許多電機(jī)、首先是交流異步電機(jī)通過使用籠型轉(zhuǎn)子來運行。這種籠型轉(zhuǎn)子典型地具有多個縱向支撐條，它們也稱為轉(zhuǎn)子桿并且在轉(zhuǎn)子的兩個軸向端部上與所謂的短路環(huán)電連接。因此籠型轉(zhuǎn)子的整個籠式的結(jié)構(gòu)在電機(jī)的運行過程中被電短路。這種轉(zhuǎn)子籠也稱為短路籠或籠型繞組。這種轉(zhuǎn)子類型區(qū)別于所謂的滑環(huán)式轉(zhuǎn)子，在這種滑環(huán)式轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)子的繞組沒有相互短路連接，而是作為單獨繞組存在并且分別通過滑環(huán)接觸在外部相接觸。

在已知的籠型轉(zhuǎn)子中，籠型轉(zhuǎn)子的縱向支撐條由實體的金屬桿構(gòu)成，其由例如銅、鋁或它們的合金這樣的非鐵金屬構(gòu)成。金屬桿與端側(cè)布置的短路環(huán)持久地機(jī)械地和電地相連，典型地通過插入和焊入到短路環(huán)的為此設(shè)置的凹口中。這種籠型轉(zhuǎn)子在EP1039618A1中被描述。

這種已知的轉(zhuǎn)子籠或短路式籠的缺點是在制造這種連接時制造和裝配耗費很高?；\型轉(zhuǎn)子在電機(jī)運行時承受很高的離心力。因此首先所述連接必須滿足很高的力學(xué)要求。所述連接常常必須通過外部施加的輪轂額外地加強(qiáng)，這又提高了轉(zhuǎn)子的制造耗費和位置需求。金屬轉(zhuǎn)子桿和同樣金屬的短路環(huán)的較高的重量此外對離心力的數(shù)值產(chǎn)生不利的作用。

在另外已知的實施方式中，籠型轉(zhuǎn)子以鑄造工藝制成，例如通過鋁的壓鑄。這種鑄造的轉(zhuǎn)子籠主要在較小和中等功率的電機(jī)中應(yīng)用，因為其難以構(gòu)造為較大尺寸。

因此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種具有轉(zhuǎn)子籠的籠型轉(zhuǎn)子，其能夠避免所述缺點。尤其應(yīng)該提供一種簡單和廉價制造的轉(zhuǎn)子籠，其也能夠用于較大的轉(zhuǎn)子尺寸。

所述技術(shù)問題通過權(quán)利要求1描述的籠型轉(zhuǎn)子解決。按照本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子芯和圍繞轉(zhuǎn)子芯布置的導(dǎo)電的轉(zhuǎn)子籠，其中，轉(zhuǎn)子籠包含碳納米管。其中，轉(zhuǎn)子籠這樣設(shè)計，使得在電機(jī)運行時流過轉(zhuǎn)子籠的電流通過碳納米管傳輸。

按照本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子的主要優(yōu)點在于其簡單的可制造性。尤其借助以下描述的實施方式、利用基于碳納米管的纖維、紗線、股線和墊以簡單的方式實現(xiàn)用于籠型轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電的籠結(jié)構(gòu)。在此，籠結(jié)構(gòu)的幾何形狀可以靈活地適配不同的電機(jī)類型，因為不需要具有轉(zhuǎn)子籠的具體的幾何形狀的桿、環(huán)或其他剛性件。

另一個優(yōu)點在于，基于碳納米管的短路式籠具有相對較小的質(zhì)量。由碳納米管構(gòu)成的壓密的紗線的密度可以在0.5至1.5g/cm³之間。在可對照的電流承受能力下，在此可以使用比在金屬元件的情況中更小質(zhì)量的導(dǎo)電元件。因此在電機(jī)運行時產(chǎn)生的離心力更小，并且構(gòu)件的機(jī)械載荷相應(yīng)地更低。電機(jī)因此也可以比使用已知的籠型轉(zhuǎn)子時以更高的轉(zhuǎn)速運行。

