КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ РОТОР С ДЕФОРМИРУЕМОЙ ОПОРОЙ Российский патент 2018 года по МПК H02K17/16 H02K3/46 

Изобретение относится к короткозамкнутому ротору в соответствии с родовым понятием пункта 1 формулы изобретения, электрической машине, содержащей короткозамкнутый ротор, и листовому пакету ротора для короткозамкнутого ротора. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу изготовления короткозамкнутого ротора.

Подобный короткозамкнутый ротор известен из WO 2012/041943 А2. Там описаны меры для улучшения качества короткозамкнутого ротора и асинхронной машины для преодоления или уменьшения возникающих при этом проблем. Там описывается, что короткозамкнутый ротор асинхронной машины имеет стержень в листовом пакете ротора, причем стержень имеет возможность наклона в месте наклона. При этом стержень предпочтительным образом может наклоняться таким образом, что его концы могут быть наклонены к оси короткозамкнутого ротора. В концевой области листового пакета ротора получается, таким образом, зазор относительно стержня, причем стержень может иметь изгиб в направлении зазора. Таким образом, зазор обеспечивает возможность изгиба концов стержней ротора к оси. Это имеет то преимущество, что стержень поддается силе, которая возникает, когда при затвердевании расплава закорачивающее кольцо сжимается и прикладывает усилие к стержню в направлении оси короткозамкнутого ротора. Таким образом, можно противостоять проблеме, состоящей в том, что электрическое сопротивление между закорачивающим кольцом и стержнем увеличивается, когда стержень не может следовать за закорачивающим кольцом, сокращающимся в процессе охлаждения. Место соединения между стержнем и закорачивающим кольцом в значительной степени отвечает за рабочие данные короткозамкнутого ротора или электрической машины. Улучшение этого автоматически приводит к улучшенным электрическим данным, в частности кпд.

Ввиду стремлений значительно снизить потребление энергии центральное значение имеет внесение дополнительного технического вклада, который сам по себе, альтернативно или в комбинации с известными мерами обеспечивает возможность создания электрической машины с высоким кпд.

Поэтому в основе настоящего изобретения лежит задача предоставить короткозамкнутый ротор для электрической машины с высоким кпд.

Эта задача решается короткозамкнутым ротором для электрической машины с признаками пункта 1 формулы.

Соответствующий изобретению короткозамкнутый ротор для электрической машины содержит

- листовой пакет ротора, который имеет паз,

- выполненное литьем на одном осевом конце листового пакета ротора закорачивающее кольцо, которое содержит первый материал, и

- стержень, который расположен в пазу,

при этом стержень установлен в пазу посредством деформируемой опоры, которая имеет опорное устройство.

Задача также решается листовым пакетом ротора для короткозамкнутого ротора с признаками пункта 6 формулы изобретения.

Соответствующий изобретению листовой пакет ротора предназначается для соответствующего изобретению ротора, причем листовой пакет ротора содержит паз и опорное устройство.

Указанная задача также решается посредством электрической машины по пункту 7 формулы изобретения.

Соответствующая изобретению электрическая машина включает в себя соответствующий изобретению короткозамкнутый ротор.

Кроме того, задача решается способом изготовления листового пакета ротора по пункту 8 формулы изобретения.

В соответствующем изобретению способе изготовления соответствующего изобретению листового пакета ротора изготавливается опорное устройство на листовом пакете ротора.

Кроме того, задача решается способом изготовления короткозамкнутого ротора по пункту 9 формулы изобретения.

В соответствующем изобретению способе изготовления соответствующего изобретению короткозамкнутого ротора стержень посредством деформируемой опоры, которая имеет опорное устройство, устанавливается в пазу.

Соответствующий изобретению короткозамкнутый ротор решает указанную задачу предпочтительным образом тем, что стержень посредством деформируемой опоры, которая имеет опорное устройство, устанавливается в пазу. Таким образом, стержень может следовать усадке (термосжатию) первого материала при затвердевании расплава первого материала после или во время литья закорачивающего кольца. Таким образом, реализуется предпочтительное соединение между стержнем и литым закорачивающим кольцом, которое приводит к низкому электрическому сопротивлению между стержнем и закорачивающим кольцом и, тем самым, к короткозамкнутому ротору для электрической машины с высоким кпд.

Кроме того, деформируемая опора после деформации за счет усадки первого материала, предпочтительным образом освобождает полости в пазу, которые требуются стержню, чтобы следовать усадке первого материала при затвердевании после или во время литья закорачивающего кольца. Среди прочего, полости в пазу должны предоставляться лишь в малом объеме. Достижимое за счет этого большее поперечное сечение стержня в пазу и, возможно, предусмотренного в пазу первого материала приводят к низкому электрическому сопротивлению. Это дополнительно способствует получению электрической машины с высоким кпд.

Кроме того, предпочтительным образом достигается механически прочное соединение между стержнем и литым закорачивающим кольцом, потому что стержень может соответственно следовать усадке первого материала во время затвердевания расплава.

