同步磁阻电机的转子制造技术

本发明专利技术涉及了一种转子(10)、特别是能直接在供电网上运行的同步磁阻电机(1)，其中，转子(10)具有轴线(7)并且该转子(10)设置有至少逐段轴向分层的叠片(13)，其中，转子(10)构造为磁阻电枢，其具有转子(10)的预设数量的极，这些极通过各个叠片的导磁部段(15)和特别地非磁的阻磁部段(16)形成，其中，转子(10)具有至少一个笼，其由基本上轴向延伸的电导体组成，这些电导体分别通过短路环(14)连接在转子的端侧上，其中，轴向延伸的导体位于至少一些基本上轴向依次布置的阻磁部段(16)的径向外部区域中。

Rotor of synchronous reluctance motor

The invention relates to a rotor (10) and in particular can directly in the synchronous reluctance motor power supply network operation (1), wherein, the rotor (10) having an axis (7) and the rotor (10) is provided with at least piecewise axially layered laminate (13), wherein, the rotor (10) structure for reluctance armature, having a rotor (10) of the preset number of poles, these through each lamination magnetic section (15) of non magnetic and magnetic resistance section in particular (16), the rotor (10) has at least one cage, extending from the basic composition on the axial electric conductor, the electric conductor through the short circuit ring (14) is connected in the rotor side, and conductor extending axially in at least some basically axially arranged sequentially in the magnetic resistance section (16) of the radial external area.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】同步磁阻电机的转子
本专利技术涉及一种转子、特别是能直接在供电网上运行的同步磁阻电机，其中，转子具有轴线并且该转子设置有至少逐段轴向分层的叠片，其中，转子构造为磁阻电枢，其具有转子的预设数量的极，这些极通过各个叠片的导磁部段和特别地非磁的阻磁部段形成，其中，转子具有至少一个笼，其由基本上轴向延伸的电导体组成，这些电导体分别通过短路环连接在转子的端侧上。本专利技术还涉及同步磁阻电机和用于制造同步磁阻电机的转子的方法。
技术介绍
旋转式电动磁阻电机的转子构造为叠片的且各向异性的。在各个叠片的轮廓中设计导磁部段和阻磁部段以用于磁通量。由此，在磁轴d和q中的磁通量是不同的。因此，转子具有凸极。这些极现在由此获得，即结构性地设计在转子的d和q轴中不同的电感。在此，转子的表面例如配设有齿状的结构，或者将阻磁体冲压到转子的叠片中。因此，例如US4795936Al示出了一种电枢，其中通过留空部改变电枢的电感。因此，d轴的中间配设有软磁材料并且提供作为磁通路径。该构造在转子的磁性的d和q轴中生成不同的磁阻，因此在那里形成转子的凸极。d轴的电感大于q轴的电感。因此，在这些轴中的磁阻也不同地实施。电感的差对于磁阻电机的转矩产出来说是决定性的。为了使同步磁阻电机也能够直接在供电网、例如400伏特50Hz的供电网上启动并且能够与电网频率同步，在转子中附加地设置用于直接启动的短路笼。