DE102022200727A1 - Process for impregnating a rotor for an electrical machine - Google Patents
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Abstract
Um ein Verfahren zum Imprägnieren eines Rotors für eine elektrische Maschine bereitzustellen, mit welchem der Nachbereitungsaufwand, insbesondere das Abreinigen des imprägnierten Rotors, reduziert wird, wird ein Verfahren (100) zum Imprägnieren eines Rotors (10) für eine elektrische Maschine vorgeschlagen, wobei der Rotor (10) eine Mehrzahl von Rotorzähnen (11) aufweist, umfassend die Schritte:- Bewickeln der Rotorzähne (11) mit mindestens einem elektrischen Leiter (12) zur Bildung mindestens einer Erregerspule (13), wobei zwischen den bewickelten Rotorzähnen (11) Freiräume (14) ausgebildet werden,- Anordnen mindestens eines Einsatzkörpers (200) in mindestens einen der Freiräume (14), wobei der mindestens eine Einsatzkörper (200) mindestens einen Kanal (15, 20, 21, 21a) zum direkten Zuführen eines Imprägniermittels zu der mindestens einen Erregerspule (13) aufweist, und- Einführen eines Imprägniermittels in den mindestens einen Kanal (15, 20, 21, 21a) des mindestens einen Einsatzkörpers (200), sodass das Imprägniermittel der mindestens einen Erregerspule (13) zugeführt wird.In order to provide a method for impregnating a rotor for an electrical machine, with which the post-processing effort, in particular the cleaning of the impregnated rotor, is reduced, a method (100) for impregnating a rotor (10) for an electrical machine is proposed, the rotor (10) has a plurality of rotor teeth (11), comprising the steps:- winding the rotor teeth (11) with at least one electrical conductor (12) to form at least one exciter coil (13), free spaces ( 14). has an excitation coil (13), and- introducing an impregnating agent into the at least one channel (15, 20, 21, 21a) of the at least one insert body (200), so that the impregnating agent is fed to the at least one excitation coil (13).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren eines Rotors für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor eine Mehrzahl von Rotorzähnen aufweist.The present invention relates to a method for impregnating a rotor for an electrical machine, the rotor having a plurality of rotor teeth.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Einsatzkörper für die Verwendung in einem solchen Verfahren.Furthermore, the present invention relates to an insert body for use in such a method.
Beim Aufbau von elektrischen Maschinen, insbesondere von fremderregten Synchronmaschinen, werden diese in der Regel mit Harz imprägniert. Durch die Imprägnierung mit Harz wird die Isolationsfestigkeit verbessert und die Windungen der Erregerspulen werden fixiert.When constructing electrical machines, in particular externally excited synchronous machines, these are usually impregnated with resin. Impregnation with resin improves insulation strength and fixes the turns of the excitation coils.
Für die Imprägnierung von Rotoren für fremderregte Synchronmaschinen werden im Stand der Technik die Tauchimprägnierung, die Träufelimprägnierung, das Tauchrollieren und der Verguss eingesetzt. Nachteil dieser bekannten Verfahren ist, dass Harz oder Imprägniermittel auch an Stellen aufgetragen wird, an welchen es nicht erwünscht ist oder keine Funktion erfüllt. Dies kann dazu führen, dass es durch die spätere Rotation des Rotors im Stator zu Ablösungen überschüssigen Harzes an der Umfangsseite des Rotors kommt. Ein weiteres Problem insbesondere des Tauchverfahrens besteht in der Verschmutzung der Lagersitze des Rotors beziehungsweise der Rotorwelle. Derartige Verschmutzungen müssen vor dem Fügen der Lager abgereinigt werden. Nachteilig bei den bekannten Imprägnierverfahren sind zudem der erhöhte Materialeinsatz, die hohen Prozesszeiten und der erhebliche Werkzeug- und Investitionsaufwand. Bei der Imprägnierung von Rotoren fremderregter Synchronmaschinen durch Verguss besteht zudem immer ein Abdichtungsproblem, welches einen hohen Reinigungsaufwand zur Folge hat.In the prior art, dip impregnation, trickle impregnation, dip rolling and casting are used for the impregnation of rotors for separately excited synchronous machines. The disadvantage of these known methods is that resin or impregnating agent is also applied to areas where it is not desired or has no function. This can lead to excess resin being detached on the peripheral side of the rotor as a result of the subsequent rotation of the rotor in the stator. Another problem, particularly with the dipping process, is soiling of the bearing seats of the rotor or the rotor shaft. Such contamination must be cleaned off before the bearings are joined. Disadvantages of the known impregnation methods are also the increased use of materials, the long process times and the considerable tool and investment costs. When impregnating the rotors of separately excited synchronous machines by casting, there is always a sealing problem, which results in a high level of cleaning effort.
