Kurzschlussläufer weisen Kurzschlussläuferleiter und Kurz- schlussringe auf, wobei die Kurzschlussringe Enden der Kurz- schlussläuferleiter kurzschließen. Kurzschlussläuferleiter und endseitige Kurzschlussringe ergeben einen Käfig den Kurz- schlussläuferkäfig. Mittels der elektrischen Verbindung zwi- schen Kurzschlussläuferleiter und Kurzschlussring ist eine Käfigwicklung ausgebildet.

Die Kurzschlussläuferleiter sind beispielsweise in Nuten ver- legte metallische Läuferstäbe. Die Nuten sind vorzugsweise axiale Nuten, welche eine axiale Vorzugsrichtung aufweisen, wobei eine axiale Nut entweder parallel zur Rotationsachse des Kurzschlussläufers verläuft oder mit einer parallel axia- len Vorzugsrichtung geschrägt ist. Die Läuferstäbe werden beispielsweise mittels eines Lötvorganges oder eines Schweiß- vorganges mit einen Kurzschlussring kurzgeschlossen.

Kurzschlusskäfigwicklungen, d. h. Kurzschlussläuferleiter und/oder Kurzschlussläuferringe sind auch mittels eines Gieß- vorganges herstellbar. Gegossene Kurzschlusskäfigwicklungen beispielsweise aus Aluminium, Kupfer oder einem anderen hoch leitfähigen Metall bzw. Legierungen weisen einen Kurzschluss- ring auf der oftmals direkt auf dem Blechpaket, also auf den Träger der Kurzschlussläuferleiter aufliegt. Dort ist der Kurzschlussring mit den Läuferstäben verbunden. Die Verbin- dung ist beispielsweise bereits durch den Guss der Kurz- schlusskäfigwicklung gegeben.

Die Läuferstäbe also Kurzschlussläuferleiter sind aus gieß- technischen Gründen oftmals vollständig von magnetischen Läu- fermaterial umschlossen. Magnetisches Läufermaterial ist bei- spielsweise Elektroblech bzw. Stahlblech. Zwischen den magne- tischen Läufermaterial, welches insbesondere als Träger der Kurzschlussläuferleiter dient und dem Käfig besteht vorteil- hafter Weise keine Schmelzverbindung.

Im Betrieb der elektrischen Maschine kommt es neben einer Fliehkraftbeanspruchung der Komponenten zu Temperaturerhöhun- gen sowohl im magnetischen Material als auch im Käfigmateri- al, wobei es je nach Betriebsbedingungen zu zum Teil erhebli- chen höheren Erwärmungen des Käfigmaterials als des Magnetma- terial kommt. Der Kurzschlussläufer unterliegt im Betrieb al- so einer thermisch bedingten Beanspruchung.

Aufgrund der Wärmeausdehnung der Komponenten des Kurzschluss- läufers, d. h. der Komponente magnetischen Läufermaterials und der Komponente'Käfig', mit unterschiedlichen Wärmeaus- dehnungskoeffizienten und der Tatsache, dass der Kurzschluss- ring sich radial frei ausdehnen kann, die Läuferstäbe jedoch durch die zumindest teilweise Umschließung mit Magnetmaterial in ihrer radialen Beweglichkeit gehindert sind, kommt es zu hohen mechanischen Spannungen im Übergang Kurzschlussring zu Läuferstab.

Da es zwischen Kurzschlussring und umschlossenen Läuferstäben entweder keinen Abstand oder einen zu geringen Abstand gibt, kommt es zu sehr hohen Schubspannungen in der Verbindung zwi- schen Kurzschlussring und Läuferstäben, sobald das gießtech- nisch bedingte Spiel (Spalt) zwischen Läuferstäben und Mag- netmaterial durch eine Wärmeausdehnung überwunden ist. Durch die beschriebene Problematik entsteht je nach Betriebsweise der elektrischen Maschine die Gefahr von Ermüdungsbrüchen an der Verbindung Läuferstab zu Kurzschlussring. Weisen die Läu- ferstäbe eine wesentlich größere Länge als der Träger der Läuferstäbe auf, so sind Ermüdungsbrüche reduzierbar. Nach-

