專利名稱：帶有鑄造的短路條的短路轉(zhuǎn)子的制作方法
帶有鑄造的短路條的短路轉(zhuǎn)子本發(fā)明涉及一種用于異步電機(jī)的短路轉(zhuǎn)子(Kurzschlussl如fer,也稱為鼠籠式轉(zhuǎn)子)以及用于制造該短路轉(zhuǎn)子的方法。短路轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯(Rotorpaket)、短路環(huán)和短路條(Kurzschlussstab)。三相異步電機(jī)(其也被稱為三相感應(yīng)電機(jī))既可用作發(fā)電機(jī)又可用作馬達(dá)。異步電機(jī)具有被動的轉(zhuǎn)動體(也稱為轉(zhuǎn)子)，其或者持續(xù)地或者根據(jù)情況而短路。如果使轉(zhuǎn)動體持續(xù)地短路，則也稱其為短路轉(zhuǎn)子。異步電機(jī)的短路繞組(Kurzschlusskafig，也稱為鼠籠繞組)由導(dǎo)電的短路條和短路環(huán)構(gòu)成。短路條穿過疊片式轉(zhuǎn)子芯(Rotorblechpaket)并且在端部處以導(dǎo)電的方式連接至短路環(huán)。在較小的電機(jī)中通常使用鋁制短路繞組。在這樣的情況下，由鑄鋁制造整個短路繞組。為此，使流態(tài)的熔液在高壓力下并且以高的速度壓入壓鑄模中，熔液包圍位于芯軸上的轉(zhuǎn)子芯，隨后，熔液在該處冷卻。較大的短路繞組不能整體地鑄造，因?yàn)槔@組的大小由注射裝置 (Einspritzvorrichtung)的最大體積限制。因此，在大功率異步電機(jī)中使用預(yù)制的條。這些預(yù)制的條通常由銅構(gòu)成。將銅條引入轉(zhuǎn)子的磁性鐵芯中。隨后，將銅條釬焊或焊接到由相同材料制成的短路環(huán)(在兩側(cè)都位于外部)中。在DE 38 34 466 Cl中描述了一種用于電機(jī)的短路轉(zhuǎn)子。在該短路轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子條的端部突入短路環(huán)的端側(cè)中的凹部中。通過硬焊使轉(zhuǎn)子條與短路環(huán)電連接和機(jī)械地連接。通過硬焊或焊接連接繞組的各部件的方法是非常耗時并且昂貴的。因此，具有在其中將短路環(huán)模制(anspritzen)或鑄造(angiessen)到銅條上的很多發(fā)展。為此，事先將短路條鑄造到轉(zhuǎn)子芯中。這些方法省去了將短路條釬焊或焊接至短路環(huán)所涉及的成本。DE 43 08 683 Al描述了用于異步電機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子(Kafigmufer)。短路條布置在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽口中。短路環(huán)通過鋁壓鑄方法制造。短路條在其端部處與鑄造的短路環(huán)連接。在帶有鑄造的短路環(huán)的方法中，短路條具有大的徑向間隙，以便在條的插入過程中平衡轉(zhuǎn)子鐵芯的組裝誤差O^aketierfehler)，并且使其不卡住。然而，這種大的公差導(dǎo)致在平衡時或操作期間轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的不可限定的性能。配備有這種轉(zhuǎn)子的馬達(dá)或發(fā)電機(jī)的直接接通導(dǎo)致轉(zhuǎn)子條的振動激勵。本發(fā)明的目的在于，提供能以小的花費(fèi)來成本合適地制造的短路轉(zhuǎn)子。應(yīng)當(dāng)避免短路條與短路環(huán)的釬焊或焊接。同時，轉(zhuǎn)子芯中的短路條應(yīng)具有盡可能小的徑向間隙，使得不出現(xiàn)轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性上不可限定的性能。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過下列方式實(shí)現(xiàn)，S卩，轉(zhuǎn)子芯與短路環(huán)組裝(paketieren) 在一起，并且轉(zhuǎn)子芯設(shè)有空腔(Hohlraum)，其中，短路環(huán)具有開口，該開口與轉(zhuǎn)子芯的空腔一起形成通道，其中，壓鑄裝置置于轉(zhuǎn)子的端部上，并且通過壓鑄裝置中的通路 (Durchlass)利用熔液填充通道，其中，利用固化的熔液填充的通道形成短路轉(zhuǎn)子的短路
