CN102214976A - 用于制造转子的方法和设备 - Google Patents

用于制造转子的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN102214976A
CN102214976A CN2011100877611A CN201110087761A CN102214976A CN 102214976 A CN102214976 A CN 102214976A CN 2011100877611 A CN2011100877611 A CN 2011100877611A CN 201110087761 A CN201110087761 A CN 201110087761A CN 102214976 A CN102214976 A CN 102214976A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cylinder
described cylinder
rotor
compression tool
mould element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011100877611A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102214976B (zh
Inventor
K.安德森
H.施蒂斯达尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Gamesa Renewable Energy
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN102214976A publication Critical patent/CN102214976A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102214976B publication Critical patent/CN102214976B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0803—Making tubes with welded or soldered seams the tubes having a special shape, e.g. polygonal tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/20—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls
    • B21C37/202—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls with guides parallel to the tube axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/08—Tube expanders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/02—Making hollow objects characterised by the structure of the objects
    • B21D51/10—Making hollow objects characterised by the structure of the objects conically or cylindrically shaped objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/04—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor by directly applied fluid pressure or explosive action
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/12—Forming profiles on internal or external surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K23/00—Making other articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K5/00—Making tools or tool parts, e.g. pliers
    • B21K5/20—Making working faces of dies, either recessed or outstanding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05B2230/26—Manufacture essentially without removing material by rolling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H02K7/1838—Generators mounted in a nacelle or similar structure of a horizontal axis wind turbine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine
    • Y10T29/49012—Rotor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49805—Shaping by direct application of fluent pressure

Abstract

本发明涉及用于制造转子的方法和设备。具体地，提供了一种用于制造电机转子，特别是用于风力涡轮发电机的转子轭架的方法，所述方法包括以下步骤：提供空心轧制金属圆筒（1）；使所述圆筒（1）永久地塑性变形至预定形状和预定尺寸。

