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WO2010100086A1 - Kurzschlussläufer für asynchronmaschinen mit metallbeschichteten läufernuten - Google Patents

Kurzschlussläufer für asynchronmaschinen mit metallbeschichteten läufernuten Download PDF

Info

Publication number
WO2010100086A1
WO2010100086A1 PCT/EP2010/052472 EP2010052472W WO2010100086A1 WO 2010100086 A1 WO2010100086 A1 WO 2010100086A1 EP 2010052472 W EP2010052472 W EP 2010052472W WO 2010100086 A1 WO2010100086 A1 WO 2010100086A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
squirrel
cage
grooves
coating
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/052472
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ferenc Horvath
Original Assignee
Ferenc Horvath
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ferenc Horvath filed Critical Ferenc Horvath
Publication of WO2010100086A1 publication Critical patent/WO2010100086A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0012—Manufacturing cage rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H02K17/20—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors having deep-bar rotors

Definitions

  • the invention relates to a squirrel-cage rotor for an electrical asynchronous machine.
  • the asynchronous machine with squirrel-cage rotor can be used both as a motor and as a generator.
  • Asynchronous machines are known from the prior art.
  • Essential elements of such an asynchronous machine are a stator with windings and a squirrel cage rotor, in which case the squirrel cage rotor can be arranged both inside and outside the stator.
  • electrical and magnetic currents are generated by the electrical control of the stator with the windings and the correspondingly generated magnetic fields in the squirrel cage rotor, which cause the drive rotation of the squirrel cage rotor.
  • the squirrel-cage normally consists of a rotor body and the short-circuit cage.
  • the main body of the squirrel cage rotor can be made of magnetically conductive materials and soft magnetic conductive materials, such as laminated cores, based on individual sheets, but also from one piece.
  • the basic body can also be made of composite material, if appropriate with a metal powder or with metal chips enriched plastic or resin or a soft magnetic conductive sintered material.
  • a short-circuit cage is usually encapsulated in the mold already in the primary molding process of the rotor body.
  • the metal cage can be a deep-drawn copper or aluminum part, which is placed in the mold.
  • the short circuit cage includes squirrel cage conductors and shorting rings, with the shorting rings shorting the ends of the squirrel cage conductors.
  • the squirrel-cage conductors are, for example, metallic rotor bars laid in grooves, the grooves preferably extending in the axial direction in the rotor base body.
  • the grooves can be open or closed grooves.
  • the rotor bars are electrically and mechanically connected, for example, by soldering or welding with a short-circuit ring.
  • Short circuit conductor and / or squirrel cage rings can also be cast.
  • the material used is, for example, aluminum, copper or another highly conductive material or alloys. Occasionally, fan blades are cast on the short-circuit rings.
  • the rotor cables are often made of either aluminum and its alloys or copper and its alloys.
  • the use of copper or copper alloys offers higher electrical conductivity compared to aluminum and a significant reduction in runner heat and the associated problems.
  • the asynchronous machine with a cast copper rotor therefore has a significantly higher efficiency compared to an asynchronous aluminum cage.
  • copper is expensive and the high melting temperature leads to high stress on tools and machines during casting.
  • the high density of copper also leads to significantly heavier runners, which are difficult to handle in the assembly.
  • squirrel-cage rotors different coefficients of thermal expansion of the materials of the main body and of the incorporated squirrel-cage leads to thermal stresses contained in short-circuit cages, in particular in the region of the transition of the squirrel-cage leads in the slots to the short-circuiting ring.
  • the invention is therefore based on the object to reduce the above-mentioned disadvantages in squirrel cage rotors of asynchronous machines.
  • a squirrel cage rotor according to the invention as defined in claim 1.
  • the grooves are coated with electrically conductive materials, such as copper, copper alloys or similar suitable metals or alloys.
  • electrically conductive materials such as copper, copper alloys or similar suitable metals or alloys.
  • the groove of the squirrel cage on a twist can be used, for example, as a pump.
  • the coating of the groove of the rotor base body is a galvanic or a powder coating layer.
  • the squirrel-cage rotor is subdivided into partial separators which are electrically insulated from one another and are arranged on the end faces of the partial rotor. - A -
  • the rotor main body of the squirrel-cage rotor consists of a laminated core and the individual sheets of the laminated core have a coating of electrically conductive material, which are thus formed as a partial runner.
