[發明專利]尤其用于高轉速的鼠籠式轉子

有效

• 申請號: 201780045771.4
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN109478831B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 克勞斯·比特納;克勞斯·基希納;馬蒂亞斯·瓦爾穆特
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: H02K15/00
• 分類號: H02K15/00;H02K17/16
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 沈敬亭;閆昊

本發明涉及一種異步電機(1)的鼠籠式轉子(3)，其具有電導體，電導體設置在疊片組(5)的基本上軸向伸展的槽中，其中在疊片組(5)的每個端側處設有至少一個短路環，短路環將至少一定預設數量的電導體電連接，其中短路環具有由相對高強度的材料構成的護板(24)。

技術領域

本發明涉及一種異步電機的鼠籠式轉子/籠式轉子，其具有電導體，電導體設置在疊片組的基本上軸向伸展的槽中，其中在鼠籠式轉子的每個端側處設有至少一個短路環，短路環將至少一定預設數量的電導體電連接。本發明還涉及一種具有這種鼠籠式轉子的機電機器和這種機電機器的應用。此外，本發明涉及一種用于制造這種鼠籠式轉子的方法，在該方法中通過沖壓和打包疊片組來實現鼠籠式轉子。

背景技術

在機電的旋轉異步電機中的鼠籠式轉子通常能夠在直至大約90m/s的轉子處環周速度下使用。更高的轉速能力僅通過特別的措施才是可行的。

由于總是要求結構更緊湊、或由于使用直接驅動器以節省傳動裝置，從現在開始轉速要求達到200m/s的轉子處環周速度，這例如在軸高度160的情況下對應于大約25000轉/分鐘的轉速。

離心力負荷與速度成平方，使得材料載荷、尤其是在鼠籠式轉子的短路環中的材料載荷隨轉速提高顯著上升。在應用密度為2.7kg/dm³的常用鋁材料的情況下，作為短路環中的最大允許的機械應力可以直至大約80N/mm²。

然而在150至200℃范圍中的常見短路環溫度中，純鋁僅具有最大20N/mm²的抗拉強度，進而排除作為用于所尋求的高轉速范圍的澆注料。

銅由于其8.9kg/dm³的密度同樣不適合于極高的轉速，因為在所尋求的轉速和與其關聯的離心力負荷的情況下超過了銅的屈服極限。

此外，為了提供機電機器的高效率，但是如純鋁(電導率36m/Ωmm²)或銅(電導率56m/Ωmm²)的材料是顯著適合的。借助已知的鋁銅合金，無法實現鋁和銅的純澆注料的電導。

從現在開始，為了在機電機器有效率的同時獲得這種轉速范圍，已知由不同材料構成的、在短路環的外直徑處的支撐環。在此不利的是：環僅向外支撐，然而在短路環內部區域中的材料由于高離心力和機械應力而能夠流動。借此還改變鼠籠式轉子的平衡值，尤其是短路環中的平衡值。

通過使用直至大約80N/mm²的提高的抗拉強度的高強度合金，同樣嘗試達到該高的轉速。在此不利的是：電導率為20至29m/Ωmm²的值，進而與純鋁的情況相比顯著更低。由于這種合金的脆性更高，可延展性也更低，由此使關于短路環處機械應力裂紋的欠抵抗力升高。

在合金位于熔化坩堝中時，還造成合金組成部分的析出，這些合金組成部分根據情況能夠是鍶、硅、錳等。

由此，又降低了熔化物在電導率和機械強度值方面的品質。壓鑄的工藝安全性和工藝品質因此極其難于維持。這通過如下方式例如通過持續地分析由熔化物構成的樣本以及通過由此所需要的再合金來實現：加入合金組成部分并且通過攪拌機構盡可能分散均勻。

在保護氣體下澆鑄還意味著顯著的額外耗費。尤其在機動車工業中的驅動器中，該方法由于所需要的工藝安全性而引起極高的耗費和成本，并且在異步和轉子技術中具有相對小的可接收性。

發明內容

基于此，本發明的目的是：實現一種機電機器，尤其異步電機，其具有鼠籠式轉子，該鼠籠式轉子適合于轉子處的高環周速度，特別是直至200m/s的環周速度，并且在效率相對高的情況下，還在車輛中和在機床中提供適合于驅動技術的驅動器。