用于制造鼠籠式轉(zhuǎn)子的方法以及采用該方法制造的轉(zhuǎn)子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造感應(yīng)電機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子的方法以及根據(jù)所附轉(zhuǎn)子權(quán)利要求的前序部分的用于感應(yīng)電機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子。
[0002]本發(fā)明涉及一種用于感應(yīng)電機(jī)、即異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述感應(yīng)電機(jī)可作為馬達(dá)和/或發(fā)電機(jī)工作。本發(fā)明并不局限于這種電機(jī)的任何特定用途，但是在下文中將主要討論這種電機(jī)在有軌車輛中用于產(chǎn)生牽引力的用途，以便解釋但不以任何方式限制本發(fā)明以及由此所實現(xiàn)的目的。
【背景技術(shù)】
[0003]感應(yīng)電機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子具有呈轉(zhuǎn)子棒形式的多個轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，所述轉(zhuǎn)子棒在由轉(zhuǎn)子形成的大致圓柱體的每個端部處彼此連接并且延伸通過由鋼板材堆形成的轉(zhuǎn)子體。通過使用這種疊片組件來構(gòu)建轉(zhuǎn)子體，由于在具有這種相互電絕緣的板材的轉(zhuǎn)子體中渦流損失顯著減少，因此電機(jī)的效率相較于鑄造轉(zhuǎn)子體得到提高。
[0004]然而，本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子體的壓鑄，這里壓鑄指的是，在壓鑄所述轉(zhuǎn)子體的同時，與開口對齊以形成轉(zhuǎn)子槽的所述板材堆會使所述轉(zhuǎn)子槽被諸如鋁的導(dǎo)電材料填充以形成所述轉(zhuǎn)子導(dǎo)體。通過壓鑄形成所述轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不僅花費(fèi)少，而且相較于將導(dǎo)電材料棒引入到所述板材堆中的所述開口的替代方案導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的運(yùn)行更為有效。
[0005]通過EP 0 438 442 B1已知前述內(nèi)容所提及的類型的方法和轉(zhuǎn)子。在該文獻(xiàn)中示出了在用于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的每個轉(zhuǎn)子槽外的另一槽如何形成在轉(zhuǎn)子體的周邊表面中并且平行于所述轉(zhuǎn)子槽延伸，同時形成使轉(zhuǎn)子體的周邊的鋼板材部分隔開的氣隙。這種氣隙用于決定電機(jī)的性能并且提高電機(jī)的過載容量。板材材料制成的橋使轉(zhuǎn)子導(dǎo)體和所述氣隙分隔開并且用于使得能夠壓鑄所述轉(zhuǎn)子導(dǎo)體同時使鑄造材料保持在用于此的板材開口內(nèi)。然而，本發(fā)明人意識到這種橋降低了電機(jī)的過載容量，尤其是在高轉(zhuǎn)數(shù)時。高的漏流隨后經(jīng)過所述橋，當(dāng)該橋飽和時，這種漏流的一部分還會經(jīng)過氣隙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供用于制造感應(yīng)電機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子的方法和這種轉(zhuǎn)子，所述方法和轉(zhuǎn)子相對于已知的這種方法和轉(zhuǎn)子至少在某些方面有所改進(jìn)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，通過提供包含所附權(quán)利要求1的步驟的方法實現(xiàn)相對于所述方法的目的。
[0008]通過在形成所述堆的多個鋼板材的每一個中形成所述兩個周向分隔開的切口并且將所述板材堆的材料周邊地移除到所述深度加工轉(zhuǎn)子體，形成所述氣隙(所述氣隙形成從轉(zhuǎn)子體的周邊一直延伸至相應(yīng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的槽)并且仍可以壓鑄轉(zhuǎn)子導(dǎo)體同時將鑄造材料保持在槽內(nèi)。
[0009]因此，轉(zhuǎn)子體會是“無橋”轉(zhuǎn)子體，這導(dǎo)致設(shè)置有這種轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電機(jī)的過載容量提高，這是因為相對于具有所述橋的轉(zhuǎn)子，總漏流會顯著降低(這是因為漏流相較于經(jīng)過空氣更容易經(jīng)過橋)。由于用于形成轉(zhuǎn)子疊片的鋼板材和定子從同一電工鋼制成的板材同軸地沖壓，因此通常無論如何都會在所述壓鑄工序之后進(jìn)行轉(zhuǎn)子體的所述加工，使得材料從轉(zhuǎn)子移除以在所述電機(jī)中于轉(zhuǎn)子和定子之間獲得間隙。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例，在所述壓鑄步驟中，使用鋁作為鑄造復(fù)合物。使用鋁作為所述轉(zhuǎn)子導(dǎo)電材料的有利特性在于鋁的低密度和高導(dǎo)電率。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，通過車削進(jìn)行轉(zhuǎn)子體的所述加工。
