DE10254967A1 - Electro-motor rotor e.g. for line start motors, has intermediate sections of bars extending obliquely to rotational axis of rotor in central section of core - Google Patents

Electro-motor rotor e.g. for line start motors, has intermediate sections of bars extending obliquely to rotational axis of rotor in central section of core Download PDF

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Abstract

An electro-motor rotor has a squirrel cage (4) and permanent magnets in a core (1) in a stack of magnetic conducting metal laminates (2,2a), in which the end of each bar/rod (S1,S2) is displaced in a peripheral direction of the rotor relative to the end of the same bar lying in another axial section of the core. Intermediate sections of the bars (S1,S2) in a central core section between the two sections of the core, extend obliquely to the rotational axis of the rotor and extend to the end sections of the bars connecting to the intermediate section (12) of the bars.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor-Läufer, der in einem Kern aus einem Stapel magnetisch leitender Bleche Stäbe eines Kurzschlußkäfigs und Dauermagnete aufweist, wobei das in einem axialen Abschnitt des Kerns liegende Ende jedes Stabes gegenüber dem in einem anderen axialen Abschnitt des Kerns liegenden Ende desselben Stabes in Umfangsrichtung des Läufers versetzt ist.The invention relates to a Electric motor runner who in a core from a stack of magnetically conductive sheets of rods Short circuit cage and Has permanent magnets, which in an axial section of the Core end of each rod opposite that in another axial Section of the core lying end of the same rod in the circumferential direction of the runner is offset.

Ein Elektromotor mit einem Läufer dieser Art (WO 00/01058) läuft durch Anlegen einer Wechselspannung asynchron an und schließlich synchron mit der Frequenz der Wechselspannung. Solche Motoren sind unter dem Begriff "Line Start Motoren" bekannt. Der Synchronlauf wird durch die Dauermagnete erreicht. Die Stäbe des Käfigs erstrecken sich mit einem einen großen Querschnitt aufweisenden Hauptteil über ihre gesamte Länge axial und sind an von ihrer axialen Mitte ausgehenden Endabschnitten mit im wesentlichen dem Läuferumfang (dem Luftspalt) zugewandten, sich über die gesamte Länge der Entabschitte und unter einem spitzen Winkel voneinander weg erstreckenden Vorsprüngen versehen. Die effektive sogenannte "Schrägung" der Stäbe ist daher sehr klein. Diese sogenannte "Schrägung" der Stäbe dient der Dämpfung von Oberwellen des Magnetfeldes, die ein ungleichmäßiges Drehmoment, insbesondere beim Anlaufen des Motors, bewirken. Das ungleichmäßige Drehmoment entsteht dadurch, daß die Wicklungen im Ständer diskret in Nuten und nicht kontinuierlich sinusförmig verteilt angeordnet sind. Eine Schrägung nur durch Vorsprünge der Endabschnitte, wie bei der WO 00/01058, ist jedoch nur begrenzt wirksam. Sie bewirkt keine ausreichende Gleichmäßigkeit des Drehmoments.An electric motor with a runner this Art (WO 00/01058) is running by applying an AC voltage asynchronously and finally synchronously with the frequency of the AC voltage. Such engines are under the term "Line Start engines "known. The synchronous operation is achieved by the permanent magnets. Extend the bars of the cage yourself with a big one Cross-section main part along its entire length axially and are at end sections starting from their axial center with im essentially the circumference of the runner (the air gap) facing the entire length of the Entabschitte and extending at an acute angle away from each other projections Mistake. The effective so-called "bevel" of the bars is therefore tiny. This so-called "bevel" of the bars serves damping of harmonics of the magnetic field, which have an uneven torque, especially when starting the motor. The uneven torque arises from the fact that Windings in the stand are arranged discretely in grooves and not continuously distributed sinusoidally. A slant only by projections of the However, end sections, as in WO 00/01058, are only limited effective. It does not produce sufficient torque uniformity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Läufer der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem das Drehmoment gleichförmiger ist, insbesondere beim Anlauf des Elektromotors.The invention is based on the object a runner of the type mentioned at the beginning, in which the torque is more uniform, especially when starting the electric motor.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem mittleren Kernabschnitt zwischen den beiden Abschnitten des Kerns verlaufende Zwischenabschnitte der Stäbe schräg zur Drehachse des Läufers und zu den sich an die Zwischenabschnitte der Stäbe anschließenden Endabschnitten der Stäbe verlaufen.According to the invention, this object is achieved in that in one middle core section between the two sections of the core running intermediate sections of the bars obliquely to the axis of rotation of the rotor and to the end sections of the bars adjoining the intermediate sections of the bars.