Description

用于制造转子的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于制造电机转子，特别是用于风力涡轮发电机转子轭架的方法和设备。
背景技术
对于一些特殊的应用而言，需要大直径（例如直径超过一米）的空心轴作为转子。这种应用的示例是风力涡轮，其中这种空心轴通常被用作风力涡轮发电机（例如直驱式风力涡轮发电机）的转子轭架。
对于外转子式发电机而言，这种用于大尺度的现代风力涡轮的发电机的转子轭架可以通过厚约40 mm和直径例如为4米的轧制钢圆筒来构建。用于内转子类型发电机的转子的直径则稍小。
这种转子轭架的制造必须考虑一些规范，例如内、外表面的某种纹理（尤其是用于接收磁体的纹理），以及关于直径公差的苛刻要求，该要求例如可能会是从所需的直径上加/减0.5 mm的量级。
为了制造这种转子，众所周知的是利用机床加工空心圆筒，例如，进行多个机加工工艺步骤的专用车床，直到获得转子所需的低公差。这些加工步骤在制造过程中是耗时且昂贵的步骤。因此，这种发电机，特别是直驱式发电机，尽管拥有其它优点，但是应用得很少。
发明内容
本发明的目标是提供一种用于电机转子（特别是用于风力涡轮发电机的转子轭架）的制造方法，该方法极大地减少了制造时间和成本。
这个问题通过开始时所提到的那种类型的方法得以解决，该方法包括以下步骤：
提供空心轧制金属圆筒，特别是轧制钢圆筒；
使所述圆筒永久地塑性变形至预定形状和尺寸。
本发明提出了一种全新的制造大尺寸（例如直径为一米或大于一米）的转子，特别是制造转子轭架的方法，也就是不必通过机加工，而是通过成形技术来加工轧制圆筒。因此，可使用已知的成形技术。特别地，使所述圆筒塑性变形的步骤可包括冷成形和/或热成形和/或加工硬化所述圆筒。简而言之，该方法可以被描述成对轧制钢或轧制铁圆筒施力，以便使其永久地塑性变形至所需形状和尺寸，特别是变形至风力涡轮发电机的转子轭架。
该方法因此提供了一种替代性技术，用于获得例如满足内表面公差和表面纹理要求的转子。
有利地，本发明的加工是非常省时的，例如，挤压过程可能仅占用几秒到几分钟时间，而已知的机加工技术可能占用数小时。另外，本发明的方法一旦建立，将是非常有成本效益的，因为可以获得每台设备每小时多个转子的非常高的制造速度，而已知的方法仅仅允许每台设备每小时低于一个转子的速度。
本发明的另一个优点是与已知的使用机加工（例如通过使用车床）的方法截然相反，在制造过程中不从转子去除转子材料。
正如已经提到的那样，成形过程在本发明的一些实施例中能以冷成形的方式执行。金属圆筒，特别是钢圆筒，在基本低于材料再结晶点的温度下（例如在室温下）变形。冷成形通过向材料的晶体结构引入缺陷导致硬化，从而增加了板材的屈服强度和硬度。
在另一实施例中，成形过程能以热成形过程执行。金属圆筒，特别是钢圆筒，在这种情况下被加热到高于再结晶点并变形。热成形允许获得大的变形，并阻止材料中的残余应力聚集，确保了良好的尺寸稳定性。例如，可以使用大约600到700摄氏度的温度。
如上所述，本方法的第一步骤包括提供空心金属圆筒，特别是空心钢圆筒。该圆筒应具有合适的壁厚，例如在35 mm到55 mm范围内，并且圆筒的长度/高度应基本上是所需完成的转子（特别是转子轭架）的长度/高度。圆筒可以由任何合适的金属制成，特别是铁或金属合金，尤其特别是任何合适的钢合金。
在优选实施例中，挤压工具被布置在圆筒内或圆筒周围，向圆筒的内/外表面的至少一部分施加挤压力。在这种实施例中，提供的圆筒具有比转子的所需最后直径略小的直径。挤压工具现在可以向圆筒的一个或多个区域施加足够的力，从而获得所需的内径。优选地，在圆筒径向方向上施加挤压力。无论如何，挤压工具产生的力必须足以允许圆筒材料达到塑性变形状态。
在有利的实施例中，接触圆筒的挤压工具的表面被构造为使得圆筒的接触表面获得预定纹理。以这种方式，当挤压进行时，圆筒的内或外表面就可以被构造。挤压工具可以被设计成允许形成具有不同纹理的转子的内或外表面。例如，如果将要制造转子轭架或类似物，则纹理在横截面图上可具有由有限的直线段序列组成的多边形形式。这些段的数量可对应于随后安装到转子的极磁体的数量。
