WO2023118179A1 - Rotor for an electric machine, electric machine, and method for manufacturing a rotor for an electric machine - Google Patents

Rotor for an electric machine, electric machine, and method for manufacturing a rotor for an electric machine Download PDF

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WO2023118179A1
WO2023118179A1 PCT/EP2022/087048 EP2022087048W WO2023118179A1 WO 2023118179 A1 WO2023118179 A1 WO 2023118179A1 EP 2022087048 W EP2022087048 W EP 2022087048W WO 2023118179 A1 WO2023118179 A1 WO 2023118179A1
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WO
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rotor
short
circuit ring
circuit
ring arrangement
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/087048
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German (de)
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Inventor
Martin STÖCK
Roland BUOL
Fabian LOSCH
Daniel FREI
Original Assignee
Jheeco E-Drive Ag
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a rotor for an electrical machine according to the preamble of claim 1, an electrical machine according to the preamble of claim 14 and a method for producing a rotor for an electrical machine according to the preamble of claim 15.
  • a rotor for an electrical machine essentially comprises a rotor shaft and a rotor core, the rotor core comprising at least one short-circuit ring arrangement and a rotor bar, the short-circuit ring arrangement being equipped with an opening for receiving an end of the rotor bar, the rotor bar being connected to the short-circuit ring arrangement by means of a welded connection connected is.
  • Such a rotor for an electrical machine and the related production methods are known, for example, from the publications CH 658 959 A5, EP 2 804297 A2, DE 102016 203 143 A1 and EP 3297 142 A1.
  • the short-circuit bars are connected here to the short-circuit rings by means of welding. High demands are placed on the welded joints for a number of reasons.
  • the welded connection should be sufficiently mechanically stable so that, for example, imbalances can be avoided.
  • Another challenge is to create a highly conductive connection between rotor bars and short-circuit rings, especially when rotor bar windings are used. Due to the rotor bar windings, fewer turns per slot are possible than with the pull-in winding, eg in the case of the stranded wire winding usually 2 turns per slot, with the hairpin 4 to 10 turns per slot. As a result, the number of phase windings is limited by the winding technology, which must be compensated for by a higher number of slots per pole and phase. This increases the mag again. per pole. However, the total stray inductance drops because the double-linked stray inductance drops sharply due to the higher number of slots.
  • the leakage inductance In order to compensate for the converter-related additional losses due to phase current ripples in the ASM, the leakage inductance must be artificially increased, which now has to be done by the slot leakage inductance. With the given design, this can only be achieved with deeper rotor grooves without loss of performance be reached. In order to save costs, as few short-circuit rings as possible are used. However, this means that the copper rods must be connected to them over as large an area as possible.
  • this object is achieved by a rotor having the characterizing features of claim 1.
  • the welded connection is produced by means of deep welding. This makes it possible to electrically and mechanically connect the rotor bar and the short-circuit ring arrangement over a large area. This results in great stability and good electrical conductivity, so that high speeds can be achieved without the risk of imbalances or with only a low probability of imbalances.
  • different materials can also be easily connected to one another by deep-penetration welding.
  • the rotor stack comprises a number of rotor disks arranged axially one behind the other are received between the first shorting ring assembly and a second shorting ring assembly.
  • the short-circuit ring arrangement comprises at least one short-circuit ring, preferably two or more short-circuit rings, preferably three or four short-circuit rings, which are preferably arranged one behind the other in the axial direction.
  • the rotor core is equipped with a mount for the rotor bar, the mount in particular comprising recesses in the rotor disks and an opening in the first short-circuit ring arrangement and an opening in the second short-circuit ring arrangement.
  • a mount for the rotor bar the mount in particular comprising recesses in the rotor disks and an opening in the first short-circuit ring arrangement and an opening in the second short-circuit ring arrangement.
  • One rotor bar or several rotor bars are respectively accommodated in the receptacle, which preferably runs parallel to the rotor shaft.
  • the rotor stack is preferably equipped with a number of recesses and accordingly with a number of rotor bars.
  • the rotor bar and the short-circuit ring arrangement consist of different materials, in particular the rotor bar comprises a material made of copper or a copper alloy and the short-circuit ring arrangement comprises a material made of high-strength copper or a high-strength copper alloy, which in any case has a higher strength than the material used for the rotor bar.
  • the welded connection exists over the entire contour of the end face of the rotor bar or over the entire radial extent of the rotor bar.
  • the weld joint has a ratio of weld seam width on the surface to weld seam depth of 3:10 to 1:12, in particular 2:10, 1:10, particularly preferably 1:12.
  • the welded joint has a weld seam depth of 6 to 25 mm, preferably 22 mm.
  • the weld seams of the welded connection are designed in such a way that the short-circuit rings of the short-circuit ring arrangement are connected in a materially bonded manner. According to an alternative embodiment of the present invention, it can be provided that the short-circuit rings of the short-circuit ring arrangement are not connected in a materially bonded manner.
  • At least one steel disc is provided between the short-circuit rings. This advantageously results in a mechanical reinforcement or support.
  • the short-circuit ring has a thickness of 1.5 to 1.9 mm, preferably 1.7 mm.
  • the rotor is an aluminum rotor.
  • a further object of the present invention is to propose an improved electric machine, in particular an electric motor or an electric generator. According to the invention, this object is achieved by an electrical machine with the characterizing features of claim 14.
  • a further object of the present invention is to propose an improved method for producing a rotor, in particular to propose a method with which a fast-rotating rotor and/or a rotor that can be subjected to high current intensities or short-circuit rings and rotor bars made of different materials can be advantageously produced.
  • this object is achieved by a method having the characterizing features of claim 15. Because the welded connection between the rotor bar and the short-circuit ring arrangement is carried out by deep welding, the disadvantages outlined above can be overcome, or at least mitigated, and the advantages mentioned can be achieved.
  • the deep welding is carried out by means of laser beam deep welding or electron beam deep welding.
  • the welded connection is made by axial deep welding or by radial deep welding, in particular down to the bottom of the cutout of the short-circuit ring arrangement.
  • the welding process for producing the welded connection is carried out with a power of 0.5 to 1.5 megawatts per square centimeter, preferably 1 megawatt per square centimeter.
  • the short-circuit rings can be mounted as a short-circuit ring arrangement and in particular to be held together by knobs.
  • the short-circuit rings are therefore preferably assembled as a package (with or without steel discs).
  • the pack is preferably held together by nubs (as in stamped packs).
  • the short-circuit rings are held on the rotor shaft in a twist-tested manner.
  • a gap for a cooling fluid in particular an oil cooling, is provided between the short-circuit rings.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a rotor according to the invention for an electrical machine
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the rotor according to the invention for an electrical machine from FIG. 1 in a perspective view
  • FIG. 3 shows an enlarged detail of the rotor according to the invention for an electrical machine from FIGS. 1 and 2 in a cross-sectional representation.
  • the following reference symbols are used in the figures:
  • An electric machine according to the invention which is preferably an electric motor, but in particular can also be an electric generator, essentially comprises a rotor R according to the invention and a stator (not shown in FIG. 1).
  • a rotor according to the invention for an electrical machine essentially comprises a rotor shaft 1 and a rotor core 2, the rotor core 2 comprising at least a first short-circuit ring arrangement 21 and a rotor bar 24, the first short-circuit ring arrangement 21 having an opening 214 for receiving one end of the rotor bar 24 is equipped, wherein the rotor bar 24 is connected to the first short-circuit ring arrangement 21 , in particular in the opening 214 , by means of a welded joint.
  • the rotor R preferably comprises the rotor shaft 1 and the rotor stack 2, with the rotor stack 2, as can be seen from Figure 3, essentially comprising a number of rotor disks 23 arranged axially one behind the other, which are accommodated between the first short-circuit ring arrangement 21 and a second short-circuit ring arrangement 22 .
  • the rotor core 2 is held on the rotor shaft 1 in a torque-proof manner. According to an embodiment that is not shown, it can be provided that the rotor core 2 is clamped between a first thrust washer and a second thrust washer, with the thrust washers or at least one of the thrust washers in turn being non-rotatably connected to the rotor shaft 1 .
  • the rotor core 2 is equipped with a receptacle 25 for the rotor bar 24 .
  • the rotor R or the rotor stack 2 is preferably equipped with a plurality of rotor bars 24 so that the rotor stack 2 is equipped with a corresponding number of receptacles 25 .
  • Each receptacle 25 can preferably accommodate both one and multiple rotor bars 24 at the same time.
  • the receptacle 25 or the rotor bar 24 preferably runs parallel to the rotor shaft 1. Further rotor bars, receptacles, recesses, etc. are shown in the sectional view from FIG. 3 with the index '. It can be seen in FIGS. 1 and 2 that in the exemplary embodiment specifically illustrated, a multiplicity of rotor bars are provided, which are arranged distributed uniformly over the circumference.