Bei dieser Ausbildung liegen die schrägen Zwischenabschnitte der Stäbe des Kurzschlußkäfigs zentral in bezug auf die axiale Länge des Läufers. Dementsprechend fließt auch der Strom in den schrägen Zwischenabschnit ten schräg zur Drehachse des Läufers. In dieser zentralen Lage des schrägen Stromflußpfades ist das Drehmoment am gleichmäßigsten, insbesondere wenn die Endabschnitte der Stäbe parallel zur Drehachse des Läufers sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in dem mittleren Kernabschnitt der effektive Schrägungswinkel (der in Drehrichtung des Läufers gemessene Winkel der durch die schrägen Zwischenabschnitte der Stäbe bewirkten Versetzung der Endabschnitte jedes Stabes) beliebig groß gewählt werden kann, d.h. so groß, daß eine optimale Absenkung der harmonischen Frequenzen erreicht wird. Ferner kann der Winkel der Schrägung frei und unabhängig vom Stanzwerkzeug der Bleche gewählt werden.With this training they are sloping intermediate sections of the bars the short-circuit cage central in terms of axial length of the runner. Accordingly flows also the current in the sloping Intermediate sections at an angle to the axis of rotation of the rotor. In this central position of the sloping flow path the torque is most even, especially when the end portions of the rods are parallel to the axis of rotation of the runner are. Another advantage is that in the central core section the effective helix angle (the in the direction of rotation of the rotor angle measured by the oblique intermediate sections of the Rods caused Offset of the end sections of each rod) can be chosen as large as desired can, i.e. so big that a optimal reduction of the harmonic frequencies is achieved. Further can be the angle of the bevel free and independent chosen by the punching tool of the sheets become.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Stäbe in Ausschnitten der Bleche liegen, daß die Bleche in dem einen Abschnitt des Kerns so übereinandergestapelt sind, daß ihre jeweils den einen Endabschnitt eines Stabes aufweisenden Ausschnitte miteinander fluchten, daß die Bleche im anderen Abschnitt des Kerns so übereinandergestapelt sind, daß ihre den anderen Endabschnitt des einen Stabes aufweisenden Ausschnitte miteinander fluchten und entsprechend der Versetzung der Enden dieses Stabes gegenüber den den einen Endabschnitt des Stabes aufweisenden Ausschnitten in Umfangsrichtung des Läufers versetzt sind und daß im mittleren Kernabschnitt die Bleche , deren Ausschnitte jeweils einen der schrägen Zwischenabschnitte der Stäbe aufweisen, entsprechend der Schräge der Zwischenabschnitte der Stäbe von Blech zu Blech in Umfangsrichtung des Läufers gegeneinander versetzt sind. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß zumindest einige Bleche und ihre Ausschnitte in einem Arbeitsgang gestanzt werden können, aber dennoch schräg verlaufende Kanäle im mittleren Kernabschnitt zur Aufnahme der schrägen Stababschnitte auf einfache Weise gebildet werden.It is preferably ensured that that the Rods in Cutouts of the sheets lie that the sheets in one section of the core stacked one on top of the other are their cutouts each having the one end section of a rod cursed that the Sheets are stacked on top of each other in the other section of the core, that their the other end portion of the cutouts having a rod aligned with each other and according to the displacement of the ends of this Staff opposite the cutouts having one end portion of the rod in the circumferential direction of the rotor are offset and that in middle core section the sheets, the cutouts each one of the bevel Intermediate sections of the bars have, according to the slope the intermediate sections of the bars offset from sheet to sheet in the circumferential direction of the rotor are. This training has the advantage that at least some sheets and their cutouts can be punched in one operation, however nevertheless sloping channels in the middle core section for receiving the oblique rod sections in a simple manner be formed.

Die Ausschnitte sind vorzugsweise Löcher, deren Ränder eine Kontur aufweisen, die der Querschnittskontur der Stäbe entspricht. Dadurch werden die durch die Bleche gebildeten magnetischen Pfade – im Gegensatz zu einseitig offenen Kanälen (Nuten) am Umfang des Läufers – um die Stäbe herum geschlossen, um Verluste in den Stäben zu vermeiden, die von hochfrequenten Harmonischen des im Luftspalt herrschenden Magnetfelds erzeugt werden.The cutouts are preferred Holes whose margins have a contour that corresponds to the cross-sectional contour of the rods. As a result, the magnetic paths formed by the sheets are - in contrast to channels open on one side (Grooves) on the circumference of the runner - around the Rods around closed to avoid losses in the bars caused by high frequency Harmonics of the magnetic field prevailing in the air gap are generated.