此外，基于碳納米管的材料具有很好的導(dǎo)電性、機(jī)械承載性和化學(xué)耐受性。單個的碳納米管的機(jī)械承載性和導(dǎo)電性超過金屬和金屬合金的數(shù)值許多倍。即使具有由碳納米管構(gòu)成的纖維或紗線的宏觀構(gòu)件不能實現(xiàn)基于單個管的數(shù)值，但是導(dǎo)電性和承載性的數(shù)值通過新的制造方法也可以顯著提升。例如由N.Behabtu et al.描述了由碳納米管紡織的纖維，所述碳納米管具有22至33μOhm·cm的單位電阻(N.Behabtu et al.在《科學(xué)》339期，(2013)，182-185頁中)。雖然這種導(dǎo)電能力還沒有像銅和其合金那樣高，但是纖維的機(jī)械強(qiáng)度已經(jīng)部分地相對于高導(dǎo)電能力的金屬合金占有優(yōu)勢。對于在8至10μm的范圍中的纖維密度，彈性模量高于100GPa并且強(qiáng)度在1GPa的范圍中。盡管所述數(shù)值位于含銅材料的數(shù)值相似的區(qū)間中，然而碳納米管的特殊的優(yōu)點在于其導(dǎo)電性和機(jī)械承載性即使在纖維彎折時或者構(gòu)件的彎曲處也不會明顯損傷。尤其當(dāng)用于轉(zhuǎn)子籠的籠繞組結(jié)構(gòu)時，這種穩(wěn)定性在彎曲的導(dǎo)體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)中特別有利。

籠型轉(zhuǎn)子的有利的結(jié)構(gòu)造型和擴(kuò)展設(shè)計由權(quán)利要求1的從屬權(quán)利要求得出。因此所述籠型轉(zhuǎn)子附加地具有以下特征：

所述轉(zhuǎn)子籠包含纖維，所述纖維由多個碳納米管紡紗而成。所述實施方式是有利的，因為單個的碳納米管通常不足夠長、導(dǎo)電性不足和/或機(jī)械承載性不足以用于宏觀的應(yīng)用。通過在共同的纖維中使用多個碳納米管能夠提供更大的電導(dǎo)體，其能夠比單個管更好地實現(xiàn)機(jī)械的、電學(xué)的和幾何的要求。在許多情況中有利的是，使用許多這樣的纖維，用于在宏觀的構(gòu)件中實現(xiàn)電流承載能力、機(jī)械承載性和幾何尺寸的預(yù)設(shè)的數(shù)值。

所述纖維要么通過固體紡紗或通過液體紡紗獲得并且由多個碳納米管構(gòu)成。單個纖維的平均直徑在此優(yōu)選在5至50μm之間，特別優(yōu)選在5至25μm之間。構(gòu)成纖維的單個碳納米纖維的長度優(yōu)選平均高于3μm。特別有利的是，平均管長度遠(yuǎn)大于所述數(shù)值，例如大于100μm或者甚至高于1mm。如上引用的Behabtu et al.的科學(xué)文章所描述的，然而借助由長度在3μm至11μm的管構(gòu)成的纖維也可以實現(xiàn)很高的機(jī)械強(qiáng)度和很好的導(dǎo)電性。

在具有劇烈彎曲的部段的轉(zhuǎn)子籠中，尤其借助在連接位置的區(qū)域中的繩結(jié)，單個纖維同樣可以有利地彎曲或者甚至彎折地布置。這種實施方式的優(yōu)點在于，由碳納米管構(gòu)成的纖維也可以在彎曲和/或彎折的狀態(tài)中不損傷導(dǎo)電性。

包含碳納米管的纖維可以具有至少1GPa的平均抗拉強(qiáng)度。優(yōu)選通過多個這種纖維的捆扎成一個或多個更大的工件可以提供導(dǎo)電的元件，因此在電機(jī)的轉(zhuǎn)子中能夠承受更高的機(jī)械負(fù)載。因此改善了電機(jī)的事故安全性，尤其可以有利地避免在彎折部段中和/或在籠結(jié)構(gòu)的不同元件之間的連接位置上的機(jī)械損傷。

所述纖維可以具有至少50GPa的平均彈性模量、特別有利地是至少100GPa，用于保證轉(zhuǎn)子籠的機(jī)械承載性。

包含碳納米管的纖維的單位電阻為平均小于1000μOhm·cm，特別有利地是低于100μOhm·cm。借助這種纖維材料可以在可對照的導(dǎo)體尺寸下實現(xiàn)至少與在使用金屬合金的情況中相似的電流承載力。原理上借助包含碳納米管的材料有利地還可以實現(xiàn)明顯更高的導(dǎo)電性，其具有小于10μOhm·cm的、特別優(yōu)選低于1μOhm·cm的單位電阻。

包含碳納米管的纖維的密度有利地平均小于1.5g/cm³。在壓密的纖維材料中所述密度特別有利地在0.5至1.5g/cm³之間。通過壓密至所述值可以實現(xiàn)特別優(yōu)良的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度。盡管所述密度在該范圍中仍明顯小于金屬材料的密度，然而通過在可對照的尺寸中較小的重量出現(xiàn)的離心力更小、從而機(jī)械載荷更小。

