Manufacturability of laminated squirrel cage rotor

Abstract

Laminated squirrel cage induction rotor construction is combination of various compromises between mechanical and electrical properties. Mechanical strength of the rotor should be sufficient without sacrificing too much in terms of efficiency. Properties of the rotor can be improved via design and material choices. Any changes in either of them might affect the viable options regarding manufacturability of the rotor parts where capabilities of processes are limited depending on the dimensions or material properties. This thesis focuses on examining the options related to manufacturability of laminated squirrel cage rotor.

Induction machine construction is examined briefly focusing on the laminated squirrel cage rotor. Rotor construction used in this thesis is one option from iterative loop of concurrent engineering and design might be subject to change. Rotor construction is divided into four main parts, squirrel cage excluded, which are reviewed more closely. Methods for acquiring information and progressing forward include combination of literature review, meetings, and interviews. Options regarding design and manufacturability are reviewed based on the information available and proposed construction for the rotor is introduced. Proposed construction consists of recommended options for manufacturing the main rotor parts and assembly of the rotor.

Due to the number of unknown variables regarding design, materials, and processes, it’s difficult to pinpoint optimal solutions for manufacturing of the main parts. Proposed construction is somewhat subjective combination of the reviewed options for the single design with specific dimensions and materials. Limitations of the research stem from unknown variables and lack of data. Manufacturability options for the rotor could be improved by further testing and finalizing the design in terms of dimensions and materials.

Laminoidun häkkikäämityn induktioroottorin rakenne on yhdistelmä kompromisseja sähköisten ja mekaanisten ominaisuuksien väliltä. Mekaanisen lujuuden tulisi olla riittävä, kuitenkin uhraamatta liikaa hyötysuhteesta. Roottorin ominaisuuksia pystytään parantamaan suunnittelulla ja materiaalivalinnoilla. Muutokset rakenteessa tai materiaaleissa voi vaikuttaa vaihtoehtoihin valmistettavuuden suhteen, missä prosessien tai laitteiden kapasiteetti on rajallinen riippuen mittasuhteista tai materiaaliominaisuuksista. Tämä tutkimus keskittyy tarkastelemaan laminoidun häkkikäämityn roottorin vaihtoehtoja valmistettavuuden näkökulmasta.

Induktiokoneen rakenne käydään suppeasti läpi keskittyen laminoituun häkkikäämittyyn roottoriin. Tutkimuksessa käytettävän roottorin rakenne on yksi iteratiivisesta rinnakaissuunnittelusta syntynyt vaihtoehto ja valittu rakenne voi vielä muuttua. Roottorin rakenne on jaettu neljään pääosaan, lukuun ottamatta häkkikäämiä. Menetelmät tiedonhakuun ja tutkimuksen etenemiseen koostuvat kirjallisuuskatsauksesta, palavereista ja haastatteluista. Vaihtoehtoja rakenteeseen ja valmistettavuuteen tarkastellaan saatavilla olevan informaation puitteissa ja vaihtoehdoista kootaan ehdotettu konstruktio roottorille. Ehdotettu konstruktio koostuu roottorin pääosien suositelluista valmistusmenetelmistä sekä roottorin kokoonpanosta.

Tuntemattomien muuttujien määrä suunnittelussa, materiaaleissa ja prosesseissa tekee optimaalisten ratkaisujen löytämisestä hankalaa. Ehdotettu konstruktio on jossain määrin subjektiivinen yhdistelmä mahdollisista vaihtoehdoista valitulle rakenteelle tietyillä mitoilla ja materiaaleilla. Tuntemattomat muuttujat ja rajallinen määrä tietoa prosessien ja materiaalien suhteen rajoittaa tutkimuksen tarkkuutta. Valmistusmenetelmien ja materiaalien testauksilla ja lopullisen rakenteen suunnittelulla pystyisi parantamaan vaihtoehtoja valmistettavuuden suhteen.