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DE102009042452A1 - Käfigläufer für elektrische Maschinen und Herstellungsverfahren - Google Patents

Käfigläufer für elektrische Maschinen und Herstellungsverfahren Download PDF

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DE102009042452A1
DE102009042452A1 DE102009042452A DE102009042452A DE102009042452A1 DE 102009042452 A1 DE102009042452 A1 DE 102009042452A1 DE 102009042452 A DE102009042452 A DE 102009042452A DE 102009042452 A DE102009042452 A DE 102009042452A DE 102009042452 A1 DE102009042452 A1 DE 102009042452A1
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DE
Germany
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rotor
rare earth
grooves
earth material
squirrel cage
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Withdrawn
Application number
DE102009042452A
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English (en)
Inventor
Volkmar Dipl.-Ing. Rauchfuß
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Elektromotorenwerk Gruenhain & Co KG GmbH
Elektromotorenwerk Gruenhain & Co KG GmbH
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Elektromotorenwerk Gruenhain & Co KG GmbH
Elektromotorenwerk Gruenhain & Co KG GmbH
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Publication date
Application filed by Elektromotorenwerk Gruenhain & Co KG GmbH, Elektromotorenwerk Gruenhain & Co KG GmbH filed Critical Elektromotorenwerk Gruenhain & Co KG GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/16Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H02K17/18Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors having double-cage or multiple-cage rotors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft die konstruktive Ausführung eines Käfigläufers für elektrische Maschinen, wie Motore oder Generatoren, bei denen in den Rotor 2 eine bestimmte Anzahl von axial angeordneten Nuten 3 eingebracht ist, in denen mindestens in einem Teil der Nuten 3 ein Seltenerde-Material 4 und/oder ein Gemisch und/oder eine Legierung von diesen eingebracht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft die konstruktive Ausführung eines Käfigläufers für elektrische Maschinen, wie Motor oder Generator, bei denen in den Rotor eine bestimmte Anzahl von axial angeordneten Läufernuten eingebracht ist, in denen mindestens in einem Teilbereich ein Seltenerde-Material und/oder ein Gemisch und/oder eine Legierung von diesem eingebracht wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Läufers.
  • Elektrische Maschinen, die konstruktiv als Käfigläufer ausgebildet sind, werden in sehr vielfältiger Ausführung und mit einem sehr weitreichenden Leistungsspektrum angeboten.
  • Zum bekannten Stand der Technik gehört es, daß der Rotor aus einer Vielzahl von gestanzten und dicht aneinander gepreßten Motorblechen gebildet wird, welcher wiederum eine bestimmte Anzahl von axial angeordneten Läufernuten aufweist. In diese Nuten werden, meist als gepreßt oder gesintert ausgeführte, Permanentmagnete eingepreßt. Dabei weisen die Querschnitte der Nuten die unterschiedlichsten geometrischen Formen auf.
  • Mit der DE 689 11 929 T2 wird ein Käfigläufermotor mit einem Läufer angegeben, dessen Läuferkern eine Vielzahl von axialen Nuten aufweist, in welche ein Läuferleiter angeordnet ist, wobei eine magnetische Brücke zur Trennung der Nutöffnung von dem Hauptteil der Nut vorhanden ist.
  • Die Nuten verlaufen schräg zur Läuferachse und die Form des Querschnittes ist ein Vieleck, so daß die Läuferleiter genau diese geometrische Form des Nut-Querschnittes haben müssen.
  • Von Nachteil ist es hierbei jedoch, daß die Läuferleiter immer der jeweils vorgesehenen Nutform angepaßt sein müssen, so daß ein hoher Aufwand für die Fertigung und Lagerhaltung zu verzeichnen ist. Bei dieser Nutausbildung schräg zur Läuferachse ist das Einbringen der Läuferleiter zusätzlich erschwert.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Käfigläufer für elektrische Maschinen, der in seiner konstruktiven Ausführung den gestiegenen Anforderungen an die elektromagnetische Auslegung optimiert ist und einem besseren Drehzahl- und Leistungsverhalten gerecht wird sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Käfigläufers zu schaffen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens der zum Außenumfang des Läufers weisende Endbereich der Nuten mit einem Seltenerde-Material, bevorzugt eine Neodym-Eisen-Bor Kombination gefüllt ausgeführt ist, wobei gemäß den erfindungsgemäßen Verfahrenschritten das Seltenerde-Material im Anschluß an das Aluminium-Druckgießen mittels einer Kunststoffdruckgießmaschine in die Nuten gefüllt und anschließend magnetisiert wird oder alternativ das Einbringen des Seitenerde-Materials während des Aluminium-Druckgießprozesses als zweiter Schuß nach dem Einbringen des Aluminiums erfolgen kann.
  • Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß die elektromagnetische Auslegung durch die Mengen des zugegebenen Seltenerde-Magnet-Materials wesentlich besser optimiert werden kann.
  • Von Vorteil ist es weiterhin, daß alle geometrisch möglichen Nutquerschnitte mit diesem Seltenerde-Material befüllt werden können und ebenso auch schräg in den Rotor eingebrachte Nuten befüllbar sind.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend an Hand der Zeichnungen prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel ersichtlich.
  • Es zeigen
  • 1: eine Querschnitts-Darstellung einer Stator-Rotor-Paarung eines Motors:
  • 2: eine Querschnitts-Darstellung durch den Rotor mit vergrößerten Detaildarstellungen A, B, C;
  • In 1 wird prinzipmäßig eine Stator-Rotor-Paarung eines Käfigläufer-Motores im Querschnitt dargestellt.
  • Der Stator 1 ist in bekannter Weise aus einer Vielzahl gestanzter weichmagnetischer Bleche gefertigt und trägt die entsprechenden Wicklungen (zeichnerisch nicht dargestellt) aus Kupfer für die Stromzuführung.
  • Der Rotor 2, ebenfalls aus einer Vielzahl derartiger gestanzter weichmagnetischer Bleche gefertigt, weist eine Vielzahl von, beim Stanzprozeß eingebrachten und dann zusammengepreßten Bleche, gebildeten Nuten 3 auf, die hier im Querschnitt als ein unregelmäßiges Fünfeck ausgebildet sind. Dabei ist jeweils der zum Außenumfang des Rotors 2 weisenden Endbereiche der Nut 3 als ein Rechteck ausgebildet.
  • Andere Querschnittsformen der Nuten 3 als auch deren Endbereiche sind möglich. Beim Druckgußprozeß werden an den Kopfenden des Rotors 2 jeweils ein zeichnerisch nicht dargestellter Kurzschlußring aufgebracht und die Nuten 3 mindestens teilweise mit dem Aluminium-Druckgußmaterial aufgefüllt.
  • Die vom Druckguß freigebliebenen Endbereiche der Nuten 3 sowie zusätzliche, stirnseitig eingebrachte Sondernuten 5 werden nun mit dem Seltenerde-Material 4 in entsprechender Weise gefüllt.
  • Beispielsweise kommt hier eine Neodym-Eisen-Bor Kombination zum Einsatz, wobei je nach Bedarf auch andere, der Gruppe der Seltenerden zuzuordnende Elemente und/oder deren Mischungen Verwendung finden können.
  • Das Einfüllen kann in der Weise erfolgen, daß das Seltenerde-Material 4 mittels einer Kunststoffdruckgießmaschine eingefüllt wird. Möglich ist es auch, daß das Einbringen des Seltenerde-Materials 4 während des Aluminium-Druckgießprozesses als zweiter Schuß nach dem Einbringen des Aluminiums erfolgt.
  • Im Anschluß an das Einbringen des Seltenerde-Materials 4 erfolgt, soweit das Seltenerde-Material 4 nicht schon vorher im erforderlichen Umfang magnetisiert wurde, eine entsprechende Magnetisierung des Materials 4.
  • In 2 wird der Rotor prinzipmäßig in einer Querschnitts-Darstellung gezeigt, wobei in den vergrößerten Detaildarstellungen A, B und C die Ausführung der Nuten 3 bzw. 5 verdeutlicht werden sollen.
  • In der Detaildarstellung A ist die Nut 3 annähernd bis zur Hälfte des unregelmäßigen Fünfecks mit Aluminium gefüllt und der zum Rotor-Außenumfang weisende Endbereich ist mit dem Seltenerde-Material 4 gefüllt.
  • Die Detaildarstellung B zeigt die beispielsweise Ausbildung einer Sondernut 5, die unmittelbar zwischen zwei Nuten 3 eingebracht ist. Dabei ist diese Sondernut 5 mit dem Seltenerde-Material 4 gefüllt.
  • Die Detaildarstellung C zeigt eine weitere Ausbildung einer Sondernut 5, die mehr im Innenbereich des Rotors 2 vorgesehen ist und ebenfalls mit dem Seltenerde-Material 4 gefüllt ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Stator
    2
    Rotor
    3
    Nut
    4
    Seltenerde-Material
    5
    Sondernut
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 68911929 T2 [0004]

