ES2619620T3 - Rotor de jaula y barra con una hendidura - Google Patents

Rotor de jaula y barra con una hendidura Download PDF

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ES2619620T3 ES13785377.6T ES13785377T ES2619620T3 ES 2619620 T3 ES2619620 T3 ES 2619620T3 ES 13785377 T ES13785377 T ES 13785377T ES 2619620 T3 ES2619620 T3 ES 2619620T3
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Maximilian Pfaller
Patryk PIOTROWSKI
André Trepper
Christian Deeg
Siegfried Fichtner
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Abstract

Rotor de jaula (3, 23, 33, 43, 63, 73, 83, 93) para una máquina eléctrica (4, 24, 34, 44, 64, 74, 84, 94), que comprende - un paquete de chapas de rotor (5), que presenta una ranura (6), - un anillo de cortocircuito (8, 38) moldeado por fusión en un extremo axial (7) del paquete de chapas de rotor (5), que presenta un primer material (108), y - una barra (9, 29, 39, 49, 69, 79, 89, 99), que está dispuesta en la ranura (6) y presenta un extremo de barra (14, 244, 344, 444), - en donde el extremo de barra (14, 244, 344, 444) penetra en el primer material (108), caracterizado porque el extremo de barra (14, 244, 344, 444) que penetra en el primer material (108) presenta varias hendiduras (10, 20, 30, 40, 140, 402, 691, 791, 892).

Description

DESCRIPCION
Rotor de jaula y barra con una hendidura
La presente invencion hace referencia a un rotor de jaula conforme al preambulo de la reivindicacion 1, a una maquina electrica, que comprende el rotor de jaula, y a una barra para el rotor de jaula. Ademas de esto la invencion 5 hace referencia a un procedimiento para producir el rotor de jaula.
Un rotor de jaula de este tipo se conoce del documento WO 2012/041943 A2. All! se describen unas medidas para mejorar la calidad de un rotor de jaula y de una maquina aslncrona, con objeto de superar o reducir los problemas que a este respecto se producen. All! se describe que un rotor de jaula de una maquina aslncrona presenta una barra en un paquete de chapas de rotor, en donde la barra puede bascular sobre un punto de basculacion. La barra 10 puede bascular a este respecto ventajosamente, de tal manera que sus extremos pueden bascular respecto a un eje del rotor de jaula. En la zona terminal del paquete de chapas de rotor se produce por lo tanto una rendija respecto a la barra, en donde la barra puede realizar una flexion en direction a la rendija. La rendija hace posible por lo tanto una flexion de los extremos de las barras de rotor hacia el eje. Esto tiene la ventaja de que la barra puede ceder ante una fuerza, que se produce si al solidificarse el caldo el anillo de cortocircuito se contrae y ejerce una fuerza sobre la 15 barra en direccion al eje del rotor de jaula. De este modo se actua en contra del problema de que aumenta la resistencia de transition entre el anillo de cortocircuito y la barra, si la barra no puede seguir el anillo de cortocircuito que se encoge durante el proceso de enfriamiento. El punto de union entre la barra y el anillo de cortocircuito es responsable predominantemente de los datos de funcionamiento del rotor de jaula o de la maquina electrica. Una mejora de los mismos conduce automaticamente a unos mejores datos electricos, en particular del grado de eficacia.
20 A causa de los esfuerzos por reducir predominantemente el consumo de energla, es de importancia capital realizar una aportacion tecnica adicional que, por si sola, alternativamente o en combination con medidas conocidas, haga posible una maquina electrica con un elevado grado de eficacia.
Por ello el objeto de la invencion consiste en proporcionar un rotor de jaula para una maquina electrica con un elevado grado de eficacia.
25 Este objeto es resuelto mediante un rotor de jaula para una maquina electrica con las caracterlsticas de la reivindicacion 1.
El rotor de jaula conforme a la invencion para una maquina electrica comprende
- un paquete de chapas de rotor, que presenta una ranura,
- un anillo de cortocircuito moldeado por fusion en un extremo axial del paquete de chapas de rotor, que
30 presenta un primer material, y
- una barra, que esta dispuesta en la ranura y presenta un extremo de barra,
- en donde el extremo de barra penetra en el primer material,
- en donde el extremo de barra que penetra en el primer material presenta al menos una hendidura.
El objeto tambien es resuelto mediante una maquina electrica con las caracterlsticas segun la reivindicacion 10.
35 La maquina electrica conforme a la invencion comprende un rotor de jaula conforme a la invencion.
Ademas de esto el objeto es resuelto mediante un procedimiento para producir un rotor de jaula segun la reivindicacion 11. En el procedimiento conforme a la invencion para producir un rotor de jaula conforme a la invencion se dispone el extremo de barra, que presenta la al menos una hendidura, de forma flexible sobre la ranura.
El extremo de barra puede presentar ventajosamente varias hendiduras. De este modo puede mejorarse la 40 flexibilidad del extremo de barra y conseguirse ventajosamente una superficie de section transversal de los planos de seccion transversal, eficaz para la resistencia electrica. De este modo a continuation una hendidura puede valer para al menos una hendidura, ventajosamente para varias hendiduras.
El rotor de jaula conforme a la invencion resuelve el objeto ventajosamente, por medio que el extremo de barra puede flexionarse a causa de la hendidura. De este modo el extremo de barra puede seguir una contraction del 45 primer material durante una solidification despues o durante el moldeado por fusion del anillo de cortocircuito, ya que un momento de flexion radial de la barra, que actua en contra de las fuerzas que actuan sobre el extremo de
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barra durante la contraccion del primer material, se reduce mediante la hendidura en el extremo de barra. De este modo se consigue una union ventajosa entre la barra y el anillo de cortocircuito moldeado por fusion, que conduce a una baja resistencia electrica entre la barra y el anillo de cortocircuito y, de este modo, a un rotor de jaula para una maquina electrica con un elevado grado de eficacia.
Asimismo se consigue ventajosamente una union fija mecanica entre la barra y el rotor de jaula moldeado por fusion, ya que la barra puede seguir de forma correspondiente la contraccion del primer material durante la solidificacion del caldo.
