專利名稱：異步電機的籠型轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有定子和籠型轉(zhuǎn)子的異步電機，其中，所述籠型轉(zhuǎn)子具有一個軸和一個疊片組，所述疊片組中布置有多個轉(zhuǎn)子條，這些轉(zhuǎn)子條在疊片組的兩端上分別插入一個端板的開口中，并用短路環(huán)加以封閉，所述短路環(huán)使籠型轉(zhuǎn)子一側(cè)上的轉(zhuǎn)子條的末端導(dǎo)電相連。

背景技術(shù)：
電機應(yīng)用在很多技術(shù)領(lǐng)域。電機分直流電機、交流電機和三相電機。三相電機又可分為三相同步電機和三相異步電機。
所有這些電機均包含一個靜止的定子和一個采取可旋轉(zhuǎn)安裝方式的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)形式配有一個繞組系統(tǒng)。這個繞組系統(tǒng)可由一個或多個線繞式繞組或條形繞組構(gòu)成。通過線繞式繞組或條形繞組也可建構(gòu)籠型繞組。如果異步電動機使用條形繞組和短路繞組，就會形成籠型轉(zhuǎn)子。在此情況下，轉(zhuǎn)子的疊片組包含多個轉(zhuǎn)子條，這些轉(zhuǎn)子條的末端通過短路環(huán)彼此導(dǎo)電相連。
眾所周知，當轉(zhuǎn)子在工作過程中發(fā)熱時，轉(zhuǎn)子條與短路環(huán)之間的過渡部分會受到剪應(yīng)力的作用，從而導(dǎo)致連接處斷裂。其原因主要在于轉(zhuǎn)子疊片組和短路環(huán)發(fā)熱時會發(fā)生不同程度的膨脹，也在于轉(zhuǎn)子工作時所產(chǎn)生的離心力。對此，專利申請公開案JP 2000-014105-A中所提出的方案是增大轉(zhuǎn)子條末端和短路環(huán)的厚度，從而增大轉(zhuǎn)子條和短路環(huán)的共有截面面積。此外，專利申請公開案EP 1 453 180 A2中所公開的方案是在轉(zhuǎn)子條上連接短路環(huán)之前，將每一側(cè)的轉(zhuǎn)子條都插入一個端板中。
其缺點在于，轉(zhuǎn)子條和短路環(huán)之間連接的斷裂危險性雖有所減小，但斷裂的可能性仍然存在。


發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有籠型轉(zhuǎn)子的異步電機，使用這種異步電機時，可避免轉(zhuǎn)子條和短路環(huán)之間的連接發(fā)生斷裂。
根據(jù)本發(fā)明，達成這個目的的解決方案為每個端板均具有一個環(huán)形突出部，這個突出部至少部分地以聯(lián)鎖的方式遮蓋住短路環(huán)的外側(cè)。
借此可有利地使每個短路環(huán)的外側(cè)均被端板包圍并固定位，在此情況下，當短路環(huán)在工作過程中發(fā)熱時，不會發(fā)生程度過大的膨脹，從而避免轉(zhuǎn)子條與短路環(huán)之間的過渡區(qū)因產(chǎn)生剪應(yīng)力而發(fā)生斷裂。此外，即使在轉(zhuǎn)速較高、離心力較大的情況下，短路環(huán)也仍然會穩(wěn)定地固定在其位置上。
另一種有利的建構(gòu)方案是轉(zhuǎn)子條在其末端具有截面較大的隆起，其中，轉(zhuǎn)子條的隆起位于端板中。借此可使轉(zhuǎn)子條與短路環(huán)之間的過渡區(qū)更為堅固，從而進一步降低其發(fā)生斷裂的可能性。
此外，隆起與短路環(huán)之間的過渡區(qū)有利地建構(gòu)為具有一個過渡半徑的曲形。借此可避免出現(xiàn)會產(chǎn)生特大剪應(yīng)力、因而容易斷裂的棱角區(qū)。
為能將隆起更好地布置在圓形截面上，也可使隆起與轉(zhuǎn)子條之間存在輕微的錯位。借此可有利地避免隆起突出在籠型轉(zhuǎn)子的邊緣之外。
一個端板上的開口數(shù)量可與轉(zhuǎn)子條的數(shù)量相同，也可小于轉(zhuǎn)子條的數(shù)量。第一種情況下可對轉(zhuǎn)子條進行特別精確、可靠的控制，從而達到利用端板防止轉(zhuǎn)子條斷裂的目的。在第二種情況下，多個轉(zhuǎn)子條插入端板上的一個開口內(nèi)，如果需要制備的是簡單而價格低廉的端板，這種方案就特別有利。
另一種有利的建構(gòu)方案是每個端板均具有一個其他環(huán)形突出部，這個突出部至少部分地以聯(lián)鎖的方式遮蓋住短路環(huán)的內(nèi)側(cè)。在此情況下，短路環(huán)的內(nèi)側(cè)與其外側(cè)一樣由端板加以固定。這種建構(gòu)方案也可防止短路環(huán)受到機械損傷。