  • a squirrel-cage rotor produced in this way can have a particularly high twist.
  • FIG. 1 a to 1 d show sectional views in the longitudinal and transverse direction of an asynchronous machine according to a preferred embodiment of the invention
  • Fig. 3 is a view of a squirrel cage whose grooves are provided with swirl according to a preferred embodiment of the invention.
  • the squirrel cage normally consists of a rotor body and the Kurz gleichkaf ⁇ g.
  • the shaft 4 is connected via its bearing 8 with crossbars 12 to the housing 10.
  • the rotor consists of a laminated core comprising individual rotor laminations 5. This rotor sheets 5 are mounted on the shaft 4 of the asynchronous machine 1.
  • the rotor sheets have grooves 11.
  • the inner surface of the grooves 11 is completely or partially coated with an electrically conductive material forming the squirrel cage conductor 13.
  • this material is copper, copper alloys, aluminum, aluminum alloys or other alloys.
  • Coating of the grooves with the electrically conductive material can be accomplished in preferred processes by electroplating, powder coating or similar suitable methods.
  • the layered electrically conductive material may consist of a prefabricated, eg deep-drawn, sheet of electrically conductive material.
  • the grooves 11 according to the preferred embodiment shown in FIG. Ia to Id open to the outer jacket of the squirrel-cage. These so-called open grooves may be required for electroplating or other coating methods suitable for this purpose, especially if the rotor sheets 5 are not individually coated.
  • the grooves 11 of the rotor core 5 close to the outer jacket of the squirrel cage rotor. These grooves 11 narrow and can even be completely closed in a particular embodiment.
  • the coating for individual rotor laminations 5 of the squirrel-cage rotor In order to coat these grooves 11 according to the preferred embodiment of FIG. 2, it may be necessary to perform the coating for individual rotor laminations 5 of the squirrel-cage rotor.
  • the individually coated rotor sheets 5 are then joined together after the coating to form a squirrel-cage rotor.
  • individually coated rotor sheets can in an advantageous embodiment - the thickness of the coating according to - a smaller number of rotor than stator plates are used.
  • the stator laminations are spaced apart in such a way, such as by inserting Isolierschieben that the distance between the rotor and stator laminations is about the same and the same number of rotor and stator laminations is used.
  • the stacked material performs the function of the solid squirrel cage rods or solid cast short circuit rotor leads known in the prior art. Due to the skin effect, the area effectively flowed through by the induced electrical currents is comparable to the effective area of massive short-circuit lines or short-circuit bars or even greater. Thus, during operation, similar or even smaller heat losses occur as a result of the electrical resistance of the short-circuit cage than in the case of known short-circuit cages.
  • end plates made of copper alloy can form the short-circuit ring on the end faces of the rotor and provide stability to the laminated core in order to prevent springing of the slot webs.
  • the layered material may be applied not only in the grooves but also on parts of the rotor base body or the entire rotor base body.
  • the short-circuit rings can be formed by suitably coating the end faces of the squirrel cage rotor, in which case the coating of the end faces can consist of a high-strength electrically conductive material.
  • the grooves After the grooves are mostly free, i. not filled, they can contribute to improved cooling of the machine. For example, arise in the
  • Grooves and in particular in the shell surface open grooves forcibly Air turbulence that contributes to cooling.
  • liquid can be filled in the grooves or the grooves can be flowed through by liquid to increase the cooling.
  • the cooling can also be increased by further mechanical introduction of air or liquid.
  • the asynchronous machine comprises a nonmagnetic sealing cylinder 14.
  • the sealing cylinder 14 can seal the stator against substances in the grooves, in particular liquids, in order to avoid electrical short circuits, corrosion, damage and swirl losses , In advantageous embodiments, this can for example consist of nickel alloys or plastic and be mounted on the stator inner diameter or ideally be realized by spraying the inside of the stator with plastic.
  • the sealing cylinder is sealed with a sealing ring towards the housing or stator.
  • the A-synchronous machine does not comprise a sealing cylinder, in particular if the squirrel-cage rotor is not surrounded by damaging substances.
  • the grooves of the short-circuit rotor have a twist, i. the angle of their radial position on the rotor changes continuously and the grooves thus turn, possibly small, piece around the rotor.
  • the twist must preferably be kept within acceptable limits.