El extremo de barra puede presentar una flexion, en funcion de las fuerzas que actuan durante la contraccion del primer material sobre el extremo de barra. La deformacion que sufre a este respecto la barra puede ser una deformacion elastica. De este modo se presenta una relacion lineal entre la fuerza que actua a causa de la solidificacion del caldo y el tramo, que sigue la barra del caldo que se solidifica.
La deformacion del extremo de barra puede ser una deformacion plastica. De este modo puede actuarse en contra de las fuerzas que actuan durante la contraccion del primer material con una contrafuerza definida, cuyo desarrollo temporal esta adaptado de tal modo al desarrollo temporal de las fuerzas que actuan, que se consigue una union ventajosa entre la barra y el anillo de cortocircuito moldeado por fusion.
La barra presenta una extension maxima en una direccion de barra axial desde el extremo de barra hasta otro extremo de barra, que se mide como longitud de barra. Se extienden unos planos de seccion transversal perpendicularmente a la direccion de barra axial dentro de la barra. La barra presenta en el plano de seccion transversal una primera direccion de barra, en la que se mide una anchura de barra, y presenta una segunda direccion de barra, en la que se mide una altura de barra.
La altura de barra puede ser ventajosamente mayor que la anchura de barra. Entre otras cosas la barra presenta por medio de esto, en el caso de un arranque de una maquina electrica con el rotor de jaula, una elevada resistencia electrica eficaz y, durante el funcionamiento de la maquina electrica, una baja resistencia electrica eficaz.
La barra puede ser ventajosamente asimetrica respecto a la primera direccion de barra. Mediante la asimetrla de la barra respecto a la primera direccion de barra puede elegirse una geometrla asimetrica para planos de seccion transversal de la barra, de tal manera que la barra durante el arranque de una maquina electrica con el rotor de jaula presenta una ventajosamente elevada resistencia electrica eficaz que, con un numero de revoluciones creciente del rotor de jaula durante el funcionamiento de la maquina electrica, varla de forma ventajosa en una baja resistencia electrica eficaz.
La longitud de barra, anchura de barra y altura de barra son dimensiones de la barra. La barra presenta un segundo material, que puede ser p.ej. cobre.
Una superficie del extremo de barra presenta la hendidura, en donde la hendidura se extiende desde la superficie de la barra con una profundidad de hendidura hacia dentro de la barra. De este modo la hendidura presenta una superficie de corte con la barra.
La hendidura puede practicarse ventajosamente con poco esfuerzo. De este modo la hendidura puede practicarse con poco esfuerzo serrando la barra.
Durante el funcionamiento de la maquina electrica puede alimentarse tambien energla electrica a traves de un devanado del estator, y transformarse en energla mecanica mediante la cooperacion magnetica entre estator y rotor de jaula. A este respecto se hace girar el rotor de jaula y puede entregarse sobre un arbol energla mecanica a un consumidor mecanico en forma de movimientos giratorios.
Para el giro del rotor de jaula alrededor de un eje de giro, el rotor de jaula presenta un arbol que se extiende a lo largo del eje de giro y al que esta fijado el paquete de chapas de rotor. El paquete de chapas de rotor comprende unas chapas, que estan dispuestas por capas desde un extremo axial del paquete de chapas de rotor hasta otro extremo axial del paquete de chapas de rotor. Las chapas presentan para alojar la barra unas aberturas, que forman la ranura. Para la cooperacion magnetica entre el rotor de jaula y la barra, el rotor de jaula presenta un devanado. El devanado comprende la barra y el anillo de cortocircuito moldeado por fusion, que cortocircuita el devanado. Cuanto menor es la resistencia electrica, en particular la resistencia que actua durante el funcionamiento de la maquina electrica, que es el devanado del rotor de jaula, mayor es el grado de eficacia que se alcanza en una maquina electrica con el rotor de jaula. Para conseguir un giro ventajoso del rotor de jaula en la maquina electrica, el rotor de jaula presenta una o varias barras, en donde la barra y la otra o las otras barras se extienden desde el extremo axial del paquete de chapas de rotor hasta el otro extremo del paquete de chapas de rotor, y en el extremo axial estan unidas mediante el anillo de cortocircuito moldeado por fusion electrica y mecanicamente, ventajosamente del mismo modo que la barra, al anillo de cortocircuito moldeado por fusion. En el otro extremo axial del paquete de
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chapas de rotor, la barra y la otra o las otras barras estan unidas mediante otro anillo de cortocircuito moldeado por fusion, ventajosamente del mismo modo que la barra, en el extremo de barra al anillo de cortocircuito moldeado por fusion. Para una fijacion de la barra, la otra barra o las otras barras el primer material del anillo de cortocircuito moldeado por fusion puede extenderse, a traves de la ranura, hasta el otro anillo de cortocircuito moldeado por fusion.
Una direccion axial es una direction paralela al eje de giro, y una direction radial es una direction perpendicular al eje de giro. Si nos alejamos del eje de giro en una direccion radial, alcanzamos primero la base de ranura de la ranura y despues la barra que esta dispuesta en la ranura.
Una maquina electrica puede presentar una carcasa para proteger la maquina electrica, en la que esta dispuesto el estator, y el rotor esta montado de forma giratoria entre el estator. La sustentacion giratoria del rotor de jaula puede realizarse a traves del arbol mediante unos cojinetes en la carcasa,
Una maquina electrica conforme a la invention presenta, ademas de las ventajas ya citadas, tambien la ventaja adicional de que, ademas del elevado grado de eficacia de la maquina electrica, los cojinetes para sustentar el rotor de jaula en la carcasa presentan un menor desgaste. A causa de la hendidura en el extremo de barra se producen desviaciones en una distribution simetrica de masas del rotor de jaula en una mayor medida en el extremo de barra. En el anillo de cortocircuito pueden compensarse las mismas ventajosamente y muy de cerca sencillamente mediante masas inerciales, de tal manera que se consigue un desequilibrio reducido del rotor de jaula. El desgaste reducido de los cojinetes produce unas perdidas reducidas por friction en los cojinetes, de tal manera que puede proporcionarse una maquina electrica con un elevado grado de eficacia.