Деформация деформируемой опоры зависит от сил, действующих посредством затвердевания первого материала на деформируемую опору. Деформируемая опора может деформироваться полностью. Деформируемая опора может иметь деформацию, которая локально ограничена. Деформируемая опора, в частности опорное устройство, может быть частично деформируемым.

Если деформируемая опора деформируется только частично, то и при различных распределениях сил стержень может предпочтительно следовать усадке первого материала при затвердевании расплава первого материала после или во время литья закорачивающего кольца, без того что стержень прилегает к основанию паза и, тем самым, более не может следовать усадке.

Деформация деформируемой опоры может быть упругой деформацией. Так, предпочтительным образом имеет место линейная взаимосвязь между силой, обусловленной затвердеванием расплава, и участком пути, которому следует стержень при затвердевании расплава.

Деформация деформируемой опоры может быть пластической деформацией. Так, деформируемая опора в месте, в котором стержень прилегает к деформируемой опоре, предпочтительно принимает форму, согласующуюся со стержнем. Это приводит предпочтительным образом, в том числе, к направлению стержня в деформируемой опоре.

В соответствующем изобретению короткозамкнутом роторе стержень за счет деформируемой опоры может располагаться в пазу на удалении от основания паза. Так посредством деформируемой опоры, в частности посредством опорного устройства, устанавливается, по существу, противодействующая сила, которая при затвердевании первого материала противодействует вызванной этим силе, действующей на стержень. Сила, действующая на стержень при затвердевании первого материала, может по меньшей мере частично или даже полностью деформировать опорное устройство.

Соответствующий изобретению короткозамкнутый ротор предназначен для электрической машины, в которой он приводится во вращение во время работы электрической машины за счет магнитного взаимодействия между статором электрической машины и короткозамкнутым ротором, так что механическая энергия может быть преобразована в электрическую энергию. Электрическая энергия может отбираться с обмотки статора посредством подключения электрического потребителя. Во время работы электрической машины электрическая энергия может также подаваться через обмотку статора и посредством магнитного взаимодействия между статором и короткозамкнутым ротором преобразовываться в механическую энергию. При этом короткозамкнутый ротор приводится во вращение, и механическая энергия на валу может отдаваться механическому потребителю в форме вращательного движения.

Для вращения короткозамкнутого ротора вокруг оси вращения короткозамкнутый ротор имеет вал, который проходит вдоль оси вращения и на котором закреплен листовой пакет ротора. Листовой пакет ротора включает в себя листы, которые расположены слоями от одного осевого конца листового пакета ротора до другого осевого конца листового пакета ротора. Листы имеют отверстия для позиционирования стержня, которые образуют паз. Для магнитного взаимодействия короткозамкнутого ротора со статором, короткозамкнутый ротор имеет обмотку. Обмотка включает в себя стержень и литое закорачивающее кольцо, которое закорачивает обмотку. Чем ниже электрическое сопротивление, в частности, действующее при работе электрической машины сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора, тем выше кпд, который достигается в электрической машине с короткозамкнутым ротором. Для достижения эффективного вращения короткозамкнутого ротора в электрической машине короткозамкнутый ротор имеет один или более дополнительных стержней, причем стержень и дополнительный или дополнительные стержни проходят от осевого конца листового пакета ротора к другому осевому концу листового пакета ротора, и на осевом конце посредством литого закорачивающего кольца электрически и механически соединены, предпочтительно аналогичным образом, как упомянутый стержень, с закорачивающим кольцом. На другом осевом конце листового пакета ротора стержень и дополнительный стержень или дополнительные стержни соответственно соединены посредством дополнительного литого закорачивающего кольца предпочтительно аналогичным образом, как упомянутый стержень на конце стержня, с литым закорачивающим кольцом. Для прикрепления стержня, дополнительного стержня или дополнительных стержней первый материал литого закорачивающего кольца может проходить через паз к другому литому закорачивающему кольцу.

Осевое направление представляет собой направление, параллельное оси вращения, радиальное направление представляет собой направление, перпендикулярное к оси вращения. При удалении от оси вращения в радиальном направлении сначала достигается основание паза, а затем стержень, который расположен в пазу.

Электрическая машина может включать в себя корпус для защиты электрической машины, в котором расположен статор, и между статором установлен с возможностью вращения ротор. Поворотная опора короткозамкнутого ротора может быть осуществлена с помощью вала на подшипниках в корпусе.

Соответствующая изобретению электрическая машина имеет, в дополнение к вышеупомянутым преимуществам, дополнительное преимущество, состоящее в том, что в дополнение к высокому кпд электрической машины подшипники для поддержки ротора в корпусе имеют незначительный износ. Ввиду деформируемой опоры стержня в пазу может достигаться более точное распределение массы короткозамкнутого ротора вокруг оси вращения, так что короткозамкнутый ротор имеет меньший дисбаланс. Меньший износ подшипника вызывает меньше потери на трение в подшипниках, так что может предоставляться электрическая машина с высоким кпд.

