感应式电机

技术领域

本公开涉及感应式机器，且更具体地涉及电马达(electric motor，有时称为电动机)和发电机。本公开还涉及这种感应式机器的转子条和转子槽的布置。

背景技术

在感应式机器中，尤其在具有鼠笼型转子组件的感应式机器中，转子条紧密地装配在转子框架的相应转子槽内。用于在转子条中感应电流且因此磁化转子的磁通量还包含磁通谐波，已发现所述磁通谐波感应出未有助于感应式机器的运行的涡电流，而是增加了损耗且降低了其效率。

已经发现在转子条的径向外部拐角区域处感应出这种涡电流的高密度区域。先前减弱这些涡电流的尝试已经集中在重新成形拐角区域，同时保持使转子条紧密地与转子槽装配的构造。但是，这样的尝试已经不能提供最佳结果。

发明内容

本公开的目的是提供一种感应式机器，以为了减轻在这种感应式机器的转子条的拐角区域处的涡电流的感应。

本公开的目的通过以在独立权利要求中所陈述的为特征的感应式机器来实现。在从属权利要求中公开了本公开的优选的实施例。

本公开基于如下思想：在典型地感应出涡电流的位置处设置倒角区域，即转子槽的径向上外部的内侧拐角区域。设置倒角区域有效地防止或至少减少在转子槽的径向上外部的内侧拐角区域处的涡电流的感应。同时，当与现有技术的布置相比时，这种倒角区域保持转子槽的磁性特点，从而有助于扭矩产生。

适当地，倒角区域相对于转子框架具有相对低的磁导率，且相对于转子条具有相对高的电阻率。

这种感应式机器的优点在于，在不充分地降低感应式机器性能的情况下显着地降低由涡电流引起的损耗。

附图说明

在下文中，将参照附图借助于优选的实施例更详细地描述本公开，在这些附图中：

图1按照横截面视图示意性地示出了根据本公开的感应式机器的一部分；

图2示意性地示出了图1的详细视图；

图3至图5按照横截面视图示出了根据本公开的感应式机器的备选的布置，且

图6示意性地示出了根据本公开的感应式电机的横截面视图。

具体实施方式

根据本公开设置有感应式电机1。感应式机器包括具有内部空间的壳体2、环形地布置在壳体的内部空间内的定子组件3和可旋转地支撑以便同心地延伸穿过定子组件3的轴4。

转子组件5设置为在内部空间内固定到轴4且围绕轴4，转子组件5与定子组件3同心地安置且安置在定子组件3内。转子组件5还包括圆柱形的转子框架6。

多个轴向延伸的纵向转子槽7在周向上沿着转子框架6间隔开，且多个纵向转子条8容纳在转子槽7内。转子槽口7和转子条8具有相应的、大体为矩形的横截面形状。换言之，转子槽口7和转子条8的横截面形状是矩形的，其中附加有一个或多个倒角区域9，这将在下面更详细地讨论。

此外，倒角区域9在相应于转子槽的径向上外部的内侧拐角区域7a的位置处设置在每个分别的转子槽7与转子条8之间。在本公开的上下文中，术语拐角区域用于反映转子槽7的这样的区域，即在该区域处其表面从大体在转子框架6的径向方向中延伸过渡到大体在转子框架6的切向方向中延伸。尤其地应注意的是，拐角区域7a包含例如在大体径向上延伸的表面和大体切向上延伸的表面之间平滑过渡的弯曲部。

转子槽7可包括朝向转子框架6的外周缘敞开的缝口7b。优选地但非必要地，缝口7b轴向上沿着相应的转子槽7的整个长度延伸。这例如使接纳在转子槽7内的转子条8经由缝口7b能够被冲压，以为了引起转子条8稍微变形且至少部分地压靠转子槽的壁，从而将转子条8固定就位。

在这种情况中，倒角区域9可优选地但非必要地在转子框架6的切向方向中延伸直到缝口7b。换言之，倒角区域9在转子槽7和转子条8之间仅定位在转子槽的径向上外部的内侧拐角区域7b处，同时使转子条8在缝口7b处的部分保持完整。