包含碳納米管的纖維可以特別有利地在承受拉應(yīng)力的情況下制成。通過這種方式制成的纖維可以特別耐受其他機(jī)械載荷并且還可以具有更好的導(dǎo)電性、尤其在拉力載荷的方向上。纖維的干燥可以在拉力載荷下進(jìn)行。纖維的在干燥之前的原始形狀在此可以要么具有、要么沒有拉力載荷地制成。

轉(zhuǎn)子籠的碳納米管可以摻雜有碘。通過這種摻雜可以特別有利地提高導(dǎo)電性，同時機(jī)械承載性更高。

轉(zhuǎn)子籠的單個碳納米管可以作為單壁管、多壁管或者這兩種管型的混合物存在。管的壁的數(shù)量可以有利地平均在1至5之間。

轉(zhuǎn)子籠的單個碳納米管的直徑有利地平均在1至6nm之間。

轉(zhuǎn)子籠可以包含至少一個由包含碳納米管的纖維紡織或編織的元件。轉(zhuǎn)子籠尤其可以具有由包含碳納米管的纖維構(gòu)成的至少一個絞線、股線、面狀導(dǎo)體和/或墊。換句話說，轉(zhuǎn)子籠可以包含由多個纖維構(gòu)成的紡織的元件。這種實施方式特別有利，因為轉(zhuǎn)子籠能夠以簡單和廉價的方式利用紡織的材料纏繞、圍攏和/或包圍轉(zhuǎn)子芯構(gòu)成。包含碳納米管的紡織材料特別有利地具有至少部分可逆的可變形性，因此其可以利用預(yù)緊力圍繞轉(zhuǎn)子芯纏繞。所述紡織材料在此也可以具有彎曲和/或彎折的區(qū)域，例如多個部段可以通過繩結(jié)相互連接。

轉(zhuǎn)子籠可以包含多個縱向支撐條和至少兩個端側(cè)的連接結(jié)構(gòu)，它們分別使縱向支撐條的至少一部分導(dǎo)電地相互連接。在這種實施例中，縱向支撐條相當(dāng)于已知的籠型轉(zhuǎn)子的剛性的縱向支撐條(或也稱為短路桿)。但與于此不同的是，縱向支撐條不必是剛性的。其由包含碳納米管的材料構(gòu)成、特別有利的是其由包含碳納米管的纖維構(gòu)成。因此其也可以構(gòu)成柔性或者至少部分柔性的導(dǎo)體股線。

所述縱向支撐條可以與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線平行地定向。例如其可以全部平行地設(shè)置在圓柱面上，該圓柱面對應(yīng)轉(zhuǎn)子芯的外部面。

備選地，所述縱向支撐條也可以相對旋轉(zhuǎn)軸線略微成角度地布置。通過這種略微傾斜的位置可以改善電機(jī)的啟動條件。例如減小所謂的開槽振鳴(Nutenpfeifen)、不均衡的扭矩、磁性渦流、震動力和/或制動。在這種實施方式中，縱向支撐條沒有相互精確地平行，而是在不同方向、但是有利地以數(shù)值方面相同的角度相對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。這種造型配置也稱為“單次交叉”。備選的在“雙次交叉”或“多次交叉”的實施方式中構(gòu)成具有相對旋轉(zhuǎn)軸線的不同斜度的縱向支撐條的不同的軸向區(qū)域。這種交叉在學(xué)術(shù)界或者也可以稱為傾斜或螺旋?？v向支撐條與旋轉(zhuǎn)軸線的角度例如最大為+/-20度。所述角度特別優(yōu)選地在支柱繞組的給定槽數(shù)n下大約為360°/n的數(shù)值。

所述縱向支撐條可以至少在轉(zhuǎn)子的軸向端部區(qū)域中與環(huán)形結(jié)構(gòu)電連接，因此由所述部段形成總體上短路的籠結(jié)構(gòu)。所述連接結(jié)構(gòu)因此對應(yīng)傳統(tǒng)的籠中的短路環(huán)。附加地也可以在軸向上的另外的內(nèi)部部段上設(shè)置另外的連接結(jié)構(gòu)。

在備選的實施方式中也可行的是，并非所有縱向支撐條通過連接結(jié)構(gòu)環(huán)形地相互連接。例如通過至少兩個連接結(jié)構(gòu)的各一個僅將縱向支撐條的部分?jǐn)?shù)量的縱向支撐條導(dǎo)電地相互連接，因此構(gòu)成更復(fù)雜的籠結(jié)構(gòu)，例如具有多個部分籠和/或在單個縱向支撐條之間的串聯(lián)的電連接。