Еще одно преимущество соответствующего изобретению листового пакета ротора состоит в том, что листовой пакет ротора имеет предпочтительную деформируемую опору. Таким образом, уже перед отливкой закорачивающего кольца стержень может предпочтительным образом устанавливаться в листовом пакете ротора.

Соответствующий изобретению способ изготовления соответствующего изобретению листового пакета ротора также имеет то преимущество, что опорное устройство предпочтительно создается на листовом пакете ротора. Среди прочего, опорное устройство предпочтительно может быть изготовлено при низких затратах.

Соответствующий изобретению способ изготовления соответствующего изобретению короткозамкнутого ротора также имеет дополнительное преимущество, состоящее в том, что деформируемая опора предпочтительно деформируется по меньшей мере частично. Среди прочего, деформируемая опора постепенно деформируется во время затвердевания расплава посредством действующих сил, не препятствуя изготовлению короткозамкнутого ротора.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Таким образом, предпочтительным является выполнение соответствующего изобретению короткозамкнутого ротора, в котором деформируемая опора на осевом расстоянии а от опорного устройства имеет по меньшей мере одно дополнительное опорное устройство. Это позволяет реализовать равномерное расстояние от основания паза до стержня по осевой длине листового пакета ротора от одного осевого конца до другого осевого конца. Таким образом, достигается высокий кпд соответствующей изобретению электрической машины. При изготовлении множества соответствующих изобретению короткозамкнутых роторов предпочтительным образом снижается различие в кпд. В соответствующей изобретению электрической машине срок службы подшипников в корпусе увеличивается, поскольку короткозамкнутые роторы имеют меньший дисбаланс.

В соответствующем изобретению короткозамкнутом роторе осевое расстояние а может иметь длину, которая определяется значением из диапазона значений. Диапазон значений начинается первым значением и заканчивается вторым значением. Первое значение для осевого расстояния а, по меньшей мере настолько велико, что опорное устройство может деформироваться без ограничения посредством следующего опорного устройства. При деформации опорного устройства силой, воздействующей на стержень, материал опорного устройства должен, в том числе, также иметь возможности смещаться в осевом направлении в пазу. Силы, действующие при затвердевании расплава из первого материала, могут действовать, в зависимости от их распределения, через действие рычага, представленного стержнем, на опорное устройство и/или дополнительное опорное устройство. Это может привести не только к преобразованию сил в соответствии с законом рычага, но и к изгибу стержня. Изгиб стержня приводит к тому, что стержень занимает большее пространство в пазу, чем если бы он сохранял свою первоначальную форму, согласующуюся с пазом в осевом направлении. Это большее пространство может быть проиллюстрировано с помощью проекции сечения стержня в осевом направлении, если сравнить ее с отдельным поперечным сечением стержня в пазу. Следует отметить, что при изогнутом стержне радиальная протяженность проекции больше, чем радиальная протяженность отдельного поперечного сечения стержня. Поэтому второе значение диапазона значений определяется тем, что стержень в пазу имеет максимально кривизну, которая увеличивает радиальную протяженность стержня в пазу, которая определяется на проекции поперечного сечения стержня в осевом направлении, лишь незначительно по сравнению с отдельным поперечным сечением стержня в пазу. В результате вдоль осевого направления листового пакета ротора в пазу может быть реализовано почти одинаковое расстояние от стержня до основания паза и может быть достигнуто максимальное заполнение паза стержнем ротора и/или первым материалом. Это приводит к короткозамкнутому ротору или электрической машине с высоким кпд. Предпочтительным образом радиальная протяженность стержня за счет кривизны не больше, чем радиальная протяженность отдельного поперечного сечения стержня, увеличенная на двукратное расстояние от стержня до основания паза в плоскости, перпендикулярной к осевому направлению, в которой деформируемая опора содержит опорное устройство.

В соответствующем изобретению короткозамкнутом роторе опорное устройство может быть расположено вблизи осевого конца листового пакета ротора и другое опорное устройство - вблизи другого осевого конца листового пакета ротора. Таким образом, можно с высокой вероятностью избежать наклона стержня, расположенного в пазу, перед отливкой закорачивающего кольца и достичь точного распределения массы короткозамкнутого ротора вокруг оси вращения. Так могут предпочтительно изготавливаться листовые пакеты роторов и короткозамкнутые роторы, с помощью которых могут быть созданы электрические машины с высоким кпд.

В соответствующем изобретению короткозамкнутом роторе листовой пакет ротора содержит опорное устройство на осевом конце листового пакета ротора. Это обеспечивает возможность выгодного позиционирования стержня в пазу. Среди прочего, установка стержня на опорном устройстве деформируемой опоры может проверяться преимущественно посредством визуальной проверки и легче корректироваться. Таким образом, создаются электрические машины с высоким кпд.

