CN104838167B - 平衡组件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于借助销钉(11，11′)平衡组件(1)、尤其是电机的转子的方法，销钉插入到组件(1)中的预制开口(5，7，9)中，其中，通过使不同长度的、横截面和横截面形状的销钉(11，11′)固定到组件(1)中的相应开口(7，9)中，平衡组件(1)。此外，销钉(11，11′)能够由多个部件(13，13′)组成，并且该方法用于在一个或者多个阶段中逐步地实现提高平衡质量。通过该方法，能够显著降低组件(1)的不平衡性-并且同时节省了组件(1)的重量、空间需求和惯性力矩。此外，该方法存在自动化的可行性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于平衡组件、尤其是电机的转子的方法。此外，本发明涉及一种电机组件，其通过这种方法来平衡，以及一种电机，其具有这种组件。本发明还涉及一种装置，利用该装置借助根据本发明的方法来平衡组件。
背景技术
在其使用中进行旋转的组件通常要求平衡性。在平衡时，轴向和径向地相对于旋转轴线发生质量补偿，从而使组件的旋转轴线与组件的主惯性轴线一致。如果旋转轴线与主惯性轴线不一致，那么在组件旋转时就会产生离心矩，其尤其使旋转组件的悬挂装置负载。这种情况经常称为组件不平衡性的作用。离心矩产生正交于组件的旋转轴线的周期性反复的转矩。该转矩在高的旋转能量时能够导致组件的悬挂装置很大地负载。该负载能够导致整个电机的损毁。因此，使为旋转应用而设置的组件平衡。
为了补偿离心矩，旋转的组件或者通过在确定的位置处安装所定义的质量或者将柱状成型的销钉插入到预制的孔中来平衡。该柱状成型的销钉仅仅允许粗略大概的平衡。更精确的平衡例如在使用平衡泥时才可行，其中，平衡泥涂覆到待平衡的组件的相应点上。平衡泥能够非常精确地定位并且能够涂覆到组件的几乎每个位置处。因此，借助平衡胶泥能够实现高的平衡质量。然而，该方法对执行平衡的人员有较高的要求。为此并不总是实现相同质量的平衡。
发明内容
本发明的目的在于改善组件的平衡性。
该目的在开头所述的方法中由此实现，即通过使具有不同尺寸的横截面的销钉固定到组件中的相应的开口中来平衡组件。
此外，该目的通过一种用于平衡组件、尤其是电机的转子的装置来实现。在此，该装置在确定出不平衡性之后使具有不同尺寸的横截面的销钉固定到为其设置的开口中。在平衡质量不合格时，重复该过程。
本发明基于以下经验，即在使用具有固定尺寸的横截面的预制销钉不能实现合格的平衡质量。高的质量尤其对电驱动的汽车中的电机而言具有重要意义。通过将相邻地固定在为其设置的孔中的具有大横截面的销钉以及具有小横截面的销钉组合，能够提高平衡的质量。横截面意指以下面，其在销钉固定之后平行于组件的表面。横截面的边缘既能够具有圆形的区域也能够具有棱角形的区域。然而，柱状成型的销钉证实为特别有利的。通过压入过程实现的力配合连接、通过粘合实现的连接以及螺栓连接能够用于固定销钉。尤其在柱状成型的销钉时应选择螺栓连接并且该连接能够与粘合连接组合。对于本方法来说，借助粘合连接使销钉固定在相应的开口中证实为最适宜的。本方法的优点在于，除了能实现高平衡质量之外，还存在使该方法自动化的可行性。如果平衡质量在单次执行该方法后还表现为不合格的，那么该过程能够重复并且能够使具有小横截面的销钉固定到还空闲的开口中。这在下面称为多阶段方法。多阶段方法也能够自动化。与手动平衡相比，以更小的生产成本能实现的高质量的平衡导致了显著延长的寿命。
在该方法的有利的设计方案中，开口如下地布置，使得紧挨第一横截面的开口地分别布置具有第二横截面的至少一个另外开口，其中第二横截面比第一横截面小。通过为相应的销钉所设置的开口的这种组合，能够以较小的空间需求实现高平衡质量。借助具有小横截面的销钉的平衡比利用具有大横截面的销钉更加精确，因为插入深度的准确度在销钉固定之后是有限的。与开口均匀地分布在组件的表面上相比，具有大的和小的横截面的开口的定位导致了组件的更高的稳定性。
