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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unwuchtreduzierung eines Rotors für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor in einer Umfangsrichtung angeordnete Aussparungen aufweist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Werkzeug zur Durchführung eines Verfahrens zur Unwuchtreduzierung eines Rotors einer elektrischen Maschine.
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Rotoren für elektrische Maschinen müssen für einen stabilen und weitestgehend vibrationsfreien Betrieb auf eine hohe Güteklasse ausgewuchtet werden. Dafür sind oft mehrere Wuchtläufe erforderlich, wodurch die Anzahl der benötigen Wuchtmaschinen steigt, was sich unmittelbar auf die Produktionskosten der Rotoren und der elektrischen Maschinen auswirkt. Zudem ist die maximal ausgleichbare Unwucht, je nach Wuchtkonzept, mehr oder weniger stark begrenzt. Dies führt zu einem nachteiligen Ausschuss in der Produktion.
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Zur Unwuchtreduzierung bei permanenterregten Synchronmotoren sind im Stand der Technik verschiedene Lösungen bekannt. So wird beispielsweise durch die Ausrichtung der Magnete in den Magnettaschen bzw. Magnetkavitäten oder durch ein schiefes Verpressen der Lamellenpakete versucht, Unwuchten zu reduzieren. In weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden Unwuchten durch additive oder subtraktive Wuchtverfahren reduziert. Derartige Konzepte erfordern zusätzliche Wuchtelemente, beispielsweise Wuchtscheiben.
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Die
US 2016/0013709 A1 offenbart ein Verfahren zur Auswuchtung eines lamellierten Rotorkerns für eine elektrische Maschine. Ein Rotorkern, bei dem in dafür vorgesehene Magnetkavitäten Permanentmagnete eingesetzt sind, wird in ein Werkzeug eingespannt. Mittels einer Werkzeugplatte wird ein Gussmaterial, beispielsweise Harz, in die noch freien Bereiche der Magnetkavitäten injiziert. Ferner sind in der Werkzeugplatte Stifte vorgesehen, welche in die freien Bereiche der Magnetkavitäten eingefahren werden können. Je nachdem, wie tief die Stifte in die Magnetkavitäten eingefahren werden, kann die Menge an Gussmaterial, welches in die Magnetkavitäten eingeführt wird, eingestellt werden.
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Mit den bekannten Verfahren zur Unwuchtreduzierung von Rotoren kann durch die Wahl der Menge des Gussmaterials eine statische Unwucht eines Rotors reduziert werden. Ein Ausgleich einer dynamischen Unwucht des Rotors erfolgt jedoch bei den gussmaterial-basierten Verfahren nicht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Unwuchtreduzierung eines Rotors für eine elektrische Maschine bereitzustellen, mit welchem eine dynamische Unwucht des Rotors und die Anzahl der für die Auswuchtung notwendigen Prozesse reduziert werden können.
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Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ein Verfahren zur Unwuchtreduzierung eines Rotors für eine elektrische Maschine vorgeschlagen, wobei der Rotor in einer Umfangsrichtung angeordnete Aussparungen aufweist, wobei eine dynamische Unwucht des Rotors bestimmt wird, wobei ein Gussmaterial in einem Gussverfahren in die Aussparungen des Rotors eingeleitet wird, wobei eine Massenverteilung des Gussmaterials derart ausgebildet wird, dass die dynamische Unwucht ausgeglichen wird.
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Der Rotor kann als Rotorblechpaket ausgebildet sein und eine Vielzahl von in einer Axialrichtung übereinander angeordneten Blechschnitten beziehungsweise Lamellen aufweisen. In einer Umfangsrichtung weist der Rotor Aussparungen auf. Die Aussparungen können dabei im Inneren oder an einer Außenseite des Rotors bzw. des Rotorblechpakets verlaufend angeordnet sein. Ferner können die Aussparungen im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung, gegebenenfalls leicht gegenüber der Axialrichtung geneigt, am oder im Rotor von einer ersten Stirnseite zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnseite verlaufen, und bevorzugt zu den Stirnseiten offen ausgebildet sein. Die Aussparungen können ferner als Hohlräume oder Kavitäten bezeichnet werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Aussparungen oder ein Teil der Aussparungen, insbesondere an der ersten Stirnseite oder der zweiten Stirnseite des Rotors, in Umfangsrichtung eine Öffnung für eine Rotorwelle umlaufend ausgebildet sind. Beispielsweise können die Aussparungen in Form einer auf der jeweiligen Stirnseite angeordneten kreisförmigen Nut ausgebildet sein.