Un procedimiento conforme a la invencion para producir un rotor de jaula conforme a la invencion presenta tambien la ventaja adicional de que el extremo de barra se flexiona ventajosamente durante el moldeo por fusion del anillo de cortocircuito. Entre otras cosas el extremo de barra puede flexionarse paso a paso mediante la hendidura durante la solidification del caldo, a causa de las fuerzas actuantes, sin obstaculizar la production del rotor de jaula.
En las reivindicaciones dependientes se especifican unas configuraciones ventajosas de la invencion.
De este modo es ventajosa una configuration del rotor de jaula conforme a la invencion, en la que el extremo de barra mediante la al menos una hendidura presenta una flexion mayor que un segmento de barra que esta dispuesto dentro de la ranura. De este modo el extremo de barra puede seguir la contraction del caldo con un flexionado menor de la barra en la ranura. La barra puede estar montada ventajosamente en la ranura. De esta manera puede conseguirse un menor desequilibrio del rotor de jaula. Se evitan ventajosamente espacios vaclos en la ranura que provocan un movimiento de la barra en la ranura, p.ej. con unos numeros de revoluciones elevados de la barra. De este modo se consigue un menor desgaste de los cojinetes.
La barra puede llenar ventajosamente la ranura. Entre otras cosas de este modo se aprovecha la section transversal de la ranura completamente para la barra, con lo que se consigue una resistencia electrica ventajosamente menor.
La barra puede estar dispuesta ventajosamente en una base de ranura de la ranura. De esta forma puede conseguirse un elevado grado de llenado de la seccion transversal de la ranura, en donde el primer material esta presente ventajosamente en una zona de la ranura, que en una direccion radial esta mas alejada del eje de giro que la barra. De este modo se consigue una resistencia electrica ventajosamente menor.
La ranura puede presentar ventajosamente una zona, que esta rellena con el primer material. El primer material puede solidificarse ventajosamente en la zona y entre otras cosas se obstaculiza menos la solidificacion del primer material en la zona, a causa de la reducida flexion de la barra en la ranura, de tal manera que el primer material presenta despues de la solidificacion unas caracterlsticas ventajosas, que se consiguen de un modo definido. De esta forma pueden proporcionarse maquinas electricas con un elevado grado de eficacia.
En otra configuracion ventajosa de un rotor de jaula conforme a la invencion, una superficie envolvente de la barra presenta la hendidura. La hendidura puede practicarse ventajosamente de forma sencilla sobre la superficie envolvente del extremo de barra. Entre otras cosas la barra puede fijarse sencillamente, de forma ventajosa, para practicar la hendidura en la superficie envolvente. En particular si la superficie de corte se extiende por mas del 60% de la altura de barra, se consigue una flexibilidad de los extremos de barra con la que la barra puede seguir ventajosamente una contraccion del primer material durante una solidificacion del caldo despues o durante un moldeado por fusion del anillo de cortocircuito. En particular la hendidura se encuentra a este respecto en una zona de la superficie envolvente, que esta alejada del eje de giro en una direccion radial. De este modo se consigue una medida necesaria de flexibilidad de los extremos de barra.
La superficie envolvente puede presentar otra hendidura en un lado de la superficie envolvente opuesto a la hendidura, en donde la superficie envolvente presenta la otra hendidura desplazada en la direccion axial de la barra
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respecto a la hendidura. De este modo puede conseguirse ventajosamente una mayor medida de flexibilidad del extremo de barra, en donde la resistencia electrica de la barra es ventajosamente reducida, ya que el valor para una superficie de seccion transversal eficaz minima para la resistencia electrica es invariable con respecto a la barra con una sola hendidura. En otra configuracion ventajosa de un rotor de jaula conforme a la invencion, una superficie frontal de la barra presenta la hendidura. La superficie frontal es el plano de seccion transversal, que puede verse en el extremo de barra o en el otro extremo de barra en un estado no obstruido de la barra, ya que forma una superficie de la barra. Por medio de que la superficie frontal de la barra presenta la hendidura, aumenta la flexibilidad del extremo de barra, en donde se conserva en gran medida la reducida resistencia electrica de la barra en toda la longitud de barra. Es asimismo ventajoso que la resistencia de la barra solo se desvle en una medida reducida en toda la longitud de barra. De esta manera la barra presenta una estabilidad mecanica ventajosa.
En otra configuracion ventajosa de un rotor de jaula conforme a la invencion la hendidura se extiende sobre la superficie frontal, en una direccion que presenta una componente vectorial maxima en cuanto a importe en una primera direccion de barra. De este modo se aumenta ventajosamente la flexibilidad del extremo de barra, ya que el momento resistente del extremo de barra se reduce. En particular aumenta ventajosamente la flexibilidad de la barra, si la barra presenta una altura que es mayor que la anchura de barra. En particular la hendidura se extiende en la superficie frontal ventajosamente en la primera direccion, para conseguir una reduccion ventajosa maxima del momento resistente a causa de la hendidura en la superficie frontal.
En otra configuracion ventajosa de un rotor de jaula conforme a la invencion la hendidura se extiende sobre la superficie frontal, en una direccion que presenta una componente vectorial maxima en cuanto a importe en una segunda direccion de barra. A causa de la hendidura en la superficie frontal se alcanza una reduccion ventajosa del momento resistente, que conduce a una flexibilidad ventajosa del extremo de barra.
Si la barra presenta una hendidura en la superficie frontal que, como se ha descrito, se extiende fundamentalmente en una primera direccion de barra, puede presentarse de forma ventajosa otra hendidura sobre la superficie frontal, que se extiende en una direccion que, como se ha descrito, se extiende fundamentalmente en la segunda direccion de barra. De este modo unas zonas entre las hendiduras presentan una ventajosamente gran dimension en la primera y en la segunda direccion de barra. Entre otras cosas las zonas entre las hendiduras pueden garantizar de este modo que las zonas, durante la production del rotor de jaula, permanecen unidas a la barra de tal manera, que estan unidas a la barra con una reducida resistencia electrica.