所述轉(zhuǎn)子籠包含一個或多個由碳納米管構(gòu)成的股線。從而特別有利地，至少轉(zhuǎn)子籠的縱向支撐條基本上由這種股線構(gòu)成。在此，每個縱向支撐條要么僅包含一個、要么包含多個股線。附加地，所述環(huán)形連接結(jié)構(gòu)也有利地由具有碳納米管的股線構(gòu)成。

特別有利的是，股線的至少一部分既在縱向支撐條的一部分上、也在至少一個連接結(jié)構(gòu)上延伸。換句話說，縱向支撐條和連接結(jié)構(gòu)可以至少部分地由相同的連續(xù)的股線構(gòu)成，并且由此相互過渡。在單獨的導(dǎo)體件之間的附加的電連接(例如通過焊接方法)由此可以有利地避免。

轉(zhuǎn)子籠的升級的結(jié)構(gòu)特別有利地基本上通過包含碳納米管的相互連接的股線構(gòu)成。這對于機(jī)械穩(wěn)定性和導(dǎo)電性是特別有利的，因為在縱向支撐條和連接環(huán)之間的過渡位置處不必形成不利的導(dǎo)電連接。轉(zhuǎn)子籠也可以作為升級的結(jié)構(gòu)由一個或多個股線連接而成，其中所述結(jié)構(gòu)可以簡單地制成并且力學(xué)上非常穩(wěn)定。轉(zhuǎn)子籠的用于不同轉(zhuǎn)子尺寸的不同幾何形狀能夠由相同形式的股線連接而成，而不需要像傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子籠那樣需要具體造型的桿、環(huán)和其他適配的預(yù)制的構(gòu)件。

縱向支撐條的區(qū)域和轉(zhuǎn)子籠的連接結(jié)構(gòu)可以有利地通過在股線中的繩結(jié)相互連接。所述連接結(jié)構(gòu)具有短路環(huán)的形狀，其分別與所有縱向支撐條的端部相連。在縱向支撐條和短路環(huán)之間的每個連接位置上因此形成三路連接，其可以簡單地通過打結(jié)制成。備選地，所述股線在連接位置上也可以相互纏繞，而無需構(gòu)成實際意義上的繩結(jié)。在兩種情況中，股線嚴(yán)重地彎折或者至少彎曲。但是這在基于碳納米管的纖維中至多導(dǎo)致電學(xué)和力學(xué)屬性的非常微小的改變。

所述轉(zhuǎn)子芯可以基本上由軟磁性材料、尤其由含鐵的材料構(gòu)成，用于引導(dǎo)磁感線。如在傳統(tǒng)的籠型轉(zhuǎn)子中那樣，轉(zhuǎn)子芯由多個在軸向上堆疊的片構(gòu)成。但是備選地其也可以由軟磁的實心體構(gòu)成。

所述轉(zhuǎn)子芯可以具有多個槽，所述槽容納轉(zhuǎn)子籠的縱向支撐條。特別有利的是，隨后將轉(zhuǎn)子籠的包含碳納米管的股線纏繞或編結(jié)在所述槽中。作為備選或補充，在軸向端部區(qū)域中也可以設(shè)有用于連接結(jié)構(gòu)、尤其環(huán)形連接結(jié)構(gòu)的槽。在實心的轉(zhuǎn)子芯以及片組式的轉(zhuǎn)子芯中都可提供用于保持和引導(dǎo)轉(zhuǎn)子籠的不同的部段的槽。

在轉(zhuǎn)子芯上具有槽的實施方式中尤其有利的是，轉(zhuǎn)子籠包含至少一個由碳納米管構(gòu)成的股線，所述股線在預(yù)緊力下纏繞在轉(zhuǎn)子芯的槽中。在這種實施方式中，所述預(yù)緊力這樣選擇，使得轉(zhuǎn)子籠和轉(zhuǎn)子芯一起構(gòu)成自承載的機(jī)械結(jié)構(gòu)。從而不需要附加的繃帶來將轉(zhuǎn)子籠機(jī)械穩(wěn)定地保持在轉(zhuǎn)子芯的基體上。所述預(yù)緊力可以這樣選擇，即轉(zhuǎn)子籠即使在電機(jī)運行中的高轉(zhuǎn)速下也能在轉(zhuǎn)子芯上保持自身穩(wěn)定。即使在片組作為轉(zhuǎn)子芯的實施方式中，構(gòu)成轉(zhuǎn)子籠的股線的張力也可以選擇為這樣大，使得所述片組通過轉(zhuǎn)子籠保持。換句話說，轉(zhuǎn)子籠也可以承擔(dān)由現(xiàn)有技術(shù)已知的轉(zhuǎn)子壓力盤的功能，所述片組通常借助所述轉(zhuǎn)子壓力盤固定。