Ferner ist es günstig, wenn das Stabmaterial im geschmolzenen Zustand in die durch die Lochränder begrenzten Kanäle des Blechstapels eingegossen und ausgehärtet ist. Der Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß zum einen die Löcher in den Blechen des mittleren Kernabschnitts nicht schräg gestanzt werden müssen und zum anderen die Stäbe nicht separat hergestellt zu werden brauchen. Ihre Form wird gleichzeitig an die der Löcher angepaßt.It is also advantageous if the rod material in the molten state in the channels of the sheet stack delimited by the hole edges poured and hardened is. The advantage of this training is that, on the one hand the holes not punched diagonally in the sheets of the central core section Need to become and secondly, the bars are not need to be manufactured separately. Your shape becomes simultaneous to that of the holes customized.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die beiden Abschnitte des Kerns dessen Endabschnitte sind und der eine Endabschnitt des Kerns in zur Läuferachse parallelen, in Umfangsrichtung des Kerns verteilt angeordneten Lochreihen die eine Hälfte der Anzahl der Dauermagnete und der andere Endabschnitt des Kerns ebenfalls zur Läuferachse parallele, die andere Hälfte der Anzahl der Dauermagnete aufweisende Lochreihen aufweist, die gegenüber den Lochreihen in dem einen Endabschnitt in Umfangsrichtung des Läufers versetzt sind. Dies hat zum einen den Vorteil, daß die Dauermagnete von Endabschnitt zu Endabschnitt ebenfalls versetzt, aber in Achsrichtung des Läufers hintereinanderliegen, um das Drehmoment zu glätten, das durch eine andernfalls ruckweise Drehung des Läufers von Pol zu Pol des Ständers bewirkt würde, durch die bei jedem Ruck ein Strom in den Käfigstäben und den Ständerwicklungen induziert würde, der ein entgegengesetztes Drehmoment und damit eine geringere Beschleunigung bewirken würde. Zum anderen hat diese Ausbildung den Vorteil, daß herkömmliche rechteckige Dauermagnete anstelle gekrümmter und damit kostspieliger Dauermagnete verwendet werden können. Ferner wird zwischen den Seiten der einander zugekehrten Enden der Dauermagnete und den diesen Seiten gegenüberliegenden Blechen ein Luftspalt vermieden, der den magnetischen Widerstand für das Magnetfeld der Dauermagnete vergrößern und damit das Drehmoment des Motors verringern würde.It is preferably ensured that the two sections of the core are its end sections and one end section of the core in rows of holes parallel to the rotor axis and arranged in the circumferential direction of the core and arranged half the number of permanent magnets and the other end section of the core also parallel to the rotor axis, the other half of the number of permanent magnets having rows of holes which are offset from the rows of holes in one end section in the circumferential direction of the rotor. This has the advantage, on the one hand, that the permanent magnets are also offset from end section to end section, but lie one behind the other in the axial direction of the rotor in order to smooth the torque which would otherwise be caused by jerky rotation of the rotor from pole to pole of the stator each jerk a current would be induced in the cage bars and the stator windings, which would cause an opposite torque and thus less acceleration. On the other hand, this design has the advantage that conventional rectangular permanent magnets can be used instead of curved and therefore expensive permanent magnets. Furthermore, an air gap is avoided between the sides of the ends of the permanent magnets facing each other and the sheets opposite these sides, which would increase the magnetic resistance for the magnetic field of the permanent magnets and thus reduce the torque of the motor.

Vorteilhafterweise sind die Stabenden auf jeder Stirnseite des Kerns durch jeweils einen Verbindungsring verbunden, der jeweils einen der axialen Abschnitte des Kerns abschließt und eine Öffnung für zwei oder mehr Dauermagnete aufweist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß es fertigungstechnisch einfacher ist, die Verbindungsringe zu gießen, wenn die Verbindungsringe keine schmalen Stege aufweisen, wie dies der Fall wäre, wenn für jeden Dauermagneten ein eigenes Loch im Verbindungsring ausgebildet würde.The rod ends are advantageous on each end face of the core by a connecting ring connected, each of which closes one of the axial sections of the core and an opening for two or has more permanent magnets. This training has the advantage that it is easier to manufacture is to pour the connecting rings when the connecting rings have no narrow webs, as would be the case if for each Permanent magnet would have its own hole in the connecting ring.

Auch ist es günstig, daß die Dauermagnete in dem einen Abschnitt des Kerns gegenüber dem im andern Kernabschnitt liegenden im wesentlichen um denselben Umfangs winkelbetrag des Läufers versetzt sind wie die Enden jedes Zwischenabschnitts. Dadurch wir zum einen die Fertigung des Läufers vereinfacht und zum anderen eine durch diese doppelte Schrägung bewirkte Verminderung des Drehmoments auf ein Minimum reduziert. Alternativ wäre eine größere Schrägung mit einem Winkel möglich, der zusätzlich zum Schrägungswinkel auch den Winkel zwischen zwei Stäben beinhaltet. Dies würde aber das Drehmoment noch weiter absenken.It is also favorable that the permanent magnets in one Section of the core opposite that in the other core section is essentially the same Circumferential angular amount of the runner are offset like the ends of each intermediate section. Because of that we on the one hand simplifies the manufacture of the runner and on the other hand a reduction caused by this double slope of the torque reduced to a minimum. Alternatively, one would be larger bevel with possible an angle that additionally to the helix angle also the angle between two bars includes. But this would lower the torque even further.

Bevorzugterweise enthält der mittlere Kernabschnitt Magnetflußbarrieren, die einen magnetischen Kurzschluß der Dauermagnete verhindern. Der Vorteil liegt darin, daß nicht überdimensionierte Dauermagnete verwendet werden müßten, um einen magnetischen Kurzschuß, der örtlich im Kernabschnitt aufträte, zu kompensieren.The middle one preferably contains Core section magnetic flux barriers, which prevent a magnetic short circuit of the permanent magnets. The The advantage is that permanent magnets that are not oversized would have to be used to a magnetic short shot, the local appearing in the core section, to compensate.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Darin stellen dar:The invention is illustrated below the attached Drawings of a preferred embodiment described in more detail. In it represent:

1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Läufer, 1 a plan view of a runner according to the invention,

2 den Axialschnitt II-II der 1, 2 the axial section II-II 1 .

3 den Querschnitt III-III der 2, 3 the cross section III-III of 2 .

4 einen vergrößerten Ausschnitt des Querschnitts IV-IV der 2, 4 an enlarged section of the cross section IV-IV 2 .