En otra configuracion ventajosa de un rotor de jaula conforme a la invencion la superficie de corte se extiende desde el extremo de barra hasta otro extremo de barra de la barra. Se consigue ventajosamente una mejor flexibilidad de la barra en el extremo de barra. Entre otras cosas pueden dilatarse o aplastarse unos conductores parciales, que forman una barra, con una menor influencia mutua bajo la action de la fuerza que actua sobre la barra durante la solidification del caldo. La superficie de corte se extiende a este respecto entre los conductores parciales, que se extienden a lo largo de la direccion axial de la barra, en donde estan dispuestas unas secciones transversales de los conductores parciales dentro de los planos de seccion transversal de la barra. Los planos de seccion transversal de la barra forman una curva envolvente, que abraza los conductores parciales.
La hendidura puede practicarse ventajosamente con un esfuerzo reducido. De este modo la hendidura puede practicarse mediante una disposition de los conductores parciales respecto a la curva envolvente de la barra.
Los conductores parciales pueden presentar unas secciones transversales circulares. De este modo se consigue ventajosamente una mejor flexibilidad en el extremo de barra.
Los conductores parciales pueden presentar unas secciones transversales circulares con un diametro, que presenta un valor maximo de un millmetro. De esta manera se alcanza ventajosamente una mejor flexibilidad en el extremo de barra, con una superficie grande entre los conductores parciales y el anillo de cortocircuito. De esta forma se consigue ventajosamente una menor resistencia electrica para una union entre los conductores parciales y el anillo de cortocircuito.
Los conductores parciales pueden presentar unas secciones transversales rectangulares. De este modo se consigue un elevado nivel de llenado de la ranura con los conductores parciales. De esta manera se consigue una resistencia electrica reducida de la barra.
En otra configuracion ventajosa de un rotor de jaula conforme a la invencion, la hendidura termina dentro de la barra. De este modo se consigue ventajosamente una flexibilidad del extremo de barra, con una flexibilidad ventajosamente reducida en un centro de la barra.
De esta manera el extremo de barra puede sobresalir de la ranura con una longitud de salida en un extremo axial del paquete de chapas de rotor, en donde la hendidura presenta una profundidad de corte que supone ventajosamente al menos la mitad de la longitud de salida y como maximo la longitud de salida. La hendidura puede practicarse aqul
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ventajosamente con un esfuerzo reducido mediante el serrado de la barra, ya que entre cosas el serrado puede llevarse a cabo de forma sencilla hasta la profundidad de penetracion de la hendidura.
En otra configuracion ventajosa de un rotor de jaula conforme a la invencion, la barra presenta en la hendidura un dispositivo de union. La barra se confina ventajosamente en la hendidura, en donde se consiguen una flexibilidad ventajosa conforme a la invencion y una ventajosamente menor resistencia electrica conforme a la invencion del devanado del rotor de jaula. Entre otras cosas se obtiene mediante el dispositivo de union en la hendidura una introduccion mas precisa de la barra durante la produccion, de tal manera que durante la produccion del rotor de jaula o de la maquina electrica con el rotor de jaula pueden fabricarse maquinas electricas con un elevado grado de eficacia.
El dispositivo de union puede ser una grapa, que rodea la barra de tal manera, que no se impide una disposicion de la barra en la ranura. La grapa puede aplicarse ventajosamente a la barra, en particular en arrastre de fuerza. Entre otras cosas la grapa puede aplicarse con un esfuerzo reducido a la barra.
El dispositivo de union puede ser un tercer material, que llena al menos parcialmente la hendidura, en donde el tercer material a una temperatura, que es al menos igual al punto de fusion del primer material, hace posible una flexion del extremo de barra con una fuerza menor que en una barra, que solo se compone del primer material. La barra puede presentar de este modo ventajosamente la forma utilizada habitualmente en un rotor de jaula. Entre otras cosas se necesitan pocas adaptaciones, en particular ninguna, del rotor de jaula a una geometrla modificada de la barra, que conducen a un empeoramiento del grado de eficacia de la maquina electrica. Tambien pueden utilizarse ventajosamente los procesos de produccion habituales con una elevada calidad para conseguir un rotor de jaula con un elevado grado de eficacia.
La hendidura puede practicarse ventajosamente con un esfuerzo reducido. De este modo la hendidura puede practicarse mediante una disposicion de los conductos parciales con respecto a la curva envolvente de la barra y mediante un llenado al menos parcial de la hendidura con el tercer material, en un estado de fusion.
Para que se haga posible la flexion del extremo de barra con una menor fuerza que con una barra, que solo se compone del primer material, el tercer material puede llenar la hendidura solo parcialmente en la direction axial de la barra. De esta manera puede conseguirse mediante el tercer material una union puntual fija ventajosa.
Para que se haga posible la flexion del extremo de barra con una menor fuerza que con una barra, que solo se compone del primer material, el tercer material puede presentar un punto de fusion, que presenta un valor de hasta un valor del punto de fusion del primer material. De este modo la barra puede flexionarse todavla durante la solidification del caldo y es compacta ventajosamente despues de la solidification.
Las caracterlsticas, particularidades y ventajas anteriormente descritas de esta invencion, as! como el modo y la manera en los que se consiguen las mismas, se entienden de forma mas clara y nltida con relation a la siguiente description de los ejemplos de realization, que se explican con mas detalle en relacion con las figuras. Aqul muestran:
la fig. 1 un primer ejemplo de realizacion de una maquina electrica, que comprende un primer ejemplo de realizacion de un rotor de jaula,
la fig. 2 un segundo ejemplo de realizacion de una maquina electrica, que comprende un segundo ejemplo de realizacion de un rotor de jaula,
la fig. 3 un tercer ejemplo de realizacion de una maquina electrica, que comprende un tercer ejemplo de realizacion de un rotor de jaula,
la fig. 4 un cuarto ejemplo de realizacion de una maquina electrica, que comprende un cuarto ejemplo de realizacion de un rotor de jaula,
la fig. 5 un corte de una section transversal a lo largo de la llnea V-V de la fig. 4,
la fig. 6 un quinto, sexto, septimo y octavo ejemplo de realizacion de una maquina electrica, que comprende un quinto, sexto, septimo y octavo ejemplo de realizacion de un rotor de jaula,
la fig. 7 un corte de una seccion transversal a lo largo de la llnea VII-VII de la fig. 6,
la fig. 8 un corte de una seccion transversal a lo largo de la llnea VIII-VIII de la fig. 6,
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la fig. 9 un corte de una seccion transversal a lo largo de la ilnea IX-IX de la fig. 6, la fig. 10 un corte de una seccion transversal a lo largo de la llnea X-X de la fig. 6.