Um diese bekannten Nachteile zu beheben, wurde im Stand der Technik unter anderem vorgeschlagen, überschüssiges Gussharz an unerwünschten Stellen mechanisch oder mit anderen Verfahren, wie beispielsweise mit einem Laserverfahren, nachträglich zu entfernen. In order to remedy these known disadvantages, it has been proposed in the prior art, among other things, to subsequently remove excess casting resin at undesired locations mechanically or using other methods, such as a laser method, for example.
Dies führt jedoch zu einem erheblichen Nacharbeitsaufwand. Alternativ werden Werkzeugkonzepte mit Abdeckbereichen, auch Maskierung genannt, eingesetzt. Diese Lösungen bedingen jedoch ebenfalls einen hohen Aufwand und lösen das Problem der nachträglichen Reinigung nicht vollständig. Es kann weiterhin zu Harzanhaftungen und Restschmutzproblemen kommen.However, this leads to a considerable amount of reworking. Alternatively, tool concepts with masking areas, also known as masking, are used. However, these solutions also require a great deal of effort and do not completely solve the problem of subsequent cleaning. Resin adhesions and residual dirt problems can also occur.
Aus der
Aus der
Die
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Imprägnieren eines Rotors für eine elektrische Maschine bereitzustellen, mit welchem der Nachbereitungsaufwand, insbesondere das Abreinigen des imprägnierten Rotors, reduziert wird.The object of the present invention is to provide a method for impregnating a rotor for an electrical machine, with which the post-processing effort, in particular the cleaning of the impregnated rotor, is reduced.
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ein Verfahren zum Imprägnieren eines Rotors für eine elektrische Maschine vorgeschlagen, wobei der Rotor eine Mehrzahl von Rotorzähnen aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- - Bewickeln der Rotorzähne mit mindestens einem elektrischen Leiter zur Bildung mindestens einer Erregerspule, wobei zwischen den bewickelten Rotorzähnen Freiräume ausgebildet werden,
- - Anordnen mindestens eines Einsatzkörpers in mindestens einen der Freiräume, wobei der mindestens eine Einsatzkörper mindestens einen Kanal zum direkten Zuführen eines Imprägniermittels zu der mindestens einen Erregerspule aufweist, und
- - Einführen eines Imprägniermittels in den mindestens einen Kanal des mindestens einen Einsatzkörpers, sodass das Imprägniermittel der mindestens einen Erregerspule zugeführt wird.
- - winding the rotor teeth with at least one electrical conductor to form at least one excitation coil, free spaces being formed between the wound rotor teeth,
- - Arranging at least one insert body in at least one of the free spaces, wherein the at least one insert body has at least one channel for the direct supply of an impregnating agent to the at least one excitation coil, and
- - Introducing an impregnating agent into the at least one channel of the at least one insert body, so that the impregnating agent is fed to the at least one excitation coil.
Bei dem Rotor kann es sich um einen Rotor für eine fremderregte Synchronmaschine handeln.The rotor can be a rotor for a separately excited synchronous machine.
Die Rotorzähne können auch als Polzähne bezeichnet werden.The rotor teeth can also be referred to as pole teeth.