5 einen vergrößerten Ausschnitt eines Querschnitts durch die in 2 obere oder unte re Hälfte des Läufers, 5 an enlarged section of a cross section through the in 2 upper or lower half of the runner,

6 eine Draufsicht auf ein Blech eines Blechstapels, der den magnetisch leitenden Kern des Läufers bildet, 6 3 shows a plan view of a sheet metal of a sheet stack, which forms the magnetically conductive core of the rotor,

Fig. 7 eine perspektivische Draufsicht auf den Läufer, Fig. 7 a perspective top view of the runner,

8 eine teilweise in Axialrichtung auseinandergezogene Darstellung des Läufers, ohne die Stäbe des Kurzschlußkäfigs, 8th a partially exploded view of the rotor, without the rods of the short-circuit cage,

9 einen teilweisen Axialschnitt durch den Läufer in perspektivischer Darstellung, ebenfalls ohne die Stäbe des Kurzschlußkäfigs, und 9 a partial axial section through the rotor in perspective, also without the rods of the short-circuit cage, and

10 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Kurzschlußkäfigs in vergrößertem Maßstab. 10 a perspective view of part of the short-circuit cage on an enlarged scale.

Der in den Fig. dargestellte Läufer eines Elektromotors hat einen lamellierten Kern 1 aus einem Stapel magnetisch leitender Bleche 2, 2a mit einer axialen Bohrung 3 zur Aufnahme der (nicht dargestellten) Welle des Elektromotors.The rotor of an electric motor shown in the figures has a laminated core 1 from a stack of magnetically conductive sheets 2 . 2a with an axial bore 3 for receiving the (not shown) shaft of the electric motor.

Der Läufer hat ferner einen Kurzschlußkäfig 4 aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Aluminium oder Kupfer, mit den Kern 1 durchsetzenden Stäben S1 und S2, deren Enden durch Verbindungsringe 7 verbunden sind und die Endabschnitte 5, 6 und Zwischenabschnitte 12 aufweisen.The runner also has a short-circuit cage 4 made of electrically conductive material, preferably aluminum or copper, with the core 1 penetrating rods S1 and S2, the ends of which by connecting rings 7 are connected and the end sections 5 . 6 and intermediate sections 12 exhibit.

Die sich von einem mittleren Abschnitt 8 bis zu den Enden des Kerns 1 erstreckenden Abschnitte 9 enthalten jeweils vier rechtwinklige Dauermagnete 10 in der Kontur der Dauermagnete angepaßten rechtwinkligen Löchern 11 der Bleche 2. Die in dem einen Abschnitt 9 des Kerns 1 eingesetzten Dauermagnete 10 schließen am einen Ende einen spitzen Winkel und am anderen Ende einen stumpfen Winkel ein. Die im anderen Abschnitt 9 eingesetzten Dauermagnete 10 sind gegenüber den in dem einen Abschnitt 9 angeordneten Dauermagneten 10 um 15° bis 18° in Umfangsrichtung des Kerns 1 versetzt angeordnet und haben die gleiche Form und relative Winkellage wie die Dauermagnete 10 in dem einen Abschnitt 9. Der mittlere Abschnitt 8 des Kerns 1 ist mithin frei von Dauermagneten.Which is from a middle section 8th to the ends of the core 1 extending sections 9 each contain four right-angled permanent magnets 10 rectangular holes matched in the contour of the permanent magnets 11 the sheets 2 , The one section 9 of the core 1 permanent magnets used 10 form an acute angle at one end and an obtuse angle at the other end. The one in the other section 9 permanent magnets used 10 are opposite to that in one section 9 arranged permanent magnets 10 by 15 ° to 18 ° in the circumferential direction of the core 1 staggered and have the same shape and relative angular position as the permanent magnets 10 in one section 9 , The middle section 8th of the core 1 is therefore free of permanent magnets.

Wie 10 zeigt, ist das in dem einen axialen Abschnitt 9 des Kerns liegende Ende jedes Stabes S1, S2 des Kurzschlußkäfigs 4 gegenüber dem im anderen axialen Abschnitt 9 des Kerns 1 liegenden Ende desselben Stabes S1, S2 in Umfangsrichtung des Läufers versetzt. Die im mittleren Abschnitt 8 zwischen den beiden Abschnitten 9 des Kerns 1 verlaufenden Zwischenabschnitte 12 der Stäbe S1, S2 verlaufen schräg zur Drehachse des Läufers und zu den sich an die Zwischenabschnitte 12 der Stäbe S2, S1 anschließenden Endabschnitten 5, 6 der Stäbe S1, S2. Die Endabschnitte 5, 6 der Stäbe S1, S2 verlaufen dagegen parallel zur Drehachse des Läufers.How 10 shows, that is in the one axial section 9 end of the core of each rod S1, S2 of the short-circuit cage 4 compared to that in the other axial section 9 of the core 1 lying end of the same rod S1, S2 offset in the circumferential direction of the rotor. The one in the middle section 8th between the two sections 9 of the core 1 trending intermediate sections 12 rods S1, S2 run obliquely to the axis of rotation of the rotor and to the intermediate sections 12 the end sections of the bars S2, S1 5 . 6 of bars S1, S2. The end sections 5 . 6 the rods S1, S2, however, run parallel to the axis of rotation of the rotor.