La fig. 1 muestra un primer ejemplo de realizacion de una maquina electrica 4, que comprende un primer ejemplo de realizacion de un rotor de jaula 3. La maquina electrica 4 es una maquina aslncrona y presenta una carcasa 101, en la que esta dispuesto el estator 102. El estator 102 presenta un devanado 103. El rotor de jaula 3 esta fijado a un arbol 18, que esta montado a traves de unos rodamientos 17 de forma que puede girar alrededor del eje de giro 19 en la carcasa 101. El rotor de jaula 3 comprende un paquete de chapas de rotor 5, que presenta una ranura 6, un anillo de cortocircuito 5 moldeado por fusion en un extremo axial 7 del paquete de chapas de rotor 5, que presenta un primer material 108, y una barra 9 que esta dispuesta en la ranura 6 y presenta un extremo de barra 14. El paquete de chapas de rotor 5 comprende unas chapas, que estan dispuestas por capas desde el extremo axial 7 del paquete de chapas de rotor 5 hasta otro extremo axial 11 del paquete de chapas de rotor 5. El paquete de chapas de rotor 5 presenta, p.ej. en el extremo axial 7, una chapa 15 y otra chapa 16. El extremo de barra 14 puede flexionarse mediante una hendidura 10, en donde la hendidura 10 presenta una superficie de corte 1010 con el extremo de barra 14. El primer material 108 es aluminio y se ha moldeado por fusion en un proceso de moldeo por presion sobre el rotor de jaula 3.
Un devanado del rotor de jaula 3 presenta la barra 9, otra barra 109, el anillo de cortocircuito 8 y otro anillo de cortocircuito 110, as! como otras barras, que estan dispuestas en otras ranuras del rotor de jaula 3. Los extremos de barra de la otra barra 109 y de las otras barras estan configurados ventajosamente del mismo modo que el extremo de barra 14, para que los mismos esten unidos ventajosamente al anillo de cortocircuito 8 moldeado por fusion mediante el anillo de cortocircuito 8 moldeado por fusion, electrica y mecanicamente, del mismo modo que el extremo de barra 14. En el otro extremo axial 11 del paquete de chapas de rotor 5, la barra 9 y la otra barra 109 o las otras barras estan unidas de forma correspondiente al anillo de cortocircuito 8 moldeado por fusion mediante otro anillo de cortocircuito 110 moldeado por fusion, ventajosamente del mismo modo que el extremo de barra 14. La barra 9, la otra barra 109 y las otras barras presentan un segundo material, que es cobre.
Una direccion axial es una direction paralela al eje de giro 19, y una direction radial es una direction perpendicular al eje de giro 19. Si nos alejamos del eje de giro en una direccion radial, alcanzamos primero la base de ranura 13 de la ranura y despues la barra 9 que esta dispuesta en la ranura.
El extremo de barra 14 presenta otra hendidura 12, de tal manera que el extremo de barra presenta varias hendiduras. De este modo puede conseguirse ventajosamente una mayor medida de flexibilidad del extremo de barra 14, en donde la resistencia electrica de la barra 9 es ventajosamente reducida, ya que el valor para una superficie de seccion transversal eficaz minima para la resistencia electrica es invariable con respecto una la barra con una sola hendidura 10. Una superficie envolvente 900, que es una superficie del extremo de barra 14, presenta la hendidura 10 y la otra hendidura 12 en una zona de la superficie envolvente 900, que esta alejada del eje de giro 19 en una direccion radial. La superficie de corte 1010 se extiende por mas del 60% de una altura de barra, de tal manera que la barra 9 puede seguir una contraction del primer material 108 durante una solidification del caldo despues o durante un moldeado por fusion del anillo de cortocircuito 8. La barra 9 puede seguir de este modo la contraccion del primer material 108 durante la solidificacion del caldo en direccion al eje de giro 19.
Las hendiduras 10, 12 se extienden desde la superficie envolvente 900 con una profundidad de hendidura hasta dentro de la barra 9. La profundidad de hendidura es superior al 60% de la altura de barra. El extremo de barra 14 presenta una mayor flexion que un segmento de barra que esta dispuesto dentro de la ranura 6. La mayor flexion no se ha representado en ninguna de las figuras. El segmento de barra se encuentra entre el extremo axial 7 y el otro extremo axial 11 del paquete de chapas de rotor 5.
La barra 9 presenta una extension maxima en una direccion de barra axial 1 desde el extremo de barra 14 hasta otro extremo de barra 114, que se mide como longitud de barra. La barra 9 esta dispuesta fundamentalmente en la ranura 6, de tal manera que una direccion axial del rotor de jaula 3 o de la maquina electrica discurre en paralelo a la direccion de barra axial 1. Unos planos de seccion transversal se extienden perpendicularmente a la direccion de barra axial 1 dentro de la barra 9. La barra 9 presenta en los planos de seccion transversal una primera direccion de barra 2, en la que se mide una anchura de barra, y una segunda direccion de barra 300, en la que se mide una altura de barra. La altura de barra es mayor que la anchura de barra. La barra 9 es asimetrica respecto a la direccion de barra 2, ya que presenta unos planos de seccion transversal con una curva envolvente como la barra 49 en el cuarto ejemplo de realizacion conforme a la fig. 5.