此外還可在被端板所包圍的區(qū)域內(nèi)將轉(zhuǎn)子條和/或短路環(huán)的斷面上的過渡點建構(gòu)為具有一個過渡半徑的曲形。借此可避免出現(xiàn)容易斷裂的棱角區(qū)，從而達到提高籠型轉(zhuǎn)子堅固性和可靠性的目的。
端板的有利建構(gòu)方式是端板在與軸相連的區(qū)域內(nèi)具有相對較小的材料厚度，或者在這個區(qū)域內(nèi)具有一個較大的中心開口，這個開口的大小使得端板與軸之間并不接觸。這兩種方案均可節(jié)省材料，減小籠型轉(zhuǎn)子的慣性矩。
轉(zhuǎn)子條和短路環(huán)有利地用一種具有良好導(dǎo)電性能的材料(銅或鋁)制成，并鑄造成一個整體零件。
此外還可在短路環(huán)遠離轉(zhuǎn)子條的一側(cè)設(shè)置沿徑向向外延伸和/或沿切向延伸的槽，借此可以有利地在異步電機的工作過程中對短路環(huán)進行散熱。



下面借助附圖所示的實施例對本發(fā)明以及本發(fā)明符合從屬權(quán)利要求所述特征的其他有利建構(gòu)方案進行詳細說明，但本發(fā)明并不僅限于這些實施例，其中 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖； 圖2為本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖； 圖3為本發(fā)明的另一籠型轉(zhuǎn)子的局部圖； 圖4為圖3所示的本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖； 圖5為本發(fā)明的另一籠型轉(zhuǎn)子的局部圖； 圖6為圖5所示的本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖； 圖7為本發(fā)明的另一籠型轉(zhuǎn)子的局部圖； 圖8為圖7所示的本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖； 圖9為本發(fā)明的另一籠型轉(zhuǎn)子的局部圖； 圖10為圖9所示的本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖； 圖11為本發(fā)明的另一籠型轉(zhuǎn)子的局部圖； 圖12為圖11所示的本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖；以及 圖13一示范性異步電機。

具體實施例方式 圖1顯示的是現(xiàn)有技術(shù)中的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖。在利用感應(yīng)原理進行工作的旋轉(zhuǎn)式電機中，轉(zhuǎn)子中的短路繞組用具有良好導(dǎo)電性能的材料(特定而言為銅或鋁)制成。這種短路繞組一方面由一定數(shù)量具有確定截面的轉(zhuǎn)子條3構(gòu)成，這些轉(zhuǎn)子條嵌在轉(zhuǎn)子疊片組2中。另一方面，疊片組的端面上分別布置有一個短路環(huán)4，這個短路環(huán)將相應(yīng)轉(zhuǎn)子側(cè)的所有轉(zhuǎn)子條3都彼此連接在一起，即將這些轉(zhuǎn)子條電短接起來。目前一般通過壓鑄法用鋁制備轉(zhuǎn)子繞組。
如圖1所示，進行鑄造時，疊片組2位于兩個布置在其端面的壓鑄模具6之間，從而形成一個由疊片組2中的轉(zhuǎn)子條3和短路環(huán)4構(gòu)成的型腔，這個型腔內(nèi)完全被鋁所填滿。這種基本布置也適用于其他鑄造材料。短路環(huán)4的截面遠大于單個轉(zhuǎn)子條3的截面，其中，這兩個截面之間形成一個銳邊過渡區(qū)5。當電機工作時，這個結(jié)構(gòu)會受到機械負荷和熱負荷。疊片組2安裝在軸1上。
電機通常以可變的轉(zhuǎn)速和負載進行工作，因此，這些負荷為動態(tài)負荷。短路環(huán)4由于體積相對較大，因而會受到相對較大的離心力的作用。使用鋁這種材料時還需考慮的一點是這種材料的熱膨脹系數(shù)大約為鋼的兩倍，也就是說，當電機的負載使得轉(zhuǎn)子溫度升高時，短路環(huán)4會發(fā)生比疊片組2程度更大的膨脹。這兩種效應(yīng)會使短路環(huán)發(fā)生向外的徑向偏移。轉(zhuǎn)子條3由于嵌在疊片組2中而不能不受阻礙地隨之一起移動，在此情況下，凹口5處的剪應(yīng)力會引起過高的應(yīng)力，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子條3和短路環(huán)4之間的連接發(fā)生斷裂。特別當短路繞組是用鋁制成時，這種效應(yīng)會在電機工作條件(轉(zhuǎn)速、負載)方面嚴重限制轉(zhuǎn)子的應(yīng)用范圍。