Die Stäbe S1, S2 liegen in Ausschnitten 13, 14 der Bleche 2, 2a, wobei die Bleche 2 in dem einen Abschnitt 9 des Kerns 1 so übereinandergestapelt sind, daß ihre je weils den einen Endabschnitt 5, 6 eines Stabes S1, S2 aufweisenden Ausschnitte 13, 14 miteinander fluchten. Die Bleche 2 im anderen Abschnitt 9 des Kerns 1 sind ebenfalls so übereinandergestapelt, daß ihre den anderen Endabschnitt 5, 6 des einen Stabes S1, S2 aufweisenden Ausschnitte 13, 14 miteinander fluchten und entsprechend der Versetzung der Enden dieses Stabes S1, S2 gegenüber den den einen Endabschnitt 5, 6 des Stabes S1, S2 aufweisenden Ausschnitten 13, 14 in Umfangsrichtung des Läufers versetzt sind. Im mittleren Kernabschnitt 8 sind die Bleche 2a, deren Ausschnitte 14 jeweils einen der schrägen Zwischenabschnitte 12 der Stäbe S1, S2 aufweisen, entsprechend der Schräge der Zwischenabschnitte 12 von Blech 2a zu Blech 2a in Umfangsrichtung des Läufers gegeneinander versetzt.The bars S1, S2 lie in cutouts 13 . 14 the sheets 2 . 2a , the sheets 2 in one section 9 of the core 1 are stacked one on top of the other so that their one end section each 5 . 6 a cutout having a rod S1, S2 13 . 14 cursed. The sheets 2 in the other section 9 of the core 1 are also stacked one on top of the other so that their the other end section 5 . 6 of the cutouts having a rod S1, S2 13 . 14 aligned with each other and corresponding to the offset of the ends of this rod S1, S2 with respect to the one end section 5 . 6 of the cutouts S1, S2 13 . 14 are offset in the circumferential direction of the rotor. In the middle core section 8th are the sheets 2a whose cutouts 14 one of the sloping intermediate sections 12 of the rods S1, S2 have, corresponding to the slope of the intermediate sections 12 of sheet metal 2a to sheet metal 2a offset against each other in the circumferential direction of the rotor.

Des Kerns Abschnitt 8 verhält sich im Betrieb und beim Anlaufen während des Starts wie ein gewöhnlicher Asynchronmotor, während sich die Abschnitte 9 "hybrid" verhalten. Der mittlere Abschnitt 8 trägt somit zur Erhöhung des Anlaufmoments bei. Andererseits ist es wünschenswert, den mittleren Abschnitt 8 so kurz wie möglich zu halten, da die Dauermagnete 10 nicht im Abschnitt 8 angeordnet sind und nicht zum Drehmoment in der Synchronphase des Motors beitragen. Durch die schrägen Zwischenabschnitte 12 der Stäbe S1 und S2 sind die zur Läuferdrehachse parallelen Mittelachsen der Endabschnitte 5 bzw. 6 jedes Stabes S1 bzw. S2 in Umfangsrichtung des Läufers vorzugsweise um etwa 15° bis 18° gegeneinander versetzt. Bei dieser Schrägung werden insbesondere die eine hohe Amplitude aufweisenden 5. und 7. Harmonischen der Grundwelle des magnetischen Flusses im Luftspalt gedämpft. Der Winkel der Schrägung bestimmt die Dämpfung.The core section 8th behaves like an ordinary asynchronous motor during operation and when starting up while the sections are moving 9 behave "hybrid". The middle section 8th thus contributes to increasing the starting torque. On the other hand, it is desirable the middle section 8th keep as short as possible since the permanent magnets 10 not in the section 8th are arranged and do not contribute to the torque in the synchronous phase of the motor. Through the sloping intermediate sections 12 the rods S1 and S2 are the central axes of the end sections parallel to the rotor axis of rotation 5 respectively. 6 each rod S1 or S2 in the circumferential direction of the rotor preferably offset from one another by approximately 15 ° to 18 °. With this slope, in particular those with a high amplitude 5 , and 7 , Harmonics of the fundamental wave of the magnetic flux in the air gap are damped. The angle of the slope determines the damping.