La fig. 2 muestra un segundo ejemplo de realizacion de una maquina electrica 24, que comprende un segundo ejemplo de realizacion de un rotor de jaula 23. El extremo de barra 244 puede flexionarse mediante una hendidura 22, que presenta el extremo de barra 244 en una zona de la superficie envolvente 929, que esta alejada del eje de giro 19 en una direccion radial. Una superficie envolvente 929 de la barra 29 presenta, ademas de la hendidura 22, otra hendidura 20 en un lado de la superficie envolvente 929 opuesto a la hendidura 22, en donde la superficie envolvente 929 presenta la otra hendidura 20 desplazada en la direccion de barra axial 1 respecto a la hendidura 22.
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De este modo el extremo de barra 244 es ventajosamente flexible en la direccion de barra axial 1, para que el extremo de barra 244 pueda ceder antes las fuerzas que actuan dado el caso tambien en la direccion de barra axial 1, durante la contraccion del primer material 108 del caldo. La otra hendidura 20 esta desplazada en la direccion de barra axial de tal manera, que una separacion axial a entre la otra hendidura 20 y la hendidura 22 en la direccion de barra axial 1 presenta al menos un valor que se corresponde con la altura de barra, reducida en la profundidad de hendidura de la hendidura 22 o de la otra hendidura 20. De este modo puede conseguirse ventajosamente una mayor medida de flexibilidad del extremo de barra 244, en donde la resistencia electrica de la barra 29 es ventajosamente reducida, ya que el valor de una superficie de seccion transversal eficaz minima para la resistencia electrica es invariable con respecto a una barra 29 con una sola hendidura 22. De esta forma se consigue una seccion transversal para la resistencia electrica, que se determina fundamentalmente mediante la profundidad de hendidura.
La hendidura 22 y la otra hendidura 20 se extienden por mas del 60% de la altura de barra hacia dentro de la barra 29.
La fig. 3 muestra un tercer ejemplo de realizacion de una maquina electrica 34, que comprende un tercer ejemplo de realizacion de un rotor de jaula 33. El extremo de barra 344 puede flexionarse mediante una hendidura 32, que presenta el extremo de barra 344 en una zona de una superficie envolvente 939, que en una direccion radial esta alejada del eje de giro 19. La superficie envolvente 939 del extremo de barra 344 de una barra 39 presenta la hendidura 32. La barra 39 presenta otra hendidura 30, que forma una superficie de corte 130 con el extremo de barra 344. La otra hendidura 30 presenta otra superficie de corte 131 con el extremo de barra 344. La otra hendidura 30 se extiende cuneiformemente desde la superficie envolvente 939 en la barra 39 hasta una profundidad de hendidura. La hendidura 32 se extiende cuneiformemente desde la superficie envolvente 939 en la barra 39 hasta una profundidad de hendidura dentro de la barra 9. De este modo el primer material 108 puede asentarse o comprimirse sobre la barra 39 durante la solidificacion, despues o durante el moldeado por fusion del anillo de cortocircuito 39 durante la contraccion, de tal manera que se establece una union entre la barra 39 y el anillo de cortocircuito 38 con una resistencia electrica reducida. La profundidad de penetracion de la hendidura 32 y de la otra hendidura 30 es superior al 60% de la altura de barra de la barra 39. La superficie envolvente 939 presenta la otra hendidura 30 en un lado opuesto a la hendidura 32, en donde la superficie envolvente 939 presenta la otra hendidura 30, desplazada en la direccion de barra axial 1 con respecto a la hendidura 32.
La fig. 4 muestra un cuarto ejemplo de realizacion de una maquina electrica 44, que comprende un cuarto ejemplo de realizacion de un rotor de jaula 43. Un extremo de barra 444 puede flexionarse mediante una hendidura 40, que presenta el extremo de barra 444. Una superficie frontal 443 de la barra 49 presenta la hendidura 40. El extremo de barra 444 presenta sobre la superficie frontal 443 otra hendidura 42. El paquete de chapas de rotor 5 comprende en el extremo axial 7 una primera chapa 15.
La fig. 5 presenta un corte de una seccion transversal a lo largo de la llnea V-V de la fig. 4. El corte de la seccion transversal a lo largo de la llnea V-V se corresponde con un corte correspondiente de una seccion transversal a lo largo de la primera chapa 15 en el extremo axial 7 del rotor de jaula 43. La hendidura 40 sobre la superficie 443 se extiende en una direccion 141, que presenta una componente vectorial maxima en cuanto a importe en la primera direccion de barra 2. La hendidura 40 presenta una superficie de corte 41 con el extremo de barra 444.
El extremo de barra 444 de la barra 49 presenta una hendidura 400 en la superficie frontal 443, que se extiende en una direccion 1401, que presenta una componente vectorial maxima en cuanto a importe en la segunda direccion de barra 300. Esta hendidura 400 presenta una superficie de corte 1400 con el extremo de barra 444.
Como se muestra en la fig. 4, las hendiduras 40, 42 terminan dentro de la barra 49. Las hendiduras 40, 42 terminan en una zona de la barra 49, que ya esta dispuesta escasamente en la ranura 6. Escasamente significa a este respecto que las hendiduras 40, 42 penetran en la ranura 6 en un grosor de la chapa. De este modo se obtiene la hendidura de la seccion transversal a lo largo de la llnea V-V conforme a la fig. 5.
La barra 49 esta dispuesta en una base de ranura 13 de la ranura 6. El primer material 108 se presenta en una zona de la ranura 6, que en una direccion radial esta mas alejada del eje de giro 19 que la barra 49. El rotor de jaula 43 se muestra en la fig. 4 en una posicion, en la que la direccion radial se corresponde con la segunda direccion de barra 300.
El paquete de chapas de rotor 5 puede presentar en la ranura 6 unos elementos de posicionamiento 21. Los mismos pueden sujetar la barra 49 ventajosamente en una posicion definida, para mantener la posicion de la barra 49 en la base de ranura 13 durante la produccion del rotor de jaula 43. La primera chapa 15 presenta los elementos de posicionamiento 21, en donde los mismos estan unidos formando una pieza con la chapa 15. De este modo la primera chapa 15 con sus elementos de posicionamiento 21 puede producirse a partir de un trozo de chapa. De forma ventajosa una primera chapa 15 presenta, en el otro extremo axial 11 del paquete de chapas de rotor 5, tambien unos elementos de posicionamiento 21. Por medio de que el extremo de barra 444 mediante las hendiduras 40, 42, 400 presenta una mayor flexion que un segmento de barra, que esta dispuesto dentro de la ranura 6, el
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extremo de barra 444 puede seguir ventajosamente la contraccion del primer material 108 durante la solidificacion del caldo, sin que los elementos de posicionamiento 21 obstaculicen esto de forma notable.
