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Patent Searching and Data


Title:
ROTOR FOR AN ELECTRIC ASYNCHRONOUS MACHINE AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/071090
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a rotor for an electric asynchronous machine having a squirrel cage and to a method for manufacturing such a rotor. The rotor (1) has a rotor body (3) comprising a plurality of recesses (5), a plurality of metal rods (7) disposed in said recesses (5), and a plurality of cage rings (9) disposed on end faces of the rotor body (3). A plurality of cage rings (9', 9", 9"') are stacked axially one behind the other on each of the end faces of the rotor body (3), each of the cage rings (9', 9", 9"') merely being electrically connected to a sub-group of the metal rods (7) and the cage rings (9', 9", 9"') disposed on an end face are electrically insulated from one another. To this end all cage rings (9', 9", 9"') can preferably be designed having an identical geometry and the metal rods (7) can all be disposed at the same distance from an axis of rotation of the rotor (1). The metal rods (7) and the cage rings (9) can be designed as separate components and then, after assembly of the squirrel cage, can be connected to one another cohesively, for example by welding, in particular laser welding, or soldering, in particular dip soldering.

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Inventors:
LAUE HARALD (DE)
KELLETER ARNDT (DE)
BERGER THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/073100
Publication Date:
May 21, 2015
Filing Date:
October 28, 2014
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H02K17/16
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Claims:
Ansprüche

Rotor (1 ) für eine elektrische Asynchronmaschine mit einem

Kurzschlusskäfig, aufweisend:

einen Rotorkörper (3),

mehrere Metallstäbe (7);

mehrere Kurzschlussringe (9', 9", 9"');

wobei der Rotorkörper (3) nahe oder an seiner Mantelfläche eine Mehrzahl von Ausnehmungen (5) aufweist, die in Umfangsrichtung des Rotorkörpers (3) voneinander beabstandet sind;

wobei die Metallstäbe (7) derart in den Ausnehmungen (5) angeordnet sind, dass alle Metallstäbe (7) in einem gleichen Abstand zu einer Rotationsachse des Rotors (1 ) angeordnet sind und dass jeder der Metallstäbe (7) axial über beide Stirnflächen des Rotorkörpers (3) übersteht; und

wobei die Kurzschlussringe (9', 9", 9"') Metallstäbe (7) elektrisch miteinander kurzschließen;

wobei an jeder der Stirnflächen des Rotorkörpers (3) mehrere

Kurzschlussringe (9', 9", 9"') axial bezüglich der Rotationsachse

hintereinander gestapelt angeordnet sind, wobei jeder der Kurzschlussringe (9', 9", 9"') lediglich mit einer Untergruppe der Metallstäbe (7) elektrisch verbunden ist und wobei die an einer Stirnfläche angeordneten

Kurzschlussringe (9', 9", 9"') voneinander elektrisch isoliert sind.

Rotor nach Anspruch 1 , wobei alle Kurzschlussringe (9', 9", 9"') mit einer identischen Geometrie ausgebildet sind.

Rotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kurzschlussringe (9', 9", 9"') mit einem geschlossenen Ring (1 1 ) ausgebildet sind, von dem in radialer Richtung Zähne (13) abstehen, sodass der Ring (1 1 ) und benachbarte Zähne (13) jeweils eine Ausnehmung (15) begrenzen, deren Querschnitt im Wesentlichen gleich einem Querschnitt zugeordneter Metallstäbe (7) in über den Rotorkörper (3) überstehenden Bereichen ist. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die an einer der Stirnflächen des Rotorkörpers (3) angeordneten Kurzschlussringe (9', 9", 9"') in

Umfangsrichtung relativ zueinander versetzt zueinander angeordnet sind.

Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei alle Metallstäbe (7) mit einer identischen Geometrie ausgebildet sind.

Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Metallstäbe (7) und die Kurzschlussringe (9', 9", 9"') als separate Bauteile ausgebildet sind, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Metallstäbe (7) und die Kurzschlussringe (9', 9", 9"') mit Kupfer und/oder einer Kupferlegierung ausgebildet sind.

Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kurzschlussringe (9', 9", 9"') als feingestanzte Bleche ausgebildet sind.

Verfahren zum Fertigen eines Rotors (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Metallstäbe (7) und die Kurzschlussringe (9', 9", 9"') als separate Bauteile bereitgestellt werden und dann stoffschlüssig miteinander verbunden werden.

0. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die die Metallstäbe (7) und die

Kurzschlussringe (9', 9", 9"') im Bereich einer Mantelfläche der

Kurzschlussringe (9', 9", 9"') und/oder im Bereich einer Stirnfläche der Kurzschlussringe (9', 9", 9"') miteinander verbunden werden. 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die die Metallstäbe (7) und die Kurzschlussringe (9', 9", 9"') durch Tauchbad-Löten miteinander verbunden werden.

Description:
Beschreibung

Rotor für eine elektrische Asynchronmaschine und Verfahren zum Fertigen desselben

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische

Asynchronmaschine mit einem Kurzschlusskäfig. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Fertigen eines solchen Rotors.

Stand der Technik

Elektrische Asynchronmaschinen werden als Motoren und/oder Generatoren für vielfältige Zwecke eingesetzt. Insbesondere werden elektrische

Asynchronmaschinen derzeit für einen Einsatz in Elektro- oder

Hybridkraftfahrzeugen entwickelt. Elektrische Asynchronmaschinen zeichnen sich dadurch aus, dass in einem Rotor keine Permanent- oder Elektromagnete angeordnet sind, sondern statt dessen ein sogenannter Kurzschlusskäfig an dem Rotor vorgesehen wird, in dem durch äußere variierende Magnetfelder, welche von Spulen in einem Stator erzeugt werden, Ströme generiert werden. Der Rotor wird auch als Kurzschlussringläufer bezeichnet. Durch die in dem

Kurzschlusskäfig generierten Ströme werden wiederum Magnetfelder erzeugt, die mit dem äußeren Magnetfeld wechselwirken, so dass ein Drehmoment auf den Rotor ausgeübt wird.

Das magnetische Feld einer Asynchronmaschine mit Kurzschlusskäfig setzt sich im Allgemeinen aus einer Grundwelle und einer oder mehreren Oberwellen zusammen. Üblicherweise ist die Arbeitswelle, mit der das Drehmoment erzeugt wird, die Grundwelle. In Sonderfällen kann allerdings auch eine Oberwelle als Arbeitswelle genutzt werden. Durch Grundwelle und Oberwellen werden in dem Kurzschlusskäfig des Rotors Ströme erzeugt, wobei nur derjenige Strom erwünscht ist, der durch die Arbeitswelle erzeugt wird. Die übrigen Ströme sind in der Regel unerwünscht, da sie den Rotor zusätzlich erwärmen und für Verluste sorgen.

Der Kurzschlusskäfig eines Rotors einer Asynchronmaschine besteht häufig aus Metallstäben, die parallel zur Rotationsachse des Rotors verlaufen, sowie aus Kurzschlussringen, die die Enden der Metallstäbe miteinander verbinden. Bei einer herkömmlichen Asynchronmaschine sind in der Regel alle Metallstäbe einer Rotorwicklung über Kurzschlussringe kurzgeschlossen und somit parallel geschaltet.

Wird diese Parallelschaltung zumindest teilweise aufgehoben, so kann eine Entstehung der unerwünschten, beispielsweise durch Oberwellen erzeugten Ströme, in dem Kurzschlusskäfig bis zu einem gewissen Grad unterdrückt werden. Statt einer Parallelschaltung von allen Metallstäben des

Kurzschlusskäfigs wird dabei z.B. nur eine Untergruppe von Metallstäben, beispielsweise nur jeder dritte Metallstab, kurzgeschlossen, so dass drei voneinander getrennte Kurzschlussringe entstehen. Ein solcher Ansatz ist beispielsweise in US 3 987 324 beschrieben. Ein alternativer Ansatz ist in US 2 037 532 beschrieben.

Offenbarung der Erfindung

Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen eine vorteilhafte alternative Ausgestaltung eines Rotors für eine elektrische Asynchronmaschine mit einem Kurzschlusskäfig. Insbesondere wird eine einfache, kostengünstige

Herstellbarkeit ermöglicht. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden

Erfindung ermöglichen ein vorteilhaftes alternatives Verfahren zum Fertigen eines solchen Rotors.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Rotor für eine elektrische Asynchronmaschine mit einem Kurzschlusskäfig beschrieben, wobei der Rotor einen Rotorkörper, mehrere Metallstäbe sowie mehrere Kurzschlussringe aufweist. Der Rotorkörper weist nahe seiner Mantelfläche, d.h. benachbart oder an seiner Mantelfläche, eine Mehrzahl von Ausnehmungen auf, die in Umfangsrichtung des Rotorkörpers voneinander beabstandet sind. Die Ausnehmungen verlaufen vorzugsweise in axialer Richtung, d.h. parallel zu einer Längsachse des Rotors. Die Metallstäbe sind derart in diesen Ausnehmungen angeordnet, dass alle Metallstäbe in einem gleichen Abstand zu einer

Rotationsachse des Rotors angeordnet sind und dass jeder der Metallstäbe axial über beide Stirnflächen des Rotorkörpers übersteht. Die Kurzschlussringe schließen Metallstäbe elektrisch miteinander kurz. An jeder der Stirnflächen des Rotorkörpers sind mehrere Kurzschlussringe axial hintereinander gestapelt angeordnet, wobei jeder der Kurzschlussringe lediglich mit einer Untergruppe der Metallstäbe elektrisch verbunden ist und wobei die an einer Stirnfläche angeordneten Kurzschlussringe voneinander elektrisch isoliert sind. Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden:

Wie einleitend beschrieben, kann es bei einem Rotor für eine

Asynchronmaschine vorteilhaft sein, nicht alle Metallstäbe eines

Kurzschlusskäfigs gemeinsam über Kurzschlussringe kurzzuschließen, sondern statt dessen die Gesamtheit der Metallstäbe in Untergruppen zu unterteilen und die Metallstäbe einer einzelnen Untergruppe über dieser Untergruppe

zugeordnete Kurzschlussringe kurzzuschließen. Eine Untergruppe kann somit eine Anzahl von Metallstäben aufweisen, die geringer ist als die Gesamtanzahl von Metallstäben in dem Rotor. Eine Summe der in allen Untergruppe

enthaltenen Metallstäbe entspricht dabei der Gesamtanzahl von Metallstäben in dem Rotor. Die den einzelnen Untergruppen von Metallstäben zugeordneten Kurzschlussringe sollen dabei voneinander elektrisch isoliert sein. In der vorgeschlagenen Ausgestaltung des Rotors können dabei alle Metallstäbe des Kurzschlusskäfigs im gleichen Abstand zur Rotationsachse des Rotors angeordnet sein und die Kurzschlussringe können so ausgestaltet sein, dass jeder der Kurzschlussringe lediglich die Metallstäbe einer einzelnen Untergruppe von Metallstäben elektrisch kontaktiert und gegenüber den anderen Metallstäben anderer Untergruppen sowie gegenüber den anderen Kurzschlussringen elektrisch isoliert ist. Eine solche kurzschließende Verschaltung von Metallstäben eines Kurzschlusskäfigs unterteilt nach Untergruppen kann, wie weiter unten im Detail mit Bezug auf Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, einfach und mit kostengünstig herstellbaren Komponenten realisiert werden. Gemäß einer Ausführungsform können die Kurzschlussringe beispielsweise mit einem geschlossenen Ring ausgebildet sein, von dem in radialer Richtung Zähne abstehen, so dass der Ring und benachbarte Zähne jeweils eine Ausnehmung begrenzen. Der Querschnitt einer solchen Ausnehmung kann im Wesentlichen gleich einem Querschnitt einer angrenzen Ausnehmung im Rotorkörper sein.

Mit anderen Worten können die Kurzschlussringe beispielsweise mit einem innenliegenden geschlossenen Ring ausgestaltet sein, von dem radial nach außen Zähne abstehen, so dass zwischen benachbarten Zähnen ein Freiraum verbleibt, der im Wesentlichen mit den durch die Ausnehmungen im Rotorkörper gebildeten Freiräumen fluchtet, so dass Metallstäbe des Kurzschlusskäfigs in eine Ausnehmung in dem Rotorkörper eingelegt werden können und dann zugehörige Kurzschlussringe an die Stirnflächen des Rotorkörpers angebracht werden können, wobei die Metallstäbe in die Freiräume zwischen benachbarten Zähnen dieser Kurzschlussringe eingreifen können. Die geschlossenen Ringe aller dieser Kurzschlussringe können dabei einen gleichen Durchmesser aufweisen und somit in axialer Richtung des Rotors hintereinander gestapelt angeordnet werden. An jedem der Kurzschlussringe ist eine Anzahl von Zähnen vorgesehen, die wesentlich geringer ist als die Anzahl der Metallstäbe des Kurzschlusskäfigs, da mit jedem der Kurzschlussringe lediglich eine Untergruppe der Metallstäbe in elektrischem Kontakt sein soll und somit die Zähne eines

Kurzschlussrings lediglich Ausnehmungen zum Aufnehmen der Metallstäbe dieser Untergruppe bilden sollen.