Ferner kann das Verfahren als vorgelagerten Schritt das Bereitstellen eines Rotors mit Rotorzähnen umfassen.Furthermore, the method can include providing a rotor with rotor teeth as an upstream step.
Die beim Bewickeln der Rotorzähne ausgebildeten Freiräume können sich in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei bewickelten Rotorzähnen befinden und erstrecken sich bevorzugt von einer ersten Stirnseite des Rotors in einer axialen Richtung zu einer zweiten Stirnseite des Rotors. Die Freiräume können sich ausgehend von einem Innenumfang oder von einer Rotorwelle oder von einer Öffnung für eine Rotorwelle des Rotors radial nach außen erweitern, sodass die Freiräume in etwa keilförmig ausgebildet sind.The free spaces formed when the rotor teeth are wound can be located in the circumferential direction between two wound rotor teeth and preferably extend from a first end face of the rotor in an axial direction to a second end face of the rotor. Starting from an inner circumference or from a rotor shaft or from an opening for a rotor shaft of the rotor, the free spaces can widen radially outwards, so that the free spaces are of approximately wedge-shaped design.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in mindestens einen der Freiräume mindestens ein Einsatzkörper eingesetzt wird, welcher mindestens einen Kanal zum direkten Zuführen eines Imprägniermittels zu der mindestens einen Erregerspule aufweist. In den mindestens einen Kanal des Einsatzkörpers wird anschließend ein Imprägniermittel eingeführt, welches durch den mindestens einen Kanal direkt der Erregerspule zugeführt wird. Die Erregerspule wird von dem Imprägniermittel benetzt und kann dann das Imprägniermittel zumindest teilweise aufnehmen, sodass dadurch der Rotor imprägniert wird. Zu diesem Zweck kann der mindestens eine Einsatzkörper eine Auslassöffnung aufweisen, welche der mindestens einen Erregerspule zugewandt ist beziehungsweise welche sich zu der mindestens einen Erregerspule hin öffnet. In den mindestens einen Kanal des mindestens einen Einsatzkörpers eingeführtes Imprägniermittel fließt dann durch den mindestens einen Kanal und durch die Auslassöffnung direkt zu der mindestens eine Erregerspule. Anstelle von Auslassöffnungen können auch andere Zuführmittel vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Bereich des mindestens einen Einsatzkörpers, welcher in unmittelbarer Nähe oder in direktem Kontakt mit der Erregerspule steht, poriges oder faseriges Material aufweisen, durch welches das Imprägniermittel austreten und die Erregerspule benetzen kann.According to the invention, at least one insert body is inserted into at least one of the free spaces, which has at least one channel for the direct supply of an impregnating agent to the at least one excitation coil. An impregnating agent is then introduced into the at least one channel of the insert body and is fed directly to the excitation coil through the at least one channel. The excitation coil is wetted by the impregnating agent and can then at least partially absorb the impregnating agent, so that the rotor is thereby impregnated. For this purpose, the at least one insert body can have an outlet opening which faces the at least one excitation coil or which opens towards the at least one excitation coil. Impregnating agent introduced into the at least one channel of the at least one insert body then flows through the at least one channel and through the outlet opening directly to the at least one excitation coil. Instead of outlet openings, other feed means can also be provided. For example, a region of the at least one insert body that is in the immediate vicinity of or in direct contact with the exciter coil can have porous or fibrous material through which the impregnating agent can escape and wet the exciter coil.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung eines Einsatzkörpers kann die Menge an Imprägniermittel reduziert werden. Darüber hinaus wird durch die gezielte Auftragung des Imprägniermittels auf die mindestens eine Erregerspule der Nachbearbeitungsaufwand reduziert. Es wird insgesamt weniger Imprägniermittel eingesetzt, welches zudem auch nur den Bereichen zugeführt wird, in welchen es zur Imprägnierung des Rotors benötigt wird.The amount of impregnating agent can be reduced by the use of an insert body provided according to the invention. In addition, the post-processing effort is reduced by the targeted application of the impregnating agent to the at least one excitation coil. Overall, less impregnating agent is used, which is also only supplied to the areas in which it is required for impregnating the rotor.