  • the receptacle 25 preferably comprises recesses 231 provided in the rotor disks 23 and openings 214 in the short-circuit ring arrangements 21 and 22.
  • the recesses 231 are correspondingly provided in the rotor disks 23 and form a groove overall.
  • the openings 214 preferably correspond to the cross section of the rotor bar(s).
  • the rotor bar 24 is accommodated at each end in the opening 214 of the respective short-circuit ring arrangement 21 or 22 .
  • the rotor bars 24, which can also be referred to as short-circuit bars, can be rotor bar winding systems. In principle, however, solid rods are also possible. Copper or a copper alloy is preferably used as the electrically conductive material.
  • the short-circuit ring arrangement 21 or 22 can comprise a plurality of individual short-circuit rings 211, 212, 213 or 221, 222, 223, which are preferably arranged one behind the other in the axial direction.
  • the short-circuit ring arrangement is or the short-circuit rings are preferably made of high-strength copper or a high-strength copper alloy. Basically, the rotor bar and the short-circuit ring arrangement differ in terms of their material.
  • a welded connection 3 is provided between the rotor bar and the short-circuit ring arrangement or between each rotor bar and the short-circuit ring arrangements. According to the invention, it is provided that this is a deep-weld connection 3 .
  • Deep welding is a special process in which the seam depth is up to 10 times greater than the seam width and in which a depth of up to 25 mm can be welded.
  • the beam in particular a laser or electron beam, forms a deep, narrow hole in the workpiece, also known as a keyhole.
  • the jet vaporizes material and a vapor capillary forms.
  • the vapor capillary is surrounded by molten material.
  • the steam escapes and puts pressure on the melt. This generates more heat input in the material and more material melts.
  • the jet is moved over the joint, the vapor capillary moves with it.
  • the material flows around the vapor capillary and solidifies at the back. This process can create a very narrow but deep weld with an even structure. In the normal welding process, the material is only melted and not evaporated. No vapor capillary is formed. The welding depth is limited by the heat input, otherwise too much material will be melted and the component will be damaged or its function impaired.
  • a ratio of weld seam width on the surface to weld seam depth of 3:10 or less, in particular 2:10, 1:10, is preferably provided for the deep weld connection provided here.
  • the ratio of the weld seam width on the surface to the weld seam depth is particularly preferably 1:12.
  • the welding beam impinges on the outer contour of the rotor core or, in particular, on the outer contour of the short-circuit ring arrangement.
  • the welding beam RS is aligned perpendicularly or essentially perpendicularly to the rotor shaft 1 .
  • the deep welding takes place with radial welding, with at least two short-circuit rings 211, 212, 213 or 221, 222, 223 per short-circuit ring arrangement 21 or 22, preferably between the short-circuit rings.
  • the welding beam RS penetrates radially into the short-circuit ring arrangement, in particular down to the bottom of the respective opening 214.
  • the rotor preferably rotates, while the welding beam is preferably stationary.
  • a weld seam depth of 6 to 25 mm, preferably 22 mm, is advantageous as the welding depth for radial deep welding.
  • the welding beam AS hits the flat circular surface of the short-circuit ring arrangement 21 or 22 in the axial direction.
  • the welding beam is aligned parallel or substantially parallel to the rotor shaft.
  • deep-penetration welding preferably takes place on the short-circuit disk arrangement 21 or 22. The jet accordingly penetrates axially into the short-circuit disk arrangement.
  • contour of the rotor bar cross-section is traversed with the welding beam, or all rotor bars are welded in a cylindrical or snail-shaped form.
  • a weld seam depth of 6 to 25 mm, preferably 22 mm, is also advantageous as the welding depth for axial deep welding.
  • the short-circuit ring arrangement 21 or 22 can comprise one or more short-circuit rings 211, 212, 213 or 221, 222, 223.
  • the short-circuit ring arrangement comprises a number of short-circuit rings.
  • Each short-circuit ring 211, 212, 213 or 221, 222, 223 should be provided with at least one weld seam.
  • the welding beam or the resulting penetration should be kept at a distance from the respective outer rotor disk.
  • the burn-in should be at least 1.4 mm away from the respective outer rotor disk. If it is taken into account that a beam used for deep-penetration welding has a thickness of 0.5 mm, this results in a minimum sheet metal thickness of 1.9 mm, at most 1.5 mm if it is possible to weld closer.
  • Each short-circuit ring of the short-circuit ring arrangement should be welded at least once, resulting in a positive contribution to the electrical conductivity of the short-circuit rings among one another.
  • Deep welding in particular the better ratio of the weld seam width on the surface to the weld seam depth, 3:10 or less, allows a larger number of short-circuit rings, which can also be made thinner, to be used.
  • connection area per rotor bar made of a copper material is to be shown from a mechanical point of view using an example.
  • the short-circuit ring is sometimes exposed to high centrifugal forces, which can lead to permanent deformation of the short-circuit ring. Since the deformation cannot be radially uniform, it leads to a loss of rotor balance. High unbalance forces reduced the service life of the engine. Therefore, the goal is to achieve very little plastic deformation of the short-circuit ring during operation.
  • the deformation of the short-circuit ring can be reduced and the occurrence of imbalances can thus be counteracted. This could be demonstrated by comparing a conventional or conventionally manufactured rotor and a rotor according to the invention or manufactured according to the invention.
  • the aim of having a low plastic deformation can be achieved by the deep welding according to the invention.
  • a reduction in the maximum von Mises stress by a factor of 3.6 generally leads to fewer mechanical demands on the short-circuit ring, which means that less material can be used, which in turn means that lower costs can be expected.
  • an outer steel clamping ring (clamping ring) may become superfluous.
  • the current distribution over the various bars is sinusoidal, the highest current density of a largest bar corresponds to the highest current density in the short-circuit ring. Since oil collects at unwelded joints due to capillary effects, the current can only flow through the completely welded area.
  • a rotor bar has a cross-sectional area of 34.75 mm 2 .
  • the required cross-sectional area is 223 mm 2 , which results in a total height of the axially stacked short-circuit rings of (rounded) 30.7*7.5 mm. In practice, this value is not reached because the ring cannot be completely welded. Nevertheless, it must be ensured that the completely weldable area corresponds as closely as possible to the cross-section of the ring.

Abstract

The invention relates to: a rotor (R) for an electric machine, said rotor comprising a rotor shaft (1) and a rotor stack (2), the rotor stack (2) comprising at least one short-circuit ring assembly (21 or 22) and a rotor rod (24), the short-circuit ring assembly (21 or 22) being provided with an opening (214) for receiving one end of the rotor rod (24), the rotor rod (24) being connected to the short-circuit ring assembly (21 or 22) by means of a welded joint (3), the welded joint (3) being a deep-welded joint; an electric machine, in particular an electric motor or electric generator, comprising a stator and a rotor (R), characterised by a rotor according to the invention; and a method for manufacturing a rotor according to the invention, characterised in that the welded joint (3) is carried out by means of deep welding.

Description

Rotor für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine sowie Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine Rotor for an electrical machine, electrical machine and method for producing a rotor for an electrical machine
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15. The present invention relates to a rotor for an electrical machine according to the preamble of claim 1, an electrical machine according to the preamble of claim 14 and a method for producing a rotor for an electrical machine according to the preamble of claim 15.
Ein Rotor für eine elektrische Maschine umfasst im Wesentlichen eine Rotorwelle und ein Rotorpaket, wobei das Rotorpaket mindestens eine Kurzschlussringanordnung und einen Rotorstab umfasst, wobei die Kurzschlussringanordnung mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Endes des Rotorstabes ausgestattet ist, wobei der Rotorstab mittels einer Schweißverbindung mit der Kurzschlussringanordnung verbunden ist. A rotor for an electrical machine essentially comprises a rotor shaft and a rotor core, the rotor core comprising at least one short-circuit ring arrangement and a rotor bar, the short-circuit ring arrangement being equipped with an opening for receiving an end of the rotor bar, the rotor bar being connected to the short-circuit ring arrangement by means of a welded connection connected is.
Ein derartiger Rotor für eine elektrische Maschine, sowie diesbezügliche Herstellungsverfahren sind beispielsweise aus den Druckschriften CH 658 959 A5, EP 2 804297 A2, DE 102016 203 143 A1 und EP 3297 142 A1 bekannt geworden. Such a rotor for an electrical machine and the related production methods are known, for example, from the publications CH 658 959 A5, EP 2 804297 A2, DE 102016 203 143 A1 and EP 3297 142 A1.
Die Kurzschlussstäbe werden hier mittels Schweißen mit den Kurzschlussringen verbunden. An die Schweißverbindungen sind aus mehreren Gründen hohe Anforderungen zu stellen. The short-circuit bars are connected here to the short-circuit rings by means of welding. High demands are placed on the welded joints for a number of reasons.