Die Ausschnitte 13, 14 sind Löcher, deren Ränder eine Kontur aufweisen, die der Querschnittskontur der Stäbe S1, S2 entspricht. Die Kontur der Löcher 13, 14 und dementsprechend die Querschnittskontur der sie durchsetzenden Stäbe S1, S2 ist so gewählt, daß sie sich zu den äußeren Umfangsrändern hin verjüngt. Die Löcher 13 bzw. die Querschnitte der Endabschnitte 6 sind größer als die anderen Löcher 14 und Endabschnitt 5, weil die Endabschnitte 6 als Magnetflußbarriere dienen. Die Endabschnitte 6 verhindern, daß das Magnetfeld der Dauermagnete 10 zwischen zwei Dauermagneten (10) kurzgeschlossen wird. In einer besonderen Ausführung (die nicht dargestellt ist) haben auch die Löcher 14 im mittleren Kernabschnitt eine radiale Abmessung, die der der Endabschnitte 6 entspricht. Die Löcher im mittleren Kernabschnitt 8 unterscheiden sich somit von denen der Abschnitte 9. Die radiale Erstreckung der Löcher im Kernabschnitt 8 sollte so gewählt sein, daß ein magnetischer Kurzschluß zwischen benachbarten Dauermagneten 10 verhindert wird. Ein magnetischer Kurzschluß wird in den Abschnitten 9 auch durch die Löcher 13 verhindert, aber ein magnetischer Kurzschluß des einzelnen Magneten ist über dem Kernabschnitt möglich, falls keine Gegenmaßnahmen getroffen werden. Längere Löcher im mittleren Kernabschnitt 8 haben den Vorteil, daß die Magnetisierung im Blech verstärkt wird, was letztlich zu einer besseren Synchronisierung führt.The cutouts 13 . 14 are holes whose edges have a contour that corresponds to the cross-sectional contour of the rods S1, S2. The contour of the holes 13 . 14 and accordingly the cross-sectional contour of the rods S1, S2 passing through it is chosen such that it tapers towards the outer peripheral edges. The holes 13 or the cross sections of the end sections 6 are bigger than the other holes 14 and end section 5 because the end sections 6 serve as a magnetic flux barrier. The end sections 6 prevent the magnetic field of the permanent magnets 10 between two permanent magnets ( 10 ) is short-circuited. In a special version (which is not shown) also have the holes 14 in the central core section a radial dimension that that of the end sections 6 equivalent. The holes in the middle core section 8th thus differ from those of the sections 9 , The radial extension of the holes in the core section 8th should be chosen so that a magnetic short circuit between adjacent permanent magnets 10 is prevented. A magnetic short circuit is in the sections 9 also through the holes 13 prevented, but a magnetic short circuit of the individual magnet is possible over the core section if no countermeasures are taken. Longer holes in the central core section 8th have the advantage that the magnetization in the sheet is increased, which ultimately leads to better synchronization.

Das Stabmaterial wird im geschmolzenen Zustand in die durch die Lochränder begrenzten Kanäle des Blechstapels eingegossen und ausgehärtet.The rod material is in the molten state in through the hole edges limited channels of the stack of sheets cast in and hardened.

Die beiden Abschnitte 9 des Kerns 1 sind dessen Endabschnitte. Der eine Endabschnitt 9 des Kerns 1 weist in zur Läuferachse parallelen, in Umfangsrichtung des Kerns 1 gleichmäßig verteilt angeordneten Lochreihen 11 die eine Hälfte der Anzahl der Dauermagnete 10 auf. Der andere Endabschnitt 9 des Kerns enthält ebenfalls zur Läuferachse parallele, die andere Hälfte der Anzahl der Dauermagnete 10 aufweisende Lochreihen 11, die gegenüber den Lochreihen 11 in dem einen Endabschnitt 9 in Umfangsrichtung des Läufers um 15° bis 18° versetzt sind.The two sections 9 of the core 1 are its end sections. One end section 9 of the core 1 points in parallel to the rotor axis, in the circumferential direction of the core 1 evenly distributed rows of holes 11 half of the number of permanent magnets 10 on. The other end section 9 the core also contains parallel to the rotor axis, the other half of the number of permanent magnets 10 rows of holes 11 that opposite the rows of holes 11 in one end section 9 are offset by 15 ° to 18 ° in the circumferential direction of the rotor.

Die schrägen Zwischenabschnitte 12 der Stäbe S1, S2 des Kurzschlußkäfigs 4 liegen bei dieser Ausbildung zentral in Bezug auf die axiale Länge des Läufers. Dementsprechend fließt auch der Strom in den schrägen Zwischenabschnitten 12 schräg zur Drehachse des Läufers. In dieser zentralen Lage des schrägen Stromflußpfades ist das Drehmoment des Motors am gleichmäßigsten, insbesondere weil die Endabschnitte 5, 6 der Stäbe 51, S2 parallel zur Drehachse des Läufers sind.The sloping intermediate sections 12 the rods S1, S2 of the short-circuit cage 4 are central to this design with respect to the axial length of the rotor. Accordingly, the current also flows in the inclined intermediate sections 12 at an angle to the axis of rotation of the rotor. In this central position of the oblique current flow path, the torque of the motor is most even, especially because of the end sections 5 . 6 of the bars 51 , S2 are parallel to the axis of rotation of the rotor.

Zumindest einige der Bleche 2, 2a und ihre Ausschnitte 13, 14 können in einem Arbeitsgang gestanzt werden, wobei die Bleche 2a im mittleren Abschnitt 8 des Kerns 1 aufgrund der relativen Versetzung der Bleche 2a nicht schräg gestanzt werden müssen. Dennoch ergeben sich durch die relative Versetzung der Bleche 2a im mittle ren Abschnitt 8 auf einfache Weise schräg verlaufende Kanäle zur Aufnahme der schrägen Zwischenabschnitte 12.At least some of the sheets 2 . 2a and their clippings 13 . 14 can be punched in one operation, the sheets 2a in the middle section 8th of the core 1 due to the relative displacement of the sheets 2a do not need to be punched at an angle. Nevertheless, the relative displacement of the sheets results 2a in the middle section 8th in a simple manner inclined channels for receiving the inclined intermediate sections 12 ,

Durch die Ausbildung der Ausschnitte 13, 14 in Form von Löchern sind die durch die Bleche 2, 2a gebildeten magnetischen Pfade – im Gegensatz zu einseitig am Umfang des Läufers offenen Kanälen (Nuten) – um die Stäbe herum geschlossen, um Verluste in den Stäben zu vermeiden, die von hochfrequenten Harmonischen des im Luftspalt herrschenden Magnetfelds erzeugt werden.By training the cutouts 13 . 14 in the form of holes are through the sheets 2 . 2a formed magnetic paths - in contrast to channels (grooves) open on one side on the circumference of the rotor - closed around the bars in order to avoid losses in the bars which are generated by high-frequency harmonics of the magnetic field prevailing in the air gap.