Der mindestens eine Einsatzkörper kann auch mehr als einen Kanal aufweisen.The at least one insert body can also have more than one channel.
Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Einsatzkörpern in den Freiräumen angeordnet werden, wobei die Einsatzkörper mindestens einen Kanal zum direkten Zuführen eines Imprägniermittels zu der mindestens einen Erregerspule aufweisen, und wobei das Imprägniermittel in den mindestens einen Kanal der mehreren Einsatzkörper eingeführt wird, sodass das Imprägniermittel der mindestens einen Erregerspule zugeführt wird.Provision can further preferably be made for a plurality of insert bodies to be arranged in the free spaces, with the insert bodies having at least one channel for supplying an impregnating agent directly to the at least one excitation coil, and with the impregnating agent being introduced into the at least one channel of the plurality of insert bodies, so that the impregnating agent is fed to the at least one exciter coil.
Mit anderen Worten können somit in mehrere der Freiräume, bevorzugt in alle Freiräume, jeweils Einsatzkörper eingesetzt werden. Soweit die Erfindung im Folgenden in Bezug auf mindestens einen Einsatzkörper erläutert wird, versteht es sich, dass in jedem Fall auch eine Mehrzahl von Einsatzkörpern in den Freiräumen angeordnet werden kann.In other words, insert bodies can be inserted into several of the free spaces, preferably into all free spaces. Insofar as the invention is explained below in relation to at least one insert body, it is understood that a plurality of insert bodies can also be arranged in the free spaces in any case.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Imprägniermittel durch Wirkung von Kapillarkräften von der mindestens einen Erregerspule aufgenommen wird.Provision is preferably made for the impregnating agent to be absorbed by the at least one excitation coil by the action of capillary forces.
Das beim Einführen in den mindestens einen Kanal des mindestens einen Einsatzkörpers bevorzugt flüssige Imprägniermittel wird durch den mindestens einen Kanal des mindestens einen Einsatzkörpers der mindestens einen Erregerspule zugeführt und benetzt diese zumindest auf der Außenseite. Aufgrund der schmalen Wicklungszwischenräume der Erregerspule entstehen Kapillarkräfte, durch welche das der Erregerspule zugeführte Imprägniermittel in die Wicklungszwischenräume hereingezogen werden kann. Das flüssige Imprägnierharz wird somit nicht nur auf die Außenseite der Erregerspule aufgetragen, sondern bevorzugt auch zumindest teilweise im Inneren der Erregerspule in den Wicklungszwischenräumen verteilt.The impregnating agent, which is preferably liquid when it is introduced into the at least one channel of the at least one insert body, is fed through the at least one channel of the at least one insert body to the at least one excitation coil and wets it at least on the outside. Due to the narrow inter-winding spaces of the exciter coil, capillary forces arise, through which the impregnating agent supplied to the exciter coil can be drawn into the inter-winding spaces. The liquid impregnating resin is thus not only applied to the outside of the exciter coil, but preferably also distributed at least partially inside the exciter coil in the intermediate winding spaces.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Imprägniermittel ein Harz ist.It is preferably provided that the impregnating agent is a resin.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Einsatzkörper mehrere Kanäle aufweist, wobei die Kanäle des mindestens einen Einsatzkörpers ein Kanalsystem bilden.Furthermore, it can be provided that the at least one insert body has a plurality of channels, the channels of the at least one insert body forming a channel system.
Die Kanäle jedes Einsatzkörpers sind somit miteinander verbunden, sodass in die Kanäle eingeführtes Imprägniermittel durch die Kanäle des Kanalsystems verschiedenen Bereichen der Erregerspule zugeführt werden kann.The channels of each insert body are thus connected to one another, so that impregnating agent introduced into the channels can be supplied to different areas of the excitation coil through the channels of the channel system.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der mindestens eine Einsatzkörper mindestens einen axialen Kanal und mindestens einen, bevorzugt in etwa senkrecht zu dem mindestens einen axialen Kanal ausgerichteten, Querkanal aufweist.It is preferably provided that the at least one insert body has at least one axial channel and at least one transverse channel, preferably aligned approximately perpendicular to the at least one axial channel.