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Der Rotor kann ein Rotor für eine Synchronmaschine, insbesondere eine fremderregte oder eine permanenterregte Synchronmaschine, oder für eine Asynchronmaschine sein. Im Falle eines Rotors für einen permanenterregten Synchronmotor können in den Aussparungen beziehungsweise Kavitäten Magnete, insbesondere Permanentmagnete, angeordnet sein.
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Die Aussparungen können in einer Aufsicht entlang der Axialrichtung des Rotors in konstanten oder in unterschiedlichen Winkelabständen in der Umfangsrichtung angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß wird zunächst eine dynamische Unwucht des Rotors bestimmt. Anschließend wird ein Gussmaterial in einem Gussverfahren in die Aussparungen des Rotors eingeleitet. Die Gesamtheit des in die Aussparungen des Rotors eingeleiteten und im und/oder am Rotor und/oder dessen Stirnflächen verbleibenden Gussmaterials bildet dabei eine Massenverteilung aus, welche derart ausgebildet wird, dass die dynamische Unwucht ausgeglichen wird.
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Da bereits durch die Gesamtheit des Gussmaterials die dynamische Unwucht weitestgehend ausgeglichen wird, kann gegebenenfalls auf weitere Wuchtprozesse, beispielsweise unter Verwendung von Wuchtelementen oder Wuchtscheiben, verzichtet werden. Jedoch ist es auch möglich, dass zusätzliche Wuchtprozesse durchgeführt werden und/oder dass eine Feinauswuchtung durch abtragende Verfahren des Gussmaterials oder ein anderes Wuchtverfahren durchgeführt wird.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Rotor zwei Stirnseiten aufweist, wobei die Aussparungen zu den Stirnseiten geöffnet sind, und wobei das Gussmaterial durch mindestens eine, bevorzugt durch beide, der Stirnseiten in die Aussparungen eingeleitet wird.
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Die zu den Stirnseiten hin geöffneten Aussparungen verlaufen dann bevorzugt am oder im Rotor im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung, gegebenenfalls leicht gegenüber der Axialrichtung geneigt, von der ersten Stirnseite zu der zweiten gegenüberliegenden Stirnseite. Im Falle einer Synchronmaschine sind die Aussparungen dann bevorzugt im Inneren des Rotors und zur Aufnahme von Magneten, insbesondere von Permanentmagneten, ausgebildet.
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Darüber hinaus kann der Rotor auch als Rotor für eine Asynchronmaschine ausgebildet sein, in welchem Fall die Aussparungen gegebenenfalls leicht gegenüber der Axialrichtung geneigt den Rotor in Axialrichtung durchlaufen. Die Aussparungen können in diesem Fall als Rinnen oder Nuten auf einer Außenseite des Rotors von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite ausgebildet sein. Durch Einleiten des Gussmaterials in die Aussparungen wird der Käfig des Rotors umfassend die Läuferstäbe ausgebildet. Mit anderen Worten bildet das in die Aussparungen eingeleitete Gussmaterial die Läuferstäbe aus.
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Ferner können bei einem Rotor für eine Asynchronmaschine auf den Stirnseiten Aussparungen in Form von umlaufenden Nuten oder ähnlichem vorgesehen sein. Das in diese umlaufenden Aussparungen oder Nuten eingeleitete Gussmaterial kann dann auf den Stirnseiten den Kurzschlussring des Käfigs des Rotors ausbilden. Alternativ ist es auch möglich, dass die Kurzschlussringe des Käfigs durch Anformung weiteren Gussmaterials an das in die Aussparungen zur Ausbildung der Läuferstäbe geleitete Gussmaterial ausgebildet werden. In diesem Fall kann gegebenenfalls auf die auf den Stirnseiten umlaufenden Nuten verzichtet werden. Auch in diesem Fall werden jedoch die Läuferstäbe und die Kurzschlussringe aus dem Gussmaterial gebildet. Die Massenverteilung zum Ausgleichen der dynamischen Unwucht des Rotors kann bei einem Rotor für eine Asynchronmaschine beispielsweise durch eine Variation entlang der Umfangsrichtung der axialen Dicke der aus dem Gussmaterial gebildeten Kurzschlussringe ausgebildet werden.