Das Stabmaterial wird im geschmolzenen Zustand in die durch die Lochränder begrenzten Kanäle des Blechstapels eingegossen und ausgehärtet. Dadurch brauchen die Stäbe S1, S2 nicht separat hergestellt zu werden, wobei ihre Form gleichzeitig an die der Löcher angepaßt wird.The rod material is poured in the molten state into the channels of the stack of sheets delimited by the hole edges and cured. As a result, the bars S1, S2 do not need to be separated to be produced, their shape being adapted to that of the holes at the same time.

Durch die in Umfangsrichtung versetzte Anordnung der achsparallelen Reihen von Löchern 11 in dem einen Abschnitt 9 relativ zum anderen Abschnitt 9 sind auch die Dauermagnete 10 in dem einen Abschnitt 9 relativ zu den im anderen Abschnitt 9 angeordneten Dauermagneten 10 versetzt und relativ zur Achsrichtung des Läufers schräg hintereinander angeordnet, was zur Steigerung des Drehmoments des Motors beiträgt, das andernfalls durch eine ruckweise Drehung des Läufers von Pol zu Pol des Ständers abgebremst würde, da bei jedem Ruck ein Strom in den Käfigstäben und den Ständerwicklungen induziert würde, der ein entgegengesetztes Drehmoment bewirken würde. Ferner wird zwischen den Rändern der Löcher 11 und den diesen Rändern zugekehrten Seiten der Dauermagnete aufgrund der Rechteckform der Dauermagnete 10 und der Löcher 11 ein Luftspalt vermieden, der den magnetischen Widerstand für das Magnetfeld der Dauermagnete 10 vergrößert und damit das Drehmoment des Motors ebenfalls verringern würde.Due to the circumferentially offset arrangement of the axially parallel rows of holes 11 in one section 9 relative to the other section 9 are also permanent magnets 10 in one section 9 relative to those in the other section 9 arranged permanent magnets 10 offset and arranged obliquely one behind the other relative to the axis direction of the rotor, which contributes to increasing the torque of the motor, which would otherwise be slowed down by jerking the rotor from pole to pole of the stator, since with each jerk a current induces in the cage bars and the stator windings that would produce an opposite torque. Furthermore, between the edges of the holes 11 and the sides of the permanent magnets facing these edges due to the rectangular shape of the permanent magnets 10 and the holes 11 an air gap is avoided, which is the magnetic resistance for the magnetic field of the permanent magnets 10 would increase and thus also reduce the torque of the motor.

Claims (9)