La fig. 6 muestra un quinto, sexto, septimo y octavo ejemplo de realizacion de una maquina electrica, que comprende un quinto, sexto, septimo u octavo ejemplo de realizacion de un rotor de jaula. Los extremos de barra de las barras 69, 79, 89, 99 presentan unas hendiduras 140, 691, 791, 892 y otras hendiduras. Las separaciones en la segunda direccion de barra 300 entre las hendiduras 140, 691, 791, 892 y las otras hendiduras no son iguales para todos los ejemplos de realizacion. La fig. 6 no ofrece ninguna informacion sobre las separaciones. Si se quisieran representar las separaciones de los ejemplos de realizacion unos con relacion a los otros en figuras, deberla elaborarse para cada ejemplo de realizacion su propia figura y dibujarse cualitativamente las separaciones conforme a la descripcion.
La fig. 7 muestra un corte de una seccion transversal a lo largo de la llnea VII-VII del quinto ejemplo de realizacion de una maquina electrica 64, que comprende un quinto ejemplo de realizacion de un rotor de jaula 63, conforme a la fig. 6. El corte de la seccion transversal a lo largo de la llnea VII-VII se corresponde con un corte correspondiente de una seccion transversal a lo largo de la primera chapa 15 en el extremo axial 7 del rotor de jaula 63. Una superficie de corte, que presenta la hendidura 691 con el extremo de barra, se extiende entre un conductor parcial 70 y otro conductor parcial 72, que se extienden a lo largo de la direccion de barra axial 1, en donde una seccion transversal del conductor parcial 70 y una seccion transversal del otro conductor parcial 72 estan dispuestas dentro de los planos de seccion transversal de una barra 69. Las secciones transversales del conductor parcial 70 y del otro conductor parcial en la ranura 6 estan dispuestas dentro de los planos de seccion transversal de la barra 69. Los planos de seccion transversal de la barra 69 forman una curva envolvente, que abraza el conductor parcial 70 y los otros conductores parciales. El conductor parcial 70 y los otros conductores parciales 72 presentan una seccion transversal rectangular.
La fig. 8 muestra un corte de una seccion transversal a lo largo de la llnea VIII-VIII del sexto ejemplo de realizacion de una maquina electrica 74, que comprende un sexto ejemplo de realizacion de un rotor de jaula 73 en la fig. 6. El corte de la seccion transversal a lo largo de la llnea VIII-VIII se corresponde con un corte correspondiente de una seccion transversal a lo largo de la primera chapa 15, en el extremo axial 7 del rotor de jaula 73. Una superficie de corte, que presenta la hendidura 791 con el extremo de barra, se extiende entre el conductor parcial 80 y el otro conductor parcial 82, que se extienden a lo largo de la direccion de barra axial 1, en donde una seccion transversal del conductor parcial 80 y una seccion transversal del otro conductor parcial 82 estan dispuestas dentro de los planos de seccion transversal de una barra 79. El conductor parcial 80 y los otros conductores parciales en la ranura 6 estan dispuestos dentro de los planos de seccion transversal de la barra 79. Los planos de seccion transversal de la barra 79 forman una curva envolvente, que abraza el conductor parcial 80 y los otros conductores parciales. El conductor parcial 80 y los otros conductores parciales presentan una seccion transversal circular.
La fig. 9 muestra un corte de una seccion transversal a lo largo de la llnea IX-IX del septimo ejemplo de realizacion de una maquina electrica 84, que comprende un septimo ejemplo de realizacion de un rotor de jaula 83 en la fig. 6. El corte de la seccion transversal a lo largo de la llnea IX-IX se corresponde con un corte correspondiente de una seccion transversal a lo largo de la primera chapa 15, en el extremo axial 7 del rotor de jaula 83. Los conductores parciales 891 presentan una seccion transversal circular con un diametro que presenta un valor maximo de 1 mm.
La fig. 10 muestra un corte de una seccion transversal a lo largo de la llnea X-X de un octavo ejemplo de realizacion de una maquina electrica 94, que comprende un octavo ejemplo de realizacion de un rotor de jaula 93 en la fig. 6. El corte de la seccion transversal a lo largo de la llnea X-X se corresponde con un corte correspondiente de una seccion transversal a lo largo de la primera chapa 15, en el extremo axial 7 del rotor de jaula 93. Una barra 99, que presenta un conductor parcial 151 y otro conductor parcial 991, que se extienden a lo largo de la direccion de barra axial 1, presenta en la hendidura 140 un dispositivo de union 1000. Este dispositivo de union 1000 presenta un tercer material, que es aluminio.
La barra 99 presenta otras hendiduras 142 sobre la superficie frontal, que se extienden en una direccion 141, que presenta una componente vectorial maxima en cuanto a importe en la primera direccion de barra 2. La barra presenta tambien una hendidura 402 sobre la superficie frontal, que se extiende en una direccion 1401, que presenta una componente vectorial maxima en cuanto a importe en la segunda direccion de barra 300. Todas las hendiduras 140, 142 presentan unas superficies de corte 1400, 1402 con el extremo de barra. Las superficies de corte 1400, 1402 se extienden desde un extremo de barra hasta otro extremo de barra de la barra 99. Las superficies de corte 1400, 1402 se extienden entre el conductor parcial 151 y los otros conductores parciales 991, que se extienden a lo largo de la direccion de barra axial, en donde las secciones transversales del conductor parcial 151 y de los otros conductores parciales estan dispuestas dentro de los planos de seccion transversal de la barra 99. El dispositivo de union 1000 llena al menos parcialmente todas las hendiduras 140, 142, 402. La barra 99 presenta de este modo ventajosamente la forma utilizada habitualmente en un rotor de jaula. El dispositivo de union 1000 une el conductor parcial 151 y los otros conductores parciales, de tal manera que la barra 99 puede implantarse ventajosamente en una pieza en la ranura 6 y puede utilizarse, incluso antes de la implantacion en la ranura 6, de forma sencilla en un proceso de produccion.
