CZ284418B6 - Rotor pro elektrický stroj - Google Patents

Abstract

Rotor sestává z hřídele (1) a svazku (12) lisovaných plechů tvořících jádro ve formě prstencových desek (6) umístěných na hřídeli (1) po té, co byly ohřáty na teplotu převyšujícící 100 .sup.o.n.C. Pro stabilizování vnitřních napětí rotoru a přitom snížení vibrací jsou při smršťování tlačeny prstencové desky (6) svazku (12) lisovaných plechů jádra rotoru do vybočení do v podstatě tvaru komolého kužele tak, že úhel sklonu prstencových desek (6) je v rozsahu od 2.sup.o.n. do 5.sup.o.n., zejména asi 3.sup.o.n..ŕ

Description

Způsob výroby rotoru pro elektrický stroj

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby rotoru pro elektrický stroj, sestávajícího z hřídele a svazku lisovaných plechů tvořících jádro ve formě prstencových desek, při němž se prstencové desky umístí na hřídel poté, co byly ohřátý na teplotu převyšující 100 °C.

Dosavadní stav techniky

Na obr, 1 přiložené výkresové části je znázorněno známé provedení rotoru pro elektrický stroj, sestávajícího z hřídele, svazku lisovaných plechů ve formě v podstatě prstencových desek uspořádaných na hřídeli, z přítlačných prstenců pro sevření konců svazku lisovaných plechů a v případě uspořádání tyčí a zkratových kruhů rotorové klece rotoru nakrátko neboli klečového rotoru připevněných k těmto součástem. Rotorové tyče jsou v tomto případě uloženy v drážkách prostřižených nebo vyseknutých na obvodu prstencových desek svazku lisovaných plechů. Praktická zkušenost ukázala, že ačkoli svazek lisovaných plechů elektrického stroje a jeho vinutí jsou uspořádány co nejvíce homogenně a symetricky, zejména v případě vysokootáčkových dvoupólových strojů, způsobí změna rovnovážného stavu vyvolaná teplotními rozdíly u hotového stroje problémy s vibracemi.

Úkolem vynálezu proto je vytvořit způsob výroby rotoru s takovou konstrukcí, která ve srovnání se známými provedeními bude mít daleko menší problémy s vibracemi.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje způsob výroby rotoru pro elektrický stroj, sestávajícího z hřídele a svazku lisovaných plechů tvořících jádro ve formě prstencových desek, při němž se prstencové desky umístí na hřídel poté, co by ly ohřátý na teplotu převyšující 100 °C. podle vynálezu, jehož podstatou je, že při smršťování se prstencové desky svazku lisovaných plechů jádra rotoru zdeformují a/nebo jsou tlačeny do vybočení do tvaru v podstatě komolého kužele tak. že úhel sklonu prstencových desek je v rozsahu od 2° do 5°, zejména asi 3°.

Jestliže rotor obsahuje přítlačné prstence uložené na hřídeli pro sevření konců lisovaných plechů jádra rotoru v axiálním směru, provedou se čelní plochy přítlačných prstenců přivrácené ke svazku lisovaných plechů jádra rotoru s výhodou ve tvaru odpovídajícím tvaru komolého kužele těchto lisovaných plechů jádra rotoru. V praxi může být tvaru komolého kužele čelních ploch přítlačných prstenců dosaženo buď tak, že jejich čelní plochy se provedou zcela ve tvaru komolého kužele a úhel jejich sklonu odpovídá úhlu sklonu prstencových desek jádra rotoru, nebo alternativně se čelní plochy přítlačných prstenců přivrácené ke svazku lisovaných plechů jádra rotoru sestaví z jedné nebo několika v podstatě prstencových ploch, kterými se přítlačné prstence uvedou do kontaktu se svazkem lisovaných plechů jádra rotoru.

Přehled obrázků na vvkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiloženého výkresu, na němž obr. 1 znázorňuje konstrukci rotoru známého elektrického stroje, obr. 2 prostřihnutý nebo vyseknutý' okraj prstencové desky svazku jádra rotoru, přičemž tento okraj se nachází u hřídele rotoru, obr. 3 jeden příklad provedení konstrukce rotoru podle vy nálezu a obr. 4 další příklad provedení konstrukce rotoru podle vynálezu.