Bei hochdrehenden Asynchronmotoren, insbesondere mit Oberflächengeschwindigkeiten von > 80 m/s, entstehen sehr große Fliehkräfte im Kurzschlusskäfig. Insofern sollte die Schweißverbindung ausreichend mechanisch stabil sein, so dass beispielsweise Unwuchten vermieden werden können. With high-speed asynchronous motors, especially with surface speeds of > 80 m/s, very large centrifugal forces arise in the squirrel cage. In this respect, the welded connection should be sufficiently mechanically stable so that, for example, imbalances can be avoided.
Eine weitere Herausforderung besteht im Hinblick auf die Erzeugung einer im hohen Maße elektrisch leitenden Verbindung zwischen Rotorstäben und Kurzschlussringen, insbesondere, wenn Rotorstab-Wicklungen zum Einsatz kommen. Durch die Rotorstab-Wicklungen sind weniger Windungen je Nut möglich wie bei der Einzugswicklung, z.B. bei der Formlitzenwicklung üblicherweise 2 Windungen je Nut, beim Hair-Pin 4 bis 10 Wicklungen je Nut. Dadurch wird durch die Wickeltechnologie die Phasenwindungszahl limitiert was durch eine höhere Nutzahl je Pol und Phase kompensiert werden muss. Dadurch steigt wieder die mag. Durchflutung je Pol. Jedoch sinkt die Gesamt-Streuinduktivität, weil die doppelt verkettete Streuinduktivität durch die höheren Nutzahlen stark sinkt. Um die umrichterbedingten Zusatzverluste durch Phasenstromrippei in der ASM zu kompensieren muss die Streuinduktivität künstlich erhöht werden, was nun durch die Nutstreuinduktivität erfolgen muss. Dies kann bei gegebenem Design ohne Performanceeinbussen nur durch tiefere Rotornuten erreicht werden. Um Kosten zu sparen werden möglichst wenige Kurzschlussringe eingesetzt. Dies bedeutet jedoch, dass die Kupferstäbe über eine möglichst große Fläche an diese angebunden sein müssen. Another challenge is to create a highly conductive connection between rotor bars and short-circuit rings, especially when rotor bar windings are used. Due to the rotor bar windings, fewer turns per slot are possible than with the pull-in winding, eg in the case of the stranded wire winding usually 2 turns per slot, with the hairpin 4 to 10 turns per slot. As a result, the number of phase windings is limited by the winding technology, which must be compensated for by a higher number of slots per pole and phase. This increases the mag again. per pole. However, the total stray inductance drops because the double-linked stray inductance drops sharply due to the higher number of slots. In order to compensate for the converter-related additional losses due to phase current ripples in the ASM, the leakage inductance must be artificially increased, which now has to be done by the slot leakage inductance. With the given design, this can only be achieved with deeper rotor grooves without loss of performance be reached. In order to save costs, as few short-circuit rings as possible are used. However, this means that the copper rods must be connected to them over as large an area as possible.
Ferner besteht hinsichtlich der Materialauswahl eine besondere Herausforderung an die Schweißverbindung. Es kann für die Kupferstäbe in der Nut gewöhnliches Kupfer verwendet werden. Jedoch für die Cu- Ringe muss ein mechanisch hochfestes Kupfer verwendet werden. Diese zwei Materialien müssen stoffschlüssig verbunden werden, insbesondere um die elektrische Leitfähigkeit von Rotorstab zu Rotorstab (via Kurzschlussring) zu gewährleisten. Grundsätzlich sind gleiche Materialien einfacher zu Schweißen als verschiedene Materialien (wie in diesem Fall). Dies stellt eine Herausforderung an den Schweißprozess dar. Furthermore, there is a special challenge for the welded connection with regard to the choice of material. Ordinary copper can be used for the copper rods in the groove. However, a mechanically high-strength copper must be used for the Cu rings. These two materials must be firmly bonded, in particular to ensure electrical conductivity from rotor bar to rotor bar (via short-circuit ring). In principle, the same materials are easier to weld than different materials (as in this case). This poses a challenge to the welding process.
Wenngleich die im Stand der Technik beschriebenen Rotoren eine Schweißverbindung zwischen den Kurzschlussringen und den Rotorstäben vorsehen, so besteht dennoch Verbesserungsbedarf, ganz besonders im Hinblick auf die Herausforderungen schnelldrehender und/oder mit hohen Stromstärken beaufschlagter Rotoren bzw. aus unterschiedlichen Materialien bestehender Kurzschlussringe und Rotorstäbe. Although the rotors described in the prior art provide a welded connection between the short-circuit rings and the rotor bars, there is still a need for improvement, especially with regard to the challenges of fast-rotating rotors and/or rotors subjected to high current intensities or short-circuit rings and rotor bars made of different materials.
Hier setzt die Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, einen verbesserten Rotor vorzuschlagen, insbesondere einen Rotor vorzuschlagen, der den oben skizzierten Herausforderungen besser gewachsen ist bzw. mit dem sich die oben skizzierten Nachteile vermeiden, zumindest aber reduzieren lassen. This is where the invention comes in and sets itself the task of proposing an improved rotor, in particular proposing a rotor that is better able to meet the challenges outlined above or with which the disadvantages outlined above can be avoided or at least reduced.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Rotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Schweißverbindung mittels Tiefschweißen erzeugt wird. Hierdurch wird es möglich, den Rotorstab und die Kurzschlussringanordnung über eine große Fläche elektrisch wie mechanisch zu verbinden. Hierdurch ist eine große Stabilität und gute elektrische Leitfähigkeit gegeben, so dass hohe Drehzahlen ohne die Gefahr von Unwuchten oder mit nur geringer Wahrscheinlichkeit an Unwuchten erreicht werden können. Ferner lassen sich durch das Tiefschweißen auch unterschiedliche Werkstoffe gut miteinander verbinden. According to the invention, this object is achieved by a rotor having the characterizing features of claim 1. According to the invention it is proposed that the welded connection is produced by means of deep welding. This makes it possible to electrically and mechanically connect the rotor bar and the short-circuit ring arrangement over a large area. This results in great stability and good electrical conductivity, so that high speeds can be achieved without the risk of imbalances or with only a low probability of imbalances. Furthermore, different materials can also be easily connected to one another by deep-penetration welding.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden. Further advantageous refinements of the proposed invention result in particular from the features of the dependent claims. The objects or features of the various claims can in principle be combined with one another as desired.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Rotorpaket eine Anzahl von axial hintereinander angeordneten Rotorscheiben umfasst, die zwischen der ersten Kurschlussringanordnung und einer zweiten Kurzschlussringanordnung aufgenommen sind. In an advantageous embodiment of the present invention it can be provided that the rotor stack comprises a number of rotor disks arranged axially one behind the other are received between the first shorting ring assembly and a second shorting ring assembly.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kurzschlussringanordnung mindestens einen Kurzschlussring, vorzugsweise zwei oder mehr Kurzschlussringe, vorzugsweise drei oder vier Kurzschlussringe, umfasst, die vorzugsweise in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the short-circuit ring arrangement comprises at least one short-circuit ring, preferably two or more short-circuit rings, preferably three or four short-circuit rings, which are preferably arranged one behind the other in the axial direction.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Rotorpaket mit einer Aufnahme für den Rotorstab ausgestattet ist, wobei die Aufnahme insbesondere Aussparungen in den Rotorscheiben, sowie eine Öffnung in der ersten Kurschlussringanordnung und eine Öffnung in der zweiten Kurzschlussringanordnung umfasst. In der Aufnahme, die vorzugsweise parallel zu der Rotorwelle verläuft, sind jeweils ein Rotorstab oder mehrere Rotorstäbe aufgenommen. Das Rotorpaket ist vorzugsweise mit mehreren Aussparungen und entsprechend mit mehreren Rotorstäben ausgestattet. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the rotor core is equipped with a mount for the rotor bar, the mount in particular comprising recesses in the rotor disks and an opening in the first short-circuit ring arrangement and an opening in the second short-circuit ring arrangement. One rotor bar or several rotor bars are respectively accommodated in the receptacle, which preferably runs parallel to the rotor shaft. The rotor stack is preferably equipped with a number of recesses and accordingly with a number of rotor bars.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Rotorstab und die Kurzschlussringanordnung aus unterschiedlichen Materialien bestehen, insbesondere der Rotorstab ein Material aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und die Kurzschlussringanordnung ein Material aus einem hochfesten Kupfer oder einer hochfesten Kupferlegierung umfasst, das jedenfalls eine höhere Festigkeit aufweist als das Material, welches für den Rotorstab verwendet wird. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the rotor bar and the short-circuit ring arrangement consist of different materials, in particular the rotor bar comprises a material made of copper or a copper alloy and the short-circuit ring arrangement comprises a material made of high-strength copper or a high-strength copper alloy, which in any case has a higher strength than the material used for the rotor bar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schweißverbindung über die gesamte Kontur der Stirnfläche des Rotorstabes bzw. über die gesamte radiale Ausdehnung des Rotorstabs besteht. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the welded connection exists over the entire contour of the end face of the rotor bar or over the entire radial extent of the rotor bar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schweißverbindung ein Verhältnis von Schweißnahtbreite an der Oberfläche zu Schweißnahttiefe von 3:10 bis 1 :12, insbesondere 2:10, 1 :10, besonders bevorzugt 1 :12, aufweist. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the weld joint has a ratio of weld seam width on the surface to weld seam depth of 3:10 to 1:12, in particular 2:10, 1:10, particularly preferably 1:12.