Der axiale Kanal des Einsatzkörpers verläuft in den im Freiraum angeordneten Zustand des Einsatzkörpers parallel zu der Axialrichtung des Rotors. Das Imprägniermittel kann in diesem Fall beispielsweise durch eine Stirnseite des Einsatzkörpers in den axialen Kanal eingeführt werden und wird dann durch die in etwa senkrecht zu dem axialen Kanal ausgerichteten Querkanäle zu der Erregerspule geführt.The axial passage of the insert body runs parallel to the axial direction of the rotor in the spaced state of the insert body. In this case, the impregnating agent can be introduced, for example, through an end face of the insert body into the axial channel and is then guided to the excitation coil through the transverse channels aligned approximately perpendicularly to the axial channel.
Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Einsatzkörper eine Vielzahl von Querkanälen aufweist.It can preferably be provided that the insert body has a multiplicity of transverse channels.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der mindestens eine Einsatzkörper im Wesentlichen in Form eines Keils ausgebildet ist, und/oder dass der Einsatzkörper Stirnflächen, eine Außenfläche und Seitenflächen aufweist.Provision is preferably made for the at least one insert body to be essentially in the form of a wedge and/or for the insert body to have end faces, an outer face and side faces.
Der Einsatzkörper ist insbesondere komplementär zu der Form der bei der Bewicklung der Rotorzähne ausgebildeten Freiräume ausgebildet. Der Einsatzkörper, insbesondere der Keil, weist zwei Stirnflächen auf, welche bei Anordnung in dem Freiraum des Rotors in etwa parallel zu den Stirnflächen des Rotors ausgerichtet sind. Der Einsatzkörper, insbesondere der Keil, weist ferner eine Außenfläche auf, welche im im Freiraum angeordneten Zustand des Einsatzkörpers in etwa bündig mit der Umfangsfläche des Rotors abschließt. Ferner weist der Keil bevorzugt Seitenflächen auf. Die Seitenflächen sind im in dem Freiraum angeordneten Zustand des Einsatzkörpers an der mindestens einen Erregerspule anliegend angeordnet beziehungsweise der Erregerspule zugewandt. Der Einsatzkörper kann zudem eine Innenfläche aufweisen, welche bei Anordnung des Einsatzkörpers in dem Freiraum des Rotors im Bereich der Rotorwelle oder der Öffnung der Rotorwelle oder im Bereich einer Innenseite des Rotors zu liegen kommt. Der Einsatzkörper kann somit auch in Form eines Keilstumpfs ausgebildet sein.The insert body is designed in particular to complement the shape of the free spaces formed when the rotor teeth are wound. The insert body, in particular the wedge, has two end faces which, when arranged in the free space of the rotor, are aligned approximately parallel to the end faces of the rotor. The insert body, in particular the wedge, also has an outer surface which ends approximately flush with the circumferential surface of the rotor when the insert body is arranged in the free space. Furthermore, the wedge preferably has side surfaces. When the insert body is in the free space, the side surfaces are arranged in contact with the at least one excitation coil or face the excitation coil. The insert body can also have an inner surface which, when the insert body is arranged in the free space of the rotor, comes to lie in the area of the rotor shaft or the opening of the rotor shaft or in the area of an inner side of the rotor. The insert body can thus also be designed in the form of a truncated wedge.