В другом предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению короткозамкнутого ротора опорное устройство содержит опорный узел, который монолитно соединен с листовым пакетом ротора. Свойства опорного устройства деформируемой опоры за счет этого устанавливаются предпочтительно определенным образом. Предпочтительным образом опорное устройство может изготавливаться монолитно на листовом пакете ротора, в частности, при изготовлении листового пакета ротора. Создается короткозамкнутый ротор для электрической машины с высоким кпд, так как силы при затвердевании расплава первого материала через установленные свойства опорного устройства приводят к желательной деформации деформируемой опоры. В числе прочего технологические отклонения при изготовлении соответствующего изобретению листового пакета ротора и соответствующего изобретению короткозамкнутого ротора имеют незначительное влияние на кпд электрической машины.

В другом предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению короткозамкнутого ротора листовой пакет ротора включает в себя первый лист, который имеет опорный узел. Таким образом, свойства листового материала, из которого изготавливаются первый лист и опорный узел из одной детали, могут быть предпочтительным образом использованы для деформируемой опоры для создания электрической машины с высоким кпд. В числе прочего листы предпочтительно имеют малую толщину и могут с помощью этапов обработки, которые используются при изготовлении листового пакета ротора, приводиться с точным выдерживанием размеров в подходящую форму. Соответствующая форма может быть очень точно установлена, так что опорный узел с определенной противодействующей силой противодействует силам, действующим при затвердевании расплава из первого материала, осуществляется определенная деформация опорного узла, и временная характеристика противодействующей силы и деформации опорного узла согласована с временной характеристикой воздействующих сил таким образом, что создается соединение между первым материалом и стержнем, которое приводит к высокому кпд электрической машины.

Опорный узел может предпочтительным образом изготавливаться при изготовлении первого листа путем механической обработки листового материала, например путем штамповки, листового материала.

Соответствующий изобретению короткозамкнутый ротор может иметь в пазу позиционирующий элемент, который монолитно соединен с листом листового пакета ротора. Позиционирующий элемент может предпочтительным образом взаимодействовать с деформируемой опорой, чтобы удерживать стержень в определенном положении перед и/или во время затвердевания расплава из первого материала. Таким образом, действие деформируемой опоры предпочтительным образом поддерживается, и обеспечивается электрическая машина с высоким кпд. Лист может, таким образом, изготавливаться с позиционирующим элементом из куска листового металла. Позиционирующий элемент предпочтительным образом может быть получен при изготовлении листа посредством соответствующей механической обработки листа из листового металла.

В соответствующем изобретению короткозамкнутом роторе первый лист может включать в себя позиционирующий элемент. Таким образом, предпочтительно реализуется определенное взаимодействие позиционирующего элемента с опорным узлом. Технологические отклонения при изготовлении листового пакета ротора или короткозамкнутого ротора имеют незначительное влияние на взаимодействие позиционирующего элемента с опорным узлом.

В другом предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению короткозамкнутого ротора листовой пакет ротора включает в себя по меньшей мере один дополнительный лист, имеющий дополнительный опорный узел, причем дополнительный лист расположен в осевом направлении по соседству с первым листом. Тем самым жесткость опорного устройства может предпочтительным образом устанавливаться. Дополнительный опорный узел может увеличивать противодействующую силу опорного узла. За счет того что дополнительный лист расположен в осевом направлении по соседству с первым листом, дополнительный опорный узел и опорный узел взаимно поддерживаются, так что может устанавливаться другая временная характеристика деформации опорного устройства, которая может предпочтительным образом согласовываться по времени с силой, возникающей при затвердевании расплава из первого материала. Таким образом, может создаваться электрическая машина с высоким кпд.

В другом предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению короткозамкнутого ротора опорное устройство находится в основании паза. Опорное устройство может за счет этого предпочтительным образом противодействовать силе, возникающей при затвердевании расплава из первого материала, которая действует, в частности, в радиальном направлении по отношению к оси вращения. Таким образом, предпочтительно создается электрическая машина с высоким кпд. Опорное устройство в основании паза может выгодным образом выполняться малым. Среди прочего стержень должен опираться только в одной точке опорного устройства в основании паза. За счет опорного устройства в основании паза паз может использоваться с увеличенным поперечным сечением для обмотки, в частности, для стержня, и, при необходимости, для первого материала в пазу для низкого электрического сопротивления.

В соответствующем изобретению короткозамкнутом роторе опорное устройство в основании паза может быть куском проволоки. Форма проволоки обеспечивает предпочтительное расположение проволоки в основании паза и с учетом свойств материала проволоки предпочтительное выполнение опорного устройства деформируемой опоры. При затвердевании расплава из первого материала за счет сил, действующих на стержень, проволока сжимается стержнем, так что стержень может следовать за затвердевающим расплавом из первого материала, особенно в радиальном направлении относительно оси вращения. За счет этого создается хорошее соединение между стержнем и затвердевающим расплавом, что позволяет реализовать электрическую машину с высоким кпд. Опора стержня может осуществляться на куске проволоки или, при необходимости, нескольких расположенных в осевом направлении последовательно кусков проволоки. Опорное устройство может, таким образом, быть получено предпочтительно путем укладки проволоки в паз, в частности, при изготовлении листового пакета ротора. Проволока может проходить от осевого конца листового пакета ротора до другого осевого конца листового пакета ротора. Тем самым стержень может предпочтительным образом устанавливаться почти на одинаковом расстоянии от дна паза канавки от осевого конца листового пакета ротора до другого осевого конца листового пакета ротора. Это позволяет создать электрическую машину с высоким кпд.