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schweißverbindung eine Schweißnahttiefe von 6 bis 25 mm, vorzugsweise 22 mm aufweist. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the welded joint has a weld seam depth of 6 to 25 mm, preferably 22 mm.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass mehr Schweißnähte als verbleibende Fugen vorhanden sind. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schweißnähte der Schweißverbindung derart ausgestaltet sind, dass die Kurzschlussringe der Kurzschlussringanordnung stoffschlüssig verbunden sind. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kurzschlussringe der Kurzschlussringanordnung nicht stoffschlüssig verbunden sind. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that there are more weld seams than remaining joints. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the weld seams of the welded connection are designed in such a way that the short-circuit rings of the short-circuit ring arrangement are connected in a materially bonded manner. According to an alternative embodiment of the present invention, it can be provided that the short-circuit rings of the short-circuit ring arrangement are not connected in a materially bonded manner.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Stahlscheibe zwischen den Kurzschlussringen vorgesehen ist. Vorteilhafterweise ergibt sich hieraus eine mechanische Verstärkung bzw. Abstützung. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that at least one steel disc is provided between the short-circuit rings. This advantageously results in a mechanical reinforcement or support.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Kurzschlussring eine Dicke von 1 ,5 bis 1,9mm, vorzugsweise 1 ,7mm, aufweist. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the short-circuit ring has a thickness of 1.5 to 1.9 mm, preferably 1.7 mm.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Rotor um einen Alu-Rotor handelt. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the rotor is an aluminum rotor.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine verbesserte elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor oder einen elektrischen Generator, vorzuschlagen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Rotors ergeben sich die oben bereits skizzierten Vorteile. A further object of the present invention is to propose an improved electric machine, in particular an electric motor or an electric generator. According to the invention, this object is achieved by an electrical machine with the characterizing features of claim 14. The advantages already outlined above result from the use of a rotor according to the invention.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Rotors vorzuschlagen, insbesondere ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem ein schnelldrehender und/oder mit hohen Stromstärken beaufschlagbarer Rotor bzw. aus unterschiedlichen Materialien bestehende Kurzschlussringe und Rotorstäbe vorteilhaft hergestellt werden können. A further object of the present invention is to propose an improved method for producing a rotor, in particular to propose a method with which a fast-rotating rotor and/or a rotor that can be subjected to high current intensities or short-circuit rings and rotor bars made of different materials can be advantageously produced.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Dadurch, dass die Schweißverbindung zwischen Rotorstab und Kurzschlussringanordnung mittels Tiefschweißen durchgeführt wird, können die oben skizzierten Nachteile überwunden, mindestens aber gemildert und die genannten Vorteile erreicht werden. According to the invention, this object is achieved by a method having the characterizing features of claim 15. Because the welded connection between the rotor bar and the short-circuit ring arrangement is carried out by deep welding, the disadvantages outlined above can be overcome, or at least mitigated, and the advantages mentioned can be achieved.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Tiefschweißen mittels Laserstrahltiefschweißen oder Elektronenstrahltiefschweißen durchgeführt wird. Further advantageous refinements of the proposed invention result in particular from the features of the dependent claims. The objects or features of the various claims can in principle be combined with one another as desired. In an advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the deep welding is carried out by means of laser beam deep welding or electron beam deep welding.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schweißverbindung durch axiales Tiefschweißen oder durch radiales Tiefschweißen, insbesondere bis auf den Grund der Aussparung der Kurzschlussringanordnung, vorgenommen wird. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the welded connection is made by axial deep welding or by radial deep welding, in particular down to the bottom of the cutout of the short-circuit ring arrangement.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schweißvorgang zur Erzeugung der Schweißverbindung mit einer Leistung von 0,5 bis 1 ,5 Megawatt pro Quadratzentimeter, vorzugsweise 1 Megawatt pro Quadratzentimeter, durchgeführt wird. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the welding process for producing the welded connection is carried out with a power of 0.5 to 1.5 megawatts per square centimeter, preferably 1 megawatt per square centimeter.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kurzschlussringe als Kurzschlussringanordnung montiert werden und insbesondere durch Noppen zusammengehalten werden. Die Kurzschlussringe werden demnach vorzugsweise als Paket montiert (mit oder ohne Stahlscheiben). Das Paket wird vorzugsweise durch Noppen zusammengehalten (wie beim Stanzpaketieren). In a further advantageous embodiment of the present invention, provision can be made for the short-circuit rings to be mounted as a short-circuit ring arrangement and in particular to be held together by knobs. The short-circuit rings are therefore preferably assembled as a package (with or without steel discs). The pack is preferably held together by nubs (as in stamped packs).
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kurzschlussringe verdrehtest auf der Rotorwelle gehalten sind. In a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the short-circuit rings are held on the rotor shaft in a twist-tested manner.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen den Kurzschlussringen ein Spalt für ein Kühlfluid, insbesondere eine Öl- Kühlung vorgesehen ist. According to a further advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that a gap for a cooling fluid, in particular an oil cooling, is provided between the short-circuit rings.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen Further features and advantages of the present invention become clear from the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the attached figures. show in it
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Rotor für eine elektrische Maschine in einer perspektivischen Darstellung; 1 shows a perspective view of a rotor according to the invention for an electrical machine;
Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung des erfindungsgemäßen Rotors für eine elektrische Maschine aus Figur 1 in einer perspektivischen Darstellung; und FIG. 2 shows an enlarged detail of the rotor according to the invention for an electrical machine from FIG. 1 in a perspective view; and
Fig. 3 eine Ausschnittvergrößerung des erfindungsgemäßen Rotors für eine elektrische Maschine aus den Figuren 1 und 2 in einer Querschnittsdarstellung. Folgende Bezugszeichen werden in den Abbildungen verwendet:3 shows an enlarged detail of the rotor according to the invention for an electrical machine from FIGS. 1 and 2 in a cross-sectional representation. The following reference symbols are used in the figures:
R Rotor R Rotor
AS axialer Schweißstrahl AS axial welding beam
RS radialer Schweißstrahl RS radial welding beam
1 Rotorwelle 1 rotor shaft
2 Rotorpaket 2 rotor pack
3 Tiefschweißverbindung 3 deep weld connection
21 Erste Kurzschlussringanordnung 21 First shorting ring assembly
22 Zweite Kurzschlussringanordnung 22 Second short ring assembly
23 Rotorscheibe 23 rotor disc
24 Rotorstab 24 rotor bar
25 Aufnahme (für Rotorstab) 25 mount (for rotor bar)
211 erster Kurzschlussring 211 first short ring
212 zweiter Kurzschlussring 212 second short ring
213 dritter Kurzschlussring 213 third short ring
214 Öffnung 214 opening
221 erster Kurzschlussring 221 first short ring
222 zweiter Kurzschlussring 223 dritter Kurzschlussring 222 second short ring 223 third short ring
231 Aussparung 231 recess
Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden. Ist in einer Figur ein Bezugszeichen enthalten, auf das in der zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorausgehende oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen. For the following explanations, the same parts are denoted by the same reference symbols. If a figure contains a reference number that is not discussed in more detail in the associated figure description, reference is made to the preceding or following figure descriptions.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. First, reference is made to FIG.
Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, bei der es sich vorzugsweise um einen Elektromotor, insbesondere aber auch um einen elektrischen Generator handeln kann, umfasst im Wesentlichen einen erfindungsgemäßen Rotor R sowie einen in Figur 1 nicht dargestellten Stator. An electric machine according to the invention, which is preferably an electric motor, but in particular can also be an electric generator, essentially comprises a rotor R according to the invention and a stator (not shown in FIG. 1).
Ein erfindungsgemäßer Rotor für eine elektrische Maschine, umfasst im Wesentlichen eine Rotorwelle 1 und ein Rotorpaket 2, wobei das Rotorpaket 2 mindestens eine erste Kurzschlussringanordnung 21 und einen Rotorstab 24 umfasst, wobei die erste Kurzschlussringanordnung 21 mit einer Öffnung 214 zur Aufnahme eines Endes des Rotorstabes 24 ausgestattet ist, wobei der Rotorstab 24 mittels einer Schweißverbindung mit der ersten Kurzschlussringanordnung 21 , insbesondere in der Öffnung 214, verbunden ist. A rotor according to the invention for an electrical machine essentially comprises a rotor shaft 1 and a rotor core 2, the rotor core 2 comprising at least a first short-circuit ring arrangement 21 and a rotor bar 24, the first short-circuit ring arrangement 21 having an opening 214 for receiving one end of the rotor bar 24 is equipped, wherein the rotor bar 24 is connected to the first short-circuit ring arrangement 21 , in particular in the opening 214 , by means of a welded joint.