端側(cè)的連接結(jié)構(gòu)以及縱向支撐條都可以在張力下圍繞轉(zhuǎn)子芯布置。所述張力也可以被用于實現(xiàn)股線的預(yù)定的導(dǎo)電性，因為對于基于碳納米管的纖維而言在縱向上的導(dǎo)電性取決于所施加的拉應(yīng)力。

轉(zhuǎn)子籠的至少一個股線可以多層地纏繞在轉(zhuǎn)子籠的槽中。換句話說，每個縱向支撐條可以由一個或多個股線的多次纏繞構(gòu)成。在這種實施方式中可以以特別簡單的方式、通過槽的橫截面的合適的造型實現(xiàn)縱向支撐條的負(fù)載的橫截面形狀。除了簡單的環(huán)形的、半圓形或U形橫截面還可以實現(xiàn)縱向支撐條的矩形橫截面、或者由多個矩形階梯狀組合的橫截面。此外所述槽和位于其中的縱向支撐條例如具有徑向向外錐狀擴(kuò)大的橫截面。其可以朝向轉(zhuǎn)子芯的外壁開放，或者所述開口可以備選地朝向外壁縮窄。通過所述槽的形狀還可以對于各個角位置構(gòu)成復(fù)雜的橫截面形狀，例如由多個、可能通過接片連接的縱向支撐條組合的形狀。

在單層纏繞的轉(zhuǎn)子籠中，縱向支撐條的橫截面反而對應(yīng)股線的橫截面，也即在最簡單的情況中對應(yīng)基本上對稱的線束的橫截面和/或近似圓形的橫截面。取代近似旋轉(zhuǎn)對稱的股線，然而通常還可以使用基于碳納米管的幅面或者這種幅面的堆疊。從而縱向支撐條近似地具有矩形的橫截面。

所述轉(zhuǎn)子籠可以特別有利地包含利用由碳納米管構(gòu)成的股線編結(jié)成的網(wǎng)，其中這種網(wǎng)圍繞轉(zhuǎn)子芯纏繞。在此所述網(wǎng)指的是預(yù)制成的、編結(jié)的網(wǎng)，所述網(wǎng)隨后圍繞旋轉(zhuǎn)軸線地纏繞在轉(zhuǎn)子芯上。在僅一次纏繞時，可以通過這種方式構(gòu)成僅具有一個股線的縱向支撐條，或者其可以在各個槽中通過多次纏繞構(gòu)成具有多個股線的結(jié)構(gòu)。在纏繞之后，網(wǎng)狀的纏繞物的不同的位置例如通過繩結(jié)相互連接。

在最簡單的情況中，這種預(yù)制成的網(wǎng)在兩個側(cè)面的連接繩之間具有簡單的一排縱向支撐條。換句話說，這種網(wǎng)按照簡單的繩梯的形式構(gòu)成，其中由股線構(gòu)成的梁被連接。當(dāng)這些梁或者縱向支撐條的間距與所述槽的間距相適配時，這種預(yù)連接的網(wǎng)尤其借助預(yù)定的張力纏繞在轉(zhuǎn)子芯上，并且形成由碳納米管-繩構(gòu)成的期望的籠結(jié)構(gòu)。

為了制造更復(fù)雜的籠結(jié)構(gòu)，由這種股線構(gòu)成的更復(fù)雜的網(wǎng)也可以被連接。所述縱向支撐條例如可以附加地通過其他的、位于內(nèi)部的連接繩連接，其在所述網(wǎng)纏繞之后構(gòu)成內(nèi)部的連接環(huán)。對于這種內(nèi)部的連接環(huán)也可以合理地在轉(zhuǎn)子芯上設(shè)置相應(yīng)的槽。在這種實施方式中，預(yù)連接的網(wǎng)像是具有多個并排布置的網(wǎng)眼的漁網(wǎng)。

借助這種方法還可以制造更復(fù)雜的、例如單次或多次交疊的籠結(jié)構(gòu)，其中縱向支撐條以預(yù)定的相對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線的角度布置。所述角度可以通過轉(zhuǎn)子的槽的相應(yīng)角度和/或在預(yù)制成的待纏繞的網(wǎng)中的角度預(yù)定。