За счет подходящего выбора материала проволоки может устанавливаться противодействующая сила, которую вызывает проволока. Предпочтительно здесь может выбираться мягкий материал, так что соответствующая противодействующая сила позволяет стержню следовать за затвердевающим расплавом из первого материала. Опорное устройство может, таким образом, предпочтительно выполняться путем выбора проволоки из мягкого материала и укладки проволоки в паз, в частности, при изготовлении листового пакета ротора.

Проволока может предпочтительно направляться через дополнительные пазы листового пакета ротора. Это обеспечивает возможность, в том числе, простого с экономией по времени изготовления листового пакета ротора или соответственно короткозамкнутого ротора.

В другом предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению короткозамкнутого ротора опорный узел на двух боковых сторонах, ограничивающих паз в окружном направлении, имеет, соответственно, по меньшей мере один выступ. Стержень устанавливается, таким образом, предпочтительно посредством деформируемой опоры в пазу. Среди прочего, основание паза предпочтительно свободно. Если на стержень действуют силы, вызванные затвердеванием расплава из первого материала, то выступы деформируются и могут, при обстоятельствах, отжиматься в сторону посредством действующих сил. Стержень может, таким образом, устанавливаться в основании паза предпочтительно глубже в радиальном направлении относительно оси вращения. Окружным направлением может быть направление, в котором короткозамкнутый ротор может осуществлять вращательное движение вокруг оси вращения.

В соответствующем изобретению короткозамкнутом роторе стержень может быть установлен посредством деформируемой опоры подвешенным образом, причем опорное устройство содержит устройство для подвешивания. За счет этого стержень может предпочтительным образом точно располагаться в пазу и сохраняет свою позицию даже тогда, когда стержень не полностью заполняет паз и первый материал еще не имеется в пазу. Таким образом, создается электрическая машина с высоким кпд.

Устройство для подвешивания предпочтительно может быть образовано посредством выступов, которые опорный узел имеет, соответственно, на двух боковых поверхностях, которые ограничивают паз в окружном направлении. Предпочтительным образом можно обойтись без позиционирующего элемента, если выступы предпочтительно также фиксируют стержень против смещения в радиальном направлении, которое смещало бы стержень дальше от основания паза. Таким образом, поперечное сечение паза может предпочтительно использоваться для обмотки, особенно для стержня и, при необходимости, для первого материала в пазу.

Вышеописанные свойства, признаки и преимущества настоящего изобретения и способ, которым они достигаются, поясняются в нижеследующем описании примеров выполнения, которые поясняются со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

Фиг. 1 - первый пример выполнения электрической машины, которая содержит первый вариант выполнения короткозамкнутого ротора,

Фиг. 2 - фрагмент поперечного сечения вдоль линии II-II на фиг.1,

Фиг. 3 - первый пример выполнения листового пакета ротора,

Фиг. 4 - второй пример выполнения электрической машины, которая содержит второй пример выполнения короткозамкнутого ротора,

Фиг. 5 - фрагмент поперечного сечения вдоль линии V-V на фиг. 4,

Фиг. 6 - второй пример выполнения листового пакета ротора,

Фиг. 7 - фрагмент вида листового пакета ротора по фиг. 6 в осевом направлении,

Фиг 8 - третий пример выполнения электрической машины, которая содержит третий пример выполнения короткозамкнутого ротора,

Фиг. 9 - фрагмент поперечного сечения вдоль линии IX-IX на фиг.8,

Фиг. 10 - третий пример выполнения листового пакета ротора.