- 1 CZ 284418 B6

Příklady provedení vy nálezu

Konstrukce rotoru vyrobeného způsobem podle vynálezu je založena na my šlence, že vibrace u známého provedení rotorů ty pu znázorněného na obr. 1 nejsou do velké míry způsobeny nehomogenním nebo asymetrickým uspořádáním rotoru, nýbrž skutečností, že hlavním důvodem změny rovnovážného stavu je upevnění lisovaných plechů svazku 2 tvořícího jádro rotoru na povrch hřídele 1, když tento svazek 2 lisovaných plechů byl nasazen na hřídel 1 v zahřátém stavu a k upevnění došlo vlivem smrštění. Když jsou díry v prstencových deskách 6 pro nasazení na hřídel 1 prostřiženy, mají prostřižené hrany profil s úkosem podle obr. 2. Tento profil je tedy asymetrický a na zadní straně prstencových desek 6, uvažováno ve směru lisování, zůstanou otřepy. Vzhledem k tomuto zkosenému profilu směřuje síla vzniklá smrštěním materiálu, pomocí níž jsou prstencové desky 6 svazku 2 jádra rotoru připevněny k hřídeli 1 asymetricky, takže prstencové desky 6 mají tendenci naklonit se směrem k širší straně a usadit se v podstatě téměř v kuželovém tvaru podobném misce. U známého provedení rotoru podle obr. 1 jsou však prstencové desky 6 upevněny kolmo vůči hřídeli 1. Výsledkem tohoto upevnění je, že přítlačná nebo dosedací plocha prstencových desek 6 je indiferentní, což může značně změnit rovnovážný stav v důsledku malých změn napěťového stavu ostatních součástí rotoru, přičemž tyto malé změny jsou způsobeny například teplotními rozdíly. Význam tohoto jevu je zřejmý z několika zkoušek, kterými bylo zjištěno, že vibrace při zahřátí motoru náhle vzrostou z hodnoty blízké přijatelné hodnotě na hodnotu téměř třikrát vyšší.

Základní myšlenkou provedení konstrukce rotoru vyrobeného způsobem podle vynálezu je, že prstencové desky 6 mohou zaujmout stabilní polohu vzhledem k napěťovému stavu nebo jsou k zaujmutí této polohy přinuceny, to znamená, že zaujmou polohu, v níž mají prstencové desky 6 v podstatě tvar kužele nebo přesněji tvar komolého kužele. Toto provedení je znázorněno na obr. 3 a 4.

U provedení rotoru podle obr. 3 jsou prstencové desky 6, z nichž sestává svazek 12 lisovaných plechů jádra rotoru, stlačovány přítlačnými prstenci 13A. I3B v podstatě do tvaru komolého kužele. Pro dosažení tohoto tvaru komolého kužele se přítlačné prstence 13A, 13B na svých čelních plochách přivrácených ke svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru obrobí do tvaru odpovídajícího požadovanému kuželovému tvaru. Úhel sklonu prstencových desek 6 je s výhodou v rozsahu od 2° do 5°, přičemž nejvýhodnéjší hodnota je asi 3°. Svazek 12 lisovaných plechů jádra rotoru tohoto typu použitý u provedení rotoru podle obr. 3 se nejprve ve zvláštním lisovacím stroji stlačí mezi přítlačnými prstenci 13A a 13B, takže prstencové desky 6 zaujmou v podstatě tvar komolého kužele. Potom se celý svazek 12 lisovaných plechů jádra rotoru zahřeje na vhodnou teplotu, aby došlo kjeho roztažení účinkem tepla, a potom se ohřátý svazek 12 lisovaných plechů jádra rotoru uloží na hřídel 1 do své konečné polohy, v niž se například první přítlačný prstenec 13A opírá o osazení na hřídeli 1, načež se svazek 12 lisovaných plechů jádra rotoru nechá v této poloze vychladnout. Když svazek 12 lisovaných plechů jádra rotoru chladne, má tendenci se smršťovat, a vzhledem k účinkům smršťovací síly dojde kjeho velmi pevnému a spolehlivému připevnění k hřídeli 1_. V praxi se vnitřní díra prstencových desek 6 svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru prostřihne nebo prolisuje s poněkud menším průměrem, než je průměr hřídele 1 v místě, kde se svazek 12 lisovaných plechů jádra rotoru uloží.

S výhodou mohou být prstencové desky 6 svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru uspořádány třemi různými způsoby. Podle prvního provedení se prstencové desky 6 uloží bez předehřátí přímo na hřídeli L V tomto případě jde o uložení s vůlí, takže otáčení svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru vůči hřídeli ý je nutno zajistit pomocí klínu nebo pera. Podle druhého provedení se prstencové desky 6 ohřejí na teplotu vyšší než 100 °C a uloží se na hřídeli j_ jedna po druhé nebo ve svazku jako jeden celek. Rovněž v tomto případě se obvykle použije upevňovacího klínu nebo pera. Podle třetího provedení se svazek 12 lisovaných plechů jádra

- 2 CZ 284418 B6 rotoru jako celek nahřeje na teplotu převyšující 200 °C a uloží se na hřídeli L V tomto případě není zapotřebí použití klínu nebo pera. Kuželové provedení je výhodné ve všech třech popsaných případech, avšak nejvýhodnější je u třetího provedení.

