material each forming a radially inwardly directed direction
  • FIG. 5 shows a part of a short-circuit ring 1 according to a third one
  • Embodiment has at edges of the strip material in addition, preferably on one side, still a chamfer 6.
  • the chamfer 6 is formed at the edges of the walls 11, 12 of the double-wall regions 10 as well as at the inner connection region 14.
  • Figures 6 and 7 show a short-circuit ring 1 according to a fourth
  • Embodiment wherein additionally air circulation blades 16 are provided.
  • the air circulation blades 16 are arranged such that they protrude from the annular body 7 of the short-circuit ring 1 in the axial direction X-X.
  • the air circulation blades 16 are already in the one-piece strip material, e.g. by punching, and are provided by the
  • Air circulation blades 1 6, in particular cooling of the electric machine can be improved.
  • FIG. 8 shows a short-circuit ring 1 according to a fifth exemplary embodiment of the invention.
  • Shorting rods 4 something about the short-circuit ring 1 before. As a result, increased convection and thus improved heat dissipation can be achieved during rotation. In this case, it is possible for the short-circuiting rods 4 to be provided such that adjacent short-circuiting rods have different protruding lengths. It should be noted that it is also possible that the length of the protruding portion of the end portions of
  • Shorting bars 4 above the shorting ring is the same.
  • FIG. 9 shows a short-circuit ring 1 according to a sixth
  • the short-circuit ring 1 is indeed formed meandering in the circumferential direction, but the loops of the meander in
  • Axial direction X-X formed.
  • double-wall regions 10 are again formed, which are arranged between adjacent short-circuiting rods 4.
  • the outer connection regions 13 form the axial termination of the rotor 2 (see FIG. 9).
  • the outer connection regions 13 have a larger radius than the inner connection regions 14.
  • Embodiment is thereby attached in the axial direction X-X on the end face of the rotor 2 and can be additionally soldered or welded.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kurzschlussring für eine elektrische Maschine, umfassend einen aus einem einstückigen Bandmaterial gefertigten, mäanderförmigen, einstückigen Ringkörper (7). Ferner betrifft die Erfindung einen Rotor für eine elektrische Maschine.

Description

Beschreibung
Titel
Kurzschlussrinq sowie Rotor für eine elektrische Maschine Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kurzschlussring für einen Rotor sowie einen Rotor für eine elektrische Maschine. Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen werden beispielsweise
Asynchronmaschinen verwendet. Diese besitzen einen Rotor, welcher als Kurzschlussläufer ausgebildet ist. Hierbei wird üblicherweise ein Rotorblechpaket verwendet, welches über Stäbe verbunden ist. An den Stirnflächen sind dabei Kurzschlussringe vorgesehen, die als ein sogenannter Käfig ausgebildet sind. Hierbei gibt es zwei Möglichkeiten der Herstellung der Kurzschlussringe. Zum einen kann der Kurzschlussring durch Gießen hergestellt werden. Alternativ kann auch ein Zusammenstecken von Stäben und Kurzschlussringen auf das
Rotorpaket mit anschließendem elektrischem Verbinden mittels Löten oder Schweißen oder dergleichen erfolgen. Hierbei werden die Ausnehmungen für die Stäbe mittels spanabhebenden Verfahren, z.B. Fräsen aus dem Vollen, hergestellt. Diese Herstellungsvarianten der Kurzschlussringe sind dabei sehr aufwändig und teuer und insbesondere auch nur mit kleinen Toleranzen behaftet, so dass bei der Herstellung hohe Kosten anfallen. Beispiele für die Herstellung von Kurzschlussringen sind in der US 2013/0069476 A1 oder der US
