專利名稱：用于異步電機(jī)的鼠籠轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)用于異步電機(jī)的鼠籠轉(zhuǎn)子，它具有一個(gè)固定在軸上的，兩側(cè)通過(guò)壓環(huán)連接的用于接收鼠籠繞組棒的疊片體，這些鼠籠繞組棒在疊片體外總是與一短路環(huán)固定連接并且每個(gè)短路環(huán)在徑向上被一個(gè)固定在軸上的支承環(huán)支撐。
本發(fā)明從現(xiàn)有技術(shù)，例如由DE-27 21 211 A1出發(fā)。
在異步電動(dòng)機(jī)快速運(yùn)行時(shí)，特別是兩側(cè)從疊片體突出的鼠籠繞組棒的端部以及與它相連的短路環(huán)由于高的溫度在大離心力的作用下產(chǎn)生強(qiáng)烈應(yīng)變，并且受到失去控制的負(fù)荷的損害。此外每個(gè)棒型的鼠籠繞組結(jié)構(gòu)在露出的繞組(繞組頭)范圍內(nèi)具有一個(gè)在徑向以及在圓周方向的振蕩能力，這種振蕩能力特別在電氣鐵道使用的電動(dòng)機(jī)上可以導(dǎo)致有損害的諧振，因?yàn)橥ǔＴ谕苿?dòng)頻率以外的固有頻率，例如由傳動(dòng)裝置(小齒輪齒)來(lái)解決是辦不到的。
為了控制異步電機(jī)在短路環(huán)范圍內(nèi)的離心力，多年來(lái)一直使用罩在短路環(huán)上的緊圈。該緊圈在彎曲處只起機(jī)械的支撐作用。這樣的整個(gè)結(jié)構(gòu)仍舊具有振蕩能力。
在由DE 27 21 211 A1給出的公知的鼠籠轉(zhuǎn)子中，每個(gè)短路環(huán)通過(guò)一個(gè)固定在軸上的中心環(huán)固定。該中心環(huán)連同它的內(nèi)面在軸向壓力下毗連在與鼠籠繞組棒相連的前端部，中心環(huán)的內(nèi)端面的自由部分具有一環(huán)形的空隙，短路環(huán)的軸向凸起的外環(huán)面毗連在與環(huán)形槽前面相隔的中心環(huán)的外殼面上，它的內(nèi)環(huán)面圍繞軸相隔有徑向距離。
公知的結(jié)構(gòu)對(duì)于強(qiáng)加的振蕩和諧振具有良好的阻尼特性。然而它只適用于有小轉(zhuǎn)子直徑的小電動(dòng)機(jī)上，因?yàn)橄鄬?duì)來(lái)說(shuō)實(shí)心的中心環(huán)使轉(zhuǎn)子的冷卻受到影響，特別是使鼠籠繞組頭的最佳通流性受到影響。
提高異步電機(jī)鼠籠繞組頭的轉(zhuǎn)動(dòng)振蕩硬度的另一途徑由DE42 33 474 C2給出。端面軸向突出的鼠籠繞組棒在端部范圍內(nèi)是這樣細(xì)分的，即形成分離的徑向重疊的棒端，屬于一個(gè)槽的棒端總是被彎曲成反向相切的。這種結(jié)構(gòu)非常昂貴，并且繞組頭的徑向剛度僅在相對(duì)來(lái)說(shuō)很小范圍里起作用。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一個(gè)異步電機(jī)的鼠籠轉(zhuǎn)子，它的鼠籠繞組頭在超過(guò)電機(jī)的整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍時(shí)是這樣與轉(zhuǎn)子體接合的，即沒(méi)有或僅可能產(chǎn)生減低的固有振蕩。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣解決的，兩個(gè)壓環(huán)被疊片體軸向保持距離，并且同時(shí)形成用于短路環(huán)的支承環(huán)，在疊片體的端面和支承環(huán)之間設(shè)有隔開的隔板，隔板連同支承環(huán)構(gòu)成一個(gè)整體。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)特別是由此可見(jiàn)，由于采用這種方式鼠籠繞組頭在越過(guò)電機(jī)整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)也可以從微小的轉(zhuǎn)速起與轉(zhuǎn)子體這樣接合，即沒(méi)有或僅可能產(chǎn)生壓低的固有振蕩。根據(jù)本發(fā)明的解決辦法同時(shí)考慮到短路鼠籠繞組量的變化，對(duì)轉(zhuǎn)子體使鼠籠繞組材料適應(yīng)離心力和熱膨脹。