Vorzugsweise umfasst der erfindungsgemäße Rotor R die Rotorwelle 1 und das Rotorpaket 2, wobei das Rotorpaket 2, wie aus Figur 3 ersichtlich, im Wesentlichen eine Anzahl von axial hintereinander angeordneten Rotorscheiben 23 umfasst, die zwischen der ersten Kurschlussringanordnung 21 und einer zweiten Kurzschlussringanordnung 22 aufgenommen sind. Das Rotorpaket 2 ist drehfest auf der Rotorwelle 1 aufgenommen. Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Rotorpaket 2 zwischen einer ersten Druckscheibe und einer zweiten Druckscheibe eingespannt ist, wobei die Druckscheiben oder mindestens eine der Druckscheiben wiederum drehfest mit der Rotorwelle 1 verbunden sind. Es sind aber auch alternative drehfeste Verbindungen des Rotorpaketes 2 mit der Rotorwelle 1 denkbar. Wie in Figur 3 dargestellt, ist das Rotorpaket 2 mit einer Aufnahme 25 für den Rotorstab 24 ausgestattet. Vorzugsweise ist der Rotor R bzw. das Rotorpaket 2 mit mehreren Rotorstäben 24 ausgestattet, so dass das Rotorpaket 2 mit einer entsprechenden Anzahl von Aufnahmen 25 ausgestattet ist. Jede Aufnahme 25 kann vorzugsweise sowohl einen, als auch mehrere Rotorstäbe 24 gleichzeitig aufnehmen. Die Aufnahme 25 bzw. der Rotorstab 24 verläuft vorzugsweise parallel zur Rotorwelle 1. Weitere Rotorstäbe, Aufnahmen, Aussparungen, etc. sind in der Schnittdarstellung aus Fig. 3 mit dem Index ' dargestellt. In den Figuren 1 und 2 ist zu erkennen, dass bei dem konkret dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Rotorstäben vorgesehen ist, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. The rotor R according to the invention preferably comprises the rotor shaft 1 and the rotor stack 2, with the rotor stack 2, as can be seen from Figure 3, essentially comprising a number of rotor disks 23 arranged axially one behind the other, which are accommodated between the first short-circuit ring arrangement 21 and a second short-circuit ring arrangement 22 . The rotor core 2 is held on the rotor shaft 1 in a torque-proof manner. According to an embodiment that is not shown, it can be provided that the rotor core 2 is clamped between a first thrust washer and a second thrust washer, with the thrust washers or at least one of the thrust washers in turn being non-rotatably connected to the rotor shaft 1 . However, alternative non-rotatable connections of the rotor stack 2 to the rotor shaft 1 are also conceivable. As shown in FIG. 3, the rotor core 2 is equipped with a receptacle 25 for the rotor bar 24 . The rotor R or the rotor stack 2 is preferably equipped with a plurality of rotor bars 24 so that the rotor stack 2 is equipped with a corresponding number of receptacles 25 . Each receptacle 25 can preferably accommodate both one and multiple rotor bars 24 at the same time. The receptacle 25 or the rotor bar 24 preferably runs parallel to the rotor shaft 1. Further rotor bars, receptacles, recesses, etc. are shown in the sectional view from FIG. 3 with the index '. It can be seen in FIGS. 1 and 2 that in the exemplary embodiment specifically illustrated, a multiplicity of rotor bars are provided, which are arranged distributed uniformly over the circumference.
Die Aufnahme 25 umfasst vorzugsweise in den Rotorscheiben 23 vorgesehene Aussparungen 231 und Öffnungen 214 in den Kurzschlussringanordnungen 21 bzw. 22. Die Aussparungen 231 sind entsprechend in den Rotorscheiben 23 vorgesehen und bilden insgesamt eine Nute aus. Die Öffnungen 214 korrespondieren vorzugsweise mit dem Querschnitt des bzw. der Rotorstäbe. Der Rotorstab 24 ist jeweils endseitig in der Öffnung 214 der jeweiligen Kurzschlussringanordnung 21 bzw. 22 aufgenommen. The receptacle 25 preferably comprises recesses 231 provided in the rotor disks 23 and openings 214 in the short-circuit ring arrangements 21 and 22. The recesses 231 are correspondingly provided in the rotor disks 23 and form a groove overall. The openings 214 preferably correspond to the cross section of the rotor bar(s). The rotor bar 24 is accommodated at each end in the opening 214 of the respective short-circuit ring arrangement 21 or 22 .
Bei den Rotorstäben 24, die auch als Kurzschlussstäbe bezeichnet werden können, kann es sich um Rotorstab-Wicklungssysteme handeln. Grundsätzlich kommen aber auch massive Stäbe in Frage. Als elektrisch leitendes Material kommt vorzugsweise Kupfer bzw. eine Kupferlegierung in Frage. The rotor bars 24, which can also be referred to as short-circuit bars, can be rotor bar winding systems. In principle, however, solid rods are also possible. Copper or a copper alloy is preferably used as the electrically conductive material.
Die Kurzschlussringanordnung 21 bzw. 22 kann mehrere einzelne Kurzschlussringe 211, 212, 213 bzw. 221 , 222, 223 umfassen, die vorzugsweise in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Die Kurzschlussringanordnung ist bzw. die Kurzschlussringe sind vorzugsweise aus einem hochfesten Kupfer bzw. einer hochfesten Kupferlegierung gefertigt. Grundsätzlich unterscheidet sich der Rotorstab und die Kurzschlussringanordnung hinsichtlich ihres Materials. The short-circuit ring arrangement 21 or 22 can comprise a plurality of individual short-circuit rings 211, 212, 213 or 221, 222, 223, which are preferably arranged one behind the other in the axial direction. The short-circuit ring arrangement is or the short-circuit rings are preferably made of high-strength copper or a high-strength copper alloy. Basically, the rotor bar and the short-circuit ring arrangement differ in terms of their material.
Zwischen dem Rotorstab und der Kurzschlussringanordnung bzw. zwischen jedem Rotorstab und den Kurzschlussringanordnungen ist eine Schweißverbindung 3 vorgesehen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass es sich hierbei um eine Tiefschweißverbindung 3 handelt. A welded connection 3 is provided between the rotor bar and the short-circuit ring arrangement or between each rotor bar and the short-circuit ring arrangements. According to the invention, it is provided that this is a deep-weld connection 3 .
Tiefschweißen ist ein Sonderprozess bei dem die Nahttiefe bis zu 10x grösser ist als die Nahtbreite und bei dem bis zu 25 mm tief geschweißt werden kann. Dazu ist eine Leistung von ca. 1 Megawatt pro Quadratzentimeter nötig da der Strahl nicht nur das Material aufschmilzt, sondern auch verdampfen muss. Der Strahl, insbesondere Laser- oder Elektronenstrahl, bildet ein tiefes schmales Loch im Werkstück, auch Keyhole genannt. Dazu verdampft der Strahl Material und eine Dampfkapillare bildet sich. Die Dampfkapillare ist von geschmolzenen Material umgeben. Der Dampf strömt ab und übt Druck auf die Schmelze aus. Dadurch wird mehr Wärmeeintrag im Material generiert und mehr Material schmilzt auf. Wenn der Strahl über die Fügestelle bewegt wird, bewegt sich die Dampfkapillare mit. Das Material umfließt die Dampfkapillare und erstarrt an der Rückseite. Mit diesem Prozess kann eine sehr schmale, aber tiefe Schweißnaht mit einem gleichmäßigen Gefüge erstellt werden. Beim normalen Schweißprozess wird das Material nur aufgeschmolzen und nicht verdampft. Es bildet sich keine Dampfkapillare. Die Schweißtiefe ist begrenzt über den Wärmeeintrag, da sonst zu viel Material aufgeschmolzen wird und das Bauteil dadurch beschädigt bzw. in der Funktion beeinträchtigt wird. Deep welding is a special process in which the seam depth is up to 10 times greater than the seam width and in which a depth of up to 25 mm can be welded. This requires a power of approx. 1 megawatt per square centimeter because the beam not only melts the material but also has to evaporate it. The beam, in particular a laser or electron beam, forms a deep, narrow hole in the workpiece, also known as a keyhole. For this purpose, the jet vaporizes material and a vapor capillary forms. The vapor capillary is surrounded by molten material. The steam escapes and puts pressure on the melt. This generates more heat input in the material and more material melts. When the jet is moved over the joint, the vapor capillary moves with it. The material flows around the vapor capillary and solidifies at the back. This process can create a very narrow but deep weld with an even structure. In the normal welding process, the material is only melted and not evaporated. No vapor capillary is formed. The welding depth is limited by the heat input, otherwise too much material will be melted and the component will be damaged or its function impaired.
