一種用于異步電機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子(1)，所述鼠籠式轉(zhuǎn)子設(shè)置有：疊片堆(2)，由磁性材料制成；多個桿(8)，桿(8)的中間部分(9)與疊片堆(2)的相應(yīng)的槽(3)接合，桿(8)的端部(12)在轉(zhuǎn)子(1)的兩個軸向端部相對于疊片堆(3)突出并固定到兩個短路環(huán)(13)；多個空間(15)，由疊片堆(2)和短路環(huán)(13)軸向地限定，并由桿(8)的端部(12)切向地限定，這樣的空間(15)中的一部分空間被剛性塊(17)占用，剛性塊(17)被布置為與相鄰的桿(8)的端部(12)接觸。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種用于異步電機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子。
技術(shù)介紹
眾所周知，鼠籠式轉(zhuǎn)子用于三相異步電機(jī)中，所述三相異步電機(jī)是非常可靠且廉價的驅(qū)動器，且在一些特殊的應(yīng)用中，所述三相異步電機(jī)還用作交流發(fā)電機(jī)。在用于大功率和中等電壓應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造中，例如，在鐵路牽引驅(qū)動器中，鼠籠式轉(zhuǎn)子包括由磁性材料制成的疊片堆，疊片堆具有分別被由鋁或銅制成的桿占用的一系列的槽。所述桿彼此平行，且桿在轉(zhuǎn)子的兩個軸向端部以基本對稱的方式從疊片堆突出。桿的頂端焊接到限定轉(zhuǎn)子的軸向端部的兩個短路環(huán)。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過對稱系統(tǒng)由流過定子繞組的電流在氣隙中產(chǎn)生的感應(yīng)磁場與由在轉(zhuǎn)子的桿中流動的感應(yīng)電流在氣隙中產(chǎn)生的感應(yīng)磁場之間的相互作用而產(chǎn)生。桿的轉(zhuǎn)矩通過桿沿著切線方向施加在槽的表面上的壓力或力傳遞到疊片堆。當(dāng)通過逆變器給異步電機(jī)的定子供電時，流過轉(zhuǎn)子和定子繞組的電流不是理想的正弦曲線，而是具有不可忽略的諧波。超過基頻的定子電流諧波產(chǎn)生足以在轉(zhuǎn)子的桿中感應(yīng)出諧波電流的氣隙磁場諧波。處于不同頻率的定子感應(yīng)磁場和轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁場的諧波之間的相互作用導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩振蕩。轉(zhuǎn)矩振蕩的頻率通過定子磁場的頻率與轉(zhuǎn)子磁場的頻率之間的差異或總和給出。因此，轉(zhuǎn)矩振蕩的頻率取決于在定子繞組中由逆變器設(shè)定的交流電的基頻及逆變器的開關(guān)頻率。在電牽引驅(qū)動器中，供應(yīng)到定子的交流電必須具有可變的主頻率，以使電機(jī)可以以不同的速度運(yùn)行。因此，在這樣的應(yīng)用中，所述轉(zhuǎn)矩振蕩的頻率的范圍或頻譜極寬。疊片堆和短路環(huán)具有不同的轉(zhuǎn)動慣量，這意味著轉(zhuǎn)矩振蕩導(dǎo)致在桿的布置于短路環(huán)和疊片堆之間的端部產(chǎn)生具有一定振幅的扭轉(zhuǎn)變形。當(dāng)轉(zhuǎn)矩振蕩的頻率接近由電機(jī)驅(qū)動的系統(tǒng)和/或轉(zhuǎn)子的一些部件的扭轉(zhuǎn)本征頻率時，發(fā)生共振。由于所述共振，導(dǎo)致桿的端部的變形程度相當(dāng)大，由于在桿與短路環(huán)之間的接頭區(qū)域的疲勞損壞(尤其在需要大動力和大功率性能指標(biāo)的電鐵路牽引應(yīng)用中)，導(dǎo)致經(jīng)常出故障。可減小桿的端部相對于疊片堆突出的長度，以減小由于轉(zhuǎn)矩振蕩導(dǎo)致的變形。然而，這種方案不令人滿意，這是因為在任何情況下，這樣的端部都必須具有最小長度，即，在疊片堆與短路環(huán)之間必須具有最小軸向距離，以保證用于冷卻的通風(fēng)是足夠的。