teilig dabei ist, dass sich die axiale Länge des Kurzschluss- läufers vergrößert. Dies vergrößert die Bauform einer elekt- rischen Maschine, welche einen Kurzschlussläufer aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Kurzschluss- läufer zu verbessern. Die Verbesserung betrifft insbesondere das Temperaturverhalten des Kurzschlussläufers. Materialbean- spruchungen sind zu reduzieren, wobei insbesondere auch auf eine kompakte Bauform des Kurzschlussläufers bzw. einer elek- trischen Maschine, welche einen Kurzschlussläufer aufweist eine Anforderung darstellt.

Der Kurzschlussläufer weist entsprechend der obig bereits er- folgten Beschreibung Kurzschlussläuferleiter auf. Im Betrieb der elektrischen Maschine wird auf die Kurzschlussläuferlei- ter des Kurzschlussläufers eine Schubspannung ausgeübt. Diese Schubspannung ist erfindungsgemäß reduziert.

Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Kurzschlussläufer mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bzw. auch bei einer elekt- rischen Maschine nach Anspruch 9. Weiterbildungen der Erfin- dung ergeben sich gemäß der Merkmale nach den Ansprüchen 2 bis 8. Die Lösung gelingt weiterhin gemäß eines Verfahrens mit den Merkmalen nach Anspruch 10. Weitere Weiterbildungen des Verfahrens nach Anspruch 10 ergeben sich gemäß den Unter- ansprüchen 10 bis 13.

Der Kurzschlussläufer weist Kurzschlussläuferleiter und einen Träger für die Kurzschlussläuferleiter auf, wobei der Träger insbesondere axiale Nuten aufweist, in welche die Kurz- schlussläuferleiter aufgenommen sind. Die axiale Nut weist dabei zumindest einen geschlossenen Nut-Abschnitt und einen offenen Nut-Abschnitt auf, wobei der offene Nut-Abschnitt zwischen dem geschlossenen Nut-Abschnitt und einen Kurz- schlussring ist.

Dadurch ist die Schubspannung durch Schaffung eines biegefä- higen Kurzschlussläuferleiterbereiches deutlich zu reduzieren um die betreffende elektrische Maschine höher thermisch und höher dynamisch ausnutzbar zu machen. Der Kurzschlussläufer- leiterbereich ist insbesondere ein Bereich eines Läufersta- bes. Die Biegefähigkeit ergibt sich mittels des ausgebildeten offenen Nut-Abschnittes.

Der offene Nut-Abschnitt ist derart offen, dass der Kurz- schlussläuferleiter, wie z. B. ein Stab oder mehrere Stäbe auf der offenen Seite ganz offen ist. Der offene Nut-Abschnitt ist ganz offen, wenn der Kurschlussläuferleiter auf der offe- nen Seite der Nut nicht, insbesondere mittels des Trägers gehalten ist bzw. wird.

Der geschlossene Nut-Abschnitt ist derart geschlossen, dass der Kurzschlussläuferleiter auch auf der geschlossenen Seite der Nut gehalten ist. Der geschlossene Nut-Abschnitt weist also entweder eine gänzlich geschlossene Nut auf, oder eine Nut, welche auf einer Seite teilweise derart geöffnet ist, dass auf der teilweise geöffneten Seite der Nut der Kurz- schlussläuferleiter gehalten ist, so dass dieser nicht in Richtung der Öffnung insbesondere durch Erwärmung ausdehnbar ist.

Vorteilhafter Weise weist der offene Nut-Abschnitt eine Öff- nung auf, welche im radial äußeren Bereich der Nut ist. Da- durch ist es dem Läuferstab dem Kurzschlussläuferleiter er- möglicht sich radial nach Außen auszudehnen. Auch der Kurz- schlussring, welcher mit den Kurzschlussleitern mechanisch verbunden ist, ist bei einer Erwärmung einer unter anderem radial nach Außen gerichteten Ausdehnung unterworfen. Da sich also sowohl Kurzschlussring als auch Kurzschlussläuferleiter bei Erwärmung gemeinsam gleichgerichtet ausdehnen können er- gibt sich zumindest eine Reduzierung von mechanischen Span- nungen.