Gemäß einer Ausführungsform können alle Kurzschlussringe mit einer identischen Geometrie ausgebildet sein. Insbesondere kann der geschlossene

Ring sowie die Anzahl und Form der Zähne bei allen Kurzschlussringen identisch sein. Es kann daher genügen, einen einzigen Typus von Kurzschlussringen auszubilden und mehrere solcher identischer Kurzschlussringe

hintereinandergestapelt, aber in unterschiedlichen Ausrichtungen, an einer Stirnfläche des Rotorkörpers anzuordnen, um die verschiedenen Untergruppen von Metallstäben zu kontaktieren. Insbesondere können alle Kurzschlussringe identisch ausgebildet sein.

Gemäß einer Ausführungsform können die an einer der Stirnflächen des Rotors angeordneten Kurzschlussringe dabei in Umfangsrichtung relativ zueinander versetzt zueinander angeordnet sein. Mit anderen Worten können die

Kurzschlussringe zwar beispielsweise alle mit einer identischen Geometrie ausgebildet sein, da sie jedoch in Umfangsrichtung mit einem gewissen

Winkelversatz relativ zueinander angeordnet sind, kann jeder der

Kurzschlussringe, z.B. über die daran radial nach außen abragenden Zähne, eine andere Untergruppe der Metallstäbe elektrisch kontaktieren und die

Metallstäbe dieser Untergruppe untereinander kurzschließen.

Auch die Metallstäbe können alle mit der gleichen Geometrie ausgebildet sein, sodass nur ein einziger Typus von Metallstäben vorgehalten werden braucht. Alternativ können zwar alle Metallstäbe einer Untergruppe identisch ausbildet sein, die Metallstäbe verschiedener Untergruppen können sich jedoch voneinander unterscheiden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Metallstäbe und die Kurzschlussringe als separate Bauteile ausgebildet, die stoffschlüssig

miteinander verbunden sind. Beim Fertigen eines solchen Rotors können die Metallstäbe und die Kurzschlussringe als solche separaten Bauteile bereitgestellt werden und dann stoffschlüssig, beispielweise durch Schweißen oder Löten, miteinander verbunden werden.

Herkömmlich werden die Kurzschlusskäfige einer Asynchronmaschine häufig als einteilige Komponente mit Hilfe von Metallgussverfahren hergestellt. Metallstäbe und Kurzschlussringe werden dabei als eine einzige Komponente gegossen.

Allerdings kann es insbesondere bei Rotoren für große Asynchronmaschinen sehr schwierig oder gar unmöglich sein, den gesamten Kurzschlusskäfig als integrales Bauteil zu gießen. Es kann daher vorteilhaft sein, die Metallstäbe und die Kurzschlussringe zunächst separat herzustellen und erst nachträglich miteinander zu verbinden. Die Metallstäbe können beispielsweise stranggezogen oder gegossen werden. Die Kurzschlussringe können z.B. aus Metallblechen feingestanzt werden oder ebenfalls gegossen werden. Insbesondere die

Möglichkeit, die Kurzschlussringe aus Blechen feinzustanzen und ihnen dabei die gewünschte Geometrie zu geben, ermöglicht eine einfache Herstellung der Kurzschlussringe, insbesondere wenn alle Kurzschlussringe mit der identischen Geometrie ausgebildet werden sollen und daher nur ein einziges

Feinstanzwerkzeug nötig ist.

Die derart als separate Bauteile bereitgestellten Metallstäbe und

Kurzschlussringe können nachfolgend vorzugsweise stoffschlüssig miteinander verbunden werden, um einerseits einen geringen elektrischen Widerstand zwischen diesen Bauteilen und andererseits einen festen mechanischen Verbund erzeugen zu können.

Insbesondere können die Metallstäbe und die Kurzschlussringe im Bereich einer Mantelfläche der Kurzschlussringe und/oder im Bereich einer Stirnfläche der Kurzschlussringe miteinander verbunden werden.