Für die hier vorgesehene Tiefschweißverbindung ist vorzugsweise ein Verhältnis von Schweißnahtbreite an der Oberfläche zu Schweißnahttiefe von 3:10 oder kleiner, insbesondere 2:10, 1 :10, vorgesehen. Besonders bevorzugt liegt das Verhältnis von Schweißnahtbreite an der Oberfläche zu Schweißnahttiefe bei 1:12. A ratio of weld seam width on the surface to weld seam depth of 3:10 or less, in particular 2:10, 1:10, is preferably provided for the deep weld connection provided here. The ratio of the weld seam width on the surface to the weld seam depth is particularly preferably 1:12.
Für das Einbringen der Schweißverbindung bzw. für die Erreichung einer großen Verbindungsfläche bestehen grundsätzlich zwei Schweißvarianten im Hinblick auf die Strahlrichtung zur Verfügung. Bezogen auf das Werkstück kann zwischen einem radialen Schweißen mit einem entsprechend radial auftreffenden Schweißstrahl RS und einem axialen Schweißen mit einem entsprechend axial auftreffenden Schweißstrahl AS unterschieden werden, jeweils bezogen auf die Rotorwelle 1. There are basically two welding variants available with regard to the direction of the beam for introducing the welded joint or for achieving a large joint surface. With regard to the workpiece, a distinction can be made between radial welding with a correspondingly radially impinging welding beam RS and axial welding with a correspondingly axially impinging welding beam AS, each related to the rotor shaft 1.
Beim radialen Schweißen trifft der Schweißstrahl an der Außenkontur des Rotorpaketes bzw. insbesondere auf die Außenkontur der Kurzschlussringanordnung auf. In the case of radial welding, the welding beam impinges on the outer contour of the rotor core or, in particular, on the outer contour of the short-circuit ring arrangement.
Mit anderen Worten, der Schweißstrahl RS ist senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Rotorwelle 1 ausgerichtet. Das Tiefschweißen erfolgt bei radialem Schweißen, bei mindestens zwei Kurzschlussringen 211 , 212, 213 bzw. 221, 222, 223 pro Kurzschlussringanordnung 21 bzw. 22, bevorzugt zwischen den Kurzschlussringen. Der Schweißstrahl RS dringt entsprechend radial in die Kurzschlussringnanordnung ein, insbesondere bis auf den Grund der jeweiligen Öffnung 214. Vorzugsweise dreht sich beim radialen Schweißen der Rotor, während der Schweißstrahl bevorzugt stillsteht. Als Schweißtiefe ist bei einem radialen Tiefschweißen eine Schweißnahttiefe von 6 bis 25mm, vorzugsweise 22mm vorteilhaft. In other words, the welding beam RS is aligned perpendicularly or essentially perpendicularly to the rotor shaft 1 . The deep welding takes place with radial welding, with at least two short-circuit rings 211, 212, 213 or 221, 222, 223 per short-circuit ring arrangement 21 or 22, preferably between the short-circuit rings. Correspondingly, the welding beam RS penetrates radially into the short-circuit ring arrangement, in particular down to the bottom of the respective opening 214. During radial welding, the rotor preferably rotates, while the welding beam is preferably stationary. A weld seam depth of 6 to 25 mm, preferably 22 mm, is advantageous as the welding depth for radial deep welding.
Beim axialen Schweißen trifft der Schweißstrahl AS in axialer Richtung auf die flache Kreis- Fläche der Kurzschlussringanordnung 21 bzw. 22 auf. Mit anderen Worten, der Schweißstrahl ist parallel oder im Wesentlichen parallel zur Rotorwelle ausgerichtet. Das Tiefschweißen erfolgt bei axialem Schweißen bevorzugt auf der Kurzschlussscheibenanordnung 21 bzw. 22. Der Strahl dringt entsprechend axial in die Kurzschlussscheibenanordnung ein. During axial welding, the welding beam AS hits the flat circular surface of the short-circuit ring arrangement 21 or 22 in the axial direction. In other words, the welding beam is aligned parallel or substantially parallel to the rotor shaft. In the case of axial welding, deep-penetration welding preferably takes place on the short-circuit disk arrangement 21 or 22. The jet accordingly penetrates axially into the short-circuit disk arrangement.
Dabei wird mit dem Schweißstrahl beispielsweise die Kontur des Rotorstabquerschnitts abgefahren, oder es wird in einer zylindrischen oder schneckenförmigen Form über alle Rotorstäbe geschweißt. Als Schweißtiefe ist bei einem axialen Tiefschweißen ebenfalls eine Schweißnahttiefe von 6 bis 25mm, vorzugsweise 22mm vorteilhaft. For example, the contour of the rotor bar cross-section is traversed with the welding beam, or all rotor bars are welded in a cylindrical or snail-shaped form. A weld seam depth of 6 to 25 mm, preferably 22 mm, is also advantageous as the welding depth for axial deep welding.
Wie bereits oben erwähnt, kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass die Kurzschlussringanordnung 21 bzw. 22 einen oder mehrere Kurzschlussringe 211 , 212, 213 bzw. 221 , 222, 223 umfasst. Insbesondere beim axialen Tiefschweißen stellt es eine Herausforderung dar, wenn mehrere Kurzschlussringe eingesetzt werden, sprich die Kurzschlussringanordnung mehrere Kurzschlussringe umfasst. As already mentioned above, provision can in principle be made for the short-circuit ring arrangement 21 or 22 to comprise one or more short-circuit rings 211, 212, 213 or 221, 222, 223. In the case of axial deep penetration welding in particular, it poses a challenge if a number of short-circuit rings are used, ie the short-circuit ring arrangement comprises a number of short-circuit rings.
Bevorzugt werden für die Serienproduktion 4 Kurzschlussringe eingesetzt. 4 short-circuit rings are preferably used for series production.
Jeder Kurzschlussring 211, 212, 213 bzw. 221 , 222, 223 sollte mit mindestens einer Schweißnaht versehen sein. Each short-circuit ring 211, 212, 213 or 221, 222, 223 should be provided with at least one weld seam.
Je mehr Kurzschlussringe 211, 212, 213 bzw. 221 , 222, 223 verwendet werden, desto mehr Schweißnähte sind nötig. Es besteht hier jedoch ein Optimum in der Dicke der Kurzschlussringe 211 , 212, 213 bzw. 221 , 222, 223. Die diesbezüglichen Zusammenhänge werden nachfolgend erläutert werden. The more short-circuit rings 211, 212, 213 or 221, 222, 223 are used, the more weld seams are required. However, there is an optimum here in the thickness of the short-circuit rings 211, 212, 213 or 221, 222, 223. The relevant relationships will be explained below.
Beim Stanzen, insbesondere von Kurzschlussringen 211, 212, 213 bzw. 221 , 222, 223, ergibt sich die Stanzkraft aus dem Umfang und der Blechdicke. Jeder Stempel des Stanztools bekommt diese Kräfte zu spüren. Die Fläche des Stempels definiert die maximal erlaubten Druckspannungen. Bei einem gegebenen Design ergibt sich somit die maximale stanzbare Blechdicke. Für die hier verwendeten Kurzschlussringe kommen vorzugsweise Blechdicken von 1 ,5 bis 1 ,9 mm, besonders bevorzug von 1 ,7 mm zum Einsatz. When punching, in particular short-circuit rings 211, 212, 213 or 221, 222, 223, the punching force results from the circumference and the sheet thickness. Each punch of the punching tool feels these forces. The surface of the punch defines the maximum permissible compressive stress. With a given design, this results in the maximum sheet thickness that can be punched. Sheet metal thicknesses of 1.5 to 1.9 mm, particularly preferably 1.7 mm, are preferably used for the short-circuit rings used here.
Beim Tiefschweißprozess sollte eine Distanz des Schweißstrahls bzw. des resultierenden Einbrands zu der jeweils äußeren Rotorscheibe gehalten werden. Der Einbrand sollte mind. 1 ,4 mm von der jeweils äußeren Rotorscheibe entfernt sein. Wird berücksichtigt, dass ein für das Tiefschweißen verwendeter Strahl eine Dicke von 0,5 mm aufweist, ergibt sich eine minimale Blechdicke von 1 ,9 mm, allenfalls 1,5 mm wenn näher geschweißt werden kann. Jeder Kurzschlussring der Kurzschlussringanordnung sollte mindestens einmal verschweißt sein, wodurch sich ein positiver Beitrag zur elektrischen Leitfähigkeit der Kurzschlussringe untereinander ergibt. In the deep welding process, the welding beam or the resulting penetration should be kept at a distance from the respective outer rotor disk. The burn-in should be at least 1.4 mm away from the respective outer rotor disk. If it is taken into account that a beam used for deep-penetration welding has a thickness of 0.5 mm, this results in a minimum sheet metal thickness of 1.9 mm, at most 1.5 mm if it is possible to weld closer. Each short-circuit ring of the short-circuit ring arrangement should be welded at least once, resulting in a positive contribution to the electrical conductivity of the short-circuit rings among one another.