Claims (10)

  1. Käfigläufer für elektrischen Maschinen, bei denen der Rotor aus gestanzten Motorblechen besteht und eine Anzahl von Nuten mit beliebiger geometrischer Figur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der zum Außenumfang des Rotors (2) weisende Endbereich der Nuten (3) mit einem Seltenerde-Material (4) und/oder einem Gemisch und/oder einer Legierung von diesen gefüllt ausgeführt ist.
  2. Käfigläufer für elektrischen Maschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Seltenerde-Material (4) aus Neodym-Eisen-Bor und/oder einer diesem Material nahekommenden Kombination besteht.
  3. Käfigläufer für elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Seltenerde-Material (4) magnetisiert ist.
  4. Käfigläufer für elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Seltenerde-Material (4) als Pulverform in die Nutbereiche (3) einfüllbar ist.
  5. Käfigläufer für elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Seltenerde-Material (4) als knetbare Masse in die Nutbereiche (3) einfüllbar ist.
  6. Käfigläufer für elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Seltenerde-Material (4) in einem aushärtbaren Bindemittel gebunden in die Nutbereiche (3) einfüllbar ist.
  7. Käfigläufer für elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß gesonderte in den Rotor (2) eingebrachte Nuten (5), entsprechend der erforderlichen magnetischen Auslegung komplett mit Seitenerde-Material (4) gefüllt sind.
  8. Käfigläufer für elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß gesonderte in den Rotor (2) eingebrachte Nuten (5), entsprechend der erforderlichen magnetischen Auslegung nur teilweise mit Seltenerde-Material (4) gefüllt sind.
  9. Herstellungsverfahren für einen Käfigläufer nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an das Aluminium-Druckgießen der kopfseitigen Kurzschlußringe und dem mindestens teilweisen Ausgießen der Nuten 3 mit dem Druckgußmaterial die freigebliebenen Endbereiche der Nuten (3) mit dem Seltenerde-Material (4) mittels einer Kunststoffdruckgießmaschine gefüllt und anschließend magnetisiert werden.
  10. Herstellungsverfahren für einen Käfigläufer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen des Seltenerde-Materials (4) während des Aluminium-Druckgießprozesses der kopfseitigen Kurzschlußringe und dem mindestens teilweisen Ausgießen der Nuten 3 mit dem Druckgußmaterial als zweiter Schuß nach dem Einbringen des Aluminiums erfolgt.
DE102009042452A 2009-09-23 2009-09-23 Käfigläufer für elektrische Maschinen und Herstellungsverfahren Withdrawn DE102009042452A1 (de)

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