圖2顯示的是本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖。在本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子條3和短路環(huán)4之間的連接處的較高剪應(yīng)力受到了直接抑制。實心端板9包含任意一部分短路環(huán)截面，并可選地包含一個較大的轉(zhuǎn)子條截面7或過渡半徑8或同時包含這兩者。借此可避免短路環(huán)4在脆弱的過渡點上沿徑向向外移動，從而發(fā)生斷裂。
因此，端板9包含一部分轉(zhuǎn)子條3和一部分短路環(huán)4。這種措施是用更堅固的材料對轉(zhuǎn)子條3和短路環(huán)4之間脆弱的過渡區(qū)進行徹底加固。其優(yōu)點在于只需使用一個組件，而且還可省去鑄造后的短路環(huán)加固步驟。借此可以簡單的方式在轉(zhuǎn)速和熱負荷方面擴展鑄造轉(zhuǎn)子的工作范圍。
除壓鑄法外，也可用特定而言為銅條或銅環(huán)的半成品制備轉(zhuǎn)子繞組，借此可提高負荷。
圖3顯示的是本發(fā)明的另一籠型轉(zhuǎn)子的局部圖。圖3所示的端板9包含有用于轉(zhuǎn)子條3且數(shù)量與轉(zhuǎn)子條3相符的開口10，開口10的截面無需與轉(zhuǎn)子條的截面精確相符，而且原則上也可布置在其他徑向位置上，只要由此產(chǎn)生的過渡截面對于制備過程和電機的工作特性而言均為合理的過渡截面。此外，端板9還以旋轉(zhuǎn)對稱的形式包含一部分短路環(huán)11。也可在端板9的一個開口10中整合多個轉(zhuǎn)子條3。圖4是從另一視角顯示圖3所示的本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖。
圖5與圖3相似，只是短路環(huán)4位于端板9外部的部分具有任意形狀的截面。圖6是從另一視角顯示圖5所示的本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖。
圖7所示的采取其他建構(gòu)方式的端板9在一個或多個位置上具有過渡半徑8。圖8是從另一視角顯示圖7所示的本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖。
圖9顯示的是本發(fā)明的另一種實施方式，其中，短路環(huán)4的整個截面均位于端板9的內(nèi)部。圖10是從另一視角顯示圖9所示的本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖。
圖11顯示的是另一種實施方式，其中，在端板9與軸1的相連區(qū)域內(nèi)，端板9的材料厚度有所減小，或者說，端板9與軸1之間不存在任何連接。此外還可在短路環(huán)4遠離轉(zhuǎn)子條3的一側(cè)設(shè)置沿徑向向外延伸和/或沿切向延伸的槽，借此可在異步電機的工作過程中對短路環(huán)4進行散熱。圖12是從另一視角顯示圖11所示的本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的局部圖。
圖13顯示的是一示范性異步電機，其具有一個外殼12和一個接線盒13。
權(quán)利要求
1.一種具有一個定子和一個籠型轉(zhuǎn)子的異步電機，其中，所述籠型轉(zhuǎn)子具有一個軸(1)和一個疊片組(2)，所述疊片組中布置有復(fù)數(shù)個轉(zhuǎn)子條(3)，所述復(fù)數(shù)個轉(zhuǎn)子條在所述疊片組(2)的兩端上分別插入一個端板(9)的復(fù)數(shù)個開口(10)中，并用一個短路環(huán)(4)加以封閉，所述短路環(huán)使所述籠型轉(zhuǎn)子一側(cè)上的復(fù)數(shù)個轉(zhuǎn)子條(3)的復(fù)數(shù)個末端導(dǎo)電相連，
其特征在于，
每個端板(9)均具有一個外圍突出部，所述突出部至少部分地抵靠在所述短路環(huán)(4)的外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步電機，其特征在于，