Фиг. 1 показывает первый пример выполнения электрической машины 4, которая включает в себя первый пример выполнения короткозамкнутого ротора 3. Электрическая машина 4 является асинхронной машиной и имеет корпус 101, в котором размещен статор 102. Статор 102 имеет обмотку 103. Короткозамкнутый ротор 3 смонтирован на валу 18, который установлен с возможностью поворота в корпусе 101 с помощью подшипников 17 качения вокруг оси 19 вращения. Короткозамкнутый ротор 3 включает в себя листовой пакет 5 ротора, который имеет паз 6, выполненное литьем на одном осевом конце 7 листового пакета 5 ротора закорачивающее кольцо 8, содержащее первый материал 108, и стержень 9, который расположен в пазу 6 и с помощью деформируемой опоры 10 установлен в пазу 6. Деформируемая опора 10 имеет опорное устройство 12 и дополнительное опорное устройство 121. Короткозамкнутый ротор содержит дополнительное опорное устройство 121 на осевом расстоянии а от опорного устройства 12. Стержень 9 установлен посредством деформируемой опоры 10 в пазу 6 на удалении от основания 13 паза. Обмотка короткозамкнутого ротора 3 содержит по отношению к стержню 9 дополнительный стержень 109, закорачивающее кольцо 8 и дополнительное закорачивающее кольцо 110, а также другие стержни, которые расположены в других пазах короткозамкнутого ротора 3. При удалении от оси вращения 19 в радиальном направлении 1 сначала может достигаться основание 13 паза 6, а затем стержень 9, который расположен в пазу 6. Опорное устройство 12, а также дополнительное опорное устройство 121 имеют опорные узлы 14, которые монолитно соединены с листовым пакетом 5 ротора. На фиг. 1 для ясности показан только один опорный узел 14 и один дополнительный опорный узел 141 дополнительной деформируемой опоры, посредством которых дополнительный стержень 109 установлен в дополнительном пазу листового пакета 5 ротора, снабженные ссылочными позициями 14, 141. Листовой пакет 5 ротора содержит первый лист 15, который имеет опорные узлы 14 в пазу 6 и дополнительном пазу. Листовой пакет 5 ротора включает в себя дополнительные листы 16, которые имеют дополнительные опорные узлы 141 в пазу 6 и дополнительном пазу, причем дополнительный лист расположен в осевом направлении 2 по соседству с первым листом 15.

Первый лист 15 и дополнительные листы 16 имеют толщину 0,65 мм. Для того чтобы стержень 9 мог следовать за расплавом первого материала 8 при затвердевании соответствующим изобретению образом, опорные устройства 12, 121 имеют соответственно пять опорных узлов 14, 141, которые монолитно соединены с листами 15, 16. В первом примере выполнения короткозамкнутого ротора 3, опорное устройство 12 и дополнительное опорное устройство 121 имеют соответственно осевую длину 3,25 мм, причем расположение листов слоями, в частности первого листа 15 и дополнительных листов 16, предполагается идеальным без зазоров между листами. Кроме того, листовой пакет 5 ротора, начиная от осевого конца 7 и другого осевого конца 11 листового пакета 5 ротора, имеет сначала первые четыре уложенных слоями листа, которые не имеют опорных узлов 14, 141.

Первым материалом 108 является алюминий, который в процессе литья под давлением приливается к короткозамкнутому ротору 3. Стержень 9 содержит в качестве материала медь. При затвердевании расплава первого материала 108 после или во время литья закорачивающих колец 8 посредством процесса литья под давлением стержень 9, дополнительный стержень 109 и дальнейшие стержни следуют за усадкой первого материала 108. Между стержнем 9, дополнительным стержнем 109 и дальнейшими стержнями и первым материалом 108, который окружает стержень 9, дополнительный стержень 109 и другие стержни, образуются электрически и механически предпочтительные соединения.

Фиг.2 показывает фрагмент поперечного сечения короткозамкнутого ротора 3 по фиг. 1 вдоль линии II-II. В дополнение к элементам короткозамкнутого ротора 3, показанным на фиг.1, на фиг. 2 можно видеть позиционирующие элементы 21. Кроме того, можно видеть, что опорный узел 14 имеет шипообразную форму и монолитно соединен с первым листом 15. Шипообразная форма создает возможность опирать стержень 9 только в одной точке опорных устройств 12, 121 в основании 13 паза 6. Дополнительные опорные узлы 141 выполняются таким же образом, как и опорный узел 14. Силы, которые действуют на стержень 9 при затвердевании расплава, привели к деформации деформируемой опоры 10. В частности, при затвердевании расплава первого материала 108 стержень 9 переместился под действием сил в радиальном направлении 1 к валу 18. За счет воздействующих сил опорные устройства 12, 121 по меньшей мере частично деформировались, в частности, упруго или пластически деформировались. Опорный узел 14 или дополнительные опорные узлы 141 могут поэтому претерпевать сжатия, деформации или имеют различные деформации. При упругой деформации опорных устройств 12, 121 деформация может быть обратимой, если, например, за счет частичного разрушения короткозамкнутого ротора 3 баланс сил в короткозамкнутом роторе 3 изменяется.

