[发明专利]尤其用于高转速的鼠笼式转子

说明书

本发明涉及一种异步电机(1)的鼠笼式转子(3)，其具有电导体，电导体设置在叠片组(5)的基本上轴向伸展的槽中，其中在叠片组(5)的每个端侧处设有至少一个短路环，短路环将至少一定预设数量的电导体电连接，其中短路环具有由相对高强度的材料构成的护板(24)。

技术领域

本发明涉及一种异步电机的鼠笼式转子/笼式转子，其具有电导体，电导体设置在叠片组的基本上轴向伸展的槽中，其中在鼠笼式转子的每个端侧处设有至少一个短路环，短路环将至少一定预设数量的电导体电连接。本发明还涉及一种具有这种鼠笼式转子的机电机器和这种机电机器的应用。此外，本发明涉及一种用于制造这种鼠笼式转子的方法，在该方法中通过冲压和打包叠片组来实现鼠笼式转子。

背景技术

在机电的旋转异步电机中的鼠笼式转子通常能够在直至大约90m/s的转子处环周速度下使用。更高的转速能力仅通过特别的措施才是可行的。

由于总是要求结构更紧凑、或由于使用直接驱动器以节省传动装置，从现在开始转速要求达到200m/s的转子处环周速度，这例如在轴高度160的情况下对应于大约25000转/分钟的转速。

离心力负荷与速度成平方，使得材料载荷、尤其是在鼠笼式转子的短路环中的材料载荷随转速提高显著上升。在应用密度为2.7kg/dm³的常用铝材料的情况下，作为短路环中的最大允许的机械应力可以直至大约80N/mm²。

然而在150至200℃范围中的常见短路环温度中，纯铝仅具有最大20N/mm²的抗拉强度，进而排除作为用于所寻求的高转速范围的浇注料。

铜由于其8.9kg/dm³的密度同样不适合于极高的转速，因为在所寻求的转速和与其关联的离心力负荷的情况下超过了铜的屈服极限。

此外，为了提供机电机器的高效率，但是如纯铝(电导率36m/Ωmm²)或铜(电导率56m/Ωmm²)的材料是显著适合的。借助已知的铝铜合金，无法实现铝和铜的纯浇注料的电导。

从现在开始，为了在机电机器有效率的同时获得这种转速范围，已知由不同材料构成的、在短路环的外直径处的支撑环。在此不利的是：环仅向外支撑，然而在短路环内部区域中的材料由于高离心力和机械应力而能够流动。借此还改变鼠笼式转子的平衡值，尤其是短路环中的平衡值。

通过使用直至大约80N/mm²的提高的抗拉强度的高强度合金，同样尝试达到该高的转速。在此不利的是：电导率为20至29m/Ωmm²的值，进而与纯铝的情况相比显著更低。由于这种合金的脆性更高，可延展性也更低，由此使关于短路环处机械应力裂纹的欠抵抗力升高。

在合金位于熔化坩埚中时，还造成合金组成部分的析出，这些合金组成部分根据情况能够是锶、硅、锰等。

由此，又降低了熔化物在电导率和机械强度值方面的品质。压铸的工艺安全性和工艺品质因此极其难于维持。这通过如下方式例如通过持续地分析由熔化物构成的样本以及通过由此所需要的再合金来实现：加入合金组成部分并且通过搅拌机构尽可能分散均匀。

在保护气体下浇铸还意味着显著的额外耗费。尤其在机动车工业中的驱动器中，该方法由于所需要的工艺安全性而引起极高的耗费和成本，并且在异步和转子技术中具有相对小的可接收性。

发明内容

基于此，本发明的目的是：实现一种机电机器，尤其异步电机，其具有鼠笼式转子，该鼠笼式转子适合于转子处的高环周速度，特别是直至200m/s的环周速度，并且在效率相对高的情况下，还在车辆中和在机床中提供适合于驱动技术的驱动器。