在另一个有利的设计方式中，围绕第一横截面的圆形开口地分别布置了具有第二横截面的三个另外的圆形开口。在此，另外的开口的边缘紧挨具有第一横截面的开口的边缘。在具有大横截面的圆形开口的中点和另外的圆形开口的中点之间的连线有利地围成大约120度的角度。这种布置能够实现提高平衡质量，因为具有小横截面的销钉对具有大横截面的那些销钉进行了补充。此外，该布置具有小尺寸开口的或者包括用于所有销钉的开口的区域的优点。这种紧凑布置仅仅无关紧要地降低了组件的稳定性。这尤其对于电机的转子而言具有决定性的意义，因为在该种情况中，开口能够布置在用于绕组或者永磁铁的间隙之间。
在另一个有利的设计方式中，销钉具有不同的尺寸、不同的横截面形状和不同的横截面积和/或分别由不同密度的材料，尤其是由铝、钢、锌、钨、铅、树脂或者塑料制成。不同材料在尺寸相同时的特征在于不同的重量和强度。在使用由钢制成的销钉时，在销钉和组件之间能够产生高强度的力配合的连接。如果由于直接连续地布置开口，这些开口崩塌并且产生了具有部分凹陷或者部分凸起的边缘的组合开口，前述是尤其适合的。在使用软材料，如铝、铜、塑料或者铅时，在销钉和相应开口之间产生良好的形状配合。附加地，借助软的材料，能够通过形状配合补偿那些由制造决定而具有低表面质量的开口的内表面的不平整性，并且能够避免可能产生的不密封的部位。在使用塑料或者树脂时产生以下可行性，即这些材料以流体形式引入到相应的开口中并且其随后硬化并因此产生与该组件的固定连接。
在另一个有利的设计方式中，销钉由具有相同横截面的多个部件组成，这些部件固定在相应的开口中。尤其是因为能够组合不同高度和密度的多个部件，由多个部件组成销钉提高了待实现的精度。因此，销钉能够调整当前的不平衡性。同时，在平衡时能够降低其中固定有销钉的开口的数量，因为通常利用一个或两个由不同的部件组成的销钉就能够实现与所要求的质量分布的精确匹配。通过本方法的这种设计方案，类似于模块设计原理，能够构造出由少量不同部件构成的在其性能上不同的多个销钉。而且能够实现更加精确的平衡，因为与当仅使用具有固定长度和材料的销钉时相比，能够组成与要求更加精确相应的销钉。尤其对于具有很小直径的销钉来说，销钉的匹配地组合提高了平衡的质量。
在另一个有利的设计方式中，销钉在确定出不平衡性之后自动地插入到为其设置的开口中。在平衡质量不合格时，重复该平衡过程。在组件的成批生产时、尤其是在大规模的情况时，平衡的自动化展现了巨大的进步。甚至使用未经培训的人员也能够实现通过本方法的多阶段平衡的可行性，并且由此与手动平衡相比在生产过程中含有高的成本优势。此外，通过自动化确保了不变的高平衡质量，其通过手动平衡很难实现。
在另一个有利的设计方式中，作为销钉使用柱状成型的销钉、和/或有棱角地成型的销钉、和/或由不同横截面形状组合构成的为了平衡而固定在相应开口中的销钉。通常使用柱状成型的销钉来平衡组件。
有利地，也使用具有其他横截面形状的销钉。与圆形横截面的区别例如可以是组件的更高的稳定性。通过一种例如有棱角的形状提高稳定性例如引起了更高的形状强度。如果开口没有通过相应的销钉填充，此时特别适用前述。此外，在此能够设想，为了降低重量而使柱状成型的销钉定位到三角形或者正方形的开口中。
附图说明
下面根据在图中示出的实施例进一步说明和阐述本发明。其示出：
图1是组件的俯视截面图，
图2是用于容纳不同尺寸的销钉的开口的有利形状，
图3是用于容纳不同尺寸的销钉的开口的其他有利形状，
图4是用于容纳不同尺寸的销钉的开口的其他有利形状，
图5是在固定到相应开口中之前的柱状成型的销钉的透视图，以及
图6是平衡之后的组件的横截面图。
具体实施方式
图1示出了组件1的俯视截面图。在组件1中涉及电机的转子的组合叠片3的截面。组合叠片具有例如用于降低重量的间隙4，以及开口5，7，9。如图2中再次示出的，开口5由圆形的开口7，9组成。圆形开口7，9用于容纳相应的柱状成型的销钉11，11′。所示出的布置证实是节省空间的，在该布置中，用于容纳柱状成型的销钉11，11′的开口5相应地处于两个间隙4之间。因此，示出的布置有利于降低组合叠片3的重量、惯性系数和空间需求。为了平衡组件，使组件置于旋转并且测量此时产生的离心矩。接下来，计算用于各个开口7，9的销钉11，11′的重量并且将相应的销钉11，11′固定在所设置的开口7，9中。