^^ ο根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子芯與短路環(huán)在沒有短路條的情況下已組裝在一起。轉(zhuǎn)子芯設(shè)有空腔?？涨豢蔀椴劭诨蚩?。短路環(huán)具有開口，該開口與轉(zhuǎn)子芯的空腔一起形成待填充的通道。通過轉(zhuǎn)子芯和短路環(huán)構(gòu)成自由的通道。隨后，使壓鑄裝置在該自由的通路上置于完整的轉(zhuǎn)子端部上。優(yōu)選地，利用支架封閉通路的相對端部。隨后，壓鑄裝置填充一個或多個通道。在這樣的方式下相繼地制造短路條，直至在短路環(huán)和轉(zhuǎn)子芯中固化的條使繞組完整。該方法尤其適合于制造用于大功率馬達(dá)中的短路轉(zhuǎn)子。優(yōu)選地應(yīng)用該方法來制造帶有銅短路繞組的短路轉(zhuǎn)子。由于熔液完全填充通道，在這樣的方式下制造的條不具有徑向間隙，因而避免了轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性上不可限定的性能。該方法可用于不同形式的轉(zhuǎn)子條， 例如液滴形條、圓形條、大的條(Hochstab)或雙條。已經(jīng)證實(shí)，如果短路環(huán)由這樣的材料構(gòu)成是尤其適宜的，S卩，該材料具有比壓入通道中的熔液更低的熔化溫度。由此可將如此制造的轉(zhuǎn)子條與銅環(huán)熔在一起。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選地使用由銅銀合金制成的短路環(huán)。固化的條確保短路轉(zhuǎn)子保持在一起。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，已證實(shí)有利的是，短路環(huán)的開口構(gòu)造成朝向背離轉(zhuǎn)子芯的側(cè)部擴(kuò)大(優(yōu)選地錐形地?cái)U(kuò)大)。由此，在短路環(huán)中固化的熔液形成楔形的塞部，其阻礙條和環(huán)之間的連接的松開。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，壓鑄裝置的支架具有凹腔。該凹腔鄰接短路環(huán)的開口。在凹腔中容納氧化皮。氧化皮包括薄的氧化膜(例如銅氧化物)，其由于高溫以及氧化性氣氛而在熔液的表面形成。在本發(fā)明的另一變型中，短路環(huán)的開口和/或轉(zhuǎn)子芯的空腔徑向地開放。在這種情況中，轉(zhuǎn)子芯或轉(zhuǎn)子被封閉的限制元件包圍。為了使熔液可靠地保持包封在通道中，限制元件具有夾緊裝置，利用該夾緊裝置將限制元件內(nèi)壁壓到轉(zhuǎn)子芯上。這防止鑄件或熔液從完全或部分地開放的空腔中離開。限制元件可為帶槽的管。在該方法的應(yīng)用中證實(shí)為尤其適宜的是，在鑄造過程之前將待填充的通道排空。 另外，在鑄造過程之前可加熱轉(zhuǎn)子芯。對于較大的待制造的轉(zhuǎn)子，還可在兩側(cè)均設(shè)置壓鑄裝置。為此，必須在鑄造過程之前將待填充的通道排空，或者必須設(shè)置用于該通道的通氣裝置。根據(jù)本發(fā)明的方法還可用于制造多部分繞組(Mehrfachkafig)，優(yōu)選地雙繞組。基于附圖
以及從附圖本身，根據(jù)對示例性實(shí)施例的描述得到本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。在下面的圖中顯示了用于制造帶有封閉的通道的短路轉(zhuǎn)子的裝置圖Ia為前視圖，圖Ib為沿著A-A的縱截面，圖Ic為區(qū)段B的放大圖，圖Id為沿著C-C的橫截面，圖Ie為區(qū)段D的放大圖。在下面的圖中顯示了用于制造帶有徑向開放的通道的短路轉(zhuǎn)子的裝置圖加為前視圖，圖2b為沿著A-A的縱截面，圖2c為區(qū)段B的放大圖，圖2d為沿著C-C的橫截面，圖加為區(qū)段D的放大圖。
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圖Ia至Ie以不同的圖示顯示了用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置。圖Ia顯示了設(shè)有支架2的組裝的轉(zhuǎn)子芯3的平面圖，轉(zhuǎn)子芯3置于軸13上。轉(zhuǎn)子芯3也可置于芯軸上。其中繪出了截面A-A，在圖Ib中重新給出了其截面圖。在圖Ib (根據(jù)圖Ia的線A-A的縱截面)中可看出，轉(zhuǎn)子芯3定位在壓鑄裝置1 (在此僅僅部分地示出)與和其支架2之間。轉(zhuǎn)子芯3設(shè)置得與短路環(huán)4已組裝在一起。短路環(huán)4設(shè)有開口 5。開口 5以均勻分布的方式圍繞短路環(huán)4的居中周邊布置并且與轉(zhuǎn)子芯3 中的空腔6對應(yīng)。轉(zhuǎn)子芯3在縱向方向上由空腔6穿過。在轉(zhuǎn)子芯3中，空腔6徑向地向外封閉。這在根據(jù)圖Ie的放大圖中尤其清楚。短路環(huán)4的開口 5具有與轉(zhuǎn)子芯3的空腔 6相同的幾何形狀的橫截面。開口5和空腔6—起形成通道。這些通道形成用于制造短路條的鑄模。在圖Ic中可看出，壓鑄裝置1具有突出部7，其構(gòu)造成中空柱體。