Durch das Tiefschweißen, insbesondere das bessere Verhältnis der Schweißnahtbreite an der Oberfläche zur Schweissnahttiefe, 3:10 oder kleiner, können eine größere Anzahl von Kurzschlussringen, die auch dünner ausgeführt sein können, verwendet werden. Deep welding, in particular the better ratio of the weld seam width on the surface to the weld seam depth, 3:10 or less, allows a larger number of short-circuit rings, which can also be made thinner, to be used.
Im Gegensatz dazu steht das Standard-Strahlenschweissverfahren. Beim Standard- Strahlenschweissen kann eine grössere Schweisstiefe nur durch eine grössere Schweissnahtbreite an der Oberfläche erzeugt werden, und deshalb müssten dann dickere Kurzschlussringe verwendet werden. In contrast to this is the standard beam welding process. With standard beam welding, a larger weld depth can only be produced by a larger weld seam width on the surface, and therefore thicker short-circuit rings would then have to be used.
Zudem muss für eine konstante Schweissfläche beim Standard-Schweissverfahren öfters geschweisst werden, oder es müssen zusätzliche Kurzschlussringe verwendet werden, was beides in höheren Kosten (Material und Fertigung) resultiert. In addition, for a constant welding surface with the standard welding process, welding has to be carried out more often, or additional short-circuit rings have to be used, both of which result in higher costs (material and production).
Die Tiefschweißverbindung zwischen dem Rotorstab und der Kurzschlussringanordnung bzw. zwischen den Rotorstäben und den Kurzschlussringanordnungen führt insbesondere zu folgenden vorteilhaften Effekten. The deep welded connection between the rotor bar and the short-circuit ring arrangement or between the rotor bars and the short-circuit ring arrangements leads in particular to the following advantageous effects.
An einem Beispiel soll die Berechnung der Verbindungsfläche je Rotorstab aus einem Kupferwerkstoff aus mechanischer Sicht dargestellt werden. The calculation of the connection area per rotor bar made of a copper material is to be shown from a mechanical point of view using an example.
Der Kurzschlussring ist zum Teil hohen Fliehkräften ausgesetzt, die zu einer dauerhaften Verformung des Kurzschlussringes führen kann. Da die Verformung nicht radial gleichförmig sein kann, führt sie zum Verlust der Rotorbalance. Hohe Unwuchtkräfte reduzierten die Lebensdauer des Motors. Daher ist das Ziel, eine sehr geringe plastische Verformung des Kurzschlussrings während des Betriebs zu erreichen. Mehrere Normen, beispielsweise die IEC 60034-1 , API, empfehlen, Tests durchzuführen, um zu zeigen, dass der Rotor auch nachdem er 120% der höchsten sicheren Betriebsdrehzahl erreicht hat, ohne Einschränkungen arbeiten kann. The short-circuit ring is sometimes exposed to high centrifugal forces, which can lead to permanent deformation of the short-circuit ring. Since the deformation cannot be radially uniform, it leads to a loss of rotor balance. High unbalance forces reduced the service life of the engine. Therefore, the goal is to achieve very little plastic deformation of the short-circuit ring during operation. Several standards, e.g. IEC 60034-1, API, recommend that tests be carried out to show that the rotor can work without restrictions even after it has reached 120% of the maximum safe operating speed.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. dem erfindungsgemäßen Rotor lässt sich die Verformung des Kurzschlussrings reduzieren und damit dem Entstehen von Unwuchten entgegenwirken. Dies konnte durch eine Gegenüberstellung eines konventionellen bzw. konventionell hergestellten Rotors und eines erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß hergestellten Rotors nachgewiesen werden. With the method according to the invention and the rotor according to the invention, the deformation of the short-circuit ring can be reduced and the occurrence of imbalances can thus be counteracted. This could be demonstrated by comparing a conventional or conventionally manufactured rotor and a rotor according to the invention or manufactured according to the invention.
Numerisch ließen sich aus den durchgeführten Versuchen insbesondere folgende Erkenntnisse ableiten. The following findings in particular could be derived numerically from the tests carried out.
Die maximale radiale Verformung war im Falls des konventionellen bzw. konventionell hergestellten Rotors 90,3/37,8 = 2,4 mal größer als bei einem erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß hergestellten Rotors. The maximum radial deformation in the case of the conventional or conventionally manufactured rotor was 90.3/37.8=2.4 times larger than in a rotor according to the invention or manufactured according to the invention.
Die Von-Mises-Spannung am Innendurchmesser (Stelle mit maximaler Spannung unter Fliehkraft Belastung) eines Kurzschlussringes eines konventionellen bzw. konventionell hergestellten Rotors war 377,3/177,1= 2,1 mal höher als bei einem erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß hergestellten Rotor. The von Mises stress at the inner diameter (point with maximum stress under centrifugal load) of a short-circuit ring of a conventional or conventionally manufactured rotor was 377.3/177.1=2.1 times higher than in a rotor according to the invention or manufactured according to the invention.
Die maximale Von-Mises-Spannung am Innendurchmesser (Stelle mit maximaler Spannung unter Fliehkraft Belastung) eines Kurzschlussringes eines konventionellen bzw. konventionell hergestellten Rotors war 847,6/236,8= 3,6 mal höher als bei einem erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß hergestellten Rotor. The maximum von Mises stress on the inner diameter (point with maximum stress under centrifugal load) of a short-circuit ring of a conventional or conventionally manufactured rotor was 847.6/236.8=3.6 times higher than in a rotor according to the invention or manufactured according to the invention .
Aus den durchgeführten Versuchen lassen sich insbesondere folgende Vorteile des erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß hergestellten Rotors gegenüber einem konventionellen bzw. konventionell hergestellten Rotor ableiten. In particular, the following advantages of the rotor according to the invention or produced according to the invention compared to a conventional or conventionally produced rotor can be derived from the tests carried out.
Eine Reduzierung der maximalen radialen Verformung um den Faktor 2,4 ist grundsätzlich möglich. In principle, it is possible to reduce the maximum radial deformation by a factor of 2.4.
Durch das erfindungsgemäße Tiefschweißen kann das Ziel, eine geringe plastische Verformung zu haben, erreicht werden. The aim of having a low plastic deformation can be achieved by the deep welding according to the invention.
Eine Reduzierung der Von-Mises-Spannung am Innendurchmesser eines Kurzschlussringes um den Faktor 2,1 ist grundsätzlich möglich. Dies führt zu geringeren mechanischen Anforderungen an den Kurzschlussring, wodurch weniger Material eingesetzt werden kann, wodurch wiederum geringere Kosten zu erwarten sind. In principle, it is possible to reduce the von Mises stress on the inner diameter of a short-circuit ring by a factor of 2.1. This leads to lower mechanical requirements for the short-circuit ring, which means that less material can be used, which in turn means that lower costs can be expected.
Eine Reduktion der maximalen Von-Mises-Spannung um den Faktor 3,6 führt grundsätzlich zu weniger mechanischen Anforderungen an den Kurzschlussring, wodurch weniger Material eingesetzt werden kann, wodurch wiederum geringere Kosten zu erwarten sind. Abhängig vom tatsächlichen Anwendungsfall kann beispielsweise ein äußerer Stahlklemmring (Spannring) überflüssig werden. A reduction in the maximum von Mises stress by a factor of 3.6 generally leads to fewer mechanical demands on the short-circuit ring, which means that less material can be used, which in turn means that lower costs can be expected. For example, depending on the actual application, an outer steel clamping ring (clamping ring) may become superfluous.
Auch hinsichtlich des Stromflusses können Vorteile durch die vorgeschlagenen Erfindungen erzielt werden. With regard to the flow of current, advantages can also be achieved by the proposed inventions.
Die Stromverteilung über die verschiedenen Stäbe ist sinusförmig, die höchste Stromdichte eines größten Stabes entspricht der höchsten Stromdichte im Kurzschlussring. Da sich durch Kapillareffekte Öl an unverschweissten Stoßstellen ansammelt, kann der Strom nur durch den komplett verschweißten Bereich fliessen. The current distribution over the various bars is sinusoidal, the highest current density of a largest bar corresponds to the highest current density in the short-circuit ring. Since oil collects at unwelded joints due to capillary effects, the current can only flow through the completely welded area.
An einem Beispiel soll verdeutlicht werden, inwieweit eine tatsächliche Querschnittsfläche eines Rotorstabes von der erforderlichen Querschnittfläche abweicht. An example should clarify the extent to which an actual cross-sectional area of a rotor bar deviates from the required cross-sectional area.