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Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das in die Aussparungen geleitete Gussmaterial mit einem Vorsprung oder einem Rücksprung bezüglich der Stirnseiten in den Aussparungen angeordnet wird.
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Der Vorsprung kann dabei als teilweiser oder vollständiger Vorsprung ausgebildet sein. Ebenso kann der Rücksprung als teilweiser oder vollständiger Rücksprung ausgebildet sein.
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Das in die Aussparungen geleitete Gussmaterial kann somit über die Stirnseiten des Rotors in der Axialrichtung hervorstehen. Bei einem Rotor für eine Asynchronmaschine kann das hervorstehende oder überstehende Gussmaterial die Kurzschlussringe bilden.
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Ebenso ist es möglich, dass das Gussmaterial nicht ganz bis zur Stirnseite des Rotors reicht und somit in den Aussparungen zumindest bereichsweise nach innen versetzt im Rotor angeordnet ist.
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Durch das über die Stirnseite aus den Aussparungen hinausstehende Gussmaterial bzw. das zumindest bereichsweise nicht bis zur Stirnseite reichende Gussmaterial kann die Menge des Gussmaterials im Bereich der Aussparungen eingestellt werden. Durch diese Möglichkeit der Variation der Menge des Gussmaterials kann eine Massenverteilung des Gussmaterials bewirkt werden, mit welcher eine dynamische Unwucht des Rotors ausgeglichen werden kann.
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Für das Einleiten des Gussmaterials in die Aussparungen kann ein entsprechendes Werkzeug vorgesehen sein. Das Werkzeug kann zwei Werkzeugplatten aufweisen, welche auf beiden Stirnseiten des Rotors angeordnet werden können. Jede der Werkzeugplatten kann bezüglich ihres Volumens regelbare Kammern aufweisen. Zum Einleiten des Gussmaterials in die Aussparungen werden die Kammern über den zu den Stirnseiten offenen Aussparungen angeordnet. Mittels in die Kammern gerichteter Einleitvorrichtungen kann das Gussmaterial in die Aussparungen eingeleitet werden. Durch Einstellung des Volumens der Kammern kann ferner die Größe des Vorsprungs oder Überstands des aus den Aussparungen über die Stirnseiten hervorstehenden Gussmaterials eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Werkzeugplatten auch Stifte oder Kernzüge aufweisen, welche durch die Stirnseiten in die Aussparungen des Rotors eingeführt werden können. Je nach der Eindringtiefe der Stifte oder Kernzüge in die jeweilige Aussparung kann das Gussmaterial in den Aussparungen reduziert werden, so dass diese zumindest bereichsweise in den Aussparungen Rücksprunge bilden. Ferner kann das Werkzeug eine Dosierungsvorrichtung aufweisen, welche ausgebildet ist, eine vordefinierte Menge oder ein vordefiniertes Volumen des Gussmaterials in die Aussparung einzuleiten beziehungsweise an den Rotor anzuformen.
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Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass die dynamische Unwucht mittels einer, bevorzugt dynamischen, Unwuchtmessung und/oder einer geometrischen Vermessung ermittelt wird.
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Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Aussparungen am oder im Rotor im Wesentlichen entlang einer Axialrichtung verlaufen, und/oder dass die Aussparungen entlang der Umfangsrichtung verlaufen.
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Wie bereits vorstehend erläutert, können die Aussparungen auch leicht geneigt zur Axialrichtung am oder im Rotor, bevorzugt von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite, verlaufen. Eine derartige Ausgestaltung der Aussparungen ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Rotor ein Rotor für eine Asynchronmaschine ist.
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Ferner können die Aussparungen, wie ebenfalls vorstehend erläutert, insbesondere auf den Stirnseiten, eine Öffnung für eine Rotorwelle umlaufend, weiter bevorzugt in Form einer Nut, ausgebildet sein. Auch eine derartige Ausgestaltung der Aussparungen ist insbesondere in Zusammenhang mit einem Rotor für eine Asynchronmaschine vorteilhaft. Das in die auf den Stirnseiten umlaufend ausgebildeten Aussparungen eingeleitete Gussmaterial bildet dann den Kurzschlussring des Rotors. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das den Kurzschlussring bildende Gussmaterial einen Vorsprung und/oder einen Rücksprung bezüglich der Stirnseiten bildet. In diesem Fall variiert bevorzugt die axial gesehene Dicke des Gussmaterials beziehungsweise des aus dem Gussmaterial gebildeten Kurzschlussrings in Umfangsrichtung, wodurch die Massenverteilung für den Ausgleich der dynamischen Unwucht bereitgestellt wird.