Elektromotor-Läufer, der in einem Kern (1) aus einem Stapel magnetisch leitender Bleche (2, 2a) Stäbe (S1, S2) eines Kurzschlußkäfigs (4) und Dauermagnete (10) aufweist, wobei das in einem axialen Abschnitt (9) des Kerns (1) liegende Ende jedes Stabes (S1, S2) gegenüber dem in einem anderen axialen Abschnitt (9) des Kerns (1) liegenden Ende desselben Stabes (S1, S2) in Umfangsrichtung des Läufers versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem mittleren Kernabschnitt (8) zwischen den beiden Abschnitten (9) des Kerns (1) verlaufende Zwischenabschnitte (12) der Stäbe (S1, S2) schräg zur Drehachse des Läufers und zu den sich an die Zwischenabschnitte (12) der Stäbe (S1, S2) anschließenden Endabschnitten (5, 6) der Stäbe (S1, S2) verlaufen.Electric motor runner, which in a core ( 1 ) from a stack of magnetically conductive sheets ( 2 . 2a ) Rods (S1, S2) of a short-circuit cage ( 4 ) and permanent magnets ( 10 ), which in an axial section ( 9 ) of the core ( 1 ) end of each rod (S1, S2) opposite that in another axial section ( 9 ) of the core ( 1 ) lying end of the same rod (S1, S2) is offset in the circumferential direction of the rotor, characterized in that in a central core section ( 8th ) between the two sections ( 9 ) of the core ( 1 ) running intermediate sections ( 12 ) of the bars (S1, S2) at an angle to the axis of rotation of the rotor and to the intermediate sections ( 12 ) of the rods (S1, S2) connecting end sections ( 5 . 6 ) of the rods (S1, S2). Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (5, 6) der Stäbe (S1, S2) parallel zur Drehachse des Läufers sind.Runner according to claim 1, characterized in that the end sections ( 5 . 6 ) of the bars (S1, S2) are parallel to the axis of rotation of the rotor. Läufer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (S1, S2) in Ausschnitten (13, 14) der Bleche (2, 2a) liegen, daß die Bleche (2) in dem einen Abschnitt (9) des Kerns (1) so übereinandergestapelt sind, daß ihre jeweils den einen Endabschnitt (5, 6) eines Stabes (S1, S2) aufweisenden Ausschnitte (13, 14) miteinander fluchten, daß die Bleche (2) im anderen Abschnitt (9) des Kerns (1) so übereinandergestapelt sind, daß ihre den anderen Endabschnitt (5, 6) des einen Stabes (S1, S2) aufweisenden Ausschnitte (13, 14) miteinander fluchten und entsprechend der Versetzung der Enden dieses Stabes (S1, S2) gegenüber den den einen Endabschnitt des Stabes (S1, S2) aufweisenden Ausschnitten (13, 14) in Umfangsrichtung des Läufers versetzt sind und daß im mittleren Kernabschnitt (8) die Bleche (2a), deren Ausschnitte (14) jeweils einen der schrägen Zwischenabschnitte (12) der Stäbe (S1, S2) aufweisen, entsprechend der Schräge der Zwischenabschnitte (12) der Stäbe (S1, S2) von Blech (2a) zu Blech (2a) in Umfangsrichtung des Läufers gegeneinander versetzt sind.Runner according to claim 2, characterized in that the bars (S1, S2) in cutouts ( 13 . 14 ) the sheets ( 2 . 2a ) that the sheets ( 2 ) in one section ( 9 ) of the core ( 1 ) are stacked on top of each other in such a way that their respective one end section ( 5 . 6 ) of a cutout (S1, S2) 13 . 14 ) aligned with each other so that the sheets ( 2 ) in the other section ( 9 ) of the core ( 1 ) are stacked on top of each other so that the other end section ( 5 . 6 ) of the cutouts (S1, S2) 13 . 14 ) are aligned with one another and corresponding to the offset of the ends of this rod (S1, S2) with respect to the cutouts having one end section of the rod (S1, S2) ( 13 . 14 ) are offset in the circumferential direction of the rotor and that in the central core section ( 8th ) the sheets ( 2a ), whose excerpts ( 14 ) one of the inclined intermediate sections ( 12 ) of the rods (S1, S2), corresponding to the slope of the intermediate sections ( 12 ) of the bars (S1, S2) of sheet metal ( 2a ) to sheet metal ( 2a ) are mutually offset in the circumferential direction of the rotor. Läufer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (13, 14) Löcher sind, deren Ränder eine Kontur aufweisen, die der Querschnittskontur der Stäbe (S1, S2) entspricht.Runner according to claim 3, characterized in that the cutouts ( 13 . 14 ) Are holes whose edges have a contour that corresponds to the cross-sectional contour of the bars (S1, S2). Läufer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabmaterial in geschmolzenem Zustand in die durch die Lochränder begrenzten Kanäle des Blechstapels eingegossen und ausgehärtet ist.runner according to claim 4, characterized in that the rod material in the molten state in through the hole edges limited channels the sheet metal stack is poured in and cured. Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (9) des Kerns (1) dessen Endabschnitte sind und der eine Endabschnitt (9) des Kerns (1) in zur Läuferachse parallelen, in Umfangsrichtung des Kerns (1) verteilt angeordneten Lochreihen (11) die eine Hälfte der Anzahl der Dauermagnete (10) und der andere Endabschnitt (9) des Kerns (1) ebenfalls zur Läuferachse parallele, die andere Hälfte der Anzahl der Dauermagnete (10) aufweisende Lochreihen (11) aufweist, die gegenüber den Lochreihen (11) in dem einen Endabschnitt (9) in Umfangsrichtung des Läufers versetzt sind.Runner according to one of claims 1 to 5, characterized in that the two sections ( 9 ) of the core ( 1 ) are the end sections and the one end section ( 9 ) of the core ( 1 ) parallel to the rotor axis, in the circumferential direction of the core ( 1 ) arranged rows of holes ( 11 ) half of the number of permanent magnets ( 10 ) and the other end section ( 9 ) of the core ( 1 ) also parallel to the rotor axis, the other half of the number of permanent magnets ( 10 ) rows of holes ( 11 ) which, compared to the rows of holes ( 11 ) in one end section ( 9 ) are offset in the circumferential direction of the rotor. Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabenden auf jeder Stirnseite des Kerns (1) durch jeweils einen Verbindungsring (7) verbunden sind, der jeweils einen der axialen Abschnitte (9) des Kerns (1) abschließt und eine Öffnung für zwei oder mehr Dauermagneten (10) aufweist.Runner according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rod ends on each end face of the core ( 1 ) each with a connecting ring ( 7 ) are connected, each of one of the axial sections ( 9 ) of the core ( 1 ) and an opening for two or more permanent magnets ( 10 ) having. Läufer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (10) in dem einen Abschnitt (9) des Kerns (1) gegenüber den im anderen Kernabschnitt (9) liegenden im wesentlichen um denselben Umfangswinkelbetrag des Läufers versetzt sind wie die Enden jedes Zwischenabschnitts (12).Rotor according to claim 6, characterized in that the permanent magnets ( 10 ) in one section ( 9 ) of the core ( 1 ) compared to those in the other core section ( 9 ) are offset by substantially the same circumferential angular amount of the rotor as the ends of each intermediate section ( 12 ). Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Kernabschnitt (8) Magnetflußbarrieren enthält, die einen magnetischen Kurzschluß der Dauermagnete (10) verhindern.Runner according to claim 1, characterized in that the central core section ( 8th ) Contains magnetic flux barriers, which cause a magnetic short circuit of the permanent magnets ( 10 ) prevent.
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