Beispielsweise können die Kurzschlussringe zuerst axial hintereinander gestapelt werden und dann im Bereich ihrer Mantelfläche mit den z.B. in Ausnehmungen der Kurzschlussringe eingelegten Enden der Metallstäbe verschweißt, insbesondere laserverschweißt, oder verlötet werden.

Alternativ kann jeweils ein Kurzschlussring entlang seiner Stirnfläche mit den in dessen Ausnehmungen eingelegten Enden der Metallstäbe verschweißt werden und dann ein nächster Kurzschlussring dahinter gestapelt werden und ebenfalls entlang seiner Stirnfläche mit den Enden der Metallstäbe verschweißt werden, und so weiter.

Gemäß einer Ausführungsform können die Metallstäbe und die Kurzschlussringe durch ein Verlöten in einem Tauchbad miteinander verbunden. Dabei können vorzugsweise alle Metallstäbe mit den zugehörigen Kurzschlussringen an einer Seite des Rotorkörpers in einem einzigen Verarbeitungsschritt verlötet werden.

Bei dem beschriebenen Rotor und durch das zu dessen Fertigung einsetzbare Verfahren können Metallstäbe und Kurzschlussringe vorteilhafterweise mit Kupfer und/oder einer Kupferlegierung ausgebildet sein. Kupfer bzw. Kupferlegierungen haben einen besonders niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand, so dass es in einem mit einem solchen Material gebildeten

Kurzschlusskäfig zu geringen elektrischen Verlusten kommen kann. Allerdings sind Kurzschlusskäfige aus Kupfer oder einer Kupferlegierung kaum mit größeren Abmessungen in Metallgussverfahren herstellbar. Bei den

beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können die Komponenten des Kurzschlusskäfigs als kleinere Bauteile separat ausgebildet und erst nachträglich miteinander verbunden werden. Da alle Metallstäbe eine identische Geometrie aufweisen können und alle Kurzschlussringe ebenfalls eine identische Geometrie aufweisen können, brauchen hierfür lediglich zwei verschiedene Typen von Bauteilen vorgehalten zu werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile von

Ausführungsformen der Erfindung hierin teilweise mit Bezug auf einen Rotor für eine elektrische Asynchronmaschine und teilweise mit Bezug auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotors beschrieben sind. Ein Fachmann wird erkennen, dass die verschiedenen Merkmale in geeigneter Weise ausgetauscht bzw. kombiniert oder von dem Rotor auf das Verfahren bzw. umgekehrt übertragen werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Beschreibung noch die

Zeichnungen als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Rotors für eine elektrische Asynchronmaschine.

Fig. 2 zeigt eine weitere perspektivische Teilansicht des in Fig. 1 dargestellten Rotors als teilweise Explosionsansicht.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche bzw. ähnliche Merkmale. Ausführungsformen der Erfindung In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors für eine elektrische Asynchronmaschine dargestellt. Ein Verfahren zum

Herstellen eines solchen Rotors wird mit Bezugnahme auf diese Figuren beschrieben. Der Rotor 1 weist im Wesentlichen eine Hohlzylinder-Geometrie auf. Ein

Rotorkörper 3 wird dabei aus einer Vielzahl in axialer Richtung hintereinander gestapelter kreisringförmiger Bleche (nicht dargestellt) zusammengesetzt. Jedes dieser Bleche kann in eine geeignete Kreisring- Form gestanzt werden. Ferner sind in jedem der Bleche Aussparungen ausgestanzt. Die Bleche sind derart hintereinander angeordnet, dass diese Aussparungen miteinander fluchten und zusammen längliche Ausnehmungen 5 innerhalb des Rotorkörpers 3 bilden. Die Ausnehmungen 5 erstrecken sich dabei parallel zur Längsachse, d.h. parallel zur Rotationsachse des Rotors. Entlang des Umfangs des Rotorkörpers 3 ist eine Vielzahl solcher Ausnehmungen 5 vorgesehen, die voneinander vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen beabstandet sind.