Bisher wurden Kurzschlusskäfige insbesondere großer elektri- scher Maschinen mit Kurzschlussläufern beispielsweise mit z. B. gezogenen Stäben sowie einzelnen Ringen aus leitfähigen Materialien wie Kupfer und Aluminium bzw. entsprechende Le- gierungen ausgeführt, wobei die Läuferstäbe in der Regel durch Schweißen oder Löten miteinander bzw. mit dem Kurz- schlussring verbunden wurden. Dabei werden die Läuferstäbe stets länger ausgeführt als die Läuferblechpakete, wodurch ein biegefähiger Stabüberstand entsteht der die vorher be- schriebenen Schubspannungen in der Verbindung der Stäbe mit dem Kurzschlussring in Biegespannung auf deutlich niedrigen Niveau im Bereich des Stabüberstandes überführt.

In einer weiteren Ausführungsform weist der offene Nut-Ab- schnitt eine Öffnung auf, welche im radial inneren Bereich der Nut ist. Dadurch dass eine nach innen gerichtete Ausdeh- nung eines Läuferstabes ermöglicht ist, kann auf eine Öffnung der Nut radial nach Außen unterbleiben, so dass eine gute Steifigkeit bezüglich Fliehkräfte gegeben ist. Vorteilhafter Weise ist der offene Nut-Abschnitt auch derart ausführbar, dass diese einen offenen Nut-Abschnitt aufweist der sowohl nach Außen als auch nach Innen geöffnet ist. Dies reduziert wiederum mögliche Spannungen.

Mittels der besonderen Geometrie und einer einfachen Nachbe- arbeitung nach dem Guss für aus einem Guss hergestellte Wick- lungen wird ein biegefähiger Stabbereich am Übergang zum Kurzschlussring hergestellt, so dass dort eine mechanische Belastungssituation wie bei überlangen Läuferstäben auftritt.

Bezüglich der Geometrie sind Nuten z. B. mit einem keilförmi- gen Querschnitt ausführbar, wobei der breitere Teil Außen ist. In einer anderen Ausführungsform weisen die Nuten einen parallelförmigen Querschnitt auf. Bei einen derartigen Quer- schnitt sind die Flanken der Nut parallel liegend. Ein Nut- grund schließt an die Flanken an.

Die Lösung der Aufgabe gelingt unabhängig vom Gießverfahren, allerdings ist die Problematik beim Druckgussläufer wegen der hohen hydrostatischen und hydrodynamischen Drücke des flüssi- gen Läufermaterials beim Guss besonders groß ist.

Das Stabende z. B. eines Gussläufers ist geometrisch so aus- führbar, dass sie nach Entfernen des radial darüber liegenden Magnetmaterials im Bereich des offenen Nut-Abschnitts radial beweglich also biegefähig werden.

In vorteilhafter Weise kann über die Läuferlänge eine sich ändernde Stabgeometrie eingesetzt werden, wobei am Stabende mechanisch optimiert und gegebenenfalls mit anderen Geomet- rien als elektrisch optimierte Stabformen im inneren Rest des Läufers vorliegen.

In einer Ausgestaltung sind die Läuferstäbe, zumindest jedoch das Ende des Läuferstabes, geometrisch so ausgeführt, dass die Stabenden nach Außen radial beweglich sind, so bald das radial über den Stäben befindlichen magnetischen Material an den Läuferenden auf die gewünschte Länge des biegefähigen Be- reiches z. B. durch mechanische Drehbearbeitung, entfernt ist.

Entsprechend der gewählten Geometrie kann auch ein geringer Anteil Stabmaterial entfernt werden.