[0012]通過提供前述內(nèi)容所限定的類型的轉(zhuǎn)子實現(xiàn)本發(fā)明相對于轉(zhuǎn)子的目的，其中，每個另一槽徑向延伸至相應(yīng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，以便使所述氣隙延伸至這個位置。轉(zhuǎn)子的這種設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)從上述對通過進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法而獲得的結(jié)果的討論中得以體現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述鑄造轉(zhuǎn)子導(dǎo)體由鋁制成。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，轉(zhuǎn)子被構(gòu)造為有軌車輛的電機(jī)的一部分，所述電機(jī)被構(gòu)造為產(chǎn)生所述車輛的牽引力。這種轉(zhuǎn)子由于重量和過載容量，很好地適于在用于驅(qū)動有軌車輛的電機(jī)中使用。
[0014]本發(fā)明還涉及一種包括定子和根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電機(jī)以及一種包括定子和根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的有軌車輛的電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，這種電機(jī)被構(gòu)造為具有50kff至800kW的最大額定功率，從而使其適于在有軌車輛中使用。
[0015]本發(fā)明還涉及一種具有用于產(chǎn)生車輛牽引力的驅(qū)動配置的有軌車輛，該有軌車輛包括至少一個具有定子和根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的電機(jī)。因此，這種有軌車輛通常會具有大量的所述電機(jī)，例如4至40個，其中，地鐵典型地可具有約30個這樣的電機(jī)以驅(qū)動車輛的不同輪軸。
[0016]本發(fā)明的其他的優(yōu)點(diǎn)以及有利技術(shù)特征將通過以下描述更為清晰。
【附圖說明】
[0017]參考附圖，下面是對用于制造轉(zhuǎn)子和已知轉(zhuǎn)子的方法的簡要說明，以及對作為實例給出的本發(fā)明的實施例的具體說明，附圖中:
[0018]圖1是示出了本發(fā)明所指類型的感應(yīng)電機(jī)的總體構(gòu)造的橫截面圖，
[0019]圖2是用于感應(yīng)電機(jī)的已知鼠籠式轉(zhuǎn)子的鋼板材的視圖，
[0020]圖3是在壓鑄轉(zhuǎn)子導(dǎo)體步驟之后，由多個根據(jù)圖2的鋼板材形成的堆的周邊部分的放大的簡化視圖，
[0021]圖4是根據(jù)圖3的、示出了在進(jìn)行加工步驟之后轉(zhuǎn)子的所述部分的外觀的視圖，以及
[0022]圖5至7是對應(yīng)于圖3和4的、示出了根據(jù)本發(fā)明的用于制造感應(yīng)電機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子的方法以及這種轉(zhuǎn)子的視圖。
【具體實施方式】
[0023]對感應(yīng)電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)的已知鼠籠式轉(zhuǎn)子的總體構(gòu)造的簡要說明
[0024]圖1示意性地示出了待布置在有軌車輛2中的有軌車輛的感應(yīng)電機(jī)1。在牽引模式期間電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能同時作為馬達(dá)工作，而在制動模式期間電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能同時作為發(fā)電機(jī)工作。來自車輛的同一機(jī)動轉(zhuǎn)向架的兩個這種電機(jī)可以并聯(lián)到一個電變流器，該電變流器將交流電壓傳遞至電機(jī)的定子4的繞組3。電機(jī)具有通過容置于軸承7、8中的軸6可轉(zhuǎn)動地安裝在定子4內(nèi)的轉(zhuǎn)子5。轉(zhuǎn)子5是所謂的鼠籠式轉(zhuǎn)子，該鼠籠式轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子體，該轉(zhuǎn)子體由具有圖2所示的外觀的鋼板材堆形成。這種鋼板材典型地具有約0.5mm的厚度，并且400到600個這種板材典型地相互堆疊以形成具有200到300mm的高度的組件。圖中示出了每個這種板材10如何設(shè)置有圍繞所述板材均勻分布并且與板材的周邊分隔開的多個開口 11。圖3更清楚地示出了另一開口 12，所述另一開口通過橋13與每個開口 11分隔開。
[0025]一旦形成所述堆，通過對齊所述開口 11而形成的轉(zhuǎn)子槽14在壓鑄步驟中被鑄造復(fù)合物、例如鋁填充，同時形成轉(zhuǎn)子導(dǎo)體15，所述轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在轉(zhuǎn)子體的每個軸向端部處被導(dǎo)電環(huán)16、17短路。
[0026]圖4示出了材料是如何從轉(zhuǎn)子體周邊地移除以在所述電機(jī)中于定子和轉(zhuǎn)子之間形成氣隙，因為是在從同一電工鋼制成的板材軸向沖壓板材的同時制造定子和轉(zhuǎn)子的。這一加工步驟導(dǎo)致從每個轉(zhuǎn)子導(dǎo)體徑向外的所述另一開口 12