突出部7環(huán)形地包圍短路環(huán)4以及轉(zhuǎn)子芯3的端部部分。短路環(huán)4和轉(zhuǎn)子芯3的外直徑構(gòu)造成與突出部7 的內(nèi)直徑匹配，使得保持對于該方法而言所允許的公差。在壓鑄裝置1中，存在用于熔液的通路8。通路8在到短路環(huán)4的開口 5的過渡部處擴(kuò)大。在圖Ic中可看出，短路環(huán)4的開口 5構(gòu)造成使得它們朝向背離轉(zhuǎn)子芯3的側(cè)部錐形地?cái)U(kuò)大。由此，在短路環(huán)4的開口 5中固化的熔液形成楔形的塞部，其阻礙條和環(huán)4之間的連接的松開。圖Ib中顯示的支架2同樣具有突出部9，其構(gòu)造成中空柱體，并且包圍短路環(huán)4以及轉(zhuǎn)子芯3的部分。支架2還具有一個或多個凹腔10，凹腔10的直徑朝短路環(huán)4擴(kuò)大。通路8和凹腔的擴(kuò)大有助于在熔液固化后將裝置和支架從轉(zhuǎn)子芯移除。凹腔10鄰接短路環(huán) 4的開口 5并且用于容納或儲存熔渣或氧化皮。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，壓鑄裝置1在短路環(huán)4的開口 5上置于轉(zhuǎn)子的端部上。利用支架2封閉轉(zhuǎn)子的相對端部。隨后，將銅熔液壓入一個或多個通道中。這取決于結(jié)構(gòu)大小。在這樣的方式下相繼填充通道。為了使如此制造的轉(zhuǎn)子條與銅短路環(huán)4更好地熔合在一起，短路環(huán)4的合金的熔化溫度位于銅條的熔化溫度之下。在該示例性實(shí)施例中，選擇銅銀合金作為用于短路環(huán)4 的材料。圖Id顯示了穿過根據(jù)圖Ib中繪出的截面C-C的裝置的轉(zhuǎn)子芯的截面?？煽闯鰩в袡E圓形的截面形式的封閉的空腔6，其用于形成或容納短路條。此外，可部分地看出凹腔 10(其在這里為圓形)的平面圖。在圖le(根據(jù)圖Id的截面圖的區(qū)段放大圖D)中可更明顯地看出，轉(zhuǎn)子芯3的空腔6以及短路環(huán)4的開口 5徑向向外地封閉。圖加至加顯示了另一種用于制造短路轉(zhuǎn)子的裝置的相應(yīng)圖示。與圖Ia至圖Ie 的圖示不同，在圖2b和圖2c中可看出，轉(zhuǎn)子芯3的空腔6以及短路環(huán)4的開口 5構(gòu)造成徑向向外地開放。在此處顯示的實(shí)施例中，在短路條的制造過程中，形式為帶槽的管的封閉限制元件11包圍整個轉(zhuǎn)子。帶槽的管11完全包圍轉(zhuǎn)子芯3。作為在這里所集成的夾緊裝置 12的代替，外部的夾緊裝置(在這里未示出)也可將單件式或多件式的限制元件11緊緊地壓靠到轉(zhuǎn)子芯3或其開放的空腔6上。這防止鑄件或熔液從空腔6離開。如在圖2d和圖2e中顯示的那樣，夾緊裝置12可布置在限制元件11的確定縱向槽口的間隙寬度的側(cè)部上。借助于均勻分布的夾緊裝置12將限制元件11以密封的方式壓緊，其中，縱向槽口始終在轉(zhuǎn)子芯的兩個空腔6之間延伸。 在壓鑄裝置1的該實(shí)施例中，突出部7以及其內(nèi)直徑構(gòu)造成大于限制元件11的壁厚的大小。由此，限制元件11也保持短路環(huán)4。
權(quán)利要求
1.一種用于制造用于異步電機(jī)的短路轉(zhuǎn)子的方法，其中，所述短路轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯 (3)、短路環(huán)以及短路條，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子芯C3)與所述短路環(huán)(4)組裝在一起， 并且所述轉(zhuǎn)子芯(3)設(shè)有空腔(6)，其中，所述短路環(huán)(4)具有開口(5)，所述開口(5)與所述轉(zhuǎn)子芯(3)的空腔(6) —起形成通道，其中，壓鑄裝置(1)置于所述轉(zhuǎn)子的一個端部上， 并且通過所述壓鑄裝置(1)中的通路(8)利用熔液填充所述通道，其中，所述填充有固化的熔液的通道形成所述短路轉(zhuǎn)子的短路條。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，支架(2)被置于所述轉(zhuǎn)子的另一端部上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二壓鑄裝置被置于所述轉(zhuǎn)子的另一端部上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述短路環(huán)(4)由具有比壓入所述通道中的熔液更低的熔化溫度的材料構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述通道填充有銅熔液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述短路環(huán)(4)由銅銀合金構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述短路環(huán)(4)的開口(5) 構(gòu)造成朝向其背離所述轉(zhuǎn)子芯(3)的側(cè)部擴(kuò)大。