In den derart mit Ausnehmungen 5 versehenen Rotorkörper 3 werden dann in jede der Ausnehmungen 5 jeweils ein länglicher Metallstab 7 eingelegt bzw. eingesteckt. Die Metallstäbe 7 können hierbei eine Länge aufweisen, die länger ist als die Länge des Rotorköpers 3, so dass die Metallstäbe 7 an beiden

Stirnseiten des Rotorkörpers 3 über diesen hinausstehen. Ein Querschnitt der Stäbe 7 kann in dem Bereich, in dem diese in die Ausnehmungen 5 des

Rotorkörpers 3 eingelegt sind, dem Querschnitt der Ausnehmungen 5

entsprechen, so dass die Stäbe 7 passgenau in die Ausnehmungen 5 eingelegt werden können. An den über den Rotorkörpern 3 überstehenden Enden können die Metallstäbe 7 andere Querschnitte aufweisen als die Aussparungen im Paket. Die Metallstäbe 7 können stranggepresst sein. Anschließend können die

Metallstäbe 7 geeignet auf Länge abgesägt werden. Die Metallstäbe 7 können aus Kupfer, insbesondere Reinkupfer oder aus einer Kupferlegierung bestehen. Um die Metallstäbe 7 miteinander zu verschalten, werden an den Stirnflächen des Rotorkörpers 3 jeweils mehrere Kurzschlussringe 9', 9", 9"' angeordnet. Jeder der Kurzschlussringe 9', 9", 9"' weist einen geschlossenen, vorzugsweise innen liegenden Ring 11 sowie von diesem Ring in radialer Richtung abstehende Zähne 13 auf. Diese Zähne 13 begrenzen zusammen mit dem Ring 11 jeweils Ausnehmungen 15, in die die Enden zugeordneter Metallstäbe 7 eingeführt sein können. Die Kurzschlussringe 9', 9", 9"' können beispielsweise aus Kupferblech feingestanzt sein.

Bei dem dargestellten Rotor 1 wird somit ein gesteckter Rotorkäfig, d.h. ein aus einer Vielzahl separater Bauteile zusammengesetzter Rotorkäfig eingesetzt und nicht eine gegossene Variante.

Die Metallstäbe 7 sind dabei alle in einem gleichen Abstand zu einer

geometrischen Mitte des Rotors 1, d.h. zu einer Rotationsachse des Rotors 1 angeordnet.

Wie in den Figuren gut zu erkennen, ist jeder der im Beispiel dargestellten drei Kurzschlussringe 9', 9", 9"' an jeder Stirnseite des Rotorkörpers 3 nicht mit allen der Metallstäbe 7 verbunden. Statt dessen kontaktiert jeder der Kurzschlussringe 9', 9", 9"' jeweils nur eine Untergruppe von Metallstäben 7.

Im dargestellten Beispiel kontaktiert einer der Kurzschlussringe 9', 9", 9"' jeweils drei direkt nebeneinander angeordnete Metallstäbe 7, ist dann aber nicht mit den daran anschließenden sechs benachbarten Metallstäben 7 verbunden und kontaktiert erst wieder die an diese anschließenden weiteren drei Metallstäbe. Es sind beliebige andere Konfigurationen vorstellbar, bei denen einzelne

Kurzschlussringe 9', 9", 9"' z. B. immer nur jeden zweiten, jeden dritten oder allgemein jeden X-ten Metallstab 7 entlang der Ausgangsrichtung des

Rotorkörpers 3 kontaktieren.

Generell können alle Kurzschlussringe 9 eine identische Geometrie aufweisen. Die mehreren an einer Stirnseite des Rotorkörpers 3 vorgesehenen

Kurzschlussringe 9', 9", 9"' unterscheiden sich dabei lediglich hinsichtlich ihrer Winkelpositionsanordnung. Mit anderen Worten sind die Kurzschlussringe 9', 9", 9"' in Umfangsrichtung relativ zueinander versetzt zueinander angeordnet. Die Zähne 13 eines ersten Kurzschlussrings 9' kontaktieren dabei Metallstäbe 7 einer ersten Untergruppe der Metallstäbe, die Zähne 13 eines zweiten

Kurzschlussrings 9" kontaktieren hierzu benachbarte Metallstäbe 7 einer anderen Untergruppe und ein die Zähne 13 eines dritten Kurzschlussrings 9"' stehen in Kontakt mit den restlichen Metallstäben 7.