作為被編結(jié)的網(wǎng)的備選，轉(zhuǎn)子籠也可以通過由碳納米管構(gòu)成的纖維紡織成的墊制成。為此，所述墊具有缺口，其中再次保留下具有多個縱向支撐條和至少兩個端側(cè)的橫梁的柵格狀結(jié)構(gòu)。所述柵格狀墊然后又可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸線地纏繞在轉(zhuǎn)子芯上，其中縱向支撐條隨后適宜地再次放置在轉(zhuǎn)子芯的槽中。所述缺口例如通過沖裁構(gòu)成。

按照本發(fā)明的電機(jī)的優(yōu)點與前述籠型轉(zhuǎn)子的所述優(yōu)點相似地得出。所述電機(jī)在此要么是電動機(jī)、要么是發(fā)電機(jī)。特別有利的是其為異步電機(jī)。

以下借助兩個優(yōu)選的實施例參照附圖描述本發(fā)明。在附圖中：

圖1示出按照第一實施例的籠型轉(zhuǎn)子的示意立體圖，

圖2示出按照第二實施例的實心的轉(zhuǎn)子芯的示意立體圖，

圖3示出適用于纏繞圖2中所示的轉(zhuǎn)子芯的繞組的墊，

圖4示出按照第三實施例的轉(zhuǎn)子芯的兩個槽的橫截面，

圖5示出按照第四實施例的轉(zhuǎn)子芯的兩個槽的橫截面，

圖6示出按照第五實施例的轉(zhuǎn)子芯的兩個槽的橫截面，

圖7示出按照第六實施例的縱向支撐條的電連接的示意圖，和

圖8示出按照第七實施例的備選的電連接的示意圖。

圖1示出按照本發(fā)明的第一實施例的籠型轉(zhuǎn)子1的示意立體圖。示出的轉(zhuǎn)子芯3具有基本上圓柱形的基礎(chǔ)形狀，其中，當(dāng)籠型轉(zhuǎn)子在電機(jī)中運行時，圓柱的中心軸線對應(yīng)籠型轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)軸線16。如在中部區(qū)域示意所示，轉(zhuǎn)子芯3在其整個軸向長度上由鐵片4的堆疊構(gòu)成。鐵片4基本上具有圓盤式的基礎(chǔ)形狀并且在其邊緣區(qū)域中配備切槽。所述切槽這樣相互定位，使得形成在整個轉(zhuǎn)子芯3上延伸的槽15，所述槽在該實施例中基本上平行于旋轉(zhuǎn)軸線16。

這樣構(gòu)成的轉(zhuǎn)子芯被連接的股線11的網(wǎng)圍攏，因此所述網(wǎng)構(gòu)成包圍轉(zhuǎn)子芯3的轉(zhuǎn)子籠5。所述轉(zhuǎn)子籠5具有多個縱向支撐條7，它們嵌入到縱向伸長的槽15中。此外，轉(zhuǎn)子籠5在其軸向端側(cè)具有兩個環(huán)形連接結(jié)構(gòu)，它們將縱向支撐條7的端部區(qū)域在兩個側(cè)面的每個側(cè)面上相互連接。

構(gòu)成轉(zhuǎn)子籠5的股線11由包含碳納米管的纖維構(gòu)成。因此股線11具有很高的導(dǎo)電能力，并且轉(zhuǎn)子籠5在其整個結(jié)構(gòu)上電短路。替代圖1示意所示的相對粗略的具有較少絞合線的股線結(jié)構(gòu)，在此還可以使用其他的、明顯更復(fù)雜和/或更細(xì)密的股線或繩索造型。每個股線11在此包含多個子股線。在此通過槽15的造型還可以實現(xiàn)更復(fù)雜的橫截面，其不同于簡單股線的近似旋轉(zhuǎn)對稱的形狀。

縱向支撐條7在所示實施例中分別在其兩個端部通過繩結(jié)13與環(huán)形連接結(jié)構(gòu)9相連。在此要么多個不同的股線11相互連接、要么轉(zhuǎn)子籠5的整個網(wǎng)絡(luò)由唯一的組合的股線11編接而成。構(gòu)成轉(zhuǎn)子籠5的網(wǎng)可以在制造籠型轉(zhuǎn)子1時作為預(yù)制的、完全由繩材料構(gòu)成的繩梯的形式的網(wǎng)，并且以這種形式包圍轉(zhuǎn)子芯3纏繞。在此也可以圍繞轉(zhuǎn)子芯構(gòu)成網(wǎng)的多次纏繞結(jié)構(gòu)，因此在每個槽15中形成多個縱向支撐條7。為此對于更靠外的縱向支撐條7提高了被編結(jié)的縱向支撐條的間距。備選地，所述網(wǎng)也可以對稱地編結(jié)，并且在徑向上更靠外的位置所需的更大的間距可以通過構(gòu)成連接結(jié)構(gòu)9的股線11的可延展性實現(xiàn)。