Фиг. 3 показывает первый пример выполнения листового пакета 305 ротора. Листовой пакет 305 ротора включает в себя паз 306 и опорное устройство 32. Опорное устройство 32 находится в основании 313 паза 306. Опорное устройство содержит три опорных узла 34, 341, 342, которые монолитно соединены с листовым пакетом 305 ротора. При этом первый лист 35 включает в себя опорный узел 34 из трех опорных узлов 34, 341, 342. Другой лист 36 листового пакета 305 ротора имеет дополнительный опорный узел 341, причем другой лист расположен в осевом направлении 2 по соседству с первым листом 35. Деформируемая опора 30 листового пакета 305 ротора имеет опорное устройство 32 и на осевом расстоянии а от опорного устройства 32 дополнительное опорное устройство 321, которое выполнено соответственно опорному устройству 32. Листовой пакет 305 ротора имеет отверстие 38 для вала. Листы листового пакета 305, которые включают в себя первый лист 35 и дополнительный лист 36, расположены слоями в осевом направлении 2. Опорное устройство 32 сформировано на листовом пакете 305 ротора таким образом, что листы 35, 36 отштампованы так, что опорные узлы 34, 341, 342 соответственно монолитно соединены с одним из листов 35, 36, и осуществляется расположение слоями за счет штамповочного пакетирования. Листовой пакет 305 ротора для вращения вокруг оси 19 вращения, которая проходит в осевом направлении 2, выполнен симметричным относительно оси 19 вращения.

Фиг. 4 показывает второй пример выполнения электрической машины 44, которая включает в себя второй пример выполнения короткозамкнутого ротора 43. Короткозамкнутый ротор 43 включает в себя листовой пакет 605 ротора, имеющий паз 406 и стержень 49, который расположен в пазу 406 и посредством деформируемой опоры установлен в пазу 406. Деформируемая опора 40 имеет опорное устройство 42 и на осевом расстоянии а от опорного устройства 42 с дополнительное опорное устройство 421.

Фиг.5 показывает, что во втором примере выполнения в соответствии с фиг.4 выступы 51, 52 образуют узел подвешивания, с помощью которого стержень 49 подвешен в пазу. Выступы 51, 52 взаимодействуют с изгибами 53, 54 на боковых поверхностях стержня 49, так что выступы 51, 52 также служат в качестве позиционирующих элементов. Боковые поверхности стержня 49 являются поверхностями, которые при расположенном в пазу 406 стержне 49 являются смежными двум боковым поверхностям 71, 72 (см. фиг. 7), которые ограничивают паз 406 в окружном направлении.

Фиг. 6 показывает второй пример выполнения листового пакета 605 ротора.

Фиг. 7 показывает фрагмент вида листового пакета 605 ротора по фиг. 6 в осевом направлении 2. Фиг. 6 и 7 показывают листовой пакет 605 ротора, который включает в себя короткозамкнутый ротор 43 в соответствии со вторым примером выполнения, как показано на фиг. 4. Деформируемая опора 40 имеет опорное устройство 42 и на осевом расстоянии а от опорного устройства 42 дополнительное опорное устройство 421, как показано, в частности, на фиг 4. Опорное устройство 42 и дополнительное опорное устройство 421 имеют опорные узлы 74, которые на фиг. 7 показаны на первом листе 415 листового пакета 605 ротора. Опорный узел 74 содержит на двух боковых поверхностях 71, 72, которые ограничивают паз 406 в окружном направлении, соответствующий выступ 51, 52. Листовой пакет 605 ротора включает в себя дополнительные листы 416, которые соответственно имеют дополнительные опорные узлы, которые по своему выполнению соответствуют опорному узлу 74 по фиг. 7 и в осевом направлении 2 расположены по соседству с первым листом 415. Листовой пакет 605 ротора начинается на одном осевом конце 61 первым листом 415 и заканчивается на другом осевом конце 62 листом, который по своему выполнению соответствует выполнению первого листа 415 с опорным узлом 74 согласно фиг. 7. Таким образом, листовой пакет 605 ротора содержит опорное устройство 42 и дополнительное опорное устройство 421 на осевом конце 61 или соответственно на другом осевом конце 62 листового пакета 605 ротора.

Фиг. 8 показывает третий пример выполнения электрической машины 84, которая включает в себя третий пример выполнения короткозамкнутого ротора 83. Короткозамкнутый ротор 83 включает в себя листовой пакет 105 ротора, который имеет паз 806 и стержень 89, который расположен в пазу 806 и посредством деформируемой опоры 80, которая имеет опорное устройство 82, установлен в пазу 806. Листовой пакет 105 ротора включает в себя листы 815, которые в осевом направлении 2 расположены слоями. Опорное устройство 82 предусмотрено в основании 813 паза 806. Опорное устройство 82 представляет собой проволоку, материалом которой является алюминий и которая проходит от одного осевого конца 81 листового пакета 105 ротора к другому осевому концу 85 листового пакета 105 ротора. Ввиду использования алюминия проволока в качестве опорного устройства 82 является мягкой и может сжиматься силами, действующими при затвердевании расплава из первого материала 108. Поэтому стержень 89 может следовать усадке расплава из первого материала 108 при затвердевании в радиальном направлении 1 к валу 18, чтобы создать соединение между стержнем 89 и закорачивающим кольцом с низким электрическим сопротивлением.

Фиг. 9 показывает фрагмент поперечного сечения третьего примера выполнения короткозамкнутого ротора 83 по на фиг. 8 по линии IX-IX.