2007/0284953 A1 beschrieben.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Kurzschlussring für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass der Kurzschlussring aus einem einstückigen Bandmaterial, z.B. einem Blech, herstellbar ist. Dadurch kann der erfindungsgemäße Kurzschlussring sehr einfach und kostengünstig gefertigt und montiert werden. Insbesondere sind aufwändige Nacharbeiten wie bei gegossenen Kurzschlussringen nicht notwendig. Der erfindungsgemäße Kurzschlussring kann mittels eines Biegeverfahrens schnell und in großer Stückzahl hergestellt werden. Der erfindungsgemäße Kurzschlussring weist einen einstückigen, mäanderförmigen Ringkörper aus dem Bandmaterial auf, wobei das Bandmaterial in der Ausgangsform eine Rechteckform aufweist, so dass in der Fertigung praktisch kein Abfall anfällt. Das rechteckige Bandmaterial wird dann in die gewünschte mäanderförmige Form des Ringkörpers mit einer Vielzahl von Mändern (Schleifen) umgeformt. Der einstückige Ringkörper ist dabei bevorzugt in Umfangsrichtung mäandrierend gebildet. Somit offenbart die vorliegende Erfindung eine vollständig neue Art zur Herstellung eines
Kurzschlussrings aus einem einstückigen Bandmaterial, welcher einfach und kostengünstig mittels Umformen des Bandmaterials herstellbar ist. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise weist der Ringkörper eine Vielzahl von Doppelwandbereichen mit einer ersten und einer zweiten Wand auf. Die Umformung des Bandmaterials erfolgt dabei derart, dass Doppelwandbereiche am mäanderförmigen Ringkörper vorhanden sind. Hierdurch kann insbesondere die Wahl von Toleranzen größer erfolgen, so dass die Herstellung des mäanderförmigen Ringkörpers weiter verbilligt werden kann.
Bevorzugt umfasst der mäanderförmige Ringkörper eine Vielzahl von in
Radialrichtung des Ringkörpers gerichteten Mäander. Dadurch kann der mäanderförmige Ringkörper besonders einfach aus dem Bandmaterial hergestellt werden. Die Mäander sind bevorzugt abwechselnd am inneren und äußeren Umfang des Ringkörpers angeordnet. Weiter bevorzugt verlaufen die Doppelwandbereiche des Ringkörpers in
Radialrichtung des Ringkörpers. Dabei sind bevorzugt alle in Radialrichtung gerichteten Bereiche des Ringkörpers als Doppelwandbereiche ausgebildet. Hierdurch kann ein mäanderförmiger Ringkörper mit besonders großem
Toleranzausgleich bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt sind die erste und zweite Wand der Doppelwandbereiche in radial nach außen gerichteter Richtung des Ringkörpers mittels eines bogenförmigen äußeren Verbindungsbereichs miteinander verbunden, welcher Mäander bildet. Hierdurch kann ein sehr kompakter Kurzschlussring bereitgestellt werden. Bevorzugt ist zwischen der ersten und zweiten Wand des Doppelwandbereichs ein Spalt vorhanden, welcher in radial nach innen gerichteter Richtung des Ringkörpers offen ist. Vorzugsweise wird dieser Spalt nach einer Montage auf eine Rotorstirnseite anschließend mit einem Lot oder anderen leitfähigen Material gefüllt.
Weiter bevorzugt umfasst der Kurzschlussring ferner bogenförmige, innere Verbindungsbereiche, welche benachbarte Doppelwandbereiche miteinander verbinden. Die inneren Verbindungsbereiche weisen bevorzugt einen kleinen Radius auf, der an den Radius von Kurzschlussstäben angepasst ist.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der mäanderförmige Ringkörper eine Vielzahl von in Axialrichtung des Ringkörpers gerichteten Mäandern. Dabei sind bogenförmige Verbindungsbereiche im
Vergleich zum mäanderförmigen Ringkörper mit in Radialrichtung verlaufenden Mäandern um 90° gedreht angeordnet. Weiterhin bevorzugt verlaufen
Doppelwandbereiche des Ringkörpers dabei in Axialrichtung.
Weiter bevorzugt umfasst der Kurzschlussring wenigstens eine
Luftzirkulationsschaufel, vorzugsweise eine Vielzahl von
Luftzirkulationsschaufeln, welche vom Ringkörper vorstehen. Die
Luftzirkulationsschaufeln stehen dabei bevorzugt in Axialrichtung des
Ringkörpers vor und verbessern eine Kühlung des Kurzschlussrings.