因此，例如US2006/0108888Al示出了具有短路棒的转子。在此，棒在转子的叠片中通过接片与阻磁部分离。因此存在局部受限的导体棒。然而，该接片对于磁阻电枢的特性起不利作用，因为磁通量的一部分在该区域中闭合并且不再能够有助于转矩产生。由此降低了效率，例如降低了同步磁阻电机的功率密度。同样地，从WO2014/166555A2公开了一种磁阻电枢，其阻磁部完全地浇铸而成。提高的材料投入提高了转子的惯性和成本。此外，在使用压铸方法时需要在浇铸方法期间从外支撑叠片几何形状，因为通过将压力施加在阻磁部中，在浇铸期间叠片组的径向外部的接片也许能够在其抗拉强度方面过载。
技术实现思路
由此出发，本专利技术的目的在于，提供一种同步磁阻电机的转子，其以简单的方法和方式制造并且因此保障了同步磁阻电机在供电网上的直接启动。该目的的解决方案通过一种转子、特别是能直接在供电网上运行的同步磁阻电机的转子实现，其中，转子具有轴线并且该转子设置有至少逐段轴向分层的叠片，其中，转子构造为磁阻电枢，其具有转子的预设数量的极，这些极通过各个叠片的导磁部段和特别地非磁的阻磁部段形成，其中，转子具有至少一个笼，其由基本上轴向延伸的电导体组成，这些电导体分别通过短路环连接在转子的端侧上，其特征在于，轴向延伸的导体位于至少一些基本上轴向依次布置的阻磁部段的径向外部区域中。同样地，该目的的解决方案通过一种用于制造转子、特别是能直接在供电网上运行的同步磁阻电机的方法实现，其中，转子具有轴线并且该转子设置有至少逐段轴向分层的叠片，其中，转子构造为磁阻电枢，其具有预设数量的极，这些极通过各个叠片的导磁部段和特别地非磁的阻磁部段形成，其中，转子具有至少一个笼，其由基本上轴向延伸的电导体组成，这些电导体分别通过短路环连接在转子的端侧上，其特征在于，-以预设的叠片几何形状冲压叠片，-将叠片轴向地打包为至少一个叠片组，-在转子在辅助装置中转动和/或摆动运动(Taumelbewegung)同时将预设数量的导电的非磁材料浇铸到预设数量的阻磁部段中。转子的现在存在的短路笼的电导体位于转子的叠片组的至少一些阻磁部的径向外端部上。此外，因此也在没有中间电连接有变流器的情况下保障了磁阻电机直接在供电网上的高效加速起动。在此，作为导体设置的导电的非磁材料是纯铝(铝99.7)、铝合金、铜、铜合金、结合到塑料或树脂中的导电材料、塑料或树脂中的粉末状的有色金属、以及塑料或树脂中的碳纳米管，其优选地设计有细短的纤维。优选地，该导体的材料是金属和/或金属合金。根据本专利技术的实施方式，导体在至少一个区域中分别包括至少一个下列材料：铜、铝、镁、合金，在此优选为铝合金、特别是铝硅明。导磁部段以已知的方式相互通过非磁性的阻磁区域分开。在此，阻磁部段是非磁性的，即特别地在于其不是铁磁的材料、即例如是具有空气的冲孔。在根据本专利技术的转子中，在该阻磁部段的径向外部区域中的多个或所有的阻磁区域中布置导电的非铁磁的填充材料。导电在此理解为，填充材料具有高的导电率，特别是大于105S/m(西门子每米)，优选大于106S/m的导电率。结合本专利技术，非铁磁的材料例如是完全无磁的材料，例如具有碳纳米管的陶瓷或具有碳纳米管的聚合体，或者顺磁或抗磁的材料。为了影响同步磁阻电机的转子的转矩波动、即纹波平整，优选地在轴向长度观察，倾斜、弯曲(windschief)或交错地实施转子的极。在此明显要注意的是，通过倾斜或交错(Staffelung)保障轴向延伸的导体的制造过程，如随后所述，并且能够实现转子内部的笼。在此重要的是，也在倾斜或交错时存在轴向连续的导体。根据本专利技术的转子特别地由此制造，即转子的轴向打包的叠片组放置在辅助装置中，在端侧上安装短路环壳并且利用液体形式的导电的非磁材料填充短路环壳，直到预设的填充状态为止。同样地，也能够在叠片组的两个端侧上安装短路环壳，其以液体形式的导电的非磁材料来填充直到预设的填充状态为止。随后，通过将该导电材料浇铸到阻磁部中和随后和/或接下来的离心浇铸方法将预设的阻磁部之中的该材料约束到该阻磁部的径向外部区域中，其在那里凝固并且因此在阻磁部的径向外边缘上形成至少一个短路棒-即电导体。为了阻止导电材料在阻磁部中的提前硬化，预热和/或在该过程期间加热转子的叠片组。因此导电材料更长地以其液态的状态保持，并且能够在制造过程的范畴中、特别是通过相应的阻磁部之中的离心力更好地定位。