所述復(fù)數(shù)個轉(zhuǎn)子條(3)在其復(fù)數(shù)個末端具有一個帶有較大截面(7)的隆起，其中，所述復(fù)數(shù)個轉(zhuǎn)子條(3)的至少一部分隆起位于所述端板(9)的復(fù)數(shù)個開口(10)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異步電機，其特征在于，
所述隆起與所述短路環(huán)(4)之間的過渡區(qū)建構(gòu)為一個具有一個過渡半徑(8)的曲形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項或多項權(quán)利要求所述的異步電機，其特征在于，
所述隆起與所述轉(zhuǎn)子條偏置布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項或多項權(quán)利要求所述的異步電機，其特征在于，
一個端板(9)上的復(fù)數(shù)個開口(10)的數(shù)量與所述復(fù)數(shù)個轉(zhuǎn)子條(3)的數(shù)量相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項或多項權(quán)利要求所述的異步電機，其特征在于，
一個端板(9)上的復(fù)數(shù)個開口(10)的數(shù)量小于所述復(fù)數(shù)個轉(zhuǎn)子條(3)的數(shù)量，因此，一個開口(10)中插有多個轉(zhuǎn)子條(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項或多項權(quán)利要求所述的異步電機，其特征在于，
每個端板(9)均具有一個其他外圍突出部，所述突出部至少部分地以聯(lián)鎖的方式抵靠在所述短路環(huán)(4)的內(nèi)側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項或多項權(quán)利要求所述的異步電機，其特征在于，
在被一個端板(9)所包圍的區(qū)域內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子條(3)和/或所述短路環(huán)(4)的斷面上的過渡點建構(gòu)為一個具有一個預(yù)定過渡半徑(8)的曲形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項或多項權(quán)利要求所述的異步電機，其特征在于，
所述端板(9)在所述軸(1)的區(qū)域內(nèi)具有相對較小的材料厚度，或者在所述區(qū)域內(nèi)具有一個較大的中心開口，所述開口的大小使得所述端板(9)與所述軸(1)之間并不接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項或多項權(quán)利要求所述的異步電機，其特征在于，
所述轉(zhuǎn)子條(3)和所述短路環(huán)(4)用銅或鋁制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項或多項權(quán)利要求所述的異步電機，其特征在于，
所述轉(zhuǎn)子條(3)和所述短路環(huán)(4)用壓鑄工藝制成，并被鑄造成一個整體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項或多項權(quán)利要求所述的異步電機，其特征在于，
所述短路環(huán)(4)在其遠離所述轉(zhuǎn)子條(3)的一側(cè)具有沿徑向向外延伸和/或沿切向延伸的復(fù)數(shù)個槽，借此可在所述異步電機的工作過程中對所述短路環(huán)(4)進行散熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有定子或籠型轉(zhuǎn)子的異步電機，其中，所述籠型轉(zhuǎn)子具有一個軸(1)和一個疊片組(2)，所述疊片組中布置有多個轉(zhuǎn)子條(3)，所述轉(zhuǎn)子條在所述疊片組(2)的兩端上分別插入一個端板(9)的開口(10)中，并用短路環(huán)(4)加以封閉，所述短路環(huán)使所述籠型轉(zhuǎn)子一側(cè)上的轉(zhuǎn)子條(3)的末端導(dǎo)電相連，其中，每個端板(9)均具有一個環(huán)形突出部，所述突出部至少部分地以形狀匹配的方式遮蓋住所述短路環(huán)(4)的外側(cè)，每個端板(9)均包含一部分轉(zhuǎn)子條(3)和一部分短路環(huán)(4)。
文檔編號H02K17/16GK101213728SQ200680023520
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者丹尼爾·弗霍文 申請人:西門子公司