作为本发明方法的优选的进一步的发展，当圆筒被布置在围绕和/或支撑该圆筒的外模型（matrix）或外模具的腔室内时，施加挤压力。尽管可以设想其中模具元件只是作为对圆筒的支撑而工作的实施例，但是模具元件也可优选地限定最终完成的产品的外部尺寸和形状，从而使得，在具体的实施例中，所提供的具有比模具元件内径小的外径的圆筒可以被插入到腔室内。在进一步的步骤中，挤压工具被插入到圆筒内。一旦施加挤压力，则圆筒被塑性变形，以使其外径和形状被模具元件限定，这是由于圆筒被挤压到模具元件中，因而圆筒的内径和形状被挤压工具/力限定。当然，应用前面提到的特征和下列经过必要修改的特征，原则上也可想象如下实施例，其中模具元件被放在圆筒内并且挤压工具接触圆筒外侧。
包括钢筋混凝土层的模具元件可被用来形成适当厚度的无缝管（solid tube）。优选地，可使用这样的模具元件，该模具元件在其内壁上包括对应于转子所需预定外部纹理的的模型结构，特别是至少一个突出。模型结构形成了模具元件和其腔室之间的过渡。模型结构至少是部分地、特别硬化的。。尽管模型结构可被实现为模具主层的一部分，但优选地使用具有特别的可替换模型结构插入物的模具元件。在该方法中，对应于转子所需的预定外部纹理的模型结构可被插入到模具元件内，从而形成腔室的壁。通过使用可替换插入物，当插入物磨损时可以进行替换，或者用限定了其它外部纹理（例如具有其它形式突出）的插入物进行替换，这种替换依赖于待制造的转子。
模型结构，或者更具体地说，至少一个突出可具有不同的形式，特别是不同的高度、不同的宽度和不同的形状，例如三角形、正方形或正弦形状。
挤压工具可使用液压的和/或电动的和/或机械的工具向圆筒施加挤压力。合适的挤压工具在现有技术中是已知的，并且在本发明中也可被使用。
在有利的实施例中，圆筒被密封，并且加压水作为挤压工具被注入到圆筒内。这意味着圆筒被设置有一些工具来在圆筒的内部形成水密的封闭件。通过在充分高压下将水施加到封闭件，圆筒将经历冷变形，在可施用的情况下，直到圆筒接触模具元件（特别是模型结构）的内表面。这个实施例的优点在于其相对简单的结构，没有众多的需要相互作用和需要正确调整的机械零件。
在另一优选实施例中，挤压圆筒在多个步骤（例如两个、三个或四个步骤）中执行。在每一个步骤中，圆筒的一部分被挤压或者整个圆筒被挤压，使得仅完成整个挤压过程的一部分。在上面的例子，为了形成包括直段构成的多边形的内部纹理，可以设想包括三个步骤的方法：在第一步骤中执行挤压线段的头三分之一，在第二步骤中执行挤压线段的另外三分之一，并且在第三步骤中执行挤压线段的第三个三分之一。
优选地，挤压工具的长度和/或挤压力在径向方向上被调整。在这种实施例中，挤压工具包括允许长度和/或挤压力（特别在径向方向上）可调整的调整工具。通过这种方式，确保在圆筒的具体周向位置处能够以所需水平将挤压力施加至该圆筒。
挤压工具可由控制装置控制，例如，由运行在合适的控制装置或计算机上的计算机程序控制。
在本发明的另一实施例中，圆筒热成形，特别地，在600到700摄氏度范围内的温度下热成形，并且在成形过程后和/或成形过程中冷却。在这种情况下，用于执行该方法的设备可进一步包括用于冷却圆筒/转子的冷却工具，如果适用，则冷却模具元件或两者兼顾。成形步骤可在成形过程中和/或成形过程后执行。
在第二个方面，本发明也涉及用于制造根据本发明方法的转子的设备，其包括挤压工具。关于该方法讨论的所有特征也能被相应地应用到该设备中。
在优选的实施例中，该设备另外包括具有用于插入圆筒的腔室的模具元件。尽管该腔室被配置成接纳圆筒，但是挤压工具可被配置成被插入到已经定位在模具元件内的圆筒中。如上所述，模具元件在其内表面上可包括限定腔室的模型结构，并且挤压工具可以是液压的和/或电动的和/或机械的工具。
附图说明
结合附图，根据下面对本发明实施例的详细描述将认识到更多的细节和优点，附图中：
图1图示了本发明方法的第一实施例的步骤；
图2显示可在模具元件中的圆筒的细节；
图3图示了本发明的第一实施例的第二步骤；
图4显示了定位在圆筒内的挤压工具；
图5为挤压过程中的状态；
图6图示了在本发明方法的第二实施例中被改进的第二步骤；和