Ein Rotorstab weist eine Querschnittfläche von 34,75 mm2 auf. Die Integration ergibt in Summe einen Querschnitt von 8(Stäbe) * 34,75 / Wurzel(2) = 197 mm2. Aufgrund des tieferen Leitwertes des Kupferringes verursacht durch die Legierungsbestandteile, welche den Ring hochfest machen, ist eine weitere Zunahme des Querschnittes um 1/0.88 (lACS-Wert der Legierung = 88%, Rotorstab = 100%) nötig. So beträgt die erforderliche Querschnittfläche 223 mm2, was einer Gesamt-Höhe der axial gestapelten Kurzschlussringe von (gerundet) 30,7 * 7,5 mm ergibt. In der Praxis wird dieser Wert nicht erreicht, weil der Ring eben nicht komplett verschweißt werden kann. Trotzdem ist darauf zu achten, dass der komplett verschweißbare Bereich möglichst dem Ringquerschnitt entspricht. A rotor bar has a cross-sectional area of 34.75 mm 2 . The integration results in a total cross-section of 8(bars) * 34.75 / square root(2) = 197 mm 2 . Due to the lower conductance of the copper ring caused by the alloy components, which make the ring very strong, a further increase in the cross section by 1/0.88 (lACS value of the alloy = 88%, rotor bar = 100%) is necessary. The required cross-sectional area is 223 mm 2 , which results in a total height of the axially stacked short-circuit rings of (rounded) 30.7*7.5 mm. In practice, this value is not reached because the ring cannot be completely welded. Nevertheless, it must be ensured that the completely weldable area corresponds as closely as possible to the cross-section of the ring.
Es gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann ein ggf. beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden. Features and details that are described in connection with a method also apply, of course, in connection with the device according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, mutual reference is or can always be made. In addition, an optionally described method according to the invention can be carried out with the device according to the invention.

Claims

Ansprüche Rotor (R) für eine elektrische Maschine, umfassend eine Rotorwelle (1) und ein Rotorpaket (2), wobei das Rotorpaket (2) mindestens eine Kurzschlussringanordnung (21 bzw. 22) und einen Rotorstab (24) umfasst, wobei die Kurzschlussringanordnung (21 bzw. 22) mit einer Öffnung (214) zur Aufnahme eines Endes des Rotorstabes (24) ausgestattet ist, wobei der Rotorstab (24) mittels einer Schweißverbindung (3) mit der Kurzschlussringanordnung (21 bzw. 22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schweißverbindung (3) um eine Tiefschweißverbindung handelt. Rotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorpaket (2) eine Anzahl von axial hintereinander angeordneten Rotorscheiben (23) umfasst, die zwischen der ersten Kurschlussringanordnung (21) und einer zweiten Kurzschlussringanordnung (22) aufgenommen sind. Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussringanordnung (21 bzw. 22) mindestens einen Kurzschlussring (211, 212, 213 bzw. 221 , 222, 223), vorzugsweise zwei oder mehr Kurzschlussringe, vorzugsweise drei oder vier Kurzschlussringe, umfasst, die vorzugsweise in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorpaket (2) mit einer Aufnahme für den Rotorstab (24) ausgestattet ist, wobei die Aufnahme insbesondere Aussparungen (231) in den Rotorscheiben (23), sowie eine Öffnung (214) in der ersten Kurschlussringanordnung (21) und eine Öffnung (214) in der zweiten Kurzschlussringanordnung (22) umfasst. Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorstab (24) und die Kurzschlussringanordnung (21 bzw. 22) aus unterschiedlichen Materialien bestehen, insbesondere der Rotorstab (24) ein Material aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und die Kurzschlussringanordnung (21 bzw. 22) ein Material aus einem hochfesten Kupfer oder einer hochfesten Kupferlegierung umfasst. Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung über die gesamte Kontur der Stirnfläche des Rotorstabes bzw. über die gesamte radiale Ausdehnung des Rotorstabs besteht. Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung (3) ein Verhältnis von Schweißnahtbreite an der Oberfläche zu Schweißnahttiefe von 3:10 bis 1 :12, insbesondere 2:10, 1 :10, besonders bevorzugt 1 :12, aufweist. Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung (3) eine Schweißnahttiefe von 6 bis 25 mm, vorzugsweise 22 mm aufweist. Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr Schweißnähte als verbleibende Fugen vorhanden sind. Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnähte der Schweißverbindung (3) derart ausgestaltet sind, dass die Kurzschlussringe (211, 212, 213 bzw. 221 , 222, 223) der Kurzschlussringanordnung (21 bzw. 22) stoffschlüssig verbunden sind. Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stahlscheibe zwischen den Kurzschlussringen (211, 212, 213 bzw. 221 , 222, 223) vorgesehen ist. Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlussring (211 , 212, 213 bzw. 221 , 222, 223) eine Dicke von 1 ,5 bis 1 ,9mm, vorzugsweise von 1 ,7mm, aufweist. Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Rotor um einen Alu-Rotor handelt. Elektrische Maschine, insbesondere Elektromotor oder elektrischer Generator, umfassend einen Stator und einen Rotor (R), gekennzeichnet durch einen Rotor gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche. 16 Verfahren zur Herstellung eines Rotors (R) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung (3) durch Tiefschweißen durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefschweißen mittels Laserstrahltiefschweißen oder Elektronenstrahltiefschweißen durchgeführt wird. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung durch axiales Tiefschweißen (AS) oder durch radiales Tiefschweißen (RS), insbesondere bis auf den Grund der Öffnung (214) der Kurzschlussringanordnung (21 bzw. 22), vorgenommen wird. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißvorgang zur Erzeugung der Schweißverbindung (3) mit einer Leistung von 0,5 bis 1 ,5 Megawatt pro Quadratzentimeter, vorzugsweise 1 Megawatt pro Quadratzentimeter, durchgeführt wird. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussringe (211, 212, 213 bzw. 221, 222, 223) als Kurzschlussringanordnung (21 bzw. 22) montiert werden und insbesondere durch Noppen zusammengehalten werden. Claims Rotor (R) for an electrical machine, comprising a rotor shaft (1) and a rotor core (2), wherein the rotor core (2) comprises at least one short-circuit ring arrangement (21 or 22) and a rotor bar (24), the short-circuit ring arrangement ( 21 or 22) is equipped with an opening (214) for receiving one end of the rotor bar (24), the rotor bar (24) being connected to the short-circuit ring arrangement (21 or 22) by means of a welded joint (3), characterized in that that the weld (3) is a deep weld. Rotor according to Claim 1, characterized in that the rotor core (2) comprises a number of rotor disks (23) arranged axially one behind the other, which are accommodated between the first short-circuit ring arrangement (21) and a second short-circuit ring arrangement (22). Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the short-circuit ring arrangement (21 or 22) has at least one short-circuit ring (211, 212, 213 or 221, 222, 223), preferably two or more short-circuit rings, preferably three or four short-circuit rings, comprises, which are preferably arranged one behind the other in the axial direction. Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotor stack (2) is equipped with a receptacle for the rotor bar (24), the receptacle having in particular recesses (231) in the rotor disks (23) and an opening (214) in the first shorting ring assembly (21) and an opening (214) in the second shorting ring assembly (22). Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotor bar (24) and the short-circuit ring arrangement (21 or 22) consist of different materials, in particular the rotor bar (24) consists of one material Copper or a copper alloy and the short-circuit ring arrangement (21 or 22) comprises a material made of a high-strength copper or a high-strength copper alloy. Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the welded connection exists over the entire contour of the end face of the rotor bar or over the entire radial extent of the rotor bar. Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the welded joint (3) has a ratio of weld seam width on the surface to weld seam depth of 3:10 to 1:12, in particular 2:10, 1:10, particularly preferably 1:12, having. Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the welded connection (3) has a weld seam depth of 6 to 25 mm, preferably 22 mm. Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that there are more weld seams than remaining gaps. Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the weld seams of the weld connection (3) are designed in such a way that the short-circuit rings (211, 212, 213 or 221, 222, 223) of the short-circuit ring arrangement (21 or 22) are materially connected are. Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one steel disk is provided between the short-circuit rings (211, 212, 213 or 221, 222, 223). Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the short-circuit ring (211, 212, 213 or 221, 222, 223) has a thickness of 1.5 to 1.9 mm, preferably 1.7 mm. Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotor is an aluminum rotor. Electrical machine, in particular electric motor or electrical generator, comprising a stator and a rotor (R), characterized by a rotor according to at least one of the preceding claims. 16 Method for producing a rotor (R) according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that the welded connection (3) is carried out by deep welding. Method according to Claim 15, characterized in that the deep welding is carried out by means of laser beam deep welding or electron beam deep welding. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the welded connection is made by axial deep welding (AS) or by radial deep welding (RS), in particular down to the bottom of the opening (214) of the short-circuit ring arrangement (21 or 22). Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the welding process for producing the welded connection (3) is carried out with a power of 0.5 to 1.5 megawatts per square centimeter, preferably 1 megawatt per square centimeter. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the short-circuit rings (211, 212, 213 or 221, 222, 223) are mounted as a short-circuit ring arrangement (21 or 22) and are held together in particular by knobs.
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