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Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass der Kurzschlussring nicht innerhalb einer Nut oder einer Aussparung des Rotorkörpers gebildet wird. Der Kurzschlussring kann stoffeinheitlich oder formschlüssig mit den Läuferstäben des Käfigs aus dem Gussmaterial gebildet werden. Hierfür wird das Gussmaterial in die Aussparung für die Läuferstäbe eingeleitet. Der aus den Aussparungen herausragende oder hervorstehende Teil des Gussmaterials bildet dann den auf der Stirnseite geformten Kurzschlussring.
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Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Massenverteilung durch Wahl der Menge, und/oder des Gewichts, und/oder des Volumens, und/oder der Dichte, und/oder der Dosierung des in die jeweiligen Aussparungen geleiteten Gussmaterials ausgebildet wird.
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Durch die Wahl der Menge und/oder des Volumens des in die jeweilige Aussparung eingeleiteten Gussmaterials können Vorsprünge beziehungsweise Rücksprünge des Gussmaterials bezüglich der Stirnseiten in den Aussparungen eingestellt werden. Darüber hinaus kann auch die Dichte des in die Aussparungen geleiteten Gussmaterials variiert werden. Eine variierende Dichte kann beispielsweise durch eine Ausgestaltung eines Gussmaterials aus zwei Komponenten erfolgen, wobei die beiden Komponenten jeweils unterschiedliche Dichten aufweisen.
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Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen, dass das Gussmaterial in mehreren aufeinanderfolgenden Gussphasen in die Aussparungen eingeleitet wird, wobei in den Gussphasen bevorzugt die Menge, und/oder das Gewicht, und/oder das Volumen, und/oder die Dichte und/oder die Dosierung des Gussmaterials, weiter bevorzugt für die jeweiligen Aussparungen, variiert wird.
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Es können somit mehrere Angüsse erfolgen. In den mehreren Angüssen kann das Gussmaterial nacheinander in die Aussparungen eingeleitet werden, so dass die Aussparungen nacheinander gefüllt werden.
Wird das Gussmaterial in mehreren aufeinanderfolgenden Gussphasen in die Aussparung eingeleitet, so bietet es sich insbesondere an, wenn das Werkzeug für diesen Zweck eine Dosierungsvorrichtung aufweist, welche eine präzise Einleitung einer vorbestimmten Menge oder eines vorbestimmten Volumens des Gussmaterials ermöglicht.
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Darüber hinaus ist es auch möglich, dass das Gussmaterial gleichzeitig in die Aussparungen eingeleitet wird, wobei bevorzugt für die einzelnen Aussparungen die Menge, und/oder das Gewicht, und/oder das Volumen, und/oder die Dichte und/oder die Dosierung des jeweils eingeleiteten Gussmaterials variiert wird.
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Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Massenverteilung des Gussmaterials in mindestens zwei im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse oder Axialrichtung des Rotors ausgerichteten Auswuchtebenen in der Umfangsrichtung und/oder in einer Radialrichtung gesehen unterschiedlich ausgebildet ist.
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Bei den Auswuchtebenen handelt es sich um gedachte Auswuchtebenen beziehungsweise um gedachte Schichten oder Schnitte durch den Rotorkörper, welche senkrecht zu der Axialrichtung durch den Rotor verlaufen. Dabei weisen zwei entlang der Axialrichtung an verschiedenen Positionen angeordnete Auswuchtebenen in der Umfangsrichtung und/oder in der Radialrichtung unterschiedliche Massenverteilungen auf. Durch diese unterschiedliche Ausgestaltung der Massenverteilung in den mindestens zwei Auswuchtebenen, welche zudem entlang der Axialrichtung an verschiedenen Positionen angeordnet sind, kann eine dynamische Unwucht des Rotors ausgeglichen werden.
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Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Rotationsachse des Rotors gegenüber den stabilen Hauptträgheitsachsen der Massenverteilung des Gussmaterials geneigt ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Aussparungen Kavitäten sind, wobei bevorzugt vor dem Einleiten des Gussmaterials Magnete, insbesondere Permanentmagnete, in den Aussparungen angeordnet werden, wobei die Magnete die Aussparungen nicht vollständig ausfüllen.