本發(fā)明的實(shí)施例以及由此進(jìn)一步達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)下列附圖較詳細(xì)地說(shuō)明。
本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中概括說(shuō)明，其中

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施形式沿一鼠籠轉(zhuǎn)子的端部縱剖面的外形圖，支撐基本上借助一緊圈來(lái)實(shí)現(xiàn)；圖2是通過(guò)在鼠籠轉(zhuǎn)子壓環(huán)高度上的端部根據(jù)圖1的縱向線AA的橫截面圖；圖3是圖1的實(shí)施形式的第一變形，在短路環(huán)和支承環(huán)之間有一彈性的構(gòu)件；圖4是鼠籠轉(zhuǎn)子的第二實(shí)施形式，它裝有材料挖空的短路環(huán)；圖5是根據(jù)圖4的鼠籠轉(zhuǎn)子端面的俯視圖；圖6是鼠籠轉(zhuǎn)子的第三實(shí)施形式，它具有一與短路環(huán)中的一個(gè)槽嵌接的并且包括一彈性構(gòu)件的支承環(huán)。
疊片體2以普通方式固定在軸1上。疊片體2在外圓周上具有軸向分布的槽，在槽中置入鼠籠繞組棒3并且在此以免受徑向離心力影響。鼠籠繞組棒3突出在疊片體2之上并且與一短路環(huán)4連接，短路環(huán)4被疊片體2的端面明顯地間隔。鼠籠繞組棒3的突出的端部和短路環(huán)4構(gòu)成所謂的繞組頭。
鼠籠繞組棒3的端部沿徑向縮小。緊圈5套在短路環(huán)4上。在軸1和短路環(huán)4之間的環(huán)形空間里安裝一個(gè)支承環(huán)6，支承環(huán)6與軸1固定連接，例如熱壓冷縮配合在軸上，并且它們共同的外圓周與短路環(huán)的內(nèi)圓周毗連。支承環(huán)6與疊片體2的端面間隔開。它面向疊片體2的面上具有數(shù)個(gè)沿徑向分布的隔板或筋條7。這些隔板不僅與疊片體2間隔而且對(duì)于疊片體2起到壓指的作用。支承環(huán)6同時(shí)對(duì)于疊片體2承擔(dān)壓環(huán)的作用。支承環(huán)的軸向固定以相同方式進(jìn)行，如上所述的DE 27 21 211 A1所描述的。
在緊圈5冷卻時(shí)，收縮力首先作用在短路環(huán)4上，然后作用在支承環(huán)6上。緊圈5的預(yù)應(yīng)力是這樣測(cè)定的，當(dāng)不在電機(jī)工作點(diǎn)時(shí)，它提升了在短路環(huán)4的內(nèi)殼面和支承環(huán)6的外殼面之間的摩擦傳遞的力。
如從圖1可以清楚地看到，所述的支承結(jié)構(gòu)對(duì)高電負(fù)荷的鼠籠繞組頭通風(fēng)的阻礙僅是次要的。實(shí)際上冷卻空氣可以不受阻礙也從疊片體2上的軸向的冷卻空氣孔8經(jīng)過(guò)隔板7徑向間的距離向外流通。此外需要時(shí)也可以在支承環(huán)6里設(shè)有通孔9，通孔9總是位于兩個(gè)相毗連的隔板7之間，但是不必對(duì)準(zhǔn)冷卻空氣孔8。