  • the twist is increased by subdividing the squirrel-cage rotor into sub-short-circuits fixed on a common axis, which are electrically insulated from one another and each have a short-circuit cage, ie are short-circuited in themselves. These individual parts Shunt rotors can then have a twist of approximately the groove width.
  • a squirrel cage configured in this manner may have an overall twist greater than the approximate groove width. In order to achieve a particularly large swirl, even individual rotor laminations of a squirrel cage squirrel cage rotor can be designed as partial short circuit rotor.
  • the coating can be carried out in advantageous embodiments on the Generalkurz gleich scholarr or individual rotor sheets and be made with the recess of Nutstirnen.
  • the insulation between the sectionkurzQuery scholarrn can be ensured in advantageous embodiments by the application of paint.
  • pressure disks made of a copper alloy, for example brass, or an aluminum alloy which can also form the short-circuit rings, may be arranged on the end faces of partial rotors.
  • the short-circuit rings can also be formed by suitably coating the respective end faces in the case of partial short-running rotors and individually coated rotor sheets. The coating of the end faces can consist of high-strength electrically conductive material.
  • the asynchronous machine can be used as a pump.
  • the material to be conveyed in particular the liquid to be conveyed or the gas to be delivered, flows through the free spaces of the grooves.
  • the asynchronous machine Due to the rotational movement of the rotor and its grooves, the asynchronous machine can act like a worm and as an axial pump.
  • the conveyance of liquid through the grooves can be used to cool the asyn contributing to a chron machine.
  • a particularly good pump action is generated with open grooves, as shown for example in Fig.
  • stator of the asynchronous machine as shown in Fig. Ia to Id, provided with a sealing cylinder 14 which seals it against the material to be conveyed.
  • the squirrel-cage rotor is corrosion resistant to the material to be conveyed.
  • the material to be conveyed occurs in the preferred embodiment according to FIG. Ia to Id on one side of the asynchronous machine via the inlet openings 7 in the housing 10 on the crossbars 12 past in the inlet chamber 6 a.
  • the squirrel-cage rotor 3 may have on the end faces of the rotor base body streamlined extension pieces 9 which are arranged in the axial direction and allow a better flow of the material to be conveyed.
  • the squirrel cage shaft 4 is mounted on both sides and to choose depending on the transported medium, z. B. suitable plain bearings for liquids.
  • the bearing retainer is designed to cause little resistance to the conveyed medium. In this case, the pump designed in this way has a significantly higher efficiency than traditional axial pumps, as friction losses are minimized.
  • a rotor base body such as a laminated core
  • a coating process such as electroplating or powder coating.
  • electroplating non-electroplating processes can also be used.
  • the individual sheets can be insulated from one another and thus also the grooves of the individual sheets by a thin layer. In this case, it may be necessary to tion to electrically connect the grooves with each other.
  • the squirrel cage rotor can be finished in a known manner. It is possible to carry out the manufacturing step of coating in single or serial production.
  • a preferred method for producing an asynchronous machine may include, for example, producing a stator by known methods and producing the squirrel cage rotor according to the preferred method just described.
  • the assembly and assembly of both elements as well as the completion of the asynchronous machine can be carried out, for example, according to generally used working procedures.
  • a sealing cylinder is optionally cast or inserted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Induction Machinery (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kurzschlussläufer für eine elektrische Asynchronmaschine. Eine in den Läufernuten durch Galvanisierung oder einer anderen Art aufgebrachte Schicht aus vorzugsweise Kupfer oder Kupferlegierung erfüllt die Funktion des Kurzschlusskäfigs. Die frei bleibenden Nuten können durch die Drehbewegung des Läufers Gas, beispielsweise Luft, oder Flüssigkeit zur Kühlung der Asynchronmaschine befördern und es bietet sich sogar die Verwendung der Asynchronmaschine als Pumpe an.

Description

Kurzschlussläufer für Asynchronmaschinen mit metallbeschichteten Läufernuten
Die Erfindung betrifft einen Kurzschlussläufer für eine elektrische Asynchronmaschine. Dabei ist die Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer sowohl als Motor als auch als Generator einsetzbar.