Las hendiduras 10, 12, 20, 22, 30, 32, 40, 42 en las barras 19, 109, 29, 39, 49 de los ejemplos de realizacion primero a cuarto se han practicado mediante el serrado de las barras 19, 109, 29, 39, 49.
Las hendiduras 691, 791, 892, 140, 142, 402 en las barras 69, 79, 89, 99 de los ejemplos de realizacion quinto a octavo se han practicado mediante una disposition de los conductores parciales 70, 80, 151, 891, 991, de los otros 5 conductores parciales 72, 82, 152 y otros conductores parciales respecto a la curva envolvente de las barras 69, 79, 89, 99.
En el octavo ejemplo de realizacion las hendiduras 140, 142, 402 en la barra 99 se han llenado adicionalmente al menos parcialmente con el tercer material, que es aluminio, en un estado de fusion del tercer material, para practicar las hendiduras 140, 142, 402. Entre otras cosas la barra 99 puede introducirse de este modo ventajosamente como 10 barra aisladas en la ranura 6.
Si bien la invention se ha ilustrado y descrito en detalle mediante unos ejemplos de realizacion preferidos, la invention no esta limitada a los ejemplos revelados y el tecnico puede deducir de ellos otras variaciones, sin abandonar el ambito de protection de la invencion.

Claims (11)

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    REIVINDICACIONES
    1. Rotor de jaula (3, 23, 33, 43, 63, 73, 83, 93) para una maquina electrica (4, 24, 34, 44, 64, 74, 84, 94), que comprende
    - un paquete de chapas de rotor (5), que presenta una ranura (6),
    - un anillo de cortocircuito (8, 38) moldeado por fusion en un extremo axial (7) del paquete de chapas de rotor (5), que presenta un primer material (108), y
    - una barra (9, 29, 39, 49, 69, 79, 89, 99), que esta dispuesta en la ranura (6) y presenta un extremo de barra (14, 244, 344, 444),
    - en donde el extremo de barra (14, 244, 344, 444) penetra en el primer material (108),
    caracterizado porque el extremo de barra (14, 244, 344, 444) que penetra en el primer material (108) presenta varias hendiduras (10, 20, 30, 40, 140, 402, 691, 791, 892).
  2. 2. Rotor de jaula (3, 23, 33, 43, 63, 73, 83, 93) segun la reivindicacion 1, en donde el extremo de barra (14, 244, 344, 444) mediante al menos una hendidura (10, 20, 30, 40, 140, 402, 691, 791, 892) presenta una flexion mayor que un segmento de barra que esta dispuesto dentro de la ranura (6).
  3. 3. Rotor de jaula (3, 23, 33, 43, 63, 73, 83, 93) segun la reivindicacion 1 o 2, en donde una superficie envolvente (900, 939, 929) de la barra (9, 29, 39) presenta al menos una hendidura (10, 20, 30).
  4. 4. Rotor de jaula (43, 63, 73, 83, 93) segun la reivindicacion 1 o 2, en donde una superficie frontal (443) de la barra (49, 69, 79, 89, 99) presenta al menos una hendidura (40, 140, 402, 691, 791, 892).
  5. 5. Rotor de jaula (43, 63, 73, 83, 93) segun la reivindicacion 4, en donde al menos una hendidura (40, 140, 402, 691, 791, 892) se extiende sobre la superficie frontal (443), en una direccion (141) que presenta una componente vectorial maxima en cuanto a importe en una primera direccion de barra (2), en donde en la primera direccion de barra (2) se mide una anchura de barra.
  6. 6. Rotor de jaula (43, 63, 73, 83, 93) segun la reivindicacion 4, en donde al menos una hendidura (40, 140, 402, 691, 791, 892) se extiende sobre la superficie frontal (443), en una direccion (141) que presenta una componente vectorial maxima en cuanto a importe en una segunda direccion de barra (300), en donde en la segunda direccion de barra (300) se mide una altura de barra.
  7. 7. Rotor de jaula (63, 73, 83, 93) segun una de las reivindicaciones 4 a 6, en donde una superficie de corte de al menos una hendidura (140, 402, 691, 791, 892) con la barra (69, 79, 89, 99) se extiende desde el extremo de barra hasta otro extremo de barra de la barra (69, 79, 89, 99).
  8. 8. Rotor de jaula (3, 23, 33, 43) segun una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde al menos una hendidura (10, 20, 30, 40) termina dentro de la barra (9, 29, 39, 49).
  9. 9. Rotor de jaula (93) segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde la barra (99) presenta en al menos una hendidura (140, 142, 402) un dispositivo de union (1000), en donde la barra (99) se confina en al menos una hendidura (140, 142, 402) con el dispositivo de union (1000), para una introduccion mas precisa de la barra (99) durante la produccion del rotor de jaula (93) o de la maquina electrica (94).
  10. 10. Maquina electrica (4, 24, 34, 44, 64, 74, 84, 94) que comprende un rotor de jaula (3, 23, 33, 43, 63, 73, 83, 93) segun una de las reivindicaciones anteriores.
  11. 11. Procedimiento para producir un rotor de jaula (3, 23, 33, 43, 63, 73, 83, 93) segun una de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el extremo de barra (14, 244, 344, 444), que presenta varias hendiduras (10, 20, 30, 40, 140, 402, 691, 791, 892), se dispone de forma flexible sobre la ranura (6), y el anillo de cortocircuito (8, 38) se moldea por fusion, en donde el extremo de barra (14, 244, 344, 444) mediante una flexion del extremo de barra (14, 244, 344, 444) puede sufrir una deformacion elastica o plastica, en funcion de las fuerzas que actuan durante la contraccion del primer material (108) al solidificarse el caldo sobre el extremo de barra (14, 244, 344, 444).
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