Da das magnetische Läufermaterial in der Regel aus gestanzten oder durch Laserbearbeitung hergestellten Blechronden ausge- führt ist, kann die mechanische Belastungssituation-Biegung in den Stäben durch thermomechanische Beanspruchung bei Be- trieb der elektrischen Maschine-in den Stäben zusätzlich dadurch optimiert, d. h. reduziert werden, dass an den Läufer- enden Bleche mit anderen Nutgeometrien, d. h. Stabgeometrie als im mittleren Läuferbereich verwendet werden. Dabei ist es vorteilhaft diesen Bereich deutlich länger auszuführen als den zu bearbeitenden Bereich um zusätzliche Kerbspannungen im Biegebereich zu vermeiden.

Der Träger von beispielsweise Läuferstäben weist vorteilhaft ein weich magnetisches Material auf. Dabei ist der Träger ge- blecht oder auch aus einen Komponentenwerkstoff mit Eisen-, bzw. Blechteilchen ausführbar.

Die Belastungssituation an den Enden der Läuferstäbe ist durch Berechnungsverfahren wie die FEM-Methode berechenbar.

Schließt der Kurzschlussring unmittelbar an dem Träger an, so ist mit dem Berechnungsverfahren die Belastung auf die Kurz- schlussläuferleiter berechenbar.

Der erfindungsgemäße Kurzschlussläufer ist in verschiedensten elektrischen Maschinen einsetzbar. Dies betrifft neben z. B.

Asynchronmaschinen auch elektrische Maschine, welche zum An- lauf eine Kurschlussläuferwicklung aufweisen.

Die Aufgabe der Verbesserung eines Kurzschlussläufers ist auch gelöst mittels eines Verfahrens zur Herstellung eines Kurzschlussläufers. Der Kurzschlussläufer weist einen Träger für Kurzschlussläuferleiter aufweist, wobei der Träger ge- schlossene Nuten aufweist. Die Kurzschlussläuferleiter werden in die Nuten gegossen oder als Stäbe in die Nuten einge- bracht, wonach im Bereich der Stirnseiten des Trägers Träger- material derart abgetragen wird, dass ein offener Nut- Abschnitt ausgebildet wird. Derart ist ein erfindungsgemäßer Kurzschlussläufer herstellbar.

Gemäß einer Verfahrensvariante wird sowohl Material des Trä- gers als auch Material des Kurzschlussläuferleiters abgetra- gen. Des weiteren ist ein Guss derart ausführbar, dass zusam- men mit dem Gießen der Kurzschlussläuferleiter auch die Kurz- schlussringe gegossen werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren dar- gestellten Ausführungsbeispiele beispielhaft näher beschrie- ben. Es zeigt :

FIG 1 auschnittsweise den Querschnitt eines Kurzschlussläu- fers und FIG 2 einen Schnitt aus dem Querschnitt nach FIG 1.

Die Darstellung gemäß FIG 1 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnittes eines Kurzschlussläufers 1. Der Kurzschlussläu- fer 1 weist eine Kurzschlussläuferachse 7 auf. Rotatorisch um diese Kurzschlussläuferachse 7 drehbar befindet sich ein Trä- ger 5. Der Träger 5 weist insbesondere Magnetmaterial auf bzw. ist aus einem derartigen Material gefertigt. Beispiel- haft ist der Träger 5 ein Blechpaket. Der Träger 5 weist axi- al zur Drehachse des Kurzschlussläufers verlaufende Nuten 9 auf. Die axialen Nuten 9 sind insbesondere rotationssymmet- risch im Kurzschlussläufer 1, d. h. im Träger 5 verteilt, wo- bei diese rotationssymmetrische Verteilung in der FIG 1 nicht dargestellt ist. Die axialen Nuten 9 sind auch geschrägt aus- führbar.

Die Nut 9 weist unterschiedliche Teilbereiche, d. h. Abschnit- te auf. Ein Teilbereich der Nut 9 ist ein geschlossener Nut- Abschnitt 11 und ein anderer Teilbereich ist ein offener Nut- Abschnitt 13. Im Bereich des geschlossenen Nut-Abschnittes 11 verläuft ein Kurzschlussläuferleiter 3. Der Kurzschlussläu- ferleiter 3 ist innerhalb des geschlossenen Nut-Abschnittes 11 z. B. überall vom Träger 5 umgeben. Im Bereich des offenen Nut-Abschnittes 13 ist der Kurzschlussläuferleiter 3 im Bezug auf die Kurzschlussläuferachse 7 radial nach Außen offen. Der Kurzschlussläuferleiter 3 ist beispielsweise ein Aluminium- läuferstab.