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Die Aussparungen sind dabei insbesondere derart dimensioniert, dass die Magnete, insbesondere die Permanentmagnete, die Aussparungen nicht vollständig ausfüllen, sodass ein weiteres Restvolumen in den Aussparungen verbleibt, welches mit dem Gussmaterial ausgefüllt werden kann.
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Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das Gussverfahren ein Niederdruckgussverfahren, ein Transfermolding-Verfahren, bevorzugt ein Transfermolding-Verfahren in Multiplungertechnik, ein Spritzgussverfahren oder Metall-Druckgussverfahren ist.
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Mit noch weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das Gussmaterial ein Kunststoffmaterial, insbesondere ein Polymermaterial, oder ein Metall, bevorzugt Kupfer oder Aluminium, ist oder umfasst.
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Die Verwendung eines Kunststoffmaterials, insbesondere eines Polymermaterials, bietet sich insbesondere bei permanent- oder fremderregten Rotoren an. Derartige Rotoren weisen entweder Magnete, beziehungsweise Permanentmagnete, oder Stromspulen oder Stromschleifen auf, welche in den jeweiligen dafür vorgesehenen Aussparungen beziehungsweise Kavitäten mittels des Gussmaterials gesichert werden können. Durch die Wahl der Menge und Verteilung des Gussmaterials kann somit gleichzeitig mit der Fixierung der Magnete beziehungsweise Stromschleifen in den Aussparungen für einen dynamischen Massenausgleich des Rotors gesorgt werden.
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Die Verwendung eines Metalls, bevorzugt von Kupfer oder Aluminium, für das Gussmaterial ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem Rotor um einen Rotor für eine Asynchronmaschine handelt. Das in die Aussparungen eingeleitete Gussmaterial aus Metall, insbesondere aus Kupfer oder Aluminium, sowie gegebenenfalls das bezüglich der Stirnseiten herausragende oder hervorstehende Gussmaterial bildet dann den Käfig des Rotors aus. Ein insbesondere ringförmiger Überstand oder Vorsprung bezüglich der Stirnseiten des Rotors beziehungsweise ein in einer ringförmigen, bevorzugt nutartigen, Aussparung angeordneter Teil des Gussmaterials bildet dann den Kurzschlussring des Rotors.
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Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der Rotor eine Rotorwelle und/oder Wuchtscheiben, und/oder Decklamellen oder Endlamellen umfasst.
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Es ist somit bevorzugt vorgesehen, dass die Rotorwelle in den Rotor eingeführt wird und/oder dass Wuchtscheiben auf dem Rotor angebracht werden und/oder dass der Rotor die Decklamellen und die Endlamellen umfasst, bevor das Gussmaterial in die Aussparungen eingeleitet wird. Insbesondere wenn das Verfahren mit bereits in den Rotor eingeführter Rotorwelle durchgeführt wird, können von der Rotorwelle bedingte dynamische Unwuchten mit dem Verfahren ebenfalls ausgeglichen werden.
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Ferner kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Rotor ein Rotor für eine Asynchronmaschine, insbesondere ein Kurzschlussläufer oder Käfigläufer, ist, wobei der Rotor Läuferstäbe und/oder Kurzschlussringe umfasst, wobei die Läuferstäbe und/oder die Kurzschlussringe aus dem Gussmaterial bestehen und/oder durch Einleiten des Gussmaterials in die Aussparungen, insbesondere in Nuten, des Rotors hergestellt werden.
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Darüber hinaus kann der Rotor ein Rotor für eine fremderregte Synchronmaschine sein.
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Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in einem Werkzeug zur Durchführung eines vorbeschriebenen Verfahrens, wobei das Werkzeug mindestens zwei Werkzeugplatten aufweist, wobei jeweils mindestens eine Werkzeugplatte an einer Stirnseite des Rotors anordbar ist, wobei mindestens eine, bevorzugt jede, Werkzeugplatte Einleitvorrichtungen zur Einleitung eines Gussmaterials in Aussparungen des Rotors durch dessen Stirnseiten aufweist, wobei mindestens eine, bevorzugt jede, Werkzeugplatte in ihrem Volumen veränderliche Kammern, und/oder Kernzüge, und/oder eine Dosierungsvorrichtung für das Gussmaterial aufweist.