Die Luftzirkulationsschaufeln sind vorzugsweise an wenigstens einer der Wände der Doppelwandbereiche angeordnet. Dadurch können schon z.B. während des
Stanzvorgangs des Bandmaterials die Luftzirkulationsschaufeln am Bandmaterial vorgesehen werden. Während des Umformvorgangs des Bandmaterials zum mäanderförmigen Ringkörper werden die Luftzirkulationsschaufeln dann automatisch an die entsprechende, vorher ausgewählte Position, am
Kurzschlussring angeordnet. Für eine besonders einfache Montage, insbesondere an einer Stirnseite des Kurzschlussrings, weist der Ringkörper an Kantenbereichen eine Fase auf. Die Fase kann auch im Fertigungsprozess (Biegen) angeprägt werden.
Weiter bevorzugt ist der mäanderförmige Ringkörper derart gebildet, dass zwischen benachbarten Doppelwandbereichen Aufnahmeabschnitte zur
Aufnahme von Stabenden von Kurzschlussstäben eines Rotors vorhanden sind. Besonders bevorzugt sind die Aufnahmeabschnitte zwischen den
Doppelwandbereichen dabei sich verjüngend ausgebildet, insbesondere sich konisch verjüngend.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen Rotor für eine elektrische Maschine, umfassend einen erfindungsgemäßen Kurzschlussring.
Der erfindungsgemäße Rotor umfasst ferner bevorzugt Kurzschlussstäbe, welche in Aufnahmeschnitte des Kurzschlussringes vorstehen. Besonders bevorzugt sind die Kurzschlussstäbe dabei derart ausgebildet, dass wenigstens einer der Kurzschlussstäbe über den Kurzschlussring vorsteht, um im Betrieb eine Luftzirkulation zu bewirken. Dadurch übernimmt ein Kurzschlussstab, oder mehrere Kurzschlussstäbe, die Luftzirkulation und somit eine verbesserte Kühlung des Rotors.
Die Kurzschlussstäbe des Rotors weisen weiter bevorzugt einen sich
verjüngenden Querschnitt auf. Besonders bevorzugt weisen die
Kurzschlussstäbe im Querschnitt eine Tropfenform auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist zwischen den Kurzschlussstäben des Rotors und dem Kurzschlussring eine formschlüssige Verbindung oder eine kraftschlüssige Verbindung vorgesehen. Alternativ ist zwischen den Kurzschlussstäben und dem Kurzschlussring eine Lötverbindung oder eine Schweißverbindung vorgesehen. Lötmaterial oder Schweißmaterial wird dabei bevorzugt bei Doppelwandbereichen am
Kurzschlussring auch derart vorgesehen, dass dieses in den Spalt zwischen den Doppelwandbereichen gelangen kann.
Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine mit einem
erfindungsgemäßen Kurzschlussring bzw. einem erfindungsgemäßen Rotor. Die elektrische Maschine wird dabei besonders bevorzugt in Fahrzeugen, insbesondere als elektrischer Antrieb eines Fahrzeugs, verwendet.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussrings. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens eines streifenförmigen, einstückigen Bandmaterials und des Umformens, insbesondere Umbiegens des Bandmaterials zu einem mäanderförmigen, einstückigen Ringkörper. Bevorzugt wird das Bandmaterial dabei derart umgeformt, dass der Ringkörper mit einer nicht geschlossenen Stoßkante ausgebildet ist. Weiter bevorzugt werden die Umformschritte derart ausgeführt, dass abwechselnd
Mäander an einem Innenumfang und einem Außenumfang des Ringkörpers ausgebildet werden. Weiter bevorzugt weisen die Mäander am Innenumfang einen unterschiedlichen Radius als die Mäander am Außenumfang auf, bevorzugt einen größeren Radius am Innenumfang.