图7以横截面图显示了充满加压水的圆筒。
具体实施方式
作为这里论述的两个实施例的本发明方法的第一步骤，空心的圆筒1被提供，在这种情况下，用于风力涡轮的转子轭架(以下称“转子”)将被制造，其中使用了由合适的钢合金或铁制成的轧制空心圆筒1，其可以使用现有技术中已知的工艺制造。圆筒1具有40 mm的壁厚和4米的直径。圆筒1的内径比所需的内径略小，并且圆筒5的长度/高度已经与所需转子的长度/高度相等。
在第一实施例中，所用的设备包括模具元件2和挤压工具3。模具元件包括限定腔室5的钢筋混凝土层4。混凝土层的内表面具有模型结构6，在这种情况下，其由可替换的模型结构插入物7限定。将模型结构选择成对应于最终完成的转子所需的预定外部纹理。需要注意的是，该设备可包括限定不同外部纹理的多个插入物。
在这个实施例中，模型结构6具有沿纵向方向延伸的突出8，见图2。一般来说，突出8可具有不同的形式、宽度和形状，例如三角形、正方形和/或正弦形状。整个模型结构6被特别硬化。
腔室5具有比圆筒1的外径更大的直径，使得在本发明的方法的第二步骤中，圆筒1被放置在模具元件2的腔室5内，见图1中的箭头9，从而使得圆筒1被模具元件2支撑，该模具元件在接下来的加工过程中实际上也作为模具。图2显示了放置在模具元件2内的圆筒1。
在第一实施例的下一步骤中，见图3，挤压工具3被插入到圆筒1中，见箭头10。在该示例性实施例中，设备的挤压工具包括多个挤压臂11，其适于通过挤压板12向圆筒1施加挤压力。挤压力被引导至圆筒1的径向方向，并由图中未显示的液压或气动工具产生。然而，需要注意的是，挤压力生成工具也可以是电动和/或机械工具。
对每一个臂11，挤压工具进一步包括长度调整装置13。可替代地或者另外地，挤压力可调整。这允许在圆筒1的具体周向和/或纵向的位置处向圆筒1施加所需水平的挤压力。调整装置13，以及整个挤压工具3，由控制装置(未显示)控制，在这种情况下由运行在计算机上的计算机程序控制。
在图中显示的第一实施例中，尽管转子不需要内部纹理，但应当注意的是，在这一点上，挤压工具3可被设计为使转子内表面具有不同的纹理。例如，内部纹理可以形成为用于接收随后安装到转子的极磁体。在这种情况下，在横截面图中，纹理可具有由有限的直线段序列构成的多边形形式，从而形成用于磁体的纵向延伸底座。
由于挤压工具3由控制装置控制并且臂11的长度和/或挤压力可调整，所以本发明方法现在接下来的挤压步骤可以一次执行，也可以分多步执行，例如三步执行。在全部情形中，从图4的情形开始，圆筒1受到挤压，从而使得其塑性变形成由挤压工具3和模具元件2限定的所需的形状和尺寸。
图5显示了在第一实施例的挤压过程中发生的状态；圆筒1的外表面已经接触模型结构6的突出8，同时材料开始填充突出8之间的凹部，从而使得最后形成所需的纹理。
第一实施例也可以被执行为包括热成形，例如在600到700摄氏度之间的温度下。假如这样的话，则该设备还包括未在图中显示的冷却工具，所述冷却工具被配置成在成形过程中和/或其之后冷却圆筒1和/或模具元件2。
最后，圆筒1作为所需的转子被从模具元件2中移除。
还需要注意的是，本发明的方法不限于制造“外转子”型的转子轭架，在“外转子”型的转子轭架中磁体将被安装在转子轭架的内壁上。本发明的方法经过必要修改可以用作制造“内转子”型的转子轭架，在“内转子”型的转子轭架中磁体将被安装在转子轭架的外壁中。
就制造所述内转子型的转子轭架来说，对不同的实施例，圆筒1可被放置在准备容纳该类型的合适圆筒的模具元件周围。
图6和图7图示了本发明的第二个改进的实施例，其中水14被用作挤压工具。
在这个实施例中，水14利用入口15被注入圆筒1，其中圆筒1被再次布置在模具元件2内。采用合适的密封工具16在圆筒1的内部提供水密的封闭件。在足够高的压力下，水14进入到封闭件内，从而使得圆筒1经历冷变形。一旦圆筒1接触模型结构6，获得相应的外部纹理，则成形过程结束。
在第三实施例(未图示)中，圆筒像在第一实施例中描述的那样基本形成，但是没有被插入到模具元件2内部或放置在其周围。对于该实施例，圆筒1的成形的尺寸和形状由接触圆筒1的内或外表面的挤压工具3来专门确定。