轉(zhuǎn)子籠5可以在張力下圍繞轉(zhuǎn)子芯3纏繞或編結(jié)，因此轉(zhuǎn)子芯3連同包圍它的轉(zhuǎn)子籠5構(gòu)成機(jī)械上自穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。換句話說，圍繞轉(zhuǎn)子芯3編結(jié)的轉(zhuǎn)子籠可以機(jī)械固定地保持板的堆疊。在股線11上的張力可以選擇得足夠大，用于承受在電機(jī)轉(zhuǎn)速高時通過離心力產(chǎn)生的機(jī)械載荷。

在圖1中出于清楚性的原因僅示出前部環(huán)形連接結(jié)構(gòu)9的一部分，并且僅槽15的一部分以縱向支撐條7填充。這僅用于更好地顯示轉(zhuǎn)子芯3的槽15。在已組裝的籠型轉(zhuǎn)子1中，所有的槽15以縱向支撐條7填充，并且連接結(jié)構(gòu)9應(yīng)該在兩個側(cè)面構(gòu)成環(huán)形閉合的導(dǎo)體。在圖1中示意地示出具有僅六個縱向支撐條7的轉(zhuǎn)子籠5。這個數(shù)量僅示例性地支持明顯更大數(shù)量的縱向?qū)w。在實際電機(jī)中可以使用例如具有10至50個縱向?qū)w的轉(zhuǎn)子籠。此外，縱向?qū)w7也可以相對旋轉(zhuǎn)軸線成角度地布置，例如以單次交叉或雙重交叉的造型。

圖2示意示出轉(zhuǎn)子芯3的示意立體圖，其設(shè)置用于按照本發(fā)明的第二實施例的籠型轉(zhuǎn)子1。在該實施例中，轉(zhuǎn)子芯3沒有由板材構(gòu)成，而是由軟磁性的鐵構(gòu)成的實心體。在圓柱形基體中設(shè)置槽，適配的轉(zhuǎn)子籠5的結(jié)構(gòu)被嵌入其中。與該轉(zhuǎn)子芯3適配的柵格狀墊31的結(jié)構(gòu)在圖3的截圖中顯示。

圖2中示出的轉(zhuǎn)子芯3既具有用于轉(zhuǎn)子籠的縱向支撐條7的槽15、也具有兩個用于轉(zhuǎn)子籠的環(huán)形的連接結(jié)構(gòu)9的環(huán)形的端側(cè)的槽21，和附加的具有用于待纏繞的柵格狀墊31的中間支撐條35的環(huán)形的中間的槽23。在第二實施例中，用于縱向支撐條7的槽15沒有與旋轉(zhuǎn)軸線精確地平行，而是以輕微的角度、以雙重交叉的造型布置：在第一徑向區(qū)域27中槽15以一個方向環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸線16，并且在第二徑向區(qū)域29中其以相反的方向圍繞旋轉(zhuǎn)軸線16。為此當(dāng)其在電機(jī)中運行時形成籠型轉(zhuǎn)子1的更好的啟動特性。

在圖3中示出的墊31由纖維構(gòu)成，其又包含碳納米管。作為墊的基礎(chǔ)的纖維主要由碳納米管構(gòu)成。由此墊31的整個柵格結(jié)構(gòu)是導(dǎo)電的。在墊31纏繞到轉(zhuǎn)子芯3的槽15、21和23中時，因此形成導(dǎo)電的并且自身短路的籠繞組結(jié)構(gòu)。為此墊的端部區(qū)域附加地導(dǎo)電地相互連接，因此形成電閉合的圓柱籠。

與在圖2中的槽15的纏繞結(jié)構(gòu)相適配地、墊31具有由兩組反向傾斜的縱向支撐條37。在兩個縱向支撐條37之間具有中間支撐條35，中間支撐條35嵌入轉(zhuǎn)子芯3的中間槽23中。兩個側(cè)面支撐條36位于柵格結(jié)構(gòu)的側(cè)面上，所述側(cè)面支撐條36嵌入環(huán)形的端側(cè)槽21中。柵格狀的墊可以與第一實施例中的繩網(wǎng)相似地、要么以一層要么以多層圍繞轉(zhuǎn)子芯3纏繞。因此形成具有要么一層要么多層的縱向支撐條7的轉(zhuǎn)子籠5。