由西門子公司(Siemens)提出的用于減小由于轉(zhuǎn)矩振蕩導(dǎo)致的變形的另一方案包括根據(jù)不同的構(gòu)造彎曲桿的端部，例如，使一個桿保持筆直并彎曲兩個相鄰的桿，以使所述兩個相鄰的桿的頂端運(yùn)動靠近筆直桿的頂端。西門子公司近來還提出了一種沒有短路環(huán)的轉(zhuǎn)子，在該轉(zhuǎn)子中，利用彼此連接的柔性導(dǎo)線來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的桿。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種用于異步電機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子，該鼠籠式轉(zhuǎn)子以簡單且廉價的方式克服了上面描述的問題，這是因為該鼠籠式轉(zhuǎn)子減少了桿與短路環(huán)之間的接頭區(qū)域的疲勞損壞及后續(xù)損壞。根據(jù)本專利技術(shù)，提供一種用于異步電機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子 ，該鼠籠式轉(zhuǎn)子如在權(quán)利要求I中所限定的。附圖說明現(xiàn)在，將參照附圖描述本專利技術(shù)，附圖示出了本專利技術(shù)的非限制性實施例，在附圖中圖I是根據(jù)本專利技術(shù)的用于異步電機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子的優(yōu)選實施例的示意性局部視圖；圖2是位于圖I的轉(zhuǎn)子籠的兩個連續(xù)的桿之間的剛性塊的放大示意圖；圖3和圖4是示出圖2的剛性塊的可能的不同布置的可選實施例；圖5示出了剛性塊的可選實施例。具體實施例方式在圖I中，由數(shù)字I總體上指示的是鼠籠式轉(zhuǎn)子(部分地且示意性地示出)。轉(zhuǎn)子I包括由磁性材料制成的疊片堆2。疊片堆2在接近其外周的位置具有多個槽3，所述多個槽3與轉(zhuǎn)子I的軸線4平行，且分別由底表面5和彼此面對的兩個側(cè)表面6限定。當(dāng)然，槽3的截面可不同于在附圖中示意性地示出的截面。轉(zhuǎn)子I還包括籠7，籠7(例如)由銅制成，并且當(dāng)給電機(jī)定子(未示出)的極供應(yīng)交流電流時，在籠7的位置產(chǎn)生感應(yīng)電流。籠7包括多個桿8，優(yōu)選地，桿8的截面從所述桿8的一端到另一端恒定不變。所述多個桿8分別包括中間部分9并具有兩個相對的側(cè)表面10，每個中間部分9容納在相應(yīng)的槽3中，所述兩個相對的側(cè)表面10分別靠在表面6上并將轉(zhuǎn)矩傳遞到堆2。所述多個桿8還分別包括相對的端部分12，所述端部分12相對于堆2軸向地突出。部分12限定部分9平行于軸線4的延伸。在轉(zhuǎn)子I的每個軸向端部，部分12的頂端(例如)通過焊接的方式被固定到短路環(huán)13。轉(zhuǎn)子I在每個軸向端部具有一系列的空間15，所述空間15通過短路環(huán)13和堆2的端面軸向地界定，并且通過彼此相鄰的部分12切向地界定。空間15使短路環(huán)13與堆2保持一定的距離，從而留出用于冷卻電機(jī)的空氣通道。根據(jù)本專利技術(shù)，一些空間15被呈(例如)平行六面體形狀的剛性塊17占用。剛性塊17具有相對的側(cè)表面18,所述側(cè)表面18靠在相鄰的桿8的部分12的表面10上,并被直接固定到所述桿8，如下面更加全面地描述的。剛性塊17能夠使扭轉(zhuǎn)剛度增加，因此，可增加轉(zhuǎn)子I的扭轉(zhuǎn)本征頻率的值，從而減小部分12與短路環(huán)13之間的疲勞損壞的風(fēng)險。在設(shè)計階段限定塊的數(shù)量、位置及尺寸，以增加轉(zhuǎn)子I的兩個第一本征頻率的值。這樣，扭轉(zhuǎn)剛度的增加防止了可由轉(zhuǎn)矩振蕩引發(fā)的共振的風(fēng)險。如上所述，轉(zhuǎn)矩振蕩通過來自逆變器(未示出)并供應(yīng)給電機(jī)定子的交流電的諧波頻率產(chǎn)生。具體地說，目的是至少增加轉(zhuǎn)子I的第一扭轉(zhuǎn)本征頻率，以使這一頻率高于轉(zhuǎn)矩振蕩的第一諧波頻率。在轉(zhuǎn)子I的兩個軸向端部中的每個軸向端部，優(yōu)選地，剛性塊17具有相同的形狀和相同的尺寸，剛性塊17圍繞軸線4彼此等距離地布置在空間15中，剛性塊17在相應(yīng)的空間15中所處的位置相同。