Claims (15)

1. 一种用于制造电机转子，特别是制造用于风力涡轮发电机的转子轭架的方法，所述方法包括以下步骤：
提供空心轧制金属圆筒（1）；
使所述圆筒（1）永久地塑性变形至预定形状和预定尺寸。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述圆筒（1）塑性变形的步骤包括：冷成形和/或热成形和/或加工硬化所述圆筒（1）。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，挤压工具（3）被布置在所述圆筒（1）内或布置在其周围，从而向所述圆筒（1）的内表面或外表面的至少一部分施加挤压力。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，施加沿所述圆筒（1）的径向方向的挤压力。
5. 根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，接触所述圆筒（1）的所述挤压工具（3）的表面被构造为使得所述圆筒（1）的接触表面获得预定纹理。
6. 根据权利要求3到5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述圆筒（1）被布置在围绕和/或支撑所述圆筒（1）的外部模具元件（2）的腔室（5）内时，或者在内部模具元件（2）被布置在所述圆筒（1）的腔室内时，施加所述挤压力。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使用包括钢筋混凝土层（4）的模具元件（2）。
8. 根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，使用模具元件（2），所述模具元件（2）包括对应于所述转子在其内壁或外壁上所需的预定纹理的模型结构（6），特别是至少一个突出（8）。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使用特别具有可替换模型结构插入物（7）的模具元件（2）。
10. 根据权利要求3到9中任一项所述的方法，其特征在于，所述挤压工具（3）使用液压的和/或电动的和/或机械的工具在所述圆筒（1）上施加压力。
11. 根据权利要求3到10中任一项所述的方法，其特征在于，所述圆筒（1）是密封的，并且加压水（14）作为挤压工具被注入到所述圆筒（1）中。
12. 根据权利要求3到10中任一项所述的方法，其特征在于，挤压所述圆筒（1）通过多个步骤执行，和/或所述挤压工具（3）的长度和/或挤压力在径向方向上被调整，和/或所述挤压工具（3）由控制装置控制。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述圆筒（1）热成形，特别是在600到700摄氏度范围的温度下，并且在成形过程后和/或成形过程中冷却。
14. 一种用于制造根据权利要求1到13中任一项所述方法的转子的设备，包括挤压工具（3）。
15. 根据权利要求14所述的设备，进一步包括模具元件（2），所述模具元件（2）具有用于插入所述圆筒（1）的腔室，或者适合于被插入到所述圆筒（1）的腔室内。
CN201110087761.1A 2010-04-08 2011-04-08 用于制造转子的方法和设备 Active CN102214976B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10159375.4A EP2375549B1 (en) 2010-04-08 2010-04-08 Method and apparatus for manufacturing a rotor
EP10159375.4 2010-04-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102214976A true CN102214976A (zh) 2011-10-12
CN102214976B CN102214976B (zh) 2015-10-28

Family

ID=43088058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110087761.1A Active CN102214976B (zh) 2010-04-08 2011-04-08 用于制造转子的方法和设备

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8615866B2 (zh)
EP (1) EP2375549B1 (zh)
JP (1) JP2011229373A (zh)
KR (1) KR20110113136A (zh)
CN (1) CN102214976B (zh)
AU (1) AU2011200993B2 (zh)
BR (1) BRPI1101852A2 (zh)
CA (1) CA2736435A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108817254A (zh) * 2018-07-26 2018-11-16 慕贝尔汽车部件（太仓）有限公司 衬套内壁冲点装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014055221A2 (en) * 2012-10-01 2014-04-10 Abb Research Ltd. Electrical machine rotors
KR101716839B1 (ko) 2014-12-24 2017-03-15 두산중공업 주식회사 로터의 가공 기준점 표시장치 및 그 표시방법
JP6846274B2 (ja) * 2017-04-21 2021-03-24 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 鍛造品の成形加工方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1931153A (en) * 1931-07-22 1933-10-17 Cleveland Welding Co Method of making frame rings
US2263714A (en) * 1940-04-01 1941-11-25 Bloomfield Samuel Method of making two ply tubing
CN1469965A (zh) * 2000-10-11 2004-01-21 Լ����˹�����ָ�� 钻具组构件
CN1914770A (zh) * 2004-01-27 2007-02-14 Fci公司 带有闭合筒的挤压电触头、挤压该触头的方法以及相应的挤压工具