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Die in ihrem Volumen veränderlichen Kammern sind dabei derart in den Werkzeugplatten angeordnet, dass diese, wenn die Werkzeugplatte auf der Stirnseite des Rotors angeordnet ist, die Aussparungen, insbesondere die zu den Stirnseiten hin offenen Aussparungen, abdecken. Das Gussmaterial wird in die Kammern eingeleitet und strömt von der Kammer in die Aussparungen im Rotor. Durch die Veränderungen des Volumens der Kammer kann die Menge des bezüglich der Stirnseiten überstehenden oder hervorragenden Gussmaterials eingestellt werden. Die Kernzüge oder Stifte können alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein. Die Kernzüge oder Stifte können in die Aussparungen durch die Stirnseiten des Rotors eingeführt werden, wodurch die Menge des in die Aussparungen eingeführten Gussmaterials reduziert werden kann.
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Das Werkzeug kann ausgebildet sein, dass Gussmaterial durch eine der Stirnseiten oder durch beide der Stirnseiten in die Aussparungen einzuleiten. Ist vorgesehen, dass das Gussmaterial durch beide Stirnseiten eingeleitet wird, so weisen bevorzugt beide Werkzeugplatten in ihrem Volumen veränderliche Kammern, und/oder Kernzüge, und/oder eine Dosierungsvorrichtung für das Gussmaterial auf.
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Ferner kann das Werkzeug zusätzlich oder alternativ eine Dosierungsvorrichtung aufweisen, mit welcher die genaue Menge beziehungsweise das genaue Volumen des in die Aussparung eingeleiteten Gussmaterials eingestellt werden kann.
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Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in einem Rotor für eine elektrische Maschine, hergestellt mit einem vorbeschriebenen Verfahren.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen
- 1 eine Querschnittsansicht durch einen Rotor mit einem Gussmaterial umfassend Vorsprünge,
- 2 eine Aufsicht auf einen Rotor,
- 3 eine Querschnittsansicht durch einen Rotor mit einem Gussmaterial umfassend Rücksprünge,
- 4 ein Werkzeug zur Unwuchtreduzierung eines Rotors mit einem Rotor, und
- 5 einen Rotor für eine Asynchronmaschine.
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Anhand der Figuren wird ein Verfahren 100 zur Unwuchtreduzierung eines Rotors 10 für eine elektrische Maschine erläutert.
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1 zeigt einen Querschnitt durch einen Rotor 10 für eine nicht näher dargestellte elektrische Maschine. 2 zeigt eine Aufsicht auf den Rotor 10.
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Der Rotor 10 weist Aussparungen 11 in Form von Kavitäten 12 auf, welche den Rotor 10 im Wesentlichen entlang einer Axialrichtung 13 von einer ersten Stirnseite 14 zu einer zweiten Stirnseite 15 durchlaufen. In den Aussparungen 11 sind Magnete 16 angeordnet. Ferner weist der Rotor 10 eine zentrale Öffnung 17 mit einer darin angeordneten Rotorwelle 18 auf. Wie in 2 zu erkennen ist, sind die Aussparungen 11 im Rotor 10 in der Umfangsrichtung 23 in konstanten Winkelabständen angeordnet.
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Verfahrensgemäß wird ein Gussmaterial 19 in die noch verbleibenden Bereiche der Aussparungen 11 eingeleitet. Dabei wird die Menge oder das Volumen des Gussmaterials 19 derart gewählt, dass das Gussmaterial 19 über die Stirnseiten 14, 15 des Rotors 10 hervorsteht. Das Gussmaterial 19 bildet somit Vorsprünge 20 bezüglich der Stirnseiten 14, 15 des Rotors 10 aus. Durch die Wahl der Größe der Vorsprünge 20 weisen eine erste Auswuchtebene 21 und eine zweite Auswuchtebene 22, welche in der Axialrichtung 13 zu der ersten Auswuchtebene 21 versetzt angeordnet sind, unterschiedliche Massenverteilungen auf, sodass die Gesamtheit des Gussmaterials 19 eine Massenverteilung ausbildet, mit welcher eine dynamische Unwucht des Rotors 10 ausgeglichen werden kann.
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Eine zweite Ausgestaltung des mit dem Verfahren 100 erhältlichen Rotors 10 ist in 3 gezeigt. Der grundsätzliche Aufbau des Rotors 10 ist identisch zu dem der 1. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen korrespondierende Teile des Rotors 10.