在圖3中僅示出柵格狀墊31的實際更長的幅面。這種墊31例如可以在儲存輥上貯備，并且在制造籠型轉(zhuǎn)子1時在拉應(yīng)力下纏繞在轉(zhuǎn)子芯3上。墊幅面39的寬度在此對應(yīng)待構(gòu)造的籠式電極的軸向長度。

柵格裝置墊31可以例如由大面積的紡織品通過沖裁或剪裁所需的缺口33構(gòu)成。氈狀的平面的墊特別適用于這種方法。備選地所述墊31也可以與所需的柵格結(jié)構(gòu)相同地編織、編結(jié)、針織或者以他方式由基于碳納米管的纖維構(gòu)成。

圖4示出按照本發(fā)明的第三實施例的轉(zhuǎn)子芯3a中的兩個槽15a的截面圖，由此可以看出槽15a的型廓和通過置于槽15a中的股線11構(gòu)成的縱向支撐條7的橫截面形狀。在此示范性地顯示兩個所示的槽15a的左側(cè)的一個已經(jīng)被填充了股線11，并且兩個槽15a的右側(cè)的一個仍是空的。在該實施例中，槽15a徑向向外地朝向轉(zhuǎn)子芯3a的表面開放，因此在外部形成了由股線11構(gòu)成的縱向支撐條7的更大的導(dǎo)體橫截面。

為此備選的第四實施例在圖5中示意地示出。在此也示出在轉(zhuǎn)子芯3b中的兩個槽15b，其中兩個槽15b的左側(cè)槽再次示范性地填充股線11地示出。所述槽15b也首先錐形向外地開放，因此導(dǎo)體繩的橫截面向外增大。但是在轉(zhuǎn)子芯3b的表面附近，槽15b的開口縮窄。

在圖6中示出另外的實施例，其中轉(zhuǎn)子芯3c的槽15c由兩個較大的部分開口構(gòu)成，它們通過較窄的通道相互連接。通過將股線11嵌入這種復(fù)雜成型的槽中則在每個槽中構(gòu)成縱向支撐條7，它們又包含上段41、下段43和連接兩個局部段的支撐條45。

在圖7中示出按照本發(fā)明的第六實施例的籠型轉(zhuǎn)子1的縱向支撐條47a和47b的電連接的示意圖。在該實施例中，縱向支撐條47a和47b在兩個端側(cè)沒有完全環(huán)形地相互連接，而是這樣構(gòu)成連接結(jié)構(gòu)，使得構(gòu)成兩個相互插套的部分籠49a和49b。為此在籠型轉(zhuǎn)子1的每個軸向端部上提供兩個連接結(jié)構(gòu)，它們在圖7中通過兩個上方和下方延伸的電連接表示。所述連接結(jié)構(gòu)中的每一個將縱向支撐條的每個第二縱向支撐條這樣相互連接，使得由電分離的兩組縱向支撐條47a和47b分別構(gòu)成籠型轉(zhuǎn)子的兩個電氣方面獨立的部分籠49a和49b。這種配置造型的優(yōu)點此外在于，對于部分籠49a和49b的每一個可以構(gòu)成縱向支撐條47a和47b的更大的傾斜。

在圖8中示出縱向支撐條47a和47b的電連接的備選的實施例?？v向支撐條在此也構(gòu)成兩個電氣方面相互獨立的部分?jǐn)?shù)量47a和47b，它們分別相互獨立地連接成兩個部分籠49a和49b。與前述實施例不同的是，縱向支撐條47a、47b不是并聯(lián)地、而是相互串聯(lián)地連接成部分籠49a和49b。兩對端側(cè)的連接結(jié)構(gòu)為此不構(gòu)成環(huán)形閉合的連接結(jié)構(gòu)，而是在部分籠49a和49b內(nèi)部在兩個端側(cè)之一上交替地構(gòu)成部分籠49a或49b的關(guān)聯(lián)的縱向支撐條47a或47b之間的連接。

以相似方式也可以構(gòu)成僅具有一個上級籠、而非具有兩個或多個部分籠的、串聯(lián)的籠結(jié)構(gòu)。還可以考慮多種不同的配置造型，因為首先，部分籠的數(shù)量可以被改變，并且其次在每個部分籠內(nèi)部也可以形成串聯(lián)和并聯(lián)的縱向支撐條。按照本發(fā)明的籠型轉(zhuǎn)子在各種情況下特別適用于構(gòu)成這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因為通過紡織結(jié)構(gòu)的連接、例如通過股線的編結(jié)、可以特別簡單地構(gòu)成這種交織的籠結(jié)構(gòu)。具有至少部分串聯(lián)的縱向支撐條的籠型轉(zhuǎn)子優(yōu)選在具有定子中的齒形繞組的電機(jī)中應(yīng)用。