圖3描述了鼠籠轉(zhuǎn)子的另外的形狀，根據(jù)圖1或圖2短路環(huán)4在支承環(huán)6上接合通過(guò)一個(gè)彈性構(gòu)件，例如一個(gè)波形彈簧10支承。該波形彈簧部分位于支承環(huán)6外殼面的環(huán)槽內(nèi)，部分位于短路環(huán)4外殼面的內(nèi)部。類似的根據(jù)圖1的實(shí)施形式短路環(huán)4和支承環(huán)6直接互相支撐。波形彈簧10使在這種情況下的接合安全，即它依然取得了摩擦傳遞力的提升。
在圖4和圖5描述的本發(fā)明的實(shí)施形式中，實(shí)現(xiàn)摩擦連接的可靠裝置并且就此通過(guò)一個(gè)短路環(huán)的特殊布置在短路環(huán)4和支承環(huán)6之間實(shí)現(xiàn)接合。代替一個(gè)在圓周方向上有相同形狀橫截面的短路環(huán)，在此放入的短路環(huán)4具有一個(gè)在圓周方向上想要的各向異性。該各向異性是這樣實(shí)現(xiàn)的，在例子中短路環(huán)4的3段設(shè)置了材料挖空處11。材料挖空處11均勻地分布在短路環(huán)的內(nèi)圓周上并且延伸一個(gè)角度大約從60°到90°。在材料挖空處11之間的區(qū)域12內(nèi)，短路環(huán)4實(shí)際上連同它的總寬度放在支承環(huán)6上，反之在材料挖空處11的區(qū)域內(nèi)只有大約它的一半(原來(lái)的)環(huán)形寬度。該各向異性在電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的結(jié)果是，由于離心力作用不僅導(dǎo)致短路環(huán)4變形而且導(dǎo)致緊圈5變形，這種變形在圖5的頂視圖中用虛線表示，并且夸大地畫出。由于該變形在徑向方向產(chǎn)生力，該力在圖5中用箭頭表示，并且摩擦連接的接合在區(qū)域12內(nèi)較早地加強(qiáng)。
所述的各向異性當(dāng)然也可以這樣實(shí)現(xiàn)，在短路環(huán)4的內(nèi)圓周上代替材料挖空11處布有附加材料，這在圖4或圖5中沒(méi)有明確地畫出。
由于本發(fā)明沒(méi)有離開插入式的框架，在鼠籠繞組由較高強(qiáng)度的合金導(dǎo)線材料焊接成的條件下，短路環(huán)在支承環(huán)上的接合也可以這樣實(shí)現(xiàn)，即短路環(huán)6在外圓周上具有一個(gè)軸向向外指向的凸起13，凸起13插入在面向疊片體2的短路環(huán)4端面的環(huán)形槽14中(圖6)。根據(jù)第一變形在支承環(huán)6′上的軸向凸起13連同它的軸側(cè)的外殼面同時(shí)毗連在軸側(cè)的槽壁上。在極限情況下凸起13甚至可以成形的插入在短路環(huán)4′上的槽14內(nèi)。這樣得到的連接，隨著溫度和轉(zhuǎn)數(shù)的提高而增強(qiáng)。為了使在支承環(huán)6′上的凸起13的負(fù)荷保持在一定限度內(nèi)，有益的是在凸起13的內(nèi)殼面和接近軸的槽壁之間嵌入一個(gè)彈性構(gòu)件，首先嵌入一波形彈簧15。
名稱目錄1 抽2 疊片體3 鼠籠繞組棒4、4′ 短路環(huán)5 緊圈6、6′ 支承環(huán)(二壓環(huán))7 6上的隔板8 在2里的軸向的冷卻空氣孔9 在6里的軸向孔10、15 波形彈簧11 在4里的材料挖空處12 在11之間的段13 在6′上的軸向凸起14 在4′里的環(huán)形槽
權(quán)利要求