Фиг. 10 показывает третий пример выполнения листового пакета 105 ротора, который соответствует листовому пакету ротора, который включает в себя третий пример выполнения короткозамкнутого ротора 83 по фиг. 8. Листовой пакет 105 ротора включает в себя паз 806 и опорное устройство 82. Для того чтобы опорное устройство 82 было создано и имелось перед укладкой стержня в паз 806 в основание 813 паза, проволока, которая является опорным устройством 82, может быть проведена через другие пазы листового пакета 105 ротора. Для этого проволока от осевого конца 81 листового пакета 105 ротора в осевом направлении 2 направляется через паз 806 к другому осевому концу 85 листового пакета 105 ротора. На другом осевом конце 85 проволока направляется вдоль последнего листа 817 листового пакета 105 ротора к другому пазу. В другом пазу проволока от другого осевого конца 85 листового пакета 105 ротора направляется к осевому концу 81 листового пакета 105 ротора.

Хотя изобретение подробно проиллюстрировано и описано на предпочтительных примерах выполнения, изобретение не ограничено раскрытыми примерами и другие варианты могут быть получены специалистом на этой основе без отклонения от объема настоящего изобретения.

К тому же возможны и другие примеры выполнения, в которых опорное устройство включает в себя волнистый (гофрированный) листовой металл или пружины, в частности стальные пружины или пружинную сталь.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение КПД. Короткозамкнутый ротор содержит листовой пакет, имеющий паз, закорачивающее кольцо, выполненное литьем на осевом конце листового пакета ротора из первого материала, и стержень. Упомянутый стержень установлен в пазу с помощью деформируемой опоры, которая содержит опорное устройство. Указанное опорное устройство содержит опорный узел, который монолитно соединен с листовым пакетом ротора. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Короткозамкнутый ротор (3, 43, 83) для электрической машины (4, 44, 84), содержащий

- листовой пакет (5, 305, 605, 105) ротора, который имеет паз (6, 306, 406, 806),

- стержень (9, 49, 89), который расположен в пазу (6, 306, 406, 806),

причем стержень (9, 49, 89) установлен в пазу (6, 306, 406, 806) с помощью деформируемой опоры (10, 30, 40, 80), которая имеет опорное устройство (12, 32, 42, 82),

отличающийся тем, что на осевом конце (7, 11, 61, 62, 81, 85) листового пакета (5, 305, 605, 105) ротора предусмотрено выполненное литьем закорачивающее кольцо (8, 110), которое имеет первый материал (108), причем опорное устройство (12, 32, 42, 82) содержит опорный узел (14, 34, 74), который монолитно соединен с листовым пакетом (5, 305, 605) ротора.

2. Короткозамкнутый ротор (3, 43) по п.1, отличающийся тем, что листовой пакет (5, 305, 605) ротора включает в себя первый лист (15, 35, 415), который содержит опорный узел (14, 34, 74).

3. Короткозамкнутый ротор (3, 43) по п.2, отличающийся тем, что листовой пакет (5, 305, 605) ротора включает в себя по меньшей мере один дополнительный лист (16, 36, 416), который содержит дополнительный опорный узел (141, 341, 342), причем дополнительный лист (16, 36, 416) в осевом направлении (2) расположен смежно с первым листом (15, 35, 415).

4. Короткозамкнутый ротор (3, 83) по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что опорное устройство (12, 32, 42, 82) находится в основании (13, 313, 413, 813) паза (6, 306, 806).

5. Короткозамкнутый ротор (43) по любому из пп.2-3, отличающийся тем, что опорный узел (74) на двух боковых поверхностях (71, 72), которые ограничивают паз (406) в окружном направлении, имеет соответственно по меньшей мере один выступ (51, 52).

6. Листовой пакет (5, 305, 605, 105) ротора для короткозамкнутого ротора (3, 43, 83) по любому из пп.1-5, причем листовой пакет (5, 305, 605, 105) ротора включает в себя паз (6, 306, 406, 806) и опорное устройство (12, 32, 42, 82), при этом опорное устройство (12, 32, 42, 82) содержит опорный узел (14, 34, 74), который монолитно соединен с листовым пакетом (5, 305, 605) ротора.

7. Электрическая машина (4, 44, 84), содержащая короткозамкнутый ротор (3, 43, 83) по любому из пп.1-5.

8. Способ изготовления листового пакета (5, 305, 605, 105) ротора по п.6, в котором опорное устройство (12, 32, 42, 82) изготавливают монолитно на листовом пакете (5, 305, 605, 105) ротора.

9. Способ изготовления короткозамкнутого ротора (3, 43, 83) по любому из пп.1-5, в котором стержень (9, 49, 89) устанавливают в пазу (6, 306, 406, 806) с помощью деформируемой опоры (10, 30, 40, 80), которая имеет опорное устройство (12, 32, 42, 82), при этом опорное устройство (12, 32, 42, 82) содержит опорный узел (14, 34, 74), который монолитно соединен с листовым пакетом (5, 305, 605) ротора.