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Gegenüber dem Rotor 10 der 1 ist das Gussmaterial 19 jedoch derart in die Aussparungen 11 eingeleitet worden, dass dieses bezüglich der Stirnseiten 14, 15 Rücksprünge 24 bildet. Durch unterschiedlich große Rücksprünge 24 werden in den zwei Auswuchtebenen 21, 22 unterschiedliche Massenverteilungen ausgebildet, welche für die dynamische Auswuchtung des Rotors 10 sorgen.
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4 zeigt einen zwischen zwei Werkzeugköpfen 25, 26 eines Werkzeuges 27 angeordneten Rotor 10. Die Werkzeugköpfe 25, 26 liegen an den Stirnseiten 14, 15 des Rotors an. Jeder der Werkzeugköpfe 25, 26 weist Einleitvorrichtungen 28 zum Einleiten des Gussmaterials 19 in die Aussparungen 11 auf. In einer ersten Ausgestaltung des Werkzeugs 27, welche in der linken Figurenhälfte gezeigt ist, weisen die Werkzeugköpfe 25, 26 Kammern 29 auf, welche oberhalb der zu den Stirnseiten 14, 15 geöffneten Aussparung 11 angeordnet sind. Das Volumen der Kammern 29 ist mittels Stempel 30 regelbar. Durch Einstellung des Volumens der Kammern 29 kann die Menge an Gussmaterial, welche in Form eines Vorsprungs 20 (1) über die Stirnseiten 14, 15 des Rotors 10 hervorsteht, eingestellt werden. In einer weiteren Ausgestaltungsvariante des Werkzeugs 27, welche in der linken Figurenhälfte gezeigt ist, weisen die Werkzeugköpfe 25, 26 Kernzüge 31 auf, welche in die zu den Stirnseiten 14, 15 offene Aussparung 11 eingefahren werden können. Durch Einstellung der Einfahrtiefe der Kernzüge 31 in die Aussparung 11 kann die Menge des Gussmaterials 19 entsprechend reduziert werden, so dass dieses in der Aussparung 11 bezüglich der Stirnseiten 14, 15 Rücksprünge 24 bildet (2).
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Die beiden Ausgestaltungen des Werkzeugs nach der rechten und der linken Figurenhälfte der 4 können auch kombiniert werden.
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5 zeigt schließlich einen verfahrensgemäß hergestellten Rotor 10 für einen Asynchronmotor. Der Rotor 10 weist einen Rotorkern 32 sowie einen Käfig 33 umfassend Läuferstäbe 34 und Kurzschlussringe 35 auf. Die Läuferstäbe 34 sind durch Einleiten eines Gussmaterials 19 in an der Außenseite 36 des Rotorkerns 32 verlaufende Aussparungen 11, welche als Nuten 37 ausgebildet sind, hergestellt. Das Gussmaterial 19 ist Aluminium oder Kupfer. Die stirnseitigen Kurzschlussringe 35 stehen in Form von Vorsprüngen 20 bezüglich der Stirnseiten 14, 15 des Rotors 10 vor. Durch die Wahl der Menge oder des Volumens des Gussmaterials 19 für die Kurzschlussringe 35, wodurch eine in Umfangsrichtung 23 variable Dicke 38 der Kurzschlussringe 35 bewirkt wird, wird eine Massenverteilung ausgebildet, welche zum Ausgleich einer dynamischen Unwucht des Rotors 10 geeignet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Verfahren
- 10
- Rotor
- 11
- Aussparung
- 12
- Kavität
- 13
- Axialrichtung
- 14
- Erste Stirnseite
- 15
- Zweite Stirnseite
- 16
- Magnet
- 17
- Öffnung
- 18
- Rotorwelle
- 19
- Gussmaterial
- 20
- Vorsprung
- 21
- Erste Auswuchtebene
- 22
- Zweite Auswuchtebene
- 23
- Umfangsrichtung
- 24
- Rücksprung
- 25
- Werkzeugplatte
- 26
- Werkzeugplatte
- 27
- Werkzeug
- 28
- Einleitvorrichtung
- 29
- Kammer
- 30
- Stempel
- 31
- Kernzug
- 32
- Rotorkern
- 33
- Käfig
- 34
- Läuferstab
- 35
- Kurzschlussring
- 36
- Außenseite
- 37
- Nut
- 38
- Dicke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016/0013709 A1 [0004]