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5914063Y2 (ja) * 1977-05-27 1984-04-25 鹿島建設株式会社 鋼管歪み矯正装置
JPS55154607U (zh) * 1979-04-23 1980-11-07
US5224259A (en) * 1991-09-11 1993-07-06 Temper Corporation Metal wrapped non-metallic magnetic component for use about a rotor or the like and method of making the same
JPH06277760A (ja) * 1993-03-25 1994-10-04 Nippon Steel Corp 形材の矯正方法
US5339667A (en) * 1993-04-19 1994-08-23 General Motors Corporation Method for pinch free tube forming
US7024897B2 (en) * 1999-09-24 2006-04-11 Hot Metal Gas Forming Intellectual Property, Inc. Method of forming a tubular blank into a structural component and die therefor
JP2006353027A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Mitsuba Corp 磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法及び磁石発電機用回転子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1931153A (en) * 1931-07-22 1933-10-17 Cleveland Welding Co Method of making frame rings
US2263714A (en) * 1940-04-01 1941-11-25 Bloomfield Samuel Method of making two ply tubing
CN1469965A (zh) * 2000-10-11 2004-01-21 Լ����˹�����ָ�� 钻具组构件
CN1914770A (zh) * 2004-01-27 2007-02-14 Fci公司 带有闭合筒的挤压电触头、挤压该触头的方法以及相应的挤压工具

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108817254A (zh) * 2018-07-26 2018-11-16 慕贝尔汽车部件（太仓）有限公司 衬套内壁冲点装置
CN108817254B (zh) * 2018-07-26 2024-01-19 慕贝尔汽车部件（太仓）有限公司 衬套内壁冲点装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011229373A (ja) 2011-11-10
BRPI1101852A2 (pt) 2012-08-21
AU2011200993A1 (en) 2011-10-27
EP2375549B1 (en) 2017-12-13
US20110247196A1 (en) 2011-10-13
KR20110113136A (ko) 2011-10-14
AU2011200993B2 (en) 2014-07-17
US8615866B2 (en) 2013-12-31
EP2375549A1 (en) 2011-10-12
CA2736435A1 (en) 2011-10-08
CN102214976B (zh) 2015-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101284296A (zh) 钛合金锥形环锻件的辗轧成形方法
CN101279345A (zh) 钛合金异形环锻件的辗轧成形方法
CN102189143B (zh) 基于等径角挤压的超细晶镍钛形状记忆合金管制备方法
CN101279348A (zh) 铝合金锥形环锻件的辗轧成形方法
CN101279346A (zh) 镍基高温合金异形环锻件的辗轧成形方法
CN102214976A (zh) 用于制造转子的方法和设备
CN104070078A (zh) 镁合金管材超高压静液挤压成型工艺及其挤压模具
CN101279349A (zh) 镍基高温合金锥形环锻件的辗轧成形方法
ZHAO et al. Cross-sectional distortion behaviors of thin-walled rectangular tube in rotary-draw bending process
CN102284536B (zh) 镁合金或铝合金半固态坯料等通道往复挤压球化制备装置及方法
CN110000271B (zh) 一种波纹管电磁脉冲成形装置及方法
CN104190902A (zh) 非金属构件与金属构件的一体成型方法
CN102554023B (zh) 一种管材局部缩径的方法
CN105382489A (zh) 一种钛合金板料成型环形件热定型装置及工艺
CN106553026B (zh) 薄壁曲母线铝合金内衬成型方法及成型模具
CN103418674B (zh) 钛合金矩形截面环形件热胀形成异形截面环形件的方法
CN100404155C (zh) 用于内型面的反挤压工艺
Hao et al. Hydraulic bulging process with axial feedings and strain field of U-shaped metal bellows
CN203599337U (zh) 钛合金圆筒形零件旋压的装置
CN103447377B (zh) 不锈钢矩形截面环形件的热胀形成形方法
CN103433366B (zh) 铝合金矩形截面环形件热胀形成异形截面环形件的方法
CN104190903A (zh) 非金属构件与金属构件的一体成型方法
JP2011229373A5 (zh)
CN103433367B (zh) 钛合金矩形截面环形件的热胀形成形方法
CN104227362B (zh) 一种分离器轴的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190724

Address after: Tango barley

Patentee after: Siemens Gamesa Renewable Energy

Address before: Munich, Germany

Patentee before: Siemens AG