图2示出了开口5的剖面，该开口由用于具有大横截面的柱状成型的销钉11′的圆形开口9以及用于具有小横截面的柱状成型的销钉11的三个圆形开口7组成。在这些圆形开口7，9中已经固定有柱状成型的销钉11，11′。具有大横截面的销钉11′居中地布置，具有小横截面的销钉11围绕该销钉地布置。在此，销钉11，11′能够或者彼此接触或者如在此示出的彼此之间有小间距a。间距a在此应该不要过大地选择，因为否则开口5可能在组件1中需要过多的空间。开口5的边缘在此包括了所有的四个柱状成型的销钉11，11′。在每两个柱状成型的销钉11，11′之间的区域中，开口5的边缘以凹进的部段包围相应的柱状成型的销钉11，11′。开口5的该凹进区域用于改善具有小横截面的柱状成型的销钉7的保持。尽管应尽可能小地选择间距a，然而要注意确保开口5的足够的形状稳定性。这尤其适合于，如果不是在所有的圆形的开口7，9中都固定有柱状成型的销钉11，11′时。
图3示出了开口5的其他有利形状。A示出了用于具有大横截面的柱状成型的销钉11′的圆形开口9。连接到其处的是两个正方形的开口7，其中分别固定有具有小横截面的销钉。如果在该具体设计方案中仅仅将具有正方形横截面的销钉11，11′固定在相应的开口7，9中，那么推荐选择粘合连接或者通过力配合的连接来固定销钉。
图4示出了开口5的其他有利形状，其中，居中布置的开口9设置用于具有大横截面的三角形销钉11′并且沿着两侧以间距a布置有用于具有小横截面的销钉11的正方形开口7。在此，开口7，9并不连通。这确保了提高的稳定性和各个销钉11，11′在其固定性方面的不相关。然而，如果更大地选择间距a，则不利地增加了空间需求。为了将销钉11，11′固定在相应的开口7，9中，粘合连接也是适宜的。
图5示出了在固定于相应开口7，9中之前的两个柱状成型的销钉11，11′的透视图。应识别出，销钉11，11′具有不同的长度。此外，不是圆形开口7，9中的每个都配有相应的销钉11，11′。这在用于平衡组件的多阶段方法中是尤其有利的，因为在空闲的开口5，7中还能够固定附加的柱状成型的销钉11，11′。在将销钉11，11′插入到相应的开口7，9中之后，销钉能够借助螺栓连接，通过粘合连接或者通过力配合的连接固定在相应的圆形开口7，9中。
图6示出了组件1的横截面。在此能够看到三个开口7，9的投影。在中央的是具有大横截面的开口9，并且两个具有小横截面的开口7分别布置于其侧面。具有小横截面的、组成销钉11′的两个部件13′处于具有大横截面的开口9中。在下面示出的具有小横截面的开口7中有五个具有小横截面的部件13。这些部件也组成了具有小横截面的销钉11。相应的部件13，13′的不同的阴影意为应用了不同的材料。在此能够使用由具有不同密度的不同材料制成的部件13，13′，这决定性地改善了平衡质量。在具有小横截面的处于上方的开口7中还没有固定销钉11或者部件13。在此，各个部件13，13′也能够优选地利用粘合连接固定在相应开口7，9中。尽管这种通过粘合实现的连接证明为特别有利的，但是这种连接随后很难去除。因此，尤其在多阶段的平衡方法中，用于可能的附加部件13，13′或者销钉11，11′的附加开口7，9具有决定性意义。在该附图中，例如在图2中示出的、可能存在的具有小横截面的其他开口7通过另外的开口(在此为9)覆盖并且出于清楚起见而并未示出。
综上，本发明涉及一种用于借助销钉11，11′平衡组件、尤其是电机的转子的方法，该销钉插入到组件1中的预制开口5，7，9中，其中，通过使具有不同长度的、不同横截面积和不同横截面形状的销钉11，11′固定到组件1中的相应开口7，9中，平衡组件1。此外，销钉11，11′能够由多个部件13，13′组成，并且该方法能够用于以一个或者多个阶段逐步地实现提高平衡质量。通过该方法，组件1的不平衡性能够显著地降低-并且同时节省了组件1的重量、空间需求和惯性力矩。此外，该方法存在自动化的可行性。