这是尤其有利的，因为转子条8在缝口7b处的部分有助于感应式机器的性能。更具体地，转子条8在缝口7b处的部分有助于起动转矩性能且尤其有助于例如泵送应用，其中电马达用于驱动泵。

也就是说，将倒角区域9设置为在转子框架6的切向方向中延伸直到(但不进入到)缝口7b允许减少由涡电流引起的损耗，且从而提高马达的效率，同时维持对泵送应用至关重要的起动转矩性能。根据本公开的实施例，倒角区域9具有比转子框架6的相对磁导率小的相对磁导率和比转子条8的电阻率高的电阻率。这可例如通过将倒角区域9设置为在分别的转子槽7和转子条8之间的间隙实现。备选地或附加地，倒角区域9可设置为如上所述的具有合适特性的任何材料，例如树脂、尤其是环氧树脂。因此，用于转子条8的合适材料的示例包括铜和铝，而用于转子框架6的合适材料的示例包括铁。

有利地，倒角区域9的相对磁导率比转子框架6的相对磁导率低至少一个数量级、优选地多个数量级。

优选但非必要地，倒角区域9具有0-400、更优选地0-40、最优选地0-4的相对磁导率。在本公开的上下文中，术语相对磁导率用于表示材料与真空的磁导率相比的磁导率。

有利地，倒角区域9的电阻率比转子条8的电阻率高至少一个数量级、优选地多个数量级。

优选地但非必要地，倒角区域具有在10

根据本公开的实施例，倒角区域9的最小直径大于在分别的转子槽7和转子条8之间的由制造公差导致的最大间隙(如果存在的话)。换句话说，由于在分别的槽7和转子条8之间的制造和/或装配引起的任何可能的间隙不构成倒角区域9。应注意的是，在上下文中使用的术语最小直径表示穿过倒角区域9的横截面、经过其中心画出的最短线的长度，如沿着轴向方向观察的那样。

优选地但非必要地，倒角区域9具有至少为1mm的切向上延伸的宽度和径向上延伸的高度。

根据本公开的实施例，如沿着所述转子条8的纵向方向观察的那样，倒角区域9的横截面轮廓可设置成在邻接转子条8的一侧上凹入。

这在如下情况中是尤其合适的布置，即在其中转子条8在转子槽7内就位时通过冲压转子条固定到转子槽7，从而导致转子条8轻微地变形且压靠转子槽7的壁。尤其地，倒角区域9的凹入形状防止倒角区域9因轻微变形而过度耗损，同时与其它横截面形状相比，仍使倒角区域能够具有相对小的横截面尺寸。

根据本公开的另一个实施例，如沿所述转子条8的纵向方向观察的那样，倒角区域9的横截面轮廓在邻接转子条8的一侧上是线性的。

根据本公开的另外的实施例，每个分别的转子槽7和转子条8可包括沿径向对称轴线相对于彼此对称的两个倒角部分9。也就是说，每个分别的转子槽7和转子条8在相应于转子槽的两个径向上外部的内侧拐角区域7a的位置处可具有两个相同的倒角区域9。如果感应式机器应在两个旋转方向中运行，则这种布置是尤其有利的。

根据本公开的另外的实施例，每个分别的转子槽7和转子条8可包括沿径向对称轴线相对于彼此不对称的两个倒角部分9。也就是说，每个分别的转子槽7和转子条8在相应于转子槽的两个径向上外部的内侧拐角区域7a的位置处可具有两个不同的倒角区域9。如果感应式机器应在两个旋转方向中运行，其中针对每个运行方向关于倒角区域9具有不同的侧重点，则这种布置是尤其有利的。例如，可设置带有不同横截面面积的两个倒角区域9，以为了当在不同旋转方向中运行时在减弱由涡电流引起的损耗方面具有不同的侧重点。