Aus dem Stand der Technik sind Asynchronmaschinen bekannt. Wesentliche E- lemente derartiger Asynchronmaschine sind ein Stator mit Wicklungen und ein Kurzschlussläufer, dabei kann der Kurzschlussläufer sowohl innerhalb als auch außerhalb des Stators angeordnet sein. Beim Betrieb als Motor werden durch die elektrische Ansteuerung des Stators mit den Wicklungen und den entsprechend erzeugten magnetischen Feldern im Kurzschlussläufer elektrische und magnetische Ströme erzeugt, die die Antriebsrotation des Kurzschlussläufers bewirken. Der Kurzschlussläufer besteht üblicherweise aus einem Läufergrundkörper und dem Kurzschlusskäfig.
Der Grundkörper des Kurzschlussläufers kann aus magnetisch leitenden Materialien und weichmagnetisch leitenden Materialen, wie z.B. aus Blechpaketen, basierend auf einzelnen Blechen, aber auch aus einem Stück aufgebaut sein. Der Grundkörper kann auch aus Verbundmaterial gegebenenfalls mit einem mit Me- tallpulver oder mit Metallspänen angereicherten Kunststoff oder Harz oder einem weichmagnetisch leitenden Sintermaterial aufgebaut sein. Bei Verbundmaterialien wird üblicherweise bereits im Urformverfahren des Läufergrundkörpers ein Kurzschlusskäfig in der Form umgössen. Der Metallkäfig kann dabei ein tiefgezogenes Kupfer- oder Aluminiumteil sein, das in die Spritzform gelegt wird. Der Kurzschlusskäfϊg umfasst Kurzschlussläuferleiter und Kurzschlussringe, wobei die Kurzschlussringe die Enden der Kurzschlussläuferleiter kurzschließen. Die Kurzschlussläuferleiter sind beispielsweise in Nuten verlegte metallische Läuferstäbe, wobei die Nuten vorzugsweise in axialer Richtung in dem Läufergrundkör- per verlaufen. Die Nuten können offene oder geschlossene Nuten sein. Die Läuferstäbe werden beispielsweise durch Löten oder Schweißen mit einem Kurzschlussring elektrisch und mechanisch verbunden. Kurzschlussläuferleiter und/oder Kurzschlussläuferringe können auch gegossen werden. Dazu wird als Material beispielsweise Aluminium, Kupfer oder ein anderes hoch leitfähiges Ma- terial oder Legierungen verwendet. Gelegentlich werden an den Kurzschlussringen auch Lüfterflügel angegossen.
Die Läuferleitungen werden häufig entweder aus Aluminium und dessen Legierungen oder aus Kupfer und dessen Legierungen gefertigt.
Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen weisen zwar eine hohe elektrische Leitfähigkeit und aus fertigungstechnischer Sicht positive Eigenschaften, wie eine tiefe Schmelztemperatur, auf. Allerdings führen insbesondere Schwierigkeiten bei der Wärmeabfuhr zu einer eingeschränkten Nutzung der Leistungsfähigkeit der Asynchronmaschine.
Die Verwendung von Kupfer oder Kupfer legierungen bietet gegenüber Aluminium eine höhere elektrische Leitfähigkeit und eine deutliche Reduzierung der Läuferwärme und der damit verbundenen Probleme. Die Asynchronmaschine mit einem Kupferdruckgussläufer weist daher einen deutlich höheren Wirkungsgrad gegenüber einer Asynchronmaschine mit Aluminiumkäfig auf. Kupfer ist allerdings teuer und die hohe Schmelztemperatur führt zu einer hohen Beanspruchung von Werkzeugen und Maschinen beim Gießen. Die hohe Dichte von Kupfer führt außerdem zu deutlich schwereren Läufern, die in der Montage schwer handhabbar sind. Bei der Herstellung von Kurzschlussläufern führen unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der Materialien des Grundkörpers und der eingebrachten Kurzschlussläuferleitungen zu in Kurzschlusskäfigen enthaltenen Wärmespannungen, insbesondere im Bereich des Übergangs der Kurzschlussläuferlei- tungen in den Nuten zum Kurzschlussring.
Schließlich ist das Einbringen der Kurzschlussläuferleitungen in die Nuten des Grundkörpers ein aufwendiges und materialintensives Verfahren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die oben genannten Nachteile bei Kurzschlussläufern von Asynchronmaschinen zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch einen Kurzschlussläufer gemäß der Erfindung wie in Anspruch 1 definiert, gelöst. Gemäß diesem sind die Nuten mit elektrisch leiten- den Materialen, wie Kupfer-, Kupferlegierungen oder ähnlichen geeigneten Metallen oder Legierungen beschichtet. Dieses eingetragene Material ersetzt die Funktion der üblicherweise in den Nuten gelegenen Kurzschlussläuferleitern des Kurzschlusskäfigs und erlaubt eine wesentliche Einsparung an Material gegenüber dem Stand der Technik.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Nut des Kurzschlussläufers einen Drall auf. Eine Asynchronmaschine mit einem auf diese Weise ausgestalteten Kurzschlussläufer kann beispielsweise als Pumpe verwendet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Beschichtung der Nut des Läufergrundkörpers eine Galvanik- oder einer Pulverbeschichtungsschicht. Mithilfe dieser Beschichtungsverfahren kann ein Kurzschlussläufer auf einfachere Art als im Stand der Technik bekannt hergestellt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Kurzschlussläufer in voneinander elektrisch isolierte Teilläufer unterteilt und an den Stirnflächen der Teil- - A -
läufer sind Kurzschlussringe angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich der gesamte Drall der Nuten des Kurzschlussläufers gegenüber einem nicht unterteilten Kurzschlussläufer vergrößern.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht der Läufergrundkörper des Kurzschlussläufer aus einem Blechpaket und die einzelnen Bleche des Blechpakets weisen eine Beschichtung aus elektrisch leitendem Material auf, die damit als Teilläufer ausgebildet sind. Ein auf diese Weise hergestellter Kurzschlussläufer kann einen besonders hohen Drall aufweisen.
Die folgenden Figuren beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen in denen sich gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Teile beziehen. Darin zeigen
Fig. Ia bis Id Schnittansichten in Längs- und Querrichtung einer Asynchronma- schine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2a und 2b ein Läuferblech mit verengten Nuten und eine Vergrößerung davon gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 3 eine Ansicht eines Kurzschlussläufers dessen Nuten mit Drall versehen sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Wesentliche Elemente einer Asynchronmaschine gemäß einer bevorzugten und vorteilhaften Ausführungsform sind, wie in Figur Ia bis Id dargestellt, ein Stator 2 mit Wicklungen und ein Kurzschlussläufer 3, der innerhalb des Stators angeordnet ist. Der Kurzschlussläufer besteht üblicherweise aus einem Läufergrundkörper und dem Kurzschlusskäfϊg. An den Stirnseiten des Gehäuses 10, das die Asynchronmaschine umschließt, wird die Welle 4 über ihr Lager 8 mit Querstangen 12 mit dem Gehäuse 10 verbunden. In der bevorzugten und vorteilhaften Ausfuhrungsform gemäß Fig. Ia bis Id besteht der Läufer aus einem Blechpaket, das einzelne Läuferbleche 5 umfasst. Diese Läuferbleche 5 werden auf der Welle 4 der Asynchronmaschine 1 befestigt. Die Läuferbleche weisen Nuten 11 auf. Die innere Oberfläche der Nuten 11 ist voll- ständig oder teilweise mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet, das den Kurzschlussläuferleiter 13 bildet. In bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei diesem Material um Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen oder andere Legierungen. Die Beschichtung der Nuten mit dem elektrisch leitenden Material kann in bevorzugten Verfahren durch Galvanisierverfah- ren, Pulverbeschichtungsverfahren oder ähnlichen geeigneten Verfahren erfolgen. In einer besonderen Ausführungsform kann das aufgeschichtete elektrisch leitende Material aus einem vorgefertigten, z.B. tiefgezogenem, Blech aus elektrisch leitendem Material bestehen.
Die Nuten 11 gemäß der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. Ia bis Id öffnen sich zum Außenmantel des Kurzschlussläufers hin. Diese sogenannten offenen Nuten können für die Galvanisierung oder andere für diesen Zweck geeignete Beschichtungsverfahren erforderlich sein, insbesondere wenn die Läuferbleche 5 nicht einzeln beschichtet werden.
In der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 2 schließen sich die Nuten 11 des Läuferblechs 5 zum Außenmantel des Kurzschlussläufers hin. Diese Nuten 11 verengen sich und können in einer besonderen Ausführungsform sogar ganz geschlossen sein.
Um diese Nuten 11 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 2 zu beschichten kann es erforderlich sein, die Beschichtung für einzelne Läuferbleche 5 des Kurzschlussläufers durchzuführen. Die einzeln beschichteten Läuferbleche 5 werden dann nach der Beschichtung zu einem Kurzschlussläufer zusammenge- fügt. Bei Verwendung von einzeln beschichteten Läuferblechen kann in einer vorteilhaften Ausführungsform - der Dicke der Beschichtung entsprechend - eine geringere Anzahl von Läufer- als Statorblechen verwendet werden. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform hingegen werden bei Verwendung von einzeln beschichteten Läuferblechen die Statorbleche untereinander in der Weise beabstandet, wie etwa durch das Einfügen von Isolierschieben, dass der Abstand zwischen Läufer- und Statorblechen in etwa gleich ist und die gleiche Anzahl von Läufer- wie Statorblechen verwendet wird.
Das aufgeschichtete Material übernimmt die Funktion der im Stand der Technik bekannten massiven Kurzschlussläuferstäbe oder massiven gegossenen Kurz- schlussläuferleitungen. Aufgrund des Skin-Effektes ist dabei die von den induzierten elektrischen Strömen effektiv durchflossene Fläche vergleichbar mit der effektiv durchflossenen Fläche von massiven Kurzschlussleitungen bzw. Kurzschlussstäben oder sogar größer. Somit entstehen im Betrieb ähnliche oder sogar kleinere Wärmeverluste durch den elektrischen Widerstand des Kurzschlusskäfigs, als bei bekannten Kurzschlusskäfigen.
An den Stirnseiten des Läufers können in einer vorteilhaften Ausführungsform Endbleche aus Kupfer legierung (z.B. Messing) den Kurzschlussring bilden und dem Blechpaket Stabilität verleihen, um eine Auffederung der Nutstege zu ver- hindern.
In vorteilhaften Ausführungsformen kann das aufgeschichtete Material nicht nur in den Nuten aufgebracht sein sondern auch auf Teilen des Läufergrundkörpers oder dem ganzen Läufergrundkörper. Insbesondere können in diesen Ausfüh- rungsformen die Kurzschlussringe durch geeignetes Beschichten der Stirnseiten des Kurzschlussläufers gebildet werden, dabei kann die Beschichtung der Stirnflächen aus einem hochfesten elektrisch leitenden Material bestehen.
Nachdem die Nuten größtenteils frei, d.h. nicht ausgefüllt bleiben, können sie zur verbesserten Kühlung der Maschine beitragen. Beispielsweise entstehen in den
Nuten und insbesondere in zur Mantelfläche hin offenen Nuten zwangsweise Luftverwirbelungen, die zur Kühlung beitragen. Auch kann Flüssigkeit in die Nuten gefüllt werden oder die Nuten können von Flüssigkeit durchflössen werden um die Kühlung zu steigern. Die Kühlung kann auch durch weiteres mechanisches Einbringen von Luft oder Flüssigkeit vergrößert werden.
In der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Fig. Ia bis Id umfasst die Asynchronmaschine einen nichtmagnetischen Abdichtzylinder 14. Der Abdichtzylinder 14 kann den Stator gegenüber in den Nuten befindlichen Stoffen, insbesondere Flüssigkeiten, abdichten, um elektrischen Kurzschluss, Korrosion, Beschädigun- gen und Wirbelverluste zu vermeiden. In vorteilhaften Ausführungsformen kann dieser beispielsweise aus Nickellegierungen oder Kunststoff bestehen und auf dem Statorinnendurchmesser angebracht sein oder idealerweise durch das Ausspritzen des Statorinneren mit Kunststoff realisiert sein. In vorteilhaften Ausführungsformen ist der Abdichtzylinder mit einem Dichtring zum Gehäuse oder Sta- tor hin abgedichtet. In anderen vorteilhaften Ausführungsformen umfasst die A- synchronmaschine keinen Abdichtzylinder, insbesondere, wenn der Kurzschlussläufer nicht von schädigenden Substanzen umgeben ist.
In der vorteilhaften Ausführungsform gemäß Fig. 3 weisen die Nuten des Kurz- schlussläufers einen Drall auf, d.h. der Winkel ihrer radialen Position auf dem Läufer verändert sich kontinuierlich und die Nuten drehen sich somit ein, gegebenenfalls kleines, Stück um den Läufer.