必須存在足夠數(shù)量的剛性塊17，以便能夠在不阻礙空氣流動以使電機(jī)冷卻的情況下達(dá)到扭轉(zhuǎn)剛度的期望的增加量，并因此達(dá)到轉(zhuǎn)子I的期望的扭轉(zhuǎn)本征頻率值。此外，優(yōu)選地，剛性塊17的數(shù)量與電機(jī)的極對數(shù)成比例，以避免對籠7的電磁行為的對稱性造成任何改變。在圖I中示出的具體示例中，在轉(zhuǎn)子I的每個軸向端部存在三個剛性塊17。在已經(jīng)選擇了將被插入在空間15中的剛性塊17的數(shù)量和形式之后，確定塊17的尺寸及塊17在相應(yīng)的空間15中的位置。合適的有限元計算模型或者合適的近似數(shù)學(xué)模型被用于估計轉(zhuǎn)子I的兩個第一扭轉(zhuǎn)本征頻率值的增加量及扭轉(zhuǎn)剛度的實際增加量。 具體地說，參照圖2，為了獲得扭轉(zhuǎn)剛度的期望的增加量并優(yōu)化連接到剛性塊17的部分12的張力水平，確定剛性塊17沿著軸向的長度hb的最合適的值、剛性塊17距短路環(huán)13的軸向距離\ !的最合適的值及剛性塊17距堆2的軸向距離\ 2的最合適的值。優(yōu)選地，剛性塊17沿著徑向的厚度基本上等于或略小于部分12的厚度，從而剛性塊17不會相對于部分12徑向地突出。當(dāng)剛性塊17布置在相應(yīng)的空間15的中央時，S卩，當(dāng)入f X2時，扭轉(zhuǎn)剛度和抗彎剛度最大。因此，這是使轉(zhuǎn)子I的整體剛度最大的最佳位置。可選地，剛性塊17可布置在部分12的端部，即，X 1=0(圖3)或入2=0(圖4):可根據(jù)用于裝配和/或制造轉(zhuǎn)子I的方法來方便地實現(xiàn)這些布置。為了獲得與圖2的構(gòu)造的剛度相同的剛度，使用長度hb更大的剛性塊17可能將是必要的。例如，選擇X 1=0(圖3)，即，將剛性塊布置為使得剛性塊與短路環(huán)13軸向地接觸，這有利于允許剛性塊17直接附著到短路環(huán)13，甚至允許剛性塊17和短路環(huán)13被制造為一體的銅結(jié)構(gòu)。圖5示出了具有不同形狀的剛性塊17 :剛性塊17的軸向端部被挖空，以具有兩個凹入的且基本上呈半圓柱本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2009.09.09 EP 09425344.01.一種用于異步電機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子(1)，所述鼠籠式轉(zhuǎn)子包括 疊片堆(2)，由磁性材料制成，限定多個槽(3)； 籠87)，包括 a)多個桿(8)，具有與所述多個槽(3)接合的中間部分(9)及相對于所述疊片堆(3)突出的相對的端部(12)， b)兩個短路環(huán)(13)，固定到所述端部(12)； 多個空間(15)，由所述疊片堆(2)和所述短路環(huán)(13)軸向地限定，并由所述端部(12)切向地限定， 其特征在于所述多個空間(15)中的一些空間被剛性塊(17)占用，每個剛性塊(17)與兩個相鄰的桿(8)的端部(12)均接觸；所述剛性塊(17)的數(shù)量、位置及尺寸被限定為至少使得轉(zhuǎn)子(I)的第一扭轉(zhuǎn)本征頻率增加到高于轉(zhuǎn)矩振蕩的第一諧波頻率的值。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述剛性塊(17)直接固定到相鄰的桿(8)的端部(12)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述剛性塊(17)焊接到所述端部(12)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述剛性塊(17)膠合到所述端部(12)。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：喬瓦尼·卡魯索，蒂耶哥·楊努茲，弗朗科·瑪塞里，恩里科·帕格孥，魯伊基·皮耶格里，魯伊基·本尼杜斯，安東尼奧·特蘭提諾，
申請(專利權(quán))人：安薩爾多布瑞德有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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