Als Material für den Kurzschlussring wird vorzugsweise Aluminium oder Kupfer oder ein Kupfer enthaltendes Material, z.B. eine Kupfer-Beryllium-Legierung, verwendet. Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung sind dabei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Rotors
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 2 eine schematische Darstellung eines Montageschritts des
Rotors von Figur 1 ,
Figur 3 eine schematische Darstellung des Kurzschlussrings von Figur
1 ,
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Kurzschlussrings gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 5 eine schematische Teilansicht eines Kurzschlussrings gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figuren 6 und 7 schematische Darstellungen eines Kurzschlussrings und eines
Rotors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der
Erfindung,
Figur 8 eine schematische Darstellung eines Rotors und
Kurzschlussrings gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der
Erfindung, und
Figur 9 eine schematische Darstellung eines Kurzschlussrings und
Rotors gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 ein Kurzschlussring 1 für einen Rotor 2 einer elektrischen Maschine im Detail beschrieben.
Der Rotor 2 umfasst ein Blechpaket aus einer Vielzahl von Blechen 3, welche mittels einer Vielzahl von Kurschlussstäben 4 in Axialrichtung X-X miteinander verbunden sind. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, weisen die Kurzschlussstäbe 4 eine sich verjüngende, tropfenförmige Querschnittsform auf. Die
Kurzschlussstäbe 4 stehen dabei etwas vom letzten Blech 3 des Rotors vor.
Die Figuren 2 und 3 zeigen im Detail den erfindungsgemäßen Kurzschlussring 1 . Der Kurzschlussring 1 ist einstückig aus einem Bandmaterial gefertigt. Der Kurzschlussring 1 umfasst einen mäanderförmigen Ringkörper 7. Das
Bandmaterial ist dabei in Umfangsrichtung mäandrierend umgebogen, so dass eine Vielzahl von hin- und hergehenden Mäandern gebildet ist.
Der Ringkörper 7 des Kurzschlussrings 1 umfasst dabei Doppelwandbereiche 10 mit einer ersten Wand 1 1 und einer zweiten Wand 12. Die beiden Wände 1 1 und
12 eines Doppelwandbereichs sind dabei jeweils mittels eines bogenförmigen, äußeren Verbindungsbereichs 13 mit kleinem Radius verbunden. Zueinander benachbarte Doppelwandbereiche sind mittels eines bogenförmigen inneren Verbindungsbereichs 14 verbunden, welcher einen Mäander bildet. Die Mäander sind in Radialrichtung R gerichtet. Die Mäander sind dabei abwechselnd am inneren und äußeren Umfang des Ringkörpers vorgesehen. Bevorzugt sind alle Mäander mit großem Radius am inneren Umfang des Ringkörpers vorgesehen und alle Mäander mit kleinem Radius am äußeren Umfang des Ringkörpers vorgesehen.
Wie aus Figur 2 und 3 ersichtlich ist, verlaufen alle Doppelwandbereiche 10 in einer Radialrichtung R des Kurzschlussrings 1 . Der mäandrierende
Kurzschlussring 1 ist dabei derart gebildet, dass zwischen den
Doppelwandbereichen 10 jeweils Aufnahmeabschnitte 5 zur Aufnahme der Endbereiche der Kurzschlussstäbe 4 vorgesehen sind.
Die Aufnahmeabschnitte 5 sind dabei sich konisch verjüngend ausgebildet, entsprechend dem konisch sich verjüngenden Querschnitt der Kurzschlussstäbe 4.
Im Unterschied zu den bisher im Stand der Technik aus einem Vollmaterial hergestellten Kurzschlussringen weist der erfindungsgemäße Kurzschlussring den Vorteil auf, dass er aus einem einstückigen Bandmaterial ausschließlich mittels Umbiegen herstellbar ist. Durch die mäandrierende Form des
Kurzschlussrings kann ferner verhindert werden, dass dieser sich beispielweise aufgrund von hohen Fliehkräften vom Rotor löst.
Figur 2 zeigt den Montagevorgang des erfindungsgemäßen Kurzschlussrings 1 auf den Rotor 2. Dieser muss, wie durch den Pfeil A angedeutet, lediglich in Axialrichtung X-X des Rotors über die Endbereiche der Kurzschlussstäbe 4 aufgebracht werden. Da die Aufnahmeabschnitte 5 und die Querschnitte der Kurzschlussstäbe 4 eine gleiche geometrische Form aufweisen, kann dies einfach erfolgen, so dass eine formschlüssige Verbindung vorhanden ist (vergleiche Figur 1 ).