现在，根据本专利技术的转子相对于类似制造的转子具有减小的质量以及因而减小的转动惯量。这也节省了资源。此外，叠片部段的制造-即提供合适的冲压工具-也是相对简单的，因为在导体的槽与叠片中的导磁部段和阻磁部段之间不需要隔离或者接片。导体的横截面、即笼的棒横截面仅仅通过所采用的能浇铸的导电材料来调节和/或通过短路环壳的内直径来调整。根据本专利技术，磁通、以及磁阻电机的效率由于在叠片组之中存在支撑接片而不被不利地影响。用于制造根据本专利技术的转子的方法适用于不同的棒截面和极数。因此根据本专利技术能够利用单独的转子叠片部段制造具有或没有笼的同步磁阻电动机。通过根据本专利技术的转子得到以下优点，阻磁区域或者说阻磁部段利用布置在其中的填充材料形成电枢笼的笼棒并且因此集成在根据本专利技术的磁阻转子中。与短路环和笼棒、即转子笼一起地，现在能够异步地启动同步磁阻电动机，或者以简单的方式和方法补偿负载波动，该负载波动在同步运行时妨碍转子。因此，转子在异步启动、加速起动或负载波动之后独立地以同步运行运转。由此，转子是同步磁阻电动机的转子，其具有明显比类似的异步电动机更高的效率或更高的功率密度，因为在电枢中几乎不产生损失。在同步转动运行中、即当转子以磁性的定子旋转磁场的转动频率旋转的时候，不存在定子磁场相对于转子磁场的相对运动/滑动，在转子笼的转子棒中相应地不存在电感。通过选择导体的填充材料-即选择由此能被调整的电阻-因此也实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转子(10)、特别是能直接在供电网上运行的同步磁阻电机(1)的转子，其中，所述转子(10)具有轴线(7)并且所述转子(10)配设有至少逐段轴向分层的叠片(13)，其中，所述转子(10)构造为磁阻电枢，所述磁阻电枢具有所述转子(10)的预设数量的极，所述极通过各个所述叠片的导磁部段(15)和特别地非磁的阻磁部段(16)形成，其中，所述转子(10)具有至少一个笼，所述笼由基本上轴向延伸的电导体形成，所述导体分别通过短路环(14)连接在所述转子的端侧处，其特征在于，轴向延伸的所述导体(19)位于至少一些基本上轴向依次布置的所述阻磁部段(16)的径向外部区域中，其中，导电材料在所述阻磁部段(16)中形成导体棒的内直径(21)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.19 EP 15159862.01.一种转子(10)、特别是能直接在供电网上运行的同步磁阻电机(1)的转子，其中，所述转子(10)具有轴线(7)并且所述转子(10)配设有至少逐段轴向分层的叠片(13)，其中，所述转子(10)构造为磁阻电枢，所述磁阻电枢具有所述转子(10)的预设数量的极，所述极通过各个所述叠片的导磁部段(15)和特别地非磁的阻磁部段(16)形成，其中，所述转子(10)具有至少一个笼，所述笼由基本上轴向延伸的电导体形成，所述导体分别通过短路环(14)连接在所述转子的端侧处，其特征在于，轴向延伸的所述导体(19)位于至少一些基本上轴向依次布置的所述阻磁部段(16)的径向外部区域中，其中，导电材料在所述阻磁部段(16)中形成导体棒的内直径(21)。2.根据权利要求1所述的转子(10)，其特征在于，所述转子(10)的所述极在轴线走向上轴线平行地、倾斜地或弯曲地实施。3.根据权利要求2所述的转子(10)，其特征在于，在对所述转子(10)的子叠片组进行轴向交错时，所述子叠片组的所述阻磁部段(16)以一个预设的角度扭转地布置，使得所述角度能够实现在轴向上设计轴向连续的电导体(19)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的转子(10)，其特征在于，至少一个所述短路环(14)由短路环壳(23)环绕。5.一种用于制造能直接在供电网上运行的同步磁阻电机(1)的转子(10)的方法，其中，所述转子(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·比特纳，马尔科·赛尔尼，马蒂亚斯·瓦尔穆特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE