Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Rotor, eine Asynchronmaschine und die Verwendung einer Druckscheibe. Ein Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise aus EP 2 149 970 Bl bekannt.

Bei der Rotorfertigung von Elektromotoren muss der magnetisch aktive Teil des Rotors auf der Rotorwelle befestigt werden. Generell besteht dieser Teil des Rotors aus gestapelten Blechlamellen. Dabei sind bei permanenterregten

Synchronmaschinen (PSM) in die gestapelten Blechlamellen integrierte axial Permanentmagneten angeordnet. Bei Asynchronmaschinen (ASM) bzw.

Induktionsmaschinen weisen die gestapelten Blechlamellen integrierte, axial angeordnete Kurzschlussstäbe auf. Es ist allgemein bekannt, dass zur

Drehmomentübertragung von den Blechlamellen auf die Rotorwelle des Rotors radiale Pressverbindungen, bspw. durch Aufschrumpfen der Blechlamellen auf die Rotorwelle, zur Anwendung kommen.

Eine solche radiale Pressverbindung ist beispielsweise aus der eingangs genannten EP 2 149 970 Bl bekannt. Hierbei weist ein Rotor einer

Asynchronmaschine eine Rotorwelle und ein Rotorblechpaket auf, das mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist. Das Rotorblechpaket ist seitlich durch

Pressplatten abgeschlossen und mit diesen verschraubt. Des Weiteren weist das Rotorblechpaket Nuten zur Aufnahme von Kurzschlussstäben auf, deren Enden durch Kurzschlussringe miteinander verbunden sind. Jede Pressplatte ist dabei mit dem jeweiligen Kurzschlussring in tangentialer Richtung durch komplementär ausgestaltete Ausformungen in der Pressplatte und am Kurzschlussring formschlüssig verbunden. Die Pressplatten erhöhen somit das Gesamtgewicht, wodurch eine Verbesserung hinsichtlich der Eigenfrequenz des Systems erzielt wird. Die Pressplatten haben daher die Funktion das Gesamtsystem zu

stabilisieren und die Bruchgefahr der Kurzschlussstäbe zu reduzieren. Die Drehmomentübertragung erfolgt hierbei durch die drehfeste Verbindung des Rotorblechpakets mit der Rotorwelle. Nachteilig bei radialen Pressverbindungen zur Drehmomentübertragung ist der hohe mechanischen Bearbeitungsaufwand der Kontaktflächen von Rotorwelle und Rotorblechpaket. Ferner ist aus der DE 10 2014 106 614 Al eine Rotorwelle mit einem Blechpaket bekannt, wobei zwischen der Rotorwelle und dem Blechpaket ein Spiel

ausgebildet ist. Das Blechpaket wird dabei durch eine axiale Pressung zwischen zwei auf der Rotorwelle aufsitzenden Druckscheiben kraftschlüssig gehalten. Wenigstens eine der Druckscheiben ist durch eine kraft-formschlüssige

Verbindung mit der Rotorwelle verbunden. Das Drehmoment wird ausschließlich durch die kraftschlüssige Pressverbindung zwischen dem Blechpaket und den Druckscheiben übertragen. Zur Übertragung von hohen Drehmomenten kommen daher oftmals zusätzliche Verbindungselemente in Form von Zugankern zum Einsatz.

Generell ist der Einsatz von axialen Pressverbindungen von Blechpaketen mit Druckscheiben bei Rotoren für Asynchronmaschinen schwer zu realisieren, da im radialen, äußeren Bereich der Rotorbleche die Kurzschlussstäbe eingebettet sind. Zuganker können daher im äußeren Bereich nicht angeordnet werden. Des Weiteren ist im radial innenliegenden Bereich der Rotorbleche die Anbringung von Zugankern mechanisch und magnetisch nachteilhaft. Rotoren für

Asynchronmaschinen mit einer axialen Pressverbindung sind daher bei der Drehmomentübertragung auf einen definierten Drehmomentbereich

eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Rotor für eine

Asynchronmaschine anzugeben, der durch einen verbesserten Aufbau zur

Übertragung von hohen Drehmomenten einsetzbar ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, eine Asynchronmaschine und die Verwendung einer Druckscheibe anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf den Rotor durch den

Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Asynchronmaschine und der Verwendung einer Druckscheibe wird die vorstehend genannte Aufgabe jeweils durch den Gegenstand des Anspruchs 29 (Asynchronmaschine) und durch den Gegenstand des Anspruchs 30 (Verwendung) gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken einen Rotor für eine Asynchronmaschine anzugeben, der Folgendes umfasst: eine Rotorwelle, im Betrieb magnetisch aktive Rotorelemente umfassend ein Blechlamellenpaket, Kurzschlussstäbe und Kurzschlussringe,

Druckscheiben, zwischen denen wenigstens das Blechlamellenpaket angeordnet ist, wobei die Druckscheiben mit wenigstens einem der Rotorelemente axial verbunden sind, wobei wenigstens ein Formschlusselement vorgesehen ist, das eine der

Druckscheiben und eines der Rotorelemente verbindet, wobei zwischen dem Blechlamellenpaket und der Rotorwelle Spiel oder ein Spalt ausgebildet ist. Die Druckscheiben sind drehmomentschlüssig mit der Rotorwelle verbunden. Die Druckscheiben können dabei durch ein Setzverfahren mit vorherigem Rollieren der Rotorwelle mit der Rotorwelle verbunden sein. Das Formschlusselement verbindet eine der Druckscheiben und eines der

Rotorelemente zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen der Rotorwelle und den Rotorelementen in Umfangsrichtung der Rotorwelle. Das Drehmoment wird im Betrieb durch die Rotorelemente eingeleitet. Die Umfangsrichtung entspricht dabei einer tangentialen Richtung um die Rotorwelle.

Generell sind Kurzschlussringe in ihrer Ausbildung nicht auf eine Ringform eingeschränkt. Die Kurzschlussringe können eine dreieckige, rechteckige oder vieleckige Geometrieform aufweisen. Ferner können die Kurzschlussringe eine Kreisform, Kreisringform oder eine andere geometrische Form aufweisen. Die Kurzschlussringe können einteilig, insbesondere einstückig, oder mehrteilig, insbesondere mehrstückig ausgebildet sein. Mit anderen Worten können die Kurzschlussringe als Einzelteil ausgebildet sein oder aus mehreren

Kurzschlussringabschnitten bzw. mehreren Kurzschlussringelementen

zusammengesetzt sein. Die jeweiligen Kurzschlussringabschnitte können dabei jeweils mit einem Kurzschlussstab einstückig ausgebildet sein. Des Weiteren können die Kurzschlussringabschnitte mit der jeweiligen Druckscheibe einstückig, insbesondere integral ausgebildet sein. Ebenso können die

Kurzschlussringabschnitte als einzelnes, insbesondere separates,

Kurzschlussringelement ausgebildet sein.

Die Erfindung hat verschiedene Vorteile: Durch die Ausbildung von Spiel oder einem Spalt zwischen dem

Blechlamellenpaket und der Rotorwelle liegt das Blechlamellenpaket nicht an einer Umfangsfläche der Rotorwelle an. Im Bereich des Blechlamellenpakets sind daher nur grobe Fertigungstoleranzen der Rotorwelle einzuhalten, wodurch ein mechanischer Bearbeitungsaufwand der Rotorwelle reduziert wird und somit Herstellungskosten eingespart werden. Das Blechlamellenpaket ist ebenso wie die vorstehend genannten Kurzschlussstäbe und Kurzschlussringe im Betrieb ein magnetisch aktives Rotorelement. Das zu übertragende Drehmoment wird dabei im Betrieb durch ein oder mehrere Rotorelemente über Formschlusselemente in Umfangsrichtung der Rotorwelle in die Druckscheiben eingeleitet. Die

Drehmomenteinleitung in die Druckscheiben erfolgt daher in tangentialer

Richtung um die Rotorwelle. Durch die drehmomentschlüssige Verbindung der Druckscheibe mit der Rotorwelle wird das Drehmoment auf die Rotorwelle übertragen. Mit anderen Worten wird das Drehmoment nicht durch die

Rotorelemente direkt auf die Rotorwelle übertragen, sondern indirekt durch die Druckscheiben. Hierbei ermöglicht die formschlüssige Verbindung der

Rotorelemente mit den Druckscheiben die drehzahlunabhängige Übertragung hoher Drehmomente von den Rotorelementen auf die Rotorwelle. Somit wird eine ausfallssichere bzw. lösungssichere Verbindung zur Drehmomentübertragung erreicht.

Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass durch die Übertragung des

Drehmoments über die Druckscheiben der hohe Aufwand zur Herstellung einer Radialpressverbindung, insbesondere drehmomentschlüssigen Verbindung, des Blechlamellenpaketes mit der Rotorwelle entfällt und somit Herstellungskosten eingespart werden. Ferner werden durch Reduzierung von Verbindungselementen Materialkosten eingespart werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bevorzugterweise wird das Blechpaket über die Druckscheiben mit einer axialen Spannkraft von 100-150kN verklemmt. Dadurch kann ein Drehmoment durch Reibkraftschluss auch bei Setzerscheinungen oder Fließen von Kurzschlusskäfig oder Blechpaket aufgefangen werden. Weiterhin kann dadurch das übertragbare Drehmoment vorteilhaft durch Verteilung auf Verspannung bedingten Reibkraftschluss und formschlusselementenbedingten Formschluss aufgeteilt werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform verbindet das

Formschlusselement eine der Druckscheiben und das Blechlamellenpaket. Die Druckscheibe liegt in axialer Richtung am Blechlamellenpaket an. Dies hat den Vorteil, dass die Druckscheiben die Blechlamellen und somit das

Blechlamellenpaket direkt verspannen bzw. verpressen. Ein Fließen der

Kurzschlussringe, insbesondere der Kurzschlussringe aus Kupfer, wird somit verhindert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform verbindet das Formschlusselement eine der Druckscheiben und einen der Kurzschlussringe. Die Druckscheibe liegt in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung am Kurzschlussring an. Die axiale Richtung entspricht dabei einer Längsrichtung der Rotorwelle. Die radiale

Richtung entspricht einer Richtung senkrecht zur Drehachse der Rotorwelle.

Vorteilhafterweise wird hierbei ein einfacher und kostengünstiger Aufbau zur Übertragung des Drehmoments ermöglicht. Eine Anpresskraft der jeweiligen Druckscheibe zum Verspannen bzw. Verpressen des Blechlamellenpakets ist dabei vom Fließverhalten der Kurzschlussringe abhängig.

Vorzugsweise ist das Formschlusselement an einer Stirnseite der Druckscheibe angeordnet und erstreckt sich parallel zur Drehachse der Rotorwelle. Die

Stirnseite der Druckscheibe ermöglicht eine leichte Zugänglichkeit bei der

Bearbeitung bzw. Fertigung der Formschlusselemente, wodurch Richtaufwand und Herstellungskosten reduziert werden.

Weiter vorzugsweise ist das Formschlusselement durch eine profilierte

Mantelfläche der Druckscheibe gebildet und erstreckt sich radial zur Drehachse der Rotorwelle. Die profilierte Mantelfläche kann dabei an der Druckscheibe und/oder am zugehörigen Rotorelement, bspw. am Kurzschlussring ausgebildet sein. Die profilierte Mantelfläche kann geriffelt und/oder gewellt ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass eine verbesserte Drehmomentübertragung zwischen der Druckscheibe und dem Rotorelement erreicht wird. Ferner ermöglicht dies eine radialdirekte, insbesondere umlenkungsfreie, Einleitung des zu übertragenden Drehmoments vom Rotorelement in die Druckscheibe. Mit anderen Worten wird dadurch eine verbesserte Drehmomentleitung vom Rotorelement auf die Druckscheibe durch Reduzierung von Umlenkungen erreicht, wodurch die

Übertragung von hohen Drehmomenten vom magnetisch aktivem Rotorelement auf die Rotorwelle ermöglicht wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet das Formschlusselement einen stiftartigen Vorsprung oder eine stiftartige Ausnehmung. Das Formschlusselement kann dabei in und/oder an der Druckscheibe ausgebildet sein. Des Weiteren kann das Formschlusselement auch in und/oder an wenigstens einem Rotorelement ausgebildet sein. Das jeweilige Formschlusselement erstreckt sich dabei in Längsrichtung der Rotorwelle bzw. in axialer Richtung. Dies ermöglicht

vorteilhafterweise die Bildung einer Nut/Feder-Verbindung zwischen der

Druckscheibe und dem Rotorelement. Dadurch wird eine stabile und feste

Formschlussverbindung erreicht. Das Formschlusselement der Druckscheibe und das Formschlusselement des Rotorelements sind dabei einander direkt gegenüber angeordnet. Die Formschlusselemente der Druckscheibe und des Rotorelements greifen dabei ineinander. Die jeweils gegenüber angeordneten

Formschlusselemente können dabei komplementär zueinander ausgebildet sein. Die gegenüber angeordneten Formschlusselemente können auch eine

voneinander abweichende, insbesondere eine nicht-komplementär zueinander ausgebildete, Form aufweisen. Hierbei wird durch Fügen der

Formschlusselemente eine plastische Verformung eines und/oder beider

Formschlusselemente ermöglicht, wodurch eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung gebildet wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform bildet das Formschlusselement einen keilartigen Vorsprung oder eine keilartige Ausnehmung. Der keilartige Vorsprung oder die keilartige Ausnehmung kann in und/oder an der Druckscheibe

ausgebildet sein. Des Weiteren kann der keilartige Vorsprung oder die keilartige Ausnehmung in und/oder an dem Rotorelement ausgebildet sein. Das jeweilige Formschlusselement erstreckt sich dabei in radialer Richtung nach innen zur Rotorwelle oder in radialer Richtung von der Rotorwelle nach außen. Dies ermöglicht vorteilhafterweise ebenso die Bildung einer Nut/Feder-Verbindung zwischen der Druckscheibe und dem Rotorelement. Dadurch wird eine stabile und feste Formschlussverbindung erreicht. Das Formschlusselement der Druckscheibe und das Formschlusselement des Rotorelements sind dabei einander direkt gegenüber angeordnet. Die Formschlusselemente der Druckscheibe und des Rotorelements greifen dabei ineinander. Die jeweils gegenüber angeordneten Formschlusselemente können dabei komplementär zueinander ausgebildet sein. Die gegenüber angeordneten Formschlusselemente können auch eine

voneinander abweichende, insbesondere eine nicht-komplementär zueinander ausgebildete, Form aufweisen. Hierbei wird durch Fügen der

Formschlusselemente eine plastische Verformung eines und/oder beider

Formschlusselemente ermöglicht, wodurch eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung gebildet wird.

Das Formschlusselement kann ein Polygonprofil bilden. Das Polygonprofil kann dabei an einer Umfangsfläche der Druckscheibe ausgebildet sein. Des Weiteren kann das Rotorelement eine Ausnehmung aufweisen, die zum Polygonprofil der Druckscheibe komplementär ausgebildet ist. Vorteilhafterweise wird hierbei durch ein Fügen des Rotorelements auf die Druckscheibe eine formschlüssige

Verbindung hergestellt, wodurch die Übertragung von hohen Drehmomenten ermöglicht wird.

Vorzugsweise zentriert das Formschlusselement das Blechlamellenpaket und die Rotorwelle. Bei einer Montage des Rotors wirkt das Formschlusselement zusätzlich als Zentrierhilfe. Eine exakte Montage der Rotorelemente und der Druckscheibe auf die Rotorwelle wird dadurch erleichtert, wodurch ein

Montageaufwand und somit Herstellungskosten reduziert werden. Das

Blechlamellenpaket wird somit einfach und schnell zentriert zur Rotorwelle ausgerichtet bzw. montiert.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens einer der Kurzschlussringe in axialer Richtung zwischen dem Blechlamellenpaket und einer der Druckscheiben angeordnet. Dabei kann wenigstens eine der Druckscheiben an einer axial außenangeordneten Stirnseite eines der Kurzschlussringe anliegen.

Dies hat den Vorteil, dass durch den einfachen Aufbau der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Kurzschlussring und der Druckscheibe eine verbesserte Drehmomentleitung zur Rotorwelle ermöglicht wird. Das als stiftartiger Vorsprung ausgebildete Formschlusselement kann eine axiale Innenbohrung aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die axiale Innenbohrung radial variierende Ausdehnungen der Druckscheibe und des Kurzschlussrings bei unterschiedlichen Materialien der Druckscheibe und des Kurzschlussrings zueinander ausgleicht. Dabei kann eine spanaufnehmende Tasche neben dem Formschlusselement ausgebildet sein. Beim Fügen des Formschlusselements des Kurzschlussrings mit dem Formschlusselement der Druckscheibe wird wenigstens eines der Formschlusselemente plastisch oder elastisch verformt. Die Tasche nimmt dabei das verformte Material des Formschlusselements auf. Die Tasche bildet einen Materialraum zur Aufnahme des verformten Materials, insbesondere eines Spans. Hierbei ist vorteilhaft, dass beim Fügen keine unzulässigen Materialspannungen auftreten und somit eine Beschädigung des Formschlusselements verhindert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens einer der

Kurzschlussringe und die zugehörige Druckscheibe in axialer Richtung relativ zu einander beweglich. Die jeweilige Druckscheibe liegt dabei am Blechlamellenpaket an, wodurch die Anpresskraft der Druckscheiben in das Blechlamellenpaket direkt einwirkt. Vorteilhaft wird somit ein axialer Pressverband hergestellt, durch den über Formschlusselemente hohe Drehmomente übertragen werden können.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Formschlusselement für eine axiale Relativbewegung zwischen wenigstens einem der Kurzschlussringe und der zugehörigen Druckscheibe angepasst. Dies ermöglicht eine schwimmende Lagerung der Kurzschlussringe und somit der Kurzschlussstäbe. Hierbei ist vorteilhaft, dass durch die axiale Beweglichkeit der Kurzschlussringe relativ zur Druckscheibe thermische Spannungen verhindert werden. Ferner ist vorteilhaft, dass auf die zugehörige Druckscheibe keine sich verändernde Last einwirkt. Dabei kann ein Ausgleichselement zwischen dem Kurzschlussring und der Druckscheibe zum Ausgleich der axialen Relativbewegung angeordnet sein. Das

Ausgleichselement kann dabei ein Federelement umfassen, das den

Kurzschlussring mit einer in axialer Richtung wirkenden Federkraft beaufschlagt. Dies hat den Vorteil, dass das Federelement bei einer axialen Bewegung des Kurzschlussrings diese einerseits kontrolliert aufnimmt und andererseits die Federkraft auf den Kurzschlussring erhöht. Somit wird eine kontrollierte axiale Relativbewegung des Kurzschlussrings ermöglicht.

Vorzugsweise sind die Kurzschlussstäbe durch wenigstens eine der Druckscheiben geführt, wobei die Kurzschlussstäbe und die Druckscheibe in axialer Richtung relativbeweglich sind. Vorteilhafterweise kann somit eine Beschädigung der Druckscheiben durch thermische Ausdehnungen der Kurschlussstäbe verhindert werden. Besonders bevorzugt ist dabei ein Kurzschlussring auf einer Seite zwischen Druckscheibe und Blechpaket befindlich und auf der anderen Seite der andere Kurzschlussring axial außen von der anderen Druckscheibe befindlich. Dadurch kann ein einseitig schwimmender Kurzschlusskäfig ausgebildet werden, der nur nach einer Seite hin relativ beweglich zur Kurzschlussscheibe ausgebildet ist. Eine axiale Ausdehnung des Kurzschlusskäfigs aufgrund thermischer Ausdehnung kann dadurch auf eine Seite beschränkt werden, wodurch durch thermische

Ausdehnung bedingte Unwuchten besser beherrschbar werden.

Weiter vorzugsweise ist wenigstens eine der Druckscheiben in axialer Richtung zwischen dem Blechlamellenpaket und einer der Kurzschlussringe angeordnet.

Dies ermöglicht eine kompakte Bauform aufgrund einer bauteilintegrierten Ausbildung der Druckscheibe mit dem zugehörigen Kurzschlussring. Wenigstens eine der Druckscheiben kann einen Verstärkungsring aufweisen, der den zugehörigen Kurzschlussring radial außen hält. Vorteilhafterweise werden hierbei die im Betrieb auftretenden Fliehkräfte am Kurzschlussring durch den

Verstärkungsring aufgenommen und direkt in die Druckscheibe eingeleitet. Die Kurzschlussstäbe werden somit entlastet. Ferner kann wenigstens eine der Druckscheiben eine ringförmige Hinterschneidung aufweisen, die den zugehörigen Kurzschlussring radial innen hält. Hierbei werden durch die Hinterschneidung ebenso die am Kurzschlussring auftretenden Fliehkräfte direkt in die Druckscheibe eingeleitet und dadurch die Kurzschlussstäbe entlastet.

Weiter wird die Aufgabe der Erfindung durch einen Rotor für eine

Asynchronmaschine gelöst, der Folgendes umfasst:

eine Rotorwelle,

im Betrieb magnetisch aktive Rotorelemente umfassend ein

Blechlamellenpaket , Kurzschlussstäbe und Kurzschlussringe ,

Druckscheiben , zwischen denen wenigstens das Blechlamellenpaket angeordnet ist, wobei die Druckscheiben mit wenigstens einem der Rotorelemente axial verbunden sind,

wobei

die Druckscheiben und die Kurzschlussringe einstückig miteinander ausgebildet sind und drehmomentschlüssig mit der Rotorwelle verbunden sind und zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen der Rotorwelle und dem

Blechlamellenpaket und/oder den Kurzschlussstäben in Umfangsrichtung der Rotorwelle verbindet. Durch die einstückige Ausbildung der Druckscheiben mit dem zugehörigen Kurzschlussring ist eine sehr hohe Drehmomentübertragung gewährleistet und zudem ein einfacher Aufbau des Rotors ermöglicht. Durch die einstückige

Ausbildung werden Material- und Fertigungskosten reduziert. Des Weiteren wird vorteilhaft eine Montage durch die Bauteilreduzierung erleichtert und Gewicht eingespart.

Bei einer Ausführungsform weist wenigstens eine der Druckscheiben ein

Wuchtelement auf. Die Druckscheiben weisen hierbei durch das Wuchtelement eine Doppelfunktion auf, wobei durch eine Bauteilreduzierung durch den Wegfall zusätzlicher Wuchtelemente der Aufbau des Rotors vereinfacht wird und

Herstellungskosten reduziert werden.

Die Druckscheibe und der Kurzschlussring können durch wenigstens ein elastisches Verbindungselement in axialer Richtung relativbeweglich verbunden sein. Dabei kann zwischen der Druckscheibe und dem Kurzschlussring ein

Ringspalt ausgebildet sein. Elastische Verbindungselemente in der Form von Stegen können dabei den Ringspalt überbrücken und die Druckscheibe und den Kurzschlussring in axialer Richtung relativbeweglich verbinden. Die Stege können dabei s-förmig ausgebildet sein. Durch die elastischen Verbindungselemente wird eine Ausdehnung der Kurzschlussstäbe in axialer Richtung ermöglicht. Die Verbindungselemente erlauben dabei einen axialen Versatz des Kurzschlussrings zur Druckscheibe. Vorteilhaft baut der Kurzschlussring bei einer Ausdehnung der Kurzschlussstäbe eine Gegenspannkraft, insbesondere eine Federkraft auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das elastische

Verbindungselement einen Bereich mit einer Materialschwächung zwischen der Druckscheibe und dem Kurzschlussring auf, der in axialer Richtung elastisch verformbar ist. Der Bereich mit der Materialschwächung kann eine umlaufende Nut umfassen, die sich in axialer Richtung zwischen der Druckscheibe und dem Kurzschlussring erstreckt. Durch die elastischen Verbindungselemente werden auftretende thermische Spannungen durch eine Ausdehnung der Kurzschlussstäbe in axialer Richtung ausgeglichen. Die Verbindungselemente erlauben dabei einen axialen Versatz, insbesondere einen Kippversatz, des Kurzschlussrings zur Druckscheibe. Vorteilhaft baut der Kurzschlussring bei einer Ausdehnung der Kurzschlussstäbe eine Gegenspannkraft, insbesondere eine Federkraft auf. In den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ist es denkbar und möglich, die Druckscheiben, die Blechlamellen der Blechlamellenpakete und die Kurzschlussringe aus für den jeweiligen Zweck optimierten Werkstoffen

darzustellen. Insbesondere können die Druckscheiben aus Stahl und die

Kurzschlussringe aus Kupfer- oder Aluminiumlegierungen sowie die Bleche der Blechlamellenpakete aus einem Elektrostahl gefertigt sein. Die Komponenten können dabei auch mit einem Kunststoff umspritzt sein. Insbesondere kann durch eine derartige Umspritzung jeweilig ein Kurzschlussring mit einer Druckscheibe zu einer einstückigen Ausbildung miteinander verbunden sein. Alternativ ist es möglich, wenn Druckscheibe und Kurzschlussring aus unterschiedlichem Material gefertigt sind, eine Druckscheibe mit einem Kurzschlussring zu um- bzw.

vergießen.

Ein nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft eine Asynchronmaschine mit einem Rotor der vorstehend genannten Art.

Ein weiterer nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung wenigstens einer Druckscheibe für einen Rotor einer Asynchronmaschine zusammen mit wenigstens einem in Umfangsrichtung der Druckscheibe

formschlüssig wirkenden Formschlusselement zur Übertragung eines

Drehmomentes zwischen einer Rotorwelle und magnetisch aktiven

Rotorelementen der Asynchronmaschine in Umfangsrichtung der Rotorwelle.

Vorzugsweise umfasst der Rotor einen gebauten Rotor oder einen Gussrotor, d.h. einen gegossenen oder gebauten Kurzschlusskäfig.

Kurzschlusskäfige können gebaut oder gegossen sein. Unter einem gebauten Kurzschlusskäfig ist ein Kurzschlusskäfig aus Kurzschlussstäben und -ringen zu verstehen, bei welchem der gesamte Kurzschlusskäfig oder Teile davon in oder an das Blechpaket ein bzw. angegossen werden. Ein gebauter Kurzschlusskäfig ist ein Käfig, bei welchem vorgefertigte Kurzschlusskäfigteile in bzw. an das

Rotorblechpaket eingebracht werden. Ein partiell gebauter und partiell

gegossener Kurzschlusskäfig kann als Mischform aus Guss und gebautem

Kurzschlusskäfig betrachtet werden. Beispielsweise ist eine solche Mischform ein aus eingeschobenen Kurzschlussstäben und angegossenen Kurzschlussringen gebildeter Kurzschlusskäfig. Die Erfindung bezieht sich sowohl auf gegossene, gebaute oder Mischformen von Kurzschlusskäfigen.

Vorzugsweise weisen die Druckscheiben, insbesondere bei Kurzschlusskäfigen in Gussbauweise, radial und/oder axial konische Formschlusselemente auf. Dies reduziert ein sich im Erstarrungsprozess durch Schrumpfung oder Schwund einstellendes Spiel zwischen Kurzschlusskäfig und Druckscheibe.

Durch diese Maßnahmen kann mit Vorteil eine zusätzliche axiale Druckspannung zwischen den jeweiligen Druckscheiben und dem Blechlamellenpaket aufgeprägt werden.

Zu den Vorteilen der Verwendung einer erfindungsgemäßen Druckscheibe für einen Rotor einer Asynchronmaschine wird auf die im Zusammenhang mit der dem Rotor erläuterten Vorteile verwiesen. Darüber hinaus kann die Verwendung alternativ oder zusätzlich einzelne oder eine Kombination mehrerer zuvor in Bezug auf den Rotor genannte Merkmale aufweisen.

Die Erfindung wird nachstehend mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die dargestellten Ausführungsformen stellen Beispiele dar, wie der erfindungsgemäße Rotor ausgestaltet sein kann.

In diesen zeigen,

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Blechlamellenpakets nach einem

erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 2a einen Längsschnitt eines Rotors mit innenliegenden

Kurzschlussringen nach einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 2b einen Detailansicht eines Längsschnittes eines

Formschlusselementes des Rotors nach Fig. 2a;

Fig. 3 eine Reihenfolge zur Montage des Rotors nach Fig. 2a und Fig. 2b; Fig. 4a eine Teilansicht eines Längsschnittes des Rotors nach Fig. 2a und Fig. 2b;

Fig. 4b eine Teilansicht eines Längsschnittes eines Rotors mit einem

innenliegenden Kurzschlussring und einem Ausgleichelement nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 4c eine Teilansicht eines Längsschnittes eines Rotors mit einem

innenliegenden Kurzschlussring und einem Ausgleichelement nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 4d eine Teilansicht eines Längsschnittes eines Rotors mit einem

außenliegenden Kurzschlussring nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 4e eine Teilansicht eines Längsschnittes eines Rotors mit einem

außenliegenden Kurzschlussring nach einem weiteren

erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 4f eine Teilansicht eines Längsschnittes eines Rotors, bei dem ein

Kurzschlussring und eine Druckscheibe einstückig ausgebildet sind, nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 4g eine Teilansicht eines Längsschnittes eines Rotors, bei dem ein

Kurzschlussring und eine Druckscheibe einstückig ausgebildet sind, nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 4h eine Teilansicht eines Längsschnittes eines Rotors, bei dem ein

Kurzschlussring und eine Druckscheibe einstückig ausgebildet sind, nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Druckscheibe mit Durchgangsöffnungen zur

Aufnahme von Kurzschlussstäben nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; Fig. 6 eine Vorderansicht einer Druckscheibe und eines Kurzschlussrings des Rotors nach Fig. 4d nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 7a eine Vorderansicht einer Druckscheibe mit radial ausgebildeten

Formschlusselementen nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 7b eine Vorderansicht eines Kurzschlussrings mit radial ausgebildeten

Formschlusselementen nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, und

Fig. 8 eine Vorderansicht eines Kurzschlussringes und einer Druckscheibe, die einstückig ausgebildet und durch elastische

Verbindungselemente verbunden sind, nach einem

erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Figur 9a-c zeigen Ausführungsbeispiele für gegossene Kurzschlusskäfige,

welche konische Formschlusselemente aufweisen.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht eines Blechlamellenpakets 11, das aus einer Vielzahl von einzelnen Blechlamellen gebildet ist. Das Blechlamellenpaket 11 weist eine zentrale Durchgangsöffnung auf. Gemäß Fig. 1 ist die zentrale

Durchgangsöffnung kreisförmig ausgebildet. Die zentrale Durchgangsöffnung kann auch eine andere geometrische Form, bspw. eine mehreckige Form oder eine Freiform aufweisen.

Ferner weist jede Blechlamelle des Blechlamellenpakets 11 in einem äußeren Flächenbereich eine Vielzahl von weiteren Durchgangsöffnungen zur Aufnahme von Kurzschlussstäben 12 auf. Die weiteren Durchgangsöffnungen sind dabei durch Nuten gebildet, die eine längliche Form aufweisen. Die Nuten können auch eine andere geometrische Form und/oder eine Freiform aufweisen. Die Nuten sind in der jeweiligen Blechlamelle die zentrale Durchgangsöffnung radial umlaufend ausgebildet. Die Nuten sind dabei gleichmäßig verteilt um die zentrale

Durchgangsöffnung angeordnet. Die Nuten können auch anders, insbesondere gebündelt, verteilt um die zentrale Durchgangsöffnung der jeweiligen

Blechlamelle angeordnet sein. Die Blechlamellen des Blechlamellenpakets 11 sind derart aneinander gestapelt, dass die zentrale Durchgangsöffnung und die Nuten der Blechlamellen fluchtend zueinander angeordnet sind.

Gemäß Fig. 2a ist ein Längsschnitt eines Rotors gezeigt. Der Rotor umfasst eine Rotorwelle 10, zwei Druckscheiben 15, 16 und ein Blechlamellenpaket 11 gemäß Fig. 1. Ferner weist der Rotor einen Kurzschlusskäfig auf. Der Kurzschlusskäfig ist dabei durch mehrere Kurzschlussstäbe 12 und zwei Kurzschlussringe 13, 14 gebildet.

Der Kurzschlusskäfig ist einstückig, insbesondere aus einem Guss ausgebildet.

Der Kurzschlusskäfig kann auch mehrteilig, insbesondere mehrstückig ausgebildet sein. Die Kurzschlussstäbe 12 sind in Nuten des Blechlamellenpakets 11

eingebettet und erstrecken sich durch das gesamte Blechlamellenpaket 11.

Jeweils ein Kurzschlussring 13, 14 des Kurzschlusskäfigs ist an jeweils einer Stirnseite des Blechlamellenpakets 11 angeordnet. Der Kurzschlussring 13, 14 liegt mit einer Innenseite direkt am Blechlamellenpaket 11 an. Die Innenseite des Kurzschlussrings 13, 14 ist dem Blechlamellenpaket 11 in axialer Längsrichtung der Rotorwelle 10 zugewandt. Der jeweilige Kurzschlussring 13, 14 begrenzt das Blechlamellenpaket 11 seitlich in Längsrichtung der Rotorwelle 10.

Das Blechlamellenpaket 11 und die Rotorwelle 10 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei das Blechlamellenpaket 11 auf die Rotorwelle 10

aufgeschoben ist. Zwischen der zentralen Durchgangsöffnung des

Blechlamellenpakets 11 und der Rotorwelle 10 ist dabei Spiel oder ein Spalt 18, insbesondere ein Luftspalt ausgebildet.

Ebenso ist der Kurzschlussring 13, 14 koaxial zur Rotorwelle 10 angeordnet.

Dabei ist die zentrale Durchgangsöffnung des Kurzschlussrings 13, 14 größer als ein Außendurchmesser der Rotorwelle 10 ausgebildet. Zwischen einer Innenfläche der zentralen Durchgangsöffnung des Kurzschlussrings 13, 14 und einer

Außenfläche der Rotorwelle 10 ist ebenso ein Spiel oder Spalt, insbesondere ein Luftspalt ausgebildet.

Die Kurzschlussringe 13, 14 weisen jeweils an einer Außenseite mehrere

Formschlusselemente 17 auf. Die Formschlusselemente 17 erstrecken sich dabei parallel zur Drehachse der Rotorwelle 10. Die Außenseite des Kurzschlussrings 13, 14 ist dem Blechlamellenpaket 11 in axialer Längsrichtung der Rotorwelle 10 abgewandt. Die Formschlusselemente 17 weisen eine rechteckige Längsquerschnittsform auf. Beispielsweise sind die Formschlusselemente 17 daher zylinderförmig, rechteckförmig oder dreieckförmig ausgebildet. Die

Formschlusselemente 17 können auch eine andere Querschnittsform, bspw. eine L-Form oder eine C-Form aufweisen.

Die Druckscheiben 15, 16 weisen jeweils eine zentrale Durchgangsöffnung auf.

Des Weiteren umfasst die jeweils eine Druckscheibe 15, 16 Formschlusselemente 17, die an einer Stirnseite der Druckscheibe 15, 16 angeordnet sind. Die

Formschlusselemente 17 der Druckscheibe 15, 16 sind dabei zu den

Formschlusselementen 17 des jeweiligen Kurzschlussrings 13, 14 komplementär ausgebildet. Die jeweils gegenüber angeordneten Formschlusselemente 17 können auch eine voneinander abweichende, insbesondere eine nicht- komplementär zueinander ausgebildete, Form aufweisen. Die

Formschlusselemente 17 verbinden die Druckscheibe 15, 16 und den

Kurzschlussring 13, 14, wobei die Druckscheibe 15, 16 in axialer Längsrichtung der Rotorwelle 10 am Kurzschlussring 13, 14 anliegt. Die Druckscheibe 15, 16 ist mit dem Kurzschlussring 13, 14 durch die Formschlusselemente 17 zur

Übertragung des Drehmoments in Umfangsrichtung der Rotorwelle 10

formschlüssig, insbesondere drehfest verbunden.

Die Druckscheibe 15, 16 weist von der zentralen Durchgangsöffnung radial nach außen eine Materialverringerung auf. Dadurch werden im Betrieb die auftretenden Fliehkräfte reduziert und die Lebensdauer des Rotors erhöht. Ferner werden dadurch die auftretenden Radialkräfte auf die Formschlusselemente 17 verringert. Die Druckscheibe 15, 16 kann zur Verringerung der auftretenden Fliehkräfte auch andere und/oder zusätzliche fliehkraftverringernde konstruktive Merkmale aufweisen. Die jeweilige Druckscheibe 15, 16 ist mit der Rotorwelle 10

drehmomentschlüssig verbunden. Die drehmomentschlüssige Verbindung kann formschlüssig und/oder kraftschlüssig ausgebildet sein. Die jeweilige

Druckscheibe 15, 16 kann auch zusätzlich mit der Rotorwelle 10 stoffschlüssig verbunden sein. Des Weiteren ist zur Verbindung der jeweiligen Druckscheibe 15, 16 mit der Rotorwelle 10 eine Kombination der vorstehend genannten

Verbindungsarten denkbar.

Wie in Fig. 2a gezeigt, sind die Kurzschlussringe 13, 14 in axialer Richtung zwischen den Druckscheiben 15, 16 und dem Blechlamellenpaket 11 angeordnet. Die axiale Richtung entspricht dabei der Längsrichtung der Rotorwelle 10. Die Druckscheiben 15, 16 werden auf die Rotorwelle 10 aufgepresst und an die Kurzschlussringe 13, 14 angepresst. Die Kurschlussringe 13, 14 und das

Blechlamellenpaket 11 sind zwischen den Druckscheiben 15, 16 eingeklemmt bzw. eingespannt. Somit entsteht eine axiale Pressverbindung zwischen den

Druckscheiben 15, 16, der Kurzschlussringe 13, 14 und des Blechlamellenpakets 11. Auf die Montagereihenfolge wird später näher eingegangen.

Das zu übertragende Drehmoment wird dabei von den Kurzschlussstäben 12 über die Formschlusselemente 17 der Kurzschlussringe 13, 14 in die Druckscheiben 15, 16 eingeleitet. Durch die Druckscheiben 15, 16 wird das Drehmoment auf die Rotorwelle 10 übertragen.

Fig. 2b zeigt eine formschlüssige Verbindung der Formschlusselemente 17 gemäß Fig. 2a. Das Formschlusselement 17 des Kurzschlussrings 13 weist eine

Materialausnehmung an einer Basis des Formschlusselements 17 auf. Die

Materialausnehmung ist dabei durch eine spanaufnehmende Tasche 20 gebildet. Die Tasche 20 erstreckt sich dabei entlang des Formschlusselements 17 in den Kurzschlussring 13 in axialer Längsrichtung der Rotorwelle 10. Die Tasche 20 kann im Kurzschlussring 13 das Formschlusselement 17 vollständig umlaufend oder abschnittsweise umlaufend ausgebildet sein. Die Tasche 20 ist neben dem Formschlusselement 17 ausgebildet. Die Tasche 20 kann auch das

Formschlusselement 17 abschnittsweise hinterschneidend im Kurzschlussring 13 ausgebildet sein.

Beim Fügen des Formschlusselements 17 des Kurzschlussrings 13 mit dem

Formschlusselement 17 der Druckscheibe 15 wird wenigstens ein

Formschlusselement 17 plastisch oder elastisch verformt. Die Tasche 20 nimmt dabei das verformte Material, beispielsweise Späne, des Formschlusselements 17 auf. Die Tasche 20 bildet einen Materialraum zur Aufnahme des verformten Materials. Hierbei ist vorteilhaft, dass beim Fügen keine unzulässigen

Materialspannungen auftreten und somit eine Beschädigung des

Formschlusselements verhindert wird. Ferner wird dadurch eine Pressverbindung zwischen den Formschlusselementen hergestellt.

Wie in Fig. 2b gezeigt, bildet das Formschlusselement 17 des Kurzschlussrings 13 einen stiftartigen Vorsprung und das Formschlusselement 17 der Druckscheibe 15 eine stiftartige Ausnehmung. Im gefügten Zustand bilden die

Formschlusselemente 17 eine Nut/Feder-Verbindung zwischen der Druckscheibe 15 und dem Kurzschlussring 13. Das Formschlusselement 17 der Druckscheibe 15 und das Formschlusselement 17 des Kurzschlussrings 13 sind dabei einander direkt gegenüber angeordnet. Die Formschlusselemente 17 der Druckscheibe 15 und des Kurzschlussrings 13 können dabei koaxial zueinander angeordnet sein. Dies setzt eine rotationssymmetrische Ausbildung der Formschlusselemente 17 voraus.

Wie in Fig. 2b gut erkennbar, greifen die Formschlusselemente 17 der

Druckscheibe 15 und des Kurzschlussrings 13 ineinander. Die jeweils gegenüber angeordneten Formschlusselemente 17 können komplementär zueinander ausgebildet sein. Die jeweils gegenüber angeordneten Formschlusselemente 17 können auch eine voneinander abweichende, insbesondere eine nicht- komplementär zueinander ausgebildete, Form aufweisen.

Beim Fügen des Formschlusselements 17 des Kurzschlussrings 13 mit dem Formschlusselement 17 der Druckscheibe 15 kann eine plastische Verformung eines und/oder beider Formschlusselemente 17 erfolgen. Der Kurzschlussring 13 ist dabei mit der Druckscheibe 15 kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden. Die Formschlusselemente 17 der Druckscheibe 16 und des

Kurzschlussrings 14 sowie deren Verbindung sind identisch den vorstehend beschrieben Formschlusselementen 17 der Druckscheibe 15 und des

Kurzschlussrings 13 ausgebildet.

Gemäß Fig. 3 ist eine Reihenfolge der Montageschritte beim Zusammenbau eines erfindungsgemäßen Rotors gezeigt. Dabei werden die Rotorbestandteile, wie in Fig. 1 bis Fig. 2b vorstehend beschrieben, auf eine Rotorwelle 10 montiert. In einem ersten Montageschritt wird die Druckscheibe 15 durch Fügen mit der Rotorwelle 10 drehmomentschlüssig verbunden. In einem zweiten Montageschritt wird das Blechlamellenpaket 11 durch die Formschlusselemente 17 des

Kurzschlussrings 13 mit der Druckscheibe 15 in Umfangsrichtung der Rotorwelle formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden. Die Formschlusselemente 17 zentrieren dabei das Blechlamellenpaket 11 und die Rotorwelle 10. Mit anderen Worten werden das Blechlamellenpaket 11 und die Rotorwelle 10 dadurch zentriert zueinander ausgerichtet. In einem dritten Montageschritt wird anschließend die Druckscheibe 16 durch die Formschlusselemente 17 in Umfangsrichtung der Rotorwelle mit dem Kurzschlussring 14 formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden. Dabei wird die Druckscheibe 16 mit der Rotorwelle 10 drehmomentschlüssig verbunden. Die Druckscheibe 16 presst dadurch den Kurzschlussring 14, 16 und das Blechlamellenpaket 11 gegen die Stirnseite der Druckscheibe 17. Somit entsteht eine axiale Pressverbindung, bei der die Druckscheiben 15, 16 die Kurzschlussringe 13, 14 gegen das

Blechlamellenpaket 11 pressen. Die Montage ist nicht auf die vorstehend beschriebene Reihenfolge eingeschränkt. Die Rotorbestandteile können auch in einer anderen Reihenfolge auf die Rotorwelle 10 montiert werden.

In der nachfolgenden Beschreibung der Fig. 4a bis Fig. 4f ist die Ausbildung des Blechlamellenpakets 11 sowie dessen Anordnung auf der Rotorwelle 10 identisch dem Blechlamellenpaket 11 gemäß Fig. 1, Fig. 2a und Fig. 3. Ferner entspricht die drehfeste bzw. drehmomentschlüssige Verbindung der Druckscheibe 15 mit der Rotorwelle 10, wie in Fig. 2a beschrieben, der drehfesten Verbindung der Druckscheibe 15 mit der Rotorwelle 10 gemäß Fig. 4a bis Fig. 4h. Des Weiteren entspricht die nachfolgende Beschreibung der Fig. 4a bis Fig. 4h in Bezug auf die Druckscheibe 15 und den Kurzschlussring 13 der Beschreibung der Druckscheibe 16 und des Kurzschlussrings 14. Beispielsweise betrifft dies die Ausbildungen und die Anordnungen der Druckscheibe 15 und des Kurzschlussrings 13 sowie die Verläufe der zu übertragenden Drehmomente von den Kurzschlussstäben 12 über den Kurzschlussring 13 und die Druckscheibe 15 auf die Rotorwelle 10.

Fig. 4a bis Fig. 4c zeigen jeweils einen Rotor mit einem Kurzschlussring 13, der in axialer Richtung innerhalb der Druckscheibe 15 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Kurzschlussring 13 zwischen der Druckscheibe 15 und dem

Blechlamellenpaket 11 angeordnet. In Fig. 4a ist eine Teilansicht eines

Längsschnitts des Rotors gemäß Fig. 2a, wie vorstehend beschrieben, gezeigt.

Das Drehmoment wird hierbei von den Kurzschlussstäben 12 über die

Formschlusselemente 17 des Kurzschlussrings 13 in die Druckscheibe 15 eingeleitet. Durch die Druckscheibe 15 wird das Drehmoment auf die Rotorwelle 10 übertragen.

Fig. 4b zeigt eine Teilansicht eines Rotors, bei dem die Kurzschlussstäbe 12 und ein Kurzschlussring 13 getrennt ausgebildet sind. Der Kurzschlussring 13 ist dabei als separates Rotorelement ausgebildet. Der Kurzschlussring 13 weist

Durchgangsöffnungen zur Aufnahme der Kurzschlussstäbe 12 auf. Der Kurzschlussring 13 ist dabei mit dem jeweiligen Kurzschlussstab 12 drehfest verbunden. Die drehfeste Verbindung kann dabei formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig ausgebildet sein.

Die Druckscheibe 15 weist ein Formschlusselement 17 auf, das durch eine profilierte Mantelfläche der Druckscheibe 15 gebildet ist und sich radial zur Drehachse der Rotorwelle 10 erstreckt. Der Kurzschlussring 13 weist dabei eine zentrale Durchgangsöffnung auf, die eine komplementäre Profiloberfläche zur profilierten Mantelfläche der Druckscheibe 15 bildet. Das Formschlusselement 17 kann dabei ein Polygonprofil bilden. Der Kurzschlussring 13 und die Druckscheibe 15 sind formschlüssig, insbesondere drehfest miteinander verbunden. Das Formschlusselement 17 verbindet die Druckscheibe 15 und das

Blechlamellenpaket 11, wobei die Druckscheibe 15 in axialer Richtung am

Blechlamellenpaket 11 anliegt. Die Drehmomentübertragung erfolgt wie in Fig. 4a vorstehend beschrieben.

Der Kurzschlussringe 13 und die Druckscheibe 15 sind in axialer Richtung relativ zu einander beweglich. Das Formschlusselement 17 ist für eine axiale

Relativbewegung zwischen dem Kurzschlussring 13 und der Druckscheibe 15 angepasst. Des Weiteren ist ein Ausgleichselement 21 zwischen dem

Kurzschlussring 13 und der Druckscheibe 15 zum Ausgleich der axialen

Relativbewegung angeordnet. Das Ausgleichselement 21 umfasst ein

Federelement, das den Kurzschlussring 13 mit einer in axialer Richtung wirkenden Federkraft beaufschlagt. Die Druckscheibe 15 weist einen Steg auf, an dem das Federelement anliegt. Der Steg bildet dabei eine Gegendruckfläche des

Federelements. Bei einer axialen Bewegung des Kurzschlussrings 13 wird das Federelement gegen die Gegendruckfläche der Druckscheibe 15 verformt und somit die Federkraft erhöht.

Gemäß Fig. 4b wird das Drehmoment von den Kurzschlussstäben 12 über die drehfeste Verbindung der Kurzschlussstäbe 12 mit dem Kurzschlussring 13 und über die profilierte Mantelfläche in die Druckscheibe 15 radial eingeleitet. Durch die Druckscheibe 15 wird anschließend das Drehmoment auf die Rotorwelle 10 übertragen.

Der Rotor gemäß Fig. 4c unterscheidet sich vom Rotor gemäß Fig. 4b darin, dass die Kurzschlussstäbe 12 durch die Druckscheibe 15 geführt sind, wobei die Kurzschlussstäbe 12 und die Druckscheibe 15 in axialer Richtung relativbeweglich sind. Zwischen dem jeweiligen Kurzschlussstab 12 und der Druckscheibe 15 ist dabei ein Spalt oder Spiel ausgebildet. Die Kurzschlussstäbe 12 können hierbei durch das Ausgleichselement 21 geführt sein. Dabei kann ebenso ein Spalt oder Spiel zwischen dem jeweiligen Kurzschlussstab 12 und dem Ausgleichselement 21 ausgebildet sein. Das Ausgleichselement 21 kann auch derart ausgebildet sein, dass dieses zwischen den Kurzschlussstäben 12 dazwischenliegend angeordnet ist.

Ferner weist die Druckscheibe 15 Formschlusselemente 17 auf, die an der Stirnseite der Druckscheibe 15 ausgebildet sind und sich in axialer Längsrichtung der Rotorwelle 10 erstrecken. Die Formschlusselemente 17 verbinden die

Druckscheibe 15 und das Blechlamellenpaket 11, wobei die Druckscheibe 15 in axialer Richtung am Blechlamellenpaket 11 anliegt. Die Formschlusselemente 17 können dabei wie das Formschlusselement 17 gemäß der Fig. 2a und Fig. 2b ausgebildet sein. Die Formschlusselemente 17 können aber auch andersförmig und/oder andersausgerichtet ausgebildet sein. Die Drehmomentübertragung erfolgt wie in Fig. 4a vorstehend beschrieben. Ein Teil des zu übertragenden Drehmoments kann dabei auch über die Formschlusselemente 17 an der

Stirnseite der Druckscheibe 15 auf die Rotorwelle 10 übertragen werden.

Fig. 4d und Fig. 4e zeigen jeweils einen Rotor mit einem Kurzschlussring 13, der außerhalb der Druckscheibe 15 in axialer Gegenrichtung zum Blechlamellenpaket 11 angeordnet ist. Die Druckscheibe 15 ist dabei in axialer Richtung zwischen dem Blechlamellenpaket 11 und dem Kurzschlussring 13 angeordnet. Der Rotor gemäß Fig. 4d und Fig. 4e kann tangentiale Formschlusselemente 17 umfassen, auf die in Fig. 6 später näher eingegangen wird.

Fig. 4d zeigt dabei eine Teilansicht eines Rotors, bei dem die Kurzschlussstäbe 12 und ein Kurzschlussring 13 getrennt ausgebildet sind. Der Kurzschlussring 13 ist dabei als separates Rotorelement ausgebildet. Der Kurzschlussring 13 weist Durchgangsöffnungen zur Aufnahme der Kurzschlussstäbe 12 auf. Der

Kurzschlussring 13 ist dabei mit dem jeweiligen Kurzschlussstab 12 drehfest verbunden. Die drehfeste Verbindung kann dabei formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig ausgebildet sein. Die Druckscheibe 15 weist ein Formschlusselement 17 auf, das durch eine profilierte Mantelfläche der Druckscheibe 15 gebildet ist und sich radial zur Drehachse der Rotorwelle 10 erstreckt. Der Kurzschlussring 13 weist dabei eine zentrale Durchgangsöffnung auf, die eine komplementäre Profiloberfläche zur profilierten Mantelfläche der Druckscheibe 15 bildet. Das Formschlusselement 17 kann dabei ein Polygonprofil bilden. Der Kurzschlussring 13 und die Druckscheibe 15 sind formschlüssig, insbesondere drehfest miteinander verbunden. Das

Formschlusselement 17 verbindet die Druckscheibe 15 und das

Blechlamellenpaket 11, wobei die Druckscheibe 15 in axialer Richtung am

Blechlamellenpaket 11 anliegt.

Der Kurzschlussringe 13 und die Druckscheibe 15 sind in axialer Richtung relativ zu einander beweglich. Das Formschlusselement 17 ist dabei für eine axiale Relativbewegung zwischen dem Kurzschlussring 13 und der Druckscheibe 15 angepasst.

Die Druckscheibe 15 gemäß Fig. 4d weist an einer außenangeordneten

Seitenfläche wenigstens ein Wuchtelement auf. Das Wuchtelement kann dabei durch eine Wuchtmarke in Form einer Wuchtbohrung ausgebildet sein. Das Wuchtelement kann auch durch eine Wuchtrille oder eine Wuchtnut gebildet sein. Die Druckscheibe 15 kann auch Wuchtelemente aufweisen, die durch eine andere Form gebildet sind. Wie in Fig. 4d gut erkennbar, weist die Druckscheibe 15 ferner einen Verstärkungsring 22 auf, der den Kurzschlussring 13 radial außen hält. Der Verstärkungsring 22 kann dabei die Druckscheibe 15 und/oder den Kurzschlussring 13 außenumfänglich vollständig oder abschnittsweise radial umschließen. Der Verstärkungsring 22 kann hierbei durch einen Armierungsring gebildet sein. Im Betrieb auftretenden Fliehkräfte des Kurzschlussrings 13 werden durch den Verstärkungsring 22 aufgenommen und direkt in die Druckscheibe 15 eingeleitet. Die Kurzschlussstäbe 12 werden dadurch entlastet. Die

Drehmomentübertragung erfolgt wie in Fig. 4a vorstehend beschrieben.

Der Rotor gemäß Fig. 4e unterscheidet sich vom Rotor gemäß Fig. 4d lediglich darin, dass die Druckscheibe 15 eine ringförmige Hinterschneidung aufweist, die den Kurzschlussring 13 radial innen hält. Die Hinterschneidung kann durch eine umlaufende Nut gebildet sein. Ferner weist ein Kurzschlussring 13 einen Steg auf, der zur Hinterschneidung der Druckscheibe 15 komplementär ausgebildet ist. Der Steg des Kurschlussrings 13 und die Hinterschneidung der Druckscheibe 15 bilden dabei eine formschlüssige Verbindung. Hierbei werden die im Betrieb des Rotors auftretenden Fliehkräfte im Kurzschlussring 13 direkt in die Druckscheibe 15 eingeleitet und somit die Kurzschlussstäbe 12 entlastet. Ferner weist die

Druckscheibe 15 Formschlusselemente 17 auf, die wie in Fig. 4c beschrieben ausgebildet bzw. angeordnet sind. Die Drehmomentübertragung erfolgt wie in Fig. 4a vorstehend beschrieben. Ein Teil des Drehmoments kann dabei auch über die Formschlusselemente 17 an der Stirnseite der Druckscheibe 15 auf die Rotorwelle 10 übertragen werden.

Fig. 4f bis Fig. 4h zeigen jeweils einen Rotor, bei dem der Druckscheibe 15 und der Kurzschlussring 13 einstückig ausgebildet sind. Der Kurzschlussring 13 weist Durchgangsöffnungen zur Aufnahme der Kurzschlussstäbe 12 auf. Der

Kurzschlussring 13 ist dabei mit dem jeweiligen Kurzschlussstab 12 drehfest verbunden. Die drehfeste Verbindung kann dabei formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig ausgebildet sein. Die Druckscheibe 15 und der Kurzschlussring 13 sind dabei durch ein oder mehrere elastische

Verbindungselemente 24 in axialer Richtung relativbeweglich verbunden. Erfolgt daher durch Temperaturänderungen im Betrieb des Rotors eine thermische Ausdehnung der Kurzschlussstäbe 12 wird diese durch die elastischen

Verbindungselemente 24 kompensiert. Ferner weist die Druckscheibe 15 gemäß Fig. 4f bis Fig. 4h Formschlusselemente 17 auf, die an der Stirnseite der

Druckscheibe 15 ausgebildet sind und sich in axialer Längsrichtung der Rotorwelle 10 erstrecken. Die Ausbildung und Anordnung der Formschlusselemente 17 entspricht dabei der in Fig. 4c beschriebenen Ausbildung und Anordnung der Formschlusselemente 17. Hierbei kann ein Teil des zu übertragenden

Drehmoments über die an der Stirnseite der Druckscheibe 15 ausgebildeten Formschlusselemente 17 auf die Rotorwelle 10 übertragen werden.

Wie in Fig. 4f gezeigt, ist der Kurzschlussring 13 radial außen an der

Druckscheibe 15 ausgebildet. Der Kurzschlussring 13 liegt dabei mit einer innenangeordneten Stirnseite am Blechlamellenpaket 11 in axialer Richtung an. Der Kurzschlussring 13 kann auch einen Spalt oder Spiel zwischen der

innenangeordneten Stirnseite und dem Blechlamellenpaket 11 in axialer Richtung aufweisen. Ferner liegt die Druckscheibe 15 direkt am Blechlamellenpaket 11 an.

Zwischen dem Kurzschlussring 13 und der Druckscheibe 15 ist des Weiteren ein Ringspalt 25 ausgebildet. Dabei überbrücken die elastischen Verbindungselemente 24 in der Form von Stegen 26 den Ringspalt 25. Die Stege 26 verbinden die Druckscheibe 15 und den Kurzschlussring 13 in axialer Richtung relativbeweglich. Auf die Ausführung einer Verbindung des Kurzschlussrings 13 und der Druckscheibe 15 durch Stege 26 in vorstehend genannter Art wird in der Beschreibung der Fig. 8 später näher eingegangen.

Gemäß Fig. 4f wird das Drehmoment von den Kurzschlussstäben 12 über den Kurzschlussring 13 durch die Stege 26 in die Druckscheibe 15 eingeleitet und anschließend von der Druckscheibe 15 auf die Rotorwelle 10 übertragen.

In Fig. 4g und Fig. 4h ist jeweils ein Rotor gezeigt, bei dem ein Kurzschlussring 13 außerhalb der Druckscheibe 15 in axialer Gegenrichtung zum

Blechlamellenpaket 11 angeordnet ist. Die Druckscheibe 15 ist dabei zwischen dem Kurzschlussring 13 und dem Blechlamellenpaket 11 angeordnet. Die

Druckscheibe 15 liegt an dem Blechlamellenpaket 11 in axialer Richtung an. Die jeweiligen elastischen Verbindungselemente 24 gemäß Fig. 4g und Fig. 4h weisen einen Bereich mit einer Materialschwächung 27 zwischen der Druckscheibe 15 und dem Kurzschlussring 13 auf, der in axialer Richtung elastisch verformbar ist. Der Bereich mit der Materialschwächung 27 umfasst dabei eine umlaufende Nut 28, die sich in axialer Richtung zwischen der Druckscheibe 15 und dem

Kurzschlussring 13 erstreckt. Die Materialschwächung 27 kann auch

abschnittsweise radial und/oder axial zwischen dem Kurzschlussring 13 und der Druckscheibe 15 ausgebildet sein.

Gemäß Fig. 4g ist die Materialschwächung 27 zwischen dem Kurzschlussring 13 und der Druckscheibe 15 ausgebildet. Die Materialschwächung 27 ist dabei L- förmig ausgebildet, wobei sich ein Längsschenkel der Materialschwächung 27 von einem Umfang des Kurzschlussrings 13 radial nach innen erstreckt. Der

Längsschenkel der Materialschwächung kann dabei radial umlaufend ausgebildet sein. Ein kurzer Schenkel der L-förmigen Materialschwächung 27 erstreckt sich dabei in axialer Richtung nach außen von der Druckscheibe 15 in den

Kurzschlussring 13. Der kurze Schenkel der Materialschwächung 27 ist durch die umlaufende Nut 28 gebildet. Die umlaufende Nut 28 begrenzt dabei das elastische Verbindungselement 24. Die umlaufende Nut 28 bildet eine axiale Materialeinschnürung des Kurzschlussrings 13. Die Materialschwächung 27 ist integral zwischen der Druckscheibe 15 und dem Kurzschlussring 13 ausgebildet. In Fig. 4h ist eine Materialschwächung 27 gezeigt, bei der die umlaufende Nut 28 in axialer Richtung nach außen offen ausgebildet ist. Die umlaufende Nut 28 erstreckt sich dabei von einer außenliegenden Stirnseite des Kurzschlussrings 13 in axialer Richtung zur Druckscheibe 15. Die umlaufende Nut 28 erstreckt sich dabei in axialer Richtung in den Kurzschlussring 13. Die umlaufende Nut 28 ist somit in axialer Richtung außenliegend angeordnet. Zwischen dem

Kurzschlussring 13 und der Druckscheibe 15 ist eine weitere Materialschwächung 27 ausgebildet, die sich von einem Umfang des Kurzschlussrings 13 radial nach innen erstreckt. Die umlaufende Nut 28 und die weitere Materialschwächung 27 begrenzen das elastische Verbindungselement 24.

Gemäß Fig. 5 ist eine Vorderansicht einer Druckscheibe 15, 16 mit mehreren Durchgangsöffnungen gezeigt. Die Durchgangsöffnungen sind durch

Formschlusselemente 17 gebildet. Die Formschlusselemente 17 sind jeweils rautenförmig ausgebildet. Die Formschlusselemente 17 können auch

dreieckförmig, rechteckförmig oder im Wesentlichen rund ausgebildet sein. Die Formschlusselemente 17 können identisch ausgebildet sein. Ebenso können die Formschlusselemente 17 voneinander unterschiedlich ausgebildet sein. Die Druckscheibe 15, 16 weist eine zentrale Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer Rotorwelle 10 auf. Die Formschlusselemente 17 sind dabei die zentrale

Durchgangsöffnung radial umlaufend in der Druckscheibe 15, 16 ausgebildet.

In Fig. 6 ist eine Druckscheibe 15, 16 und ein Kurzschlussring 13, 14 gemäß Fig. 4d gezeigt. Die Druckscheibe 15, 16 und der Kurzschlussring 13, 14 weist dabei jeweils Formschlusselemente 17 auf, die einen keilartigen Vorsprung oder eine keilartige Ausnehmung bilden. Die Formschlusselemente 17 der Druckscheibe 15, 16 und die Formschlusselemente 17 des Kurschlussrings 13, 14 sind dabei jeweils komplementär zueinander ausgebildet. Zur Übertragung des Drehmoments greifen die Formschlusselemente 17 der Druckscheibe 15, 16 und des

Kurzschlussrings 13, 14 ineinander. Die Formschlusselemente 17 der

Druckscheibe 15, 16 und des Kurzschlussrings 13, 14 sind dabei tangential, insbesondere außenumfänglich angeordnet. Mit anderen Worten sind die

Formschlusselemente 17 der Druckscheibe 15, 16 und des Kurzschlussrings 13, 14 radial in Richtung der Drehachse der Rotorwelle 10 ausgebildet. Die

Formschlusselemente 17 können auch parallel zueinander oder andersangeordnet ausgebildet sein. Die Druckscheibe 15, 16 gemäß Fig. 6 weist auf einer Stirnseite Wuchtelemente, wie in Fig. 4d vorstehend beschrieben auf.

Fig. 7a zeigt eine Druckscheibe 15, 16 mit einer zentralen Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer Rotorwelle 10 und Nuten zur Aufnahme von Kurzschlussstäben 12. Die Nuten sind dabei die zentrale Durchgangsöffnung radial umlaufend in der Druckscheibe 15, 16 ausgebildet. Die Ausführung der Nuten entspricht der in Fig. 1 vorstehend beschriebenen Nuten der Blechlamellen.

Die Druckscheibe 15, 16 weist um die zentrale Durchgangsöffnung

Formschlusselemente 17 auf, die durch eine profilierte Mantelfläche der

Druckscheibe 15 gebildet sind. Fig. 7a zeigt dabei ein Querschnittsprofil der profilierten Mantelfläche. Die profilierte Mantelfläche ist dabei wie in Fig. 4b und Fig. 4d beschrieben ausgebildet bzw. angeordnet.

Fig. 7b zeigt einen Kurzschlussring 13, 14 mit Nuten zur Aufnahme von

Kurschlussstäben 12. Die Nuten sind dabei komplementär zu den Nuten der Blechlamellen gemäß Fig. 1 ausgebildet. Der Kurzschlussring weist

Formschlusselemente 17 auf, die zu der profilierten Mantelfläche der

Druckscheibe 15, 16 gemäß Fig. 7a komplementär ausgebildet sind.

Nach dem Fügen des Kurzschlussrings 13, 14 auf die Druckscheibe 15, 16 greifen die Formschlusselemente 17, insbesondere die profilierten Mantelflächen, ineinander, wodurch eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung hergestellt wird. Das Drehmoment wird von den Kurzschlussstäben 12 durch den Kurzschlussring 13, 14 somit annähernd verlustfrei in die Druckscheibe 15, 16 eingeleitet.

Gemäß Fig. 8 ist eine Vorderansicht eines Kurzschlussrings 13, 14 und einer Druckscheibe 15, 16 gezeigt, die einstückig ausgebildet und durch elastische Verbindungselemente 24 miteinander verbunden sind. Der Kurzschlussring 13, 14 und die Druckscheibe 15, 16 weisen dabei eine Kreisringform auf, wobei einen Innendurchmesser des Kurschlussrings 13, 14 größer ist als ein

Außendurchmesser der Druckscheibe 15, 16. Der Kurschlussring 13, 14 und die Druckscheibe 15, 16 sind koaxial zueinander angeordnet. Zwischen dem

Kurzschlussring 13, 14 und der Druckscheibe 15, 16 ist dabei ein Ringspalt 25 ausgebildet, wobei der Kurzschlussring 13, 14 und die Druckscheibe 15, 16 durch die elastischen Verbindungselemente 24 in Form von Stegen 26, wie in Fig. 4f vorstehend beschrieben, verbunden sind. Die Druckscheibe 15, 16 weist eine zentrale Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer Rotorwelle 10 auf. Der

Kurzschlussring 13, 14 weist Nuten auf, die zu den Nuten der Blechlamellen gemäß Fig. 1 komplementär ausgebildet sind. Die Ausführung der Nuten entspricht daher der Nuten gemäß Fig. 1.

Die Stege 26 können s-förmig ausgebildet sein. Die Stege 26 verbinden die Druckscheibe 15 und den Kurzschlussring 13, 14 in axialer Richtung

relativbeweglich. Mit anderen Worten ist der Kurzschlussring 13, 14 in

Längsrichtung der Rotorwelle 10 gegenüber der Druckscheibe 15, 16 in axialer Richtung bewegbar ausgebildet. Die Stege 26 können auch zur zentralen

Durchgangsöffnung radial zulaufend ausgebildet sein. Ferner können die Stege 26 geradlinig und/oder gekrümmt ausgebildet sein. Die Stege 26 können auch andere Formen und/oder Stegverläufe aufweisen.

Generell ist der Kurzschlussring 13, 14 in der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele nicht auf eine Ringform eingeschränkt. Der Kurzschlussring 13, 14 kann eine dreieckige, rechteckige oder vieleckige Geometrieform

aufweisen. Ferner kann der Kurzschlussring 13, 14 eine Kreisform, Kreisringform oder eine andere geometrische Form aufweisen. Der Kurzschlussring 13, 14 kann dabei einteilig, insbesondere einstückig, oder mehrteilig, insbesondere

mehrstückig ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann der Kurzschlussring 13,

14 als Einzelteil ausgebildet sein oder durch mehrere Kurzschlussringabschnitte bzw. mehrere Kurschlussringelemente gebildet sein. Die jeweiligen

Kurzschlussringabschnitte können dabei jeweils mit einem Kurzschlussstab einstückig ausgebildet sein. Die Ausbildung des Kurschlussrings 13, 14 ist nicht auf die vorstehend genannten Ausführungen eingeschränkt. Der Kurzschlussring 13, 14 kann daher Formen und Ausbildungen aufweisen, die nicht explizit in der vorstehenden Beschreibung genannt sind. Ferner können sich generell die Druckscheibe 15 mit dem Kurzschlussring 13 von der Druckscheibe 16 mit dem Kurzschlussring 14 voneinander unterscheiden. Der Rotor ist daher nicht auf spiegelbildliche Ausführungen der Druckscheiben 15, 16 und der Kurzschlussringe 13, 14 eingeschränkt.

Figur 9a-c zeigen Ausführungsbeispiele für gegossene Kurzschlusskäfige, welche konische Formschlusselemente 17,30 aufweisen. In Fig. 9a ist ein Kurzschlusskäfig 12,13 in Blechlamellenpaket 11 und Druckscheibe 15

eingegossen. Die Druckscheibe weist über den Umfang gesehen eine Vielzahl kreisrunder Durchgangsöffnungen auf, die im Querschnitt doppelt konisch ausgeformt sind. Dadurch entsteht ein radial und tangential wirkender

Formschluss 17,30. Beim Erstarren der Schmelze wird darüber hinaus

erstarrungsbedingter Schwund kompensiert und ein im Wesentlichen bündig anliegender Formschluss 17 erzielt, da die Schmelze sich aufgrund der Konusform 30 in Richtung des geringsten Öffnungsdurchmessers der Durchgangsöffnung(en) zusammenzieht.

Fig. 9b zeigt eine Variante analog Fig 9a, bei welcher die Durchgangsöffnungen der Druckscheibe 15 nicht doppelt konisch, sondern nur einfach konisch ausgeformt sind. Der Konus 30 verjüngt sich nach axial innen. Auch hier zieht sich die erstarrende Schmelze in Richtung des geringsten Durchmessers der Durchgangsöffnung zusammen, so dass die Schmelze eine axial nach innen wirkende Kraft auf die Druckscheibe 15 herstellt und ein im Wesentlichen bündiger Formschluss 17 erreicht wird.

Fig. 9c zeigt eine weitere Variante analog Fig. 9a, wobei anstelle oder zusätzlich zu konischen Durchgangsöffnungen jedoch in radialer Richtung konusförmige Formschlusselemente 17,30 ausgebildet sind.

Bezuaszeichenliste Rotorwelle

Blechlamellenpaket

Kurzschlussstäbe

, 14 Kurzschlussring

, 16 Druckscheibe

Formschlusselement

Spalt

axiale Innenbohrung

Tasche

Ausgleichselement

Verstärkungsring

Hinterschneidung

elastisches Verbindungselement Ringspalt

Steg

Materialschwächung

umlaufende Nut

Konus