Der Kurzschlussring wird dabei aus einem rechteckigen Bandmaterialstreifen gebogen, wobei ein Anfang 18 des Bandmaterials und ein Ende 19 des
Bandmaterials in einer Wand der Doppelwandbereiche 10 einen Stoß 17 bilden. Falls der Formschluss zwischen dem Kurzschlussring 1 und den Endbereichen der Kurzschlussstäbe 4 nicht als ausreichende Fixierung angesehen wird, kann zusätzlich der Kurzschlussring 1 noch mittels Löten oder Schweißen,
insbesondere Laserschweißen, an den Kurzschlussstäben 4 befestigt werden. Besonders bevorzugt wird dabei auch Lötmaterial oder Schweißmaterial in einem
Spalt 15, welcher zwischen den Wänden 1 1 , 12 der Doppelwandbereiche 10 jeweils vorhanden ist, eingefügt. Hierdurch wird eine besonders sichere Fixierung des Kurzschlussrings am Rotor 2 bei gleichzeitiger elektrischer Kontaktierung erreicht.
Da der Kurzschlussring 1 ein einstückiges Bauteil ist, können sich keine Teile lösen. Dadurch bildet der erfindungsgemäße einstückige Kurzschlussring eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber dem aus dem Stand der Technik schon vorgeschlagenen Kurzschlussring aus einer Vielzahl von Einzelteilen. Weiterhin wird durch die Geometrie des mäanderförmigen Ringkörpers des
Kurzschlussrings 1 und den Querschnitt der Kurzschlussstäbe 4 der
Kurzschlussring 1 auch selbstverstärkend gehalten.
Der Spalt 15 ist in radial nach innen gerichteter Richtung offen. Der
mäanderförmige Ringkörper 7 wird durch eine Vielzahl von Mäandern, welche in
Radialrichtung des Ringkörpers entlang der Umfangsrichtung hin- und hergehend gebogen wurden, bereitgestellt.
Da der erfindungsgemäße Kurzschlussring aus einem einfachen, einstückigen Bandmaterial herstellbar ist, können auch für verschiedene Hersteller von elektrischen Maschinen unterschiedliche Kurzschlussringe unterschiedlicher Breiten (Abmessung der Kurzschlussringe in Axialrichtung X-X des Rotors) bereitgestellt werden. Figur 4 zeigt einen Kurzschlussring 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist der Kurzschlussring des zweiten Ausführungsbeispiels keinen Stoß 1 7 auf. Ein Anfang 18 und ein Ende 19 des Bandmaterials sind dabei jeweils an einem Doppelwandbereich 1 0 vorgesehen, wobei der Anfang 18 und das Ende 19 des Bandmaterials jeweils einen in radial nach innen gerichteter Richtung bildenden
Abschluss bilden. Ansonsten entspricht der Kurzschlussring 1 des zweiten Ausführungsbeispiels dem des ersten Ausführungsbeispiels, so dass auf diese Beschreibung verwiesen werden kann.
Figur 5 zeigt einen Teil eines Kurzschlussrings 1 gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Kurzschlussring 1 des dritten
Ausführungsbeispiels weist an Kantenbereichen des Bandmaterials zusätzlich, vorzugsweise einseitig, noch eine Fase 6 auf. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist die Fase 6 an den Kanten der Wände 1 1 , 12 der Doppelwandbereiche 10 sowie am inneren Verbindungsbereich 14 ausgebildet. Hierdurch wird insbesondere eine Montage des Kurzschlussrings auf den Endbereichen der Kurzschlussstäbe
4 erleichtert. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den
vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene
Beschreibung verwiesen werden kann. Die Figuren 6 und 7 zeigen einen Kurzschlussring 1 gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Kurzschlussring 1 des vierten
Ausführungsbeispiels entspricht im Wesentlichen dem des ersten
Ausführungsbeispiels, wobei zusätzlich noch Luftzirkulationsschaufeln 16 vorgesehen sind. Die Luftzirkulationsschaufeln 16 sind dabei derart angeordnet, dass diese vom Ringkörper 7 des Kurzschlussrings 1 in axialer Richtung X-X vorstehen. Die Luftzirkulationsschaufeln 16 sind dabei schon im einstückigen Bandmaterial, z.B. durch Stanzen, bereitgestellt und werden durch den
Biegevorgang dann an die entsprechend gewünschte Position im fertiggestellten Kurzschlussring positioniert. In diesem Ausführungsbeispiel sind dabei eine Vielzahl von Luftzirkulationsschaufeln 1 6 vorgesehen. Durch die Verwendung der
Luftzirkulationsschaufeln 1 6 kann insbesondere eine Kühlung der elektrischen Maschine verbessert werden.
Figur 8 zeigt einen Kurzschlussring 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine zusätzliche
Luftzirkulation durch in Axialrichtung X-X verlängerte Endbereiche 40 der Kurzschlussstäbe 4 erreicht. Wie aus Figur 8 ersichtlich ist, stehen die
Kurzschlussstäbe 4 etwas über den Kurzschlussring 1 vor. Dadurch kann bei Rotation eine verstärkte Konvektion und somit eine verbesserte Wärmeabfuhr erreicht werden. Hierbei ist es möglich, dass die Kurzschlussstäbe 4 derart vorgesehen werden, dass benachbarte Kurzschlussstäbe unterschiedliche vorstehende Längen aufweisen. Es sei angemerkt, dass es auch möglich ist, dass die Länge des vorstehenden Bereichs der Endbereiche der
Kurzschlussstäbe 4 über dem Kurzschlussring gleich ist.
Figur 9 zeigt einen Kurzschlussring 1 gemäß einem sechsten
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist der Kurzschlussring 1 zwar auch in Umfangsrichtung mäandrierend ausgebildet, jedoch sind die Schleifen der Mäander in
Axialrichtung X-X ausgebildet. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind wiederum Doppelwandbereiche 10 ausgebildet, welche zwischen benachbarten Kurzschlussstäben 4 angeordnet sind. Die äußeren Verbindungsbereiche 13 bilden dabei den axialen Abschluss des Rotors 2 (vergleiche Figur 9). Die äußeren Verbindungsbereiche 13 haben dabei einen größeren Radius als die inneren Verbindungsbereiche 14. Der Kurzschlussring 1 dieses
Ausführungsbeispiels wird dabei in Axialrichtung X-X auf die Stirnseite des Rotors 2 aufgesteckt und kann zusätzlich gelötet oder verschweißt werden.

Claims

Kurzschlussring für eine elektrische Maschine, umfassend einen aus einem einstückigen Bandmaterial gefertigten, mäanderförmigen, einstückigen Ringkörper (7).
Kurzschlussring nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (7) eine Vielzahl von Doppelwandbereichen (10) mit einer ersten Wand (1 1 ) und einer zweiten Wand (12) umfasst.
Kurzschlussring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mäanderförmige Ringkörper (7) eine Vielzahl von in Radialrichtung (R) des Ringkörpers gerichtete Mäander aufweist.
Kurzschlussring nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelwandbereiche (10) des Ringkörpers in Radialrichtung (R) des Ringkörpers verlaufen.
Kurzschlussring nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Wand (1 1 ) und die zweite Wand (12) in einer radial nach außen gerichteten Richtung des Ringkörpers (7) mittels eines bogenförmigen, äußeren Verbindungsbereichs (13) verbunden sind und/oder einen Mäander bildet.
Kurzschlussring nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Wand (1 1 ) und der zweiten Wand (12) ein Spalt (15) vorhanden ist, welcher in radial nach innen gerichteter Richtung des Ringkörpers (7) offen ist.
Kurzschlussring nach einem der Ansprüche 2 bis 6, ferner umfassend bogenförmige, innere Verbindungsbereiche (14), welche benachbarte Doppelwandbereiche (10) miteinander verbinden. Kurzschlussring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mäanderförmige Ringkörper (7) eine Vielzahl von in Axialrichtung (X-X) des Ringkörpers gerichtete Mäander aufweist.
Kurzschlussring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelwandbereiche (1 0) des Ringkörpers in Axialrichtung (X-X) verlaufen.
Kurzschlussring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend Luftzirkulationsschaufeln (16), welche vom Ringkörper (7), insbesondere in Axialrichtung (X-X), vorstehen.
1 1 . Kurzschlussring nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzirkulationsschaufeln (16) an wenigstens einer der Wände der
Doppelwandbereiche (1 0) angeordnet sind.
12. Kurzschlussring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mäanderförmige Ringkörper (7) an
Kantenbereichen zumindest teilweise eine Fase (6) aufweist.
Kurzschlussring nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass der mäanderförmige Ringkörper (7) zwischen benachbarten Doppelwandbereichen (1 0) Aufnahmeabschnitte (5) zur Aufnahme von Endbereichen von Kurzschlussstäben aufweist.
Kurzschlussring nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeabschnitte (5) sich verjüngend ausgebildet sind, insbesondere sich radial nach innen verjüngend.
Rotor für eine elektrische Maschine, umfassend einen Kurzschlussring (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Rotor nach Anspruch 1 5, ferner umfassend Kurzschlussstäbe (4), welche Aufnahmeabschnitte (5) des Kurzschlussrings (1 ) vorstehen. 17. Rotor nach Anspruch 1 5 oder 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens einer der Kurzschlussstäbe (4) über den Kurzschlussring (1 ) in Axialrichtung (X-X) vorsteht, um eine Luftzirkulation zu bewirken. Rotor nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussstäbe (4) einen sich verjüngenden Querschnitt aufweisen, insbesondere einen tropfenförmigen Querschnitt.
Rotor nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung oder eine
Lötverbindung oder eine Schweißverbindung zwischen den
Kurzschlussstäben (4) und dem Kurzschlussring (1 ).
Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussrings, umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines streifenförmigen, einstückigen Bandmaterials, und Umformen des Bandmaterials zu einem mäanderförmigen, einstückigen Ringkörper (7).
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017010685A1 (de) * 2017-11-16 2019-05-16 Wieland-Werke Ag Kurzschlussläufer und Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussläufers
RU2682243C1 (ru) * 2018-05-07 2019-03-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Ротор асинхронного двигателя
EP3595146A1 (de) * 2018-07-12 2020-01-15 Siemens Aktiengesellschaft Rotor mit kurzschlusskäfig, herstellungsverfahren

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1765061U (de) * 1956-11-08 1958-04-17 Loher & Soehne G M B H Kaefiglaeufer fuer asynchronmotoren.
CH398767A (de) * 1961-01-31 1966-03-15 Siemens Ag Stirnverbindung an einer Käfigwicklung einer elektrischen Maschine
DE1275675B (de) * 1964-11-10 1968-08-22 Siemens Ag Kaefigwicklung fuer elektrische Maschinen

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1112452A (en) * 1910-09-06 1914-10-06 Westinghouse Electric & Mfg Co Winding for induction-motors.
US1678912A (en) * 1924-03-05 1928-07-31 Mcleod Robert Stafford Electric motor
US3421135A (en) 1967-03-31 1969-01-07 Illinois Tool Works Terminal board clip
US5144175A (en) * 1991-05-15 1992-09-01 Siemens Energy & Automation, Inc. Cooling fan for electric motors
US8365392B2 (en) 2006-06-13 2013-02-05 Tesla Motors, Inc. Method of fabricating a rotor assembly for an electric motor
US8572837B2 (en) 2006-06-13 2013-11-05 Tesla Motors, Inc. Method for making an efficient rotor for an electric motor
JP5156223B2 (ja) * 2006-12-06 2013-03-06 株式会社日立産機システム 回転電機
DE102013221533A1 (de) 2012-10-26 2014-04-30 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Induktionsrotor und verfahren, um diesen herzustellen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1765061U (de) * 1956-11-08 1958-04-17 Loher & Soehne G M B H Kaefiglaeufer fuer asynchronmotoren.
CH398767A (de) * 1961-01-31 1966-03-15 Siemens Ag Stirnverbindung an einer Käfigwicklung einer elektrischen Maschine
DE1275675B (de) * 1964-11-10 1968-08-22 Siemens Ag Kaefigwicklung fuer elektrische Maschinen

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Publication number Publication date
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