1.用于異步電機(jī)的鼠籠轉(zhuǎn)子，它具有一個(gè)固定在軸上的，兩側(cè)通過(guò)壓環(huán)連接的用于接收鼠籠繞組棒(3)的疊片體(2)，這些鼠籠繞組棒(3)在疊片體(2)外總是與一短路環(huán)(4)連接，并且每個(gè)短路環(huán)(4)在徑向上由一個(gè)固定在軸(1)上的支承環(huán)(6)支撐，其特征是兩個(gè)壓環(huán)被疊片體軸向保持距離，并且同時(shí)形成用于短路環(huán)(4)的支承環(huán)(6)，在疊片體(2)的端面和支承環(huán)(6)之間設(shè)有隔開的隔板(7)，該隔板尤其連同支承環(huán)(6)構(gòu)成一個(gè)整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠籠轉(zhuǎn)子，其特征是短路環(huán)(4)連同它的內(nèi)圓周直接地或者部分地在第一彈性構(gòu)件(10)中間連接下安放在支承環(huán)(6)的外圓周上，并且通過(guò)一緊圈(5)套壓包圍在支承環(huán)(6)上的短路環(huán)(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鼠籠轉(zhuǎn)子，其特征是短路環(huán)(4)連同它整個(gè)圓周安放在支承環(huán)(6)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鼠籠轉(zhuǎn)子，其特征是在支承環(huán)(6)的外圓周和/或在短路環(huán)的內(nèi)圓周上設(shè)置一個(gè)槽，在槽中嵌入第一彈性構(gòu)件，尤其嵌入一波形彈簧(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鼠籠轉(zhuǎn)子，其特征是短路環(huán)在它的內(nèi)圓周上大約3或更多的區(qū)域具有材料挖空處(11)，該材料挖空處均勻地分布在圓周上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鼠籠轉(zhuǎn)子，其特征是短路環(huán)在它的內(nèi)圓周上大約3或更多的位置具有材料堆積(12)，該材料堆積均勻地分布在圓周上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠籠轉(zhuǎn)子，其特征是支承環(huán)(6′)在外圓周上具有一個(gè)軸向向外指向的凸起(13)，該凸起(13)插入在面向疊片體(2)的短路環(huán)(4′)端面的環(huán)形槽(14)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鼠籠轉(zhuǎn)子，其特征是所述的在支承環(huán)(6′)上的軸向凸起(13)連同它的軸側(cè)的外殼面安放在軸側(cè)的槽壁上，必要的話甚至成形的插入在短路環(huán)(4′)上的槽(14)內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鼠籠轉(zhuǎn)子，其特征是在凸起的內(nèi)殼面和靠近軸的槽壁之間嵌入一個(gè)彈性構(gòu)件，尤其嵌入一個(gè)波形彈簧(10)。
全文摘要
在一個(gè)用于異步電機(jī)的鼠籠轉(zhuǎn)子里，具有一個(gè)固定在軸(1)上的，兩側(cè)通過(guò)壓環(huán)連接的用于接收鼠籠繞組棒的疊片體(2)，這些繞組棒在疊片體(2)外總是與一短路環(huán)(4)固定連接。每個(gè)短路環(huán)(4)在徑向上被一個(gè)固定在軸上的支承環(huán)(6)支撐。兩個(gè)壓環(huán)被疊片體(2)軸向保護(hù)距離，并且同時(shí)形成用于短路環(huán)(4)的支承環(huán)(6)。在疊片體(2)的端面和支承環(huán)(6)之間設(shè)有間隔的隔板，隔板尤其連同支承環(huán)(6)構(gòu)成一個(gè)整體。
文檔編號(hào)H02K5/24GK1146090SQ9611047
公開日1997年3月26日 申請(qǐng)日期1996年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月14日
發(fā)明者P·赫爾弗 申請(qǐng)人:Abb戴姆勒-奔馳運(yùn)輸(瑞士)有限公司