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述短路環(huán)(4)的開口(5)構(gòu)造成朝向其背離所述轉(zhuǎn)子芯(3)的側(cè)部錐形地?cái)U(kuò)大。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述支架( 具有凹腔(10)，所述凹腔 (10)鄰接所述短路環(huán)(4)的開口(5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述短路環(huán)(4)的開口(5) 和/或所述轉(zhuǎn)子芯(3)的空腔(6)徑向地開放，并且所述轉(zhuǎn)子由單件式或多件式的限制元件(11)包圍，其中，所述限制元件(11)具有至少一個夾緊裝置(12)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述鑄造過程之前將所述待填充的通道排空。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述鑄造過程之前加熱所述轉(zhuǎn)子。
13.一種用于異步電機(jī)的短路轉(zhuǎn)子，其中，所述短路轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯(3)、短路環(huán)(4)以及短路條，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子芯(3)設(shè)有空腔(6)，并且所述短路環(huán)(4)具有開口(5)， 所述開口(5)與所述轉(zhuǎn)子芯(3)的空腔(6) —起形成通道，其中，所述填充有固化的熔液的通道形成所述短路轉(zhuǎn)子的短路條，并且所述短路環(huán)(4)與所述鑄入的短路條在圍繞所述開口(5)的區(qū)域中熔合在一起。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的短路轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述短路環(huán)(4)由具有比所述短路條更低的熔化溫度的材料構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的短路轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述短路條由銅構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求13、14或15所述的短路轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述短路環(huán)(4)由銅銀合金構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)所述的短路轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述短路環(huán)的開口中的鑄入的短路條構(gòu)造成使所述開口朝向背離所述轉(zhuǎn)子芯(3)的側(cè)部擴(kuò)大。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的短路轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述短路環(huán)(4)的開口中的鑄入的短路條構(gòu)造成使所述開口朝向背離所述轉(zhuǎn)子芯(3)的側(cè)部錐形地?cái)U(kuò)大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于異步電機(jī)的短路轉(zhuǎn)子以及用于制造該短路轉(zhuǎn)子的方法。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子芯(3)與短路環(huán)(4)組裝在一起。短路環(huán)(4)設(shè)有開口(5)。開口(5)與轉(zhuǎn)子芯(3)的空腔(6)一起形成通道。壓鑄裝置(1)置于轉(zhuǎn)子的一個端部上。該通道填充有熔液。填充有固化的熔液的通道形成短路轉(zhuǎn)子的短路條。對于較大的轉(zhuǎn)子，也可在兩側(cè)均設(shè)置壓鑄裝置。
文檔編號H02K15/00GK102439827SQ201080018364
公開日2012年5月2日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月25日
發(fā)明者B·克勒, H·哈特曼, R·瓦格納 申請人:Ksb股份公司