Der Drall muss vorzugsweise im zulässigen Rahmen gehalten werden. Dabei ist der Weg, um den sich die Nuten eines einteiligen Kurzschlussläufers infolge des
Dralls maximal verdrehen können, begrenzt auf die ungefähre Nutenbreite, da ansonsten eine korrekte Funktion des Kurzschlussläufers nicht mehr gewährleistet ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Drall dadurch gesteigert, dass der Kurzschlussläufer in auf einer gemeinsamen Achse befestigte Teilkurzschluss- läufer unterteilt wird, die elektrisch voneinander isoliert sind und je einen Kurz- schlusskäfig aufweisen, d.h. in sich kurzgeschlossen sind. Diese einzelnen Teil- kurzschlussläufer können dann einen Drall von ungefähr der Nutbreite aufweisen. Ein auf diese Weise ausgestalteter Kurzschlussläufer kann einen gesamten Drall aufweisen, der größer ist als die ungefähre Nutenbreite. Um einen besonders großen Drall zu erreichen können sogar einzelne Läuferbleche eines aus einem Blechpaket bestehenden Kurzschlussläufers als Teilkurzschlussläufer ausgebildet sein.
Die Beschichtung kann in vorteilhaften Ausfuhrungsformen auf die Teilkurzschlussläufer oder einzelne Läuferbleche erfolgen und auch unter Aussparung der Nutstirnen vorgenommen werden.
Die Isolierung zwischen den Teilkurzschlussläufern kann in vorteilhaften Ausfuhrungsformen durch das Aufbringen von Lack gewährleistet werden. Weiter können in vorteilhaften Ausführungsformen genauso wie für einteilige Kurzschluss- läufer an den Stirnseiten von Teilläufern Druckscheiben aus einer Kupferlegierung, zum Beispiel Messing, oder einer Aluminiumlegierung angeordnet sein, die auch die Kurzschlussringe bilden können. Ebenso wie bei Kurzschlussläufern aus einem Stück können auch bei Teilkurzschlussläufern und einzeln beschichteten Läuferblechen in vorteilhaften Ausführungsformen die Kurzschlussringe durch geeignetes Beschichten der jeweiligen Stirnflächen gebildet werden, dabei kann die Beschichtung der Stirnflächen aus hochfestem elektrisch leitendem Material bestehen.
Aufgrund des Dralls der Nuten kann die Asynchronmaschine als Pumpe einge- setzt werden. Dabei fliest das zu befördernde Gut, insbesondere die zu befördernde Flüssigkeit oder das zu fördernde Gas, durch die Freiräume der Nuten. Dies ist im Gegensatz zu Kurzschlussläufern des Standes der Technik möglich, da die Nuten nicht durch gegossene Kurzschlussläuferleiter oder entsprechende Kurzschlussstäbe ausgefüllt sind. Durch die Drehbewegung des Läufers und seiner Nuten kann die Asynchronmaschine wie eine Schnecke und als Axialpumpe wirken. Das Fördern von Flüssigkeit durch die Nuten kann zur Kühlung der Asyn- chronmaschine beitragen. Eine besonders gute Pumpenwirkung wird dabei mit offenen Nuten, wie sie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt sind, erzeugt, da in diesem Fall der Druckaufbau in der Pumpe durch Reibungskräfte des zu fördernden Gutes mit feststehenden Statorteilen unterstützt wird. In vorteilhaften Ausfüh- rungsformen ist der Stator der Asynchronmaschine, wie in Fig. Ia bis Id gezeigt, mit einem Abdichtzylinder 14 versehen, der ihn gegen das zu befördernde Gut abdichtet. Weiter ist in bevorzugten Ausführungsformen der Kurzschlussläufer gegenüber dem zu fördernden Gut korrosionsresistent.
Das zu fördernde Gut tritt in der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. Ia bis Id auf einer Seite der Asynchronmaschine über die Einlassöffnungen 7 in das Gehäuse 10 an den Querstangen 12 vorbei in die Einlasskammer 6 ein. Der Kurzschlussläufer 3 kann an den Stirnseiten des Läufergrundkörpers stromlinienförmig ausgebildete Ansatzstücke 9 aufweisen, die in axialer Richtung angeordnet sind und eine bessere Strömung des zu fördernden Gutes ermöglichen. Die Kurzschlussläuferwelle 4 ist an beiden Seiten gelagert und vom beförderten Medium abhängig zu wählen, z. B. passende Gleitlager bei Flüssigkeiten. Die Lagerhalte- rung ist so ausgebildet, dass sie dem befördertem Medium einen geringen Widerstand verursacht. In dem Fall weist die so ausgelegte Pumpe einen deutlich höhe- ren Wirkungsgrad als traditionelle Axialpumpen aus, da Reibungsverluste minimiert werden.
In einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussläufers wird beispielsweise zunächst ein Läufergrundkörper, wie ein Blechpaket, auf übliche Weise hergestellt. Dessen Nuten werden dann in einem Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise durch Galvanisieren oder Pulverbeschichtung, mit einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Kupfer, versehen. Beim Beschichten durch Galvanisieren können auch badfreie Galvanisierungsverfahren angewandt werden. Bei Läufergrundkörpern aus Einzelblechen können die Einzelbleche ge- geneinander und damit auch die Nuten der einzelnen Bleche durch eine dünne Schicht isoliert sein. In diesem Fall kann es erforderlich sein vor der Galvanisie- rung die Nuten untereinander elektrisch zu verbinden. Nach dem Beschichten kann der Kurzschlussläufer auf bekannte Weise fertig gestellt werden. Es ist möglich den Herstellungsschritt des Beschichtens in Einzel- oder Serienfertigung auszuführen.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer Asynchronmaschine kann beispielsweise das Herstellen eines Stators mit bekannten Verfahren umfassen und das Herstellen des Kurzschlussläufers nach dem eben beschriebenen bevorzugten Verfahren. Der Zusammenbau und die Montage beider Elemente sowie die Fer- tigstellung der Asynchronmaschine kann beispielsweise nach allgemein verwendeten Arbeitsabläufen durchgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird gegebenenfalls ein Abdichtzylinder eingegossen oder eingefügt.
Die Merkmale der dargestellten Ausführungsformen können in weiteren Ausfüh- rungsformen gemäß der Erfindung untereinander kombiniert sein.

Claims

Ansprüche
1. Kurzschlussläufer für eine Asynchronmaschine, der einen Läufergrundkörper mit Nuten und einen Kurzschlusskäfϊg aufweist, der eine Kurzschlussläuferleitung in einer Nut und einen Kurzschlussring umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussläuferleitung durch eine Beschichtung der inneren Oberfläche der Nut mit elektrisch leitendem Material gebildet wird.
2. Kurzschlussläufer nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung der inneren Oberfläche der Nut des Läufergrundkörpers mit elektrisch leitendem Material eine Galvanik- oder eine Pulverbeschichtungsschicht ist.
3. Kurzschlussläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kurzschlussläufer in voneinander isolierte Teilläufer unterteilt ist und an den Stirnflächen der Teilläufer Kurzschlussringe angeordnet sind.
4. Kurzschlussläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Läufergrundkörper aus einem Blechpaket besteht und die einzelnen Bleche des
Blechpakets eine Beschichtung aus elektrisch leitendem Material aufweisen und so als Teilläufer ausgebildet sind.
5. Kurzschlussläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nut einen Drall aufweist.
6. Elektrische, als Asynchronmotor oder als Generator ausgebildete Asynchronmaschine, mit einem an sich bekannten Stator der für Asynchronmaschinen üblichen Bauweise, welche einen Kurzschlussläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.
7. Verwendung einer elektrischen Asynchronmaschine mit einem an sich bekannten Stator der für Asynchronmaschinen üblichen Bauweise, welche einen Kurzschlussläufer nach Anspruch 6 aufweist, als Pumpe.
8. Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussläufers für eine Asynchronmaschine, der einen Läufergrundkörper mit Nuten und einen Kurzschlusskäfϊg aufweist, der eine Kurzschlussläuferleitung in einer Nut und einen Kurzschlussring umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche der Nut mit elektrisch leitendem Material beschichtet wird, das die Kurzschlussläuferleitung bildet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Kurzschlussläufer nach einem der Ansprüche 2 bis 7 hergestellt wird.
10. Verfahren zur Herstellung einer Asynchronmaschine nach einem der Ansprüche 6 oder 7 mithilfe des Verfahrens nach Anspruch 8.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei badfreie Galvanisie- rungsverfahren zur Beschichtung verwendet werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Nuten des Läufergrundkörpers untereinander vor dem Beschichten durch Galvanisierung elektrisch verbunden werden.
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