Die Darstellungen gemäß FIG 1 und FIG 2 zeigen ein Beispiel für eine, nach elektrischen Gesichtspunkten optimierte Anord- nung eines Läuferstabes im magnetisch aktiven Läuferbereich.

Der magnetisch aktive Läuferbereich ist insbesondere der Be- reich des Trägers 5, welcher Magnetmaterial aufweist. Magnet- material ist beispielsweise ein Blechpaket aus weichmagneti- schem Blech.

Um einen offenen Nut-Abschnitt 13 zu erhalten wird beispiels- weise eine geschlossene Nut derart mittels Materialabtrag be- arbeitet, dass ein offener Nut-Abschnitt 13 entsteht. Die Darstellung gemäß FIG 1 zeigt dabei einen Bereich mit abge- tragenen Trägermaterial 21 und einen Bereich mit abgetragenen Kurzschlussläuferleitermaterial 23. Die Kurzschlussläuferlei- ter 3 enden im Bereich einer Stirnseite 29 des Kurzschluss- läufers 1. Dort sind die Kurzschlussläuferleiter 3 mittels eines Kurzschlussringes 15 miteinander kurzgeschlossen. Der Kurzschlussläuferring 15 schließt dabei vorteilhafter Weise unmittelbar an den Träger 5 an.

Durch die Ausbildung des offenen Nut-Abschnittes 13 ergibt sich ein biegefähiger Bereich des Kurzschlussläuferleiters 3.

Ist dieser Kurzschlussläuferleiter 3 beispielsweise ein Läu- ferstab so ergibt sich im Bereich des offenen Nut-Abschnittes 13 eine biegefähige Stablänge des Läuferstabes. Dehnt sich bei Erwärmung der Kurzschlussläuferleiter 3 bzw. der Kurz- schlussläuferring 15 aus so ist nun im Bereich des offenen Nut-Abschnittes 13 ein Ausdehnen in einen radial äußeren Be- reich 17 ermöglicht. Eine Ausdehnung in einen radial inneren Bereich 19 ist durch das Vorhandensein des dortigen Trägers 5 verhindert. Durch die Möglichkeit der radial nach Außen richtbaren Ausdehnung bei Erwärmung des Kurzschlussläufers 1 und insbesondere der Kurzschlussläuferleiter 3, welche vor- teilhafter Weise Läuferstäbe sind, im Betrieb sind Material- spannungen insbesondere im Träger 5, reduzierbar. Insbesonde- re im Bereich des Kurzschlussringes 15 treten im Betrieb hohe Temperaturen auf, so dass der an den Kurzschlussring 15 an- schließende Bereich des offenen Nut-Abschnittes besonders vorteilhaft nachteiligen Spannungen auch des Kurzschlussläu- ferringes 15 bzw. der Kurzschlussläuferleiter 3, welche ins- besondere Läuferstäbe sind, reduziert. In der FIG 1 ist ein Schnitt A, B geführt.

Die Darstellung gemäß FIG 2 zeigt den Schnitt A, B gemäß FIG 1. Dabei ist insbesondere der Querschnitt des Kurzschlussläu-

ferleiters 3 der insbesondere ein Stableiter 27 ist, darge- stellt. Durch die keilförmige Gestalt des Querschnittes des Stableiters 27 ist insbesondere eine unter mechanischen Ge- sichtspunkten optimierte Stabform im Biegebereich des offenen Nut-Abschnittes 13 gegeben. Der Bereich des Kurzschlussläu- ferleiters 3 der dem offenen Bereich des offenen Nut- Abschnittes 13 zugewandt ist, weist die breitere Seite des Keilquerschnittes auf. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil ein mehr an Material auch eine größere Ausdehnung bei einer Er- wärmung bedingt.