Die Metallstäbe 7 des Rotorkäfigs können somit mit Hilfe der verschiedenen Kurzschlussringe 9', 9", 9"' sequentiell verschaltet werden, wobei die

Kurzschlussringe je nach Verschaltungsart in unterschiedlichen Winkelpositionen stirnseitig an dem Rotorkörper 3 angeordnet werden. Die Kurzschlussringe 9', 9",

9"' können dabei derart ausgestaltet sein, dass mit einer einzigen Kontur bei einem insgesamt mehrlagigen Kurzschlussring verschiedene Verschaltungen auf beiden Stirnseiten produziert werden können. Bei einer Montage eines Kurzschlusskäfigs können die Metallstäbe 7 zunächst in die Ausnehmungen 5 des Rotorkörpers 3 eingeführt und geeignet positioniert werden. Anschließend können an beiden Stirnflächen des Rotorkörpers 3 oder gegebenenfalls nur an einer dieser Stirnflächen die Kurzschlussringe 9', 9", 9"' aufgesteckt werden, so dass Enden der Metallstäbe 7 in die Ausnehmungen 15 zwischen den Zähnen 13 zugehöriger Kurzschlussringe 9', 9", 9"' eingreifen.

Um die verschiedenen Kurzschlussringe 9', 9", 9"' elektrisch gegeneinander zu isolieren, können zwischen zwei benachbarte Kurzschlussringe jeweils eine Isolationsschicht, beispielsweise in Form einer Isolierscheibe, insbesondere einem isolierenden Papierring, zwischengelagert werden. Alternativ können die

Kurzschlussringe 9', 9", 9"' auch mit einer isolierenden Schicht beschichtet werden. Eine weitere Möglichkeit der Isolation besteht darin, die Scheiben mit einem gewissen axialen Abstand zueinander zu positionieren und den dadurch entstehenden Luftspalt zur gegenseitigen Isolation zu nutzen. Dies hätte weiter den Vorteil, den„gestaffelten" Kurzschlussring zusätzlich mit Hilfe der

Rotordrehung mit Luft zu Kühlen.

Nachdem die Kurzschlussringe 9', 9", 9"' fertig gefügt wurden, können sie mit den in deren Ausnehmungen 15 aufgenommenen Metallstäben 7 stoffschlüssig verbunden werden. Hierbei können die Kurzschlussringe 9', 9", 9"'

beispielsweise mit den Metallstäben 7 verschweißt werden. Beispielsweise können schmale Spalte an den Schnittstellen zwischen Metallstäben 7 und einem Segment eines der Kurzschlussringe 9', 9", 9"' mittels Laserschweißen geschlossen werden. Ein solches Verschweißen kann entweder axial im Bereich der Mantelfläche des Rotors 1 oder alternativ oder ergänzend radial an dessen Stirnflächen erfolgen.

Alternativ können die Metallstäbe 7 mit den Kurzschlussringen 9', 9", 9"' verlötet werden. Prinzipiell kann ein solches Löten partiell segmentweise durchgeführt werden. Es kann jedoch vorteilhaft sein, alle Metallstäbe 7 mit den an einer Stirnfläche vorgesehenen mehreren Kurzschlussringen 9', 9", 9"' in einem einzigen Arbeitsgang durch Tauchlöten zu verbinden. Während beim

Laserschweißen möglichst gleiche Materialien, insbesondere gleiche

Legierungen miteinander verschweißt werden sollten, können durch Verlöten auch verschiedene Legierungen, insbesondere verschiedene Kupferlegierungen, miteinander verbunden werden.

Zusammenfassend können bei dem vorgeschlagenen Rotor 1 und dem hierzu vorgeschlagenen Herstellungsverfahren ein Kurzschlusskäfig gebildet werden, bei dem einzelne Untergruppen von Metallstäben 7 mit jeweils zugeordneten Kurzschlussringen 9', 9", 9"' untereinander elektrisch kurzgeschlossen sind, aber gegenüber anderen Untergruppen von Metallstäben 7 und zugehörigen

Kurzschlussringen 9', 9", 9"' elektrisch isoliert sind. Ein derart mit Untergruppen ausgebildeter Kurzschlusskäfig kann durch geeignete Wahl und Anordnung der Metallstäbe 7 in den verschiedenen Untergruppen dazu angepasst werden, dass in einer mit einem solchen Rotor 1 versehenen Asynchronmaschine lediglich durch die magnetische Arbeitswelle Ströme in dem Kurzschlusskäfig erzeugt werden, andere Wellen jedoch kaum Ströme induzieren können und es somit nicht zu unerwünschten Wirkungsgradverlusten kommt.