根据本公开的实施例，可设置与倒角区域9的尺寸设计有关的多个变型方案。在本公开的上下文中，倒角区域9在转子框架6的径向方向中具有高度且在转子框架6的切向方向中具有宽度。

倒角部分9当然可设置成带有不同的高度/宽度比。例如，倒角的高度可为倒角区域9的宽度的¼-2，优选地等于倒角区域9的宽度。

此外，在本公开的上下文中，转子条8在转子框架6的径向方向中具有高度，且在转子框架6的切向方向中具有宽度。

优选但非必要地，倒角区域9的高度是转子条8的高度的1-10%。

优选但非必要地，倒角区域9的宽度是转子条8的宽度的10-90%。

应注意的是，上面关于倒角区域9的尺寸设计讨论的方面可独立地或以其任何组合的形式设置。

根据本公开的实施例，感应式电机是具有预先确定的旋转方向的电马达。

在这种情况中，每个分别的转子槽7和转子条8在相应于径向上外部的内侧拐角区域7a的位置处在转子槽9的关于预先确定的旋转方向的后缘侧上具有单个倒角区域9。

当感应式机器用作马达时，该布置提供了由涡电流引起的损耗的有效的消除，同时保持了转子条的尽可能多的有效横截面面积。

根据本公开的实施例，感应式电机是具有预先确定的旋转方向的发电机。

在这种情况中，每个分别的转子槽7和转子条8在相应于径向上外部的内侧拐角区域7a的位置处在转子槽9的关于预先确定的旋转方向的前缘侧上具有单个倒角区域9。

当感应式机器用作发电机时，该布置提供了由涡电流引起的损耗的有效的消除，同时保持了转子条的尽可能多的有效横截面面积。

图6示意性地示出了根据本公开的感应式电机1的横截面视图，如沿着其轴4的纵向方向观察的那样。壳体1具有内部空间，本领域技术人员本身已知的定子组件3布置到该内部空间中。此外，轴4可旋转地支撑在内部空间内，以为了同心地延伸穿过定子组件3。转子组件5在内部空间内固定到轴4且围绕轴4。转子组件5也与定子组件3同心地安置且安置在定子组件3内。

图1以沿转子条8的纵向方向观察的方式按照横截面视图示出了根据本公开的感应式机器的一部分。尤其地描绘了在定子组件3内的转子框架6的一部分。转子框架6包括多个相同的转子槽口7，转子条8已经布置到其中。转子槽口7具有径向上外部的内侧拐角区域7a，即这样的区域，即在所述区域处槽口7的横截面形状从大体径向方向过渡到大体切向方向。此外，设置有缝口7b，转子槽口7通过该缝口朝向转子框架6的外周缘敞开。

图2示出了根据图1的布置的详细视图。尤其地，倒角区域9的形状被更好地示出为在邻接转子条8的一侧上具有线性横截面形状中的一个。此外，图2的倒角区域切向上延伸直到缝口7b的相应边缘，即朝向但不到达缝口7b。

图3示出了类似于图1的布置的备选的布置，除了每个相应的转子槽口7和转子条8具有两个倒角区域9，所述两个倒角区域9定位在分别的转子槽口的两个径向上外部的内侧拐角区域7a处。此外，图3的倒角区域9沿着径向上延伸的对称轴线相对于彼此不对称。也就是说，分别的转子槽口7和转子条8的两个倒角区域9彼此不同。尤其在图3的情况中，分别的倒角区域9通过具有不同的高度/宽度比彼此不同。

图4示出了类似于图3的布置的另一备选的布置，除了每个转子槽口7和转子条8的倒角区域9沿着径向上延伸的对称轴线相对于彼此对称。此外，不同于图1的布置，倒角区域9的横截面轮廓在邻接转子条8的一侧上是凹入的，如沿着所述转子条8的纵向方向观察的那样。在图4的布置中，倒角区域9未切向地延伸直到缝口7b，而是延伸直到与其具有间距。

图5示出了类似于图4的布置的另一备选的布置，除了倒角区域9切向上延伸直到缝口7b的相应边缘，即朝向但不到达缝口7b。