Na obr. 4 je znázorněn další příklad provedení konstrukce rotoru vyrobeného způsobem podle vynálezu, přičemž toto provedení odpovídá provedení podle obr. 3 s výjimkou čelních ploch přítlačných prstenců 23A a 23B přivrácených ke svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru, které nejsou obrobeny do kuželového tvaru. Požadovaného kuželového tvaru svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru však těmito přítlačnými prstenci 23A, 23B může být dosaženo tak. že jejich 10 čelní plochy přivrácené ke svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru se sestaví z prstencových ploch, kterými se přítlačné prstence 23A, 23B uvedou do kontaktu s koncovými prstencovými deskami 6 svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru. Potom se první přítlačný prstenec 23A opírá o svazek 12 lisovaných plechů jádra rotoru pouze v oblasti okraje své čelní plochy, zatímco druhý přítlačný prstenec 23B se opírá o svazek 12 lisovaných plechů jádra rotoru jak okrajem 15 u hřídele 1, tak i svým vnějším okrajem, který je opatřen kruhovým výstupkem, jehož výška odpovídá požadovanému úhlu sklonu prstencových desek 6 svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru. Tímto způsobem přitlačováním čelní plochou druhého přítlačného prstence 23B přivrácenou ke svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru vznikne požadovaný tvar komolého kužele prstencových desek 16, přičemž jejich úhel sklonu odpovídá požadovanému úhlu sklonu 20 svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru.

Když se použije uspořádání rotoru podle obr. 3 a 4. u něhož jsou prstencové desky 6 svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru tlačeny do tvaru komolého kužele, mohou být prstencové desky 6 tlačeny do tohoto tvaru buď ve směru, v němž by se přirozeně uložily na hřídeli 1 vzhledem ke 25 zkosenému profilu znázorněnému na obr. 2 nebo ve směru opačném k uvedenému směru. Tato poslední alternativa však nemůže být použita tehdy, když se prstencové desky 6 svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru mohou přirozeně uložit ve tvaru komolého kužele a svazek 12 lisovaných plechů jádra rotoru je spojen bez přítlačných prstenců, například pomocí pry skyřice.

U způsobu podle vynálezu je dosaženo stabilizace napětí v konstrukci rotoru kuželovým uspořádáním prstencových desek 6 svazku 12 lisovaných plechů jádra rotoru. Pro stabilizování napětí ve svazku lisovaných plechů jádra rotoru jsou známá i jiná řešení. Jedno z těchto řešeni spočívá v obrobení vnitřní díry prstencových desek 6, takže přítlačná neboli dosedací plocha prstencových desek 6 je sy metrická a nezpůsobí vznik žádného tlaku v prstencových deskách 6.

3? aby zaujmuly kuželový’ tvar. V tomto případě kuželové uspořádání rovněž dále zvyšuje stabilitu, i když obrábění v tomto případě není nutné. Další možností zlepšení symetrie je takové uspořádání prstencových desek 6 po jednotlivých kusech nebo v pravidelných skupinách, že otřepy v jejich dírách jsou na opačných stranách. Toto řešení zvyšuje přídavné ztráty nastávající v rotoru. Obě řešení jsou dále méně výhodná vzhledem k výrobním nákladům, které jsou vyšší 40 než u způsobu podle vynálezu.

Provedení rotoru pro elektrický stroj a způsob podle vynálezu, které byly výše popsány, představují pouze příkladná provedení, přičemž v rámci vynálezu je možno provádět různé konstrukční změny a úpravy, aniž by se vy bočilo z jeho rozsahu daného přiloženými patentový mi 45 nároky.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby rotoru pro elektrický stroj, sestávajícího z hřídele (1) a svazku (12) lisovaných plechů tvořících jádro ve formě prstencových desek (6), při němž se prstencové desky (6) umístí na hřídel (1) poté, co byly ohřátý na teplotu převyšující 100 °C, vyznačující se tím, že při smršťování se prstencové desky (6) svazku (12) lisovaných plechů jádra rotoru zdeformují a/nebo jsou tlačeny do vybočení do tvaru v podstatě komolého kužele tak. že úhel sklonu prstencových desek (6) je v rozsahu od 2° do 5°, zejména asi 3°.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že rotor se opatří přítlačnými prstenci (13A, 13B, 23A, 23B), uspořádanými pro opření konců svazku (12) lisovaných plechů jádra rotoru v axiálním směru, a čelním plochám přítlačných prstenců (13A, 13B, 23A, 23B) směřujícím ke svazku (12) lisovaných plechů jádra rotoru se dodá tvar odpovídající tvaru komolého kužele svazku (12) lisovaných plechů jádra rotoru.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že čelním plochám přítlačných prstenců (I3A, 13B) se dodá tvar komolého kužele a úhel sklonu čelních ploch odpovídá úhlu sklonu prstencových desek (6) svazku (12) lisovaných plechů rotoru.
4. 4. Způsob podle nároku 2. vyznačující se tím, že čelní plochy přítlačných prstenců (23A, 23B) přivrácené ke svazku (12) lisovaných plechů jádra rotoru se sestaví vždy z alespoň jedné v podstatě prstencové plochy a těmito prstencovými plochami se přítlačné prstence (23 A. 23B) uvedou do kontaktu s prstencovými deskami (6) svazku (12) lisovaných plechů jádra rotoru.