Claims (15)
1.一种用于借助销钉(11，11′)平衡组件(1)的方法，所述销钉插入到所述组件(1)中的预制的开口(5，7，9)中，其特征在于，通过使在所述销钉的横截面方面具有不同尺寸的所述销钉(11，11′)固定到所述组件(1)中的相应的所述开口(7，9)中，平衡所述组件(1)，所述开口(5，7，9)布置为，紧挨着具有第一横截面的开口(9)地分别布置具有比所述第一横截面小的第二横截面的至少一个另外开口(7)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，围绕所述第一横截面的圆形开口(9)分别布置有三个另外的圆形开口，使得这些另外的圆形开口(7)的边缘紧挨所述第一横截面的边缘。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述销钉(11，11′)具有不同的尺寸、不同的横截面形状和不同的横截面积和/或分别由不同密度的材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述销钉(11，11′)由多个部件(13，13′)组成，这些部件固定在相应的所述开口(7，9)中。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述销钉(11，11′)由多个部件(13，13′)组成，这些部件固定在相应的所述开口(7，9)中。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述销钉(11，11′)在确定出不平衡性之后自动地插入到为所述销钉预设的所述开口(7，9)中，以及在平衡质量不合格时重复平衡过程。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述销钉(11，11′)在确定出不平衡性之后自动地插入到为所述销钉预设的所述开口(7，9)中，以及在平衡质量不合格时重复平衡过程。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，作为所述销钉(11，11′)的柱状成型的销钉(11，11′)和/或有棱角地成型的销钉(11，11′)并且/或者具有由不同的横截面形状构成的组合的横截面的销钉，为了平衡而固定在相应的所述开口中。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，作为所述销钉(11，11′)的柱状成型的销钉(11，11′)和/或有棱角地成型的销钉(11，11′)并且/或者具有由不同的横截面形状构成的组合的横截面的销钉，为了平衡而固定在相应的所述开口中。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组件(1)是电机的转子。
11.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述销钉(11，11′)由铝、钢、锌、钨、铅、树脂或者塑料制成。
12.一种电机的组件(1)，具有用于平衡该组件的销钉(11，11′)，其特征在于，为所述销钉(11，11′)设置相应的开口(7，9)，该开口在该开口的横截面方面有不同尺寸；以及所述销钉(11，11′)固定在相应的所述开口(7，9)中；并且所述组件(1)借助根据前述权利要求1至11中任一项所述的方法来平衡。
13.一种旋转电机，具有根据权利要求12所述的组件(1)。
14.一种用于借助权利要求1至11所述的方法平衡组件(1)装置，其中，所述装置设计用于在确定出不平衡性之后使具有不同尺寸的横截面的销钉(11，11′)引入到为该销钉设置的开口(7，9)中。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述组件(1)是旋转电机的转子。
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