Durch diese Ausgestaltung kann der Einsatzkörper passgenau in den Freiraum eingeführt werden, sodass der mindestens einen Erregerspule das Imprägniermittel gezielt zugeführt werden kann.With this configuration, the insert body can be introduced into the free space with a precise fit, so that the impregnating agent can be supplied in a targeted manner to the at least one excitation coil.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass der mindestens eine Einsatzkörper eine Einlassöffnung zum Einführen des Imprägniermittels in den mindestens einen Kanal aufweist, und dass das Imprägniermittel durch die Einlassöffnung in den mindestens einen Kanal des Einsatzkörpers eingeführt wird, wobei weiter bevorzugt vorgesehen ist, dass die Einlassöffnung an einer Stirnfläche und/oder an der Außenfläche des Einsatzkörpers angeordnet ist.Furthermore, it is preferably provided that the at least one insert body has an inlet opening for introducing the impregnating agent into the at least one channel, and that the impregnating agent is introduced through the inlet opening into the at least one channel of the insert body, it being further preferably provided that the inlet opening is arranged on an end face and/or on the outer surface of the insert body.
Bei einer Einlassöffnung in einer der Stirnflächen des Einsatzköpers wird das Imprägniermittel somit nach dem Anordnen des mindestens einen Einsatzkörpers in dem mindestens einen Freiraum entlang der Axialrichtung, welche der Axialrichtung des Rotors entspricht, dem mindestens einen Kanal durch die Einlassöffnung zugeführt. Ist die Einlassöffnung an der Außenfläche des Einsatzkörpers angeordnet, so wird entsprechend das Imprägniermittel senkrecht zur Axialrichtung des Rotors entlang einer Radialrichtung durch die Einlassöffnung in den mindestens einen Kanal des Einsatzkörper eingeführt.In the case of an inlet opening in one of the end faces of the insert body, the impregnating agent is thus fed to the at least one channel through the inlet opening after the at least one insert body has been arranged in the at least one free space along the axial direction, which corresponds to the axial direction of the rotor. If the inlet opening is arranged on the outer surface of the insert body, the impregnating agent is correspondingly introduced perpendicularly to the axial direction of the rotor along a radial direction through the inlet opening into the at least one channel of the insert body.
Ferner kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Einsatzkörper mindestens eine Auslassöffnung zum Zuführen des Imprägniermittels zu der mindestens einen Erregerspule aufweist, wobei die Auslassöffnung bevorzugt an einer Seitenfläche angeordnet ist.Furthermore, it can preferably be provided that the insert body has at least one outlet opening for supplying the impregnating agent to the at least one excitation coil, with the outlet opening preferably being arranged on a side surface.
Das bevorzugt durch die Einlassöffnung in den mindestens einen Kanal eingeführte Imprägniermittel fließt durch den mindestens einen Kanal, weiter bevorzugt durch das Kanalsystem, und insbesondere bevorzugt von dem axialen Kanal in die Querkanäle des Einsatzkörpers, und tritt aus den Auslassöffnungen in der Seitenfläche aus. Die Auslassöffnungen sind dabei bevorzugt Auslassöffnungen der Querkanäle. Durch die Anordnung der Seitenflächen an der Erregerspule wird der Erregerspule somit das Imprägniermittel direkt und unmittelbar aus den Auslassöffnungen zugeführt.The impregnating agent preferably introduced through the inlet opening into the at least one channel flows through the at least one channel, more preferably through the channel system, and particularly preferably from the axial channel into the transverse channels of the insert body, and emerges from the outlet openings in the side surface. The outlet openings are preferably outlet openings of the transverse channels. Due to the arrangement of the side surfaces on the exciter coil, the impregnating agent is thus supplied directly and immediately from the outlet openings to the exciter coil.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der Rotor, bevorzugt vor dem Schritt des Einführens des Imprägniermittels in den mindestens einen Kanal des Einsatzkörpers, erwärmt wird, wobei weiter bevorzugt die mindestens eine Erregerspule bestromt wird.With a further advantage, it can be provided that the rotor is heated, preferably before the step of introducing the impregnating agent into the at least one channel of the insert body, with the at least one excitation coil being more preferably energized.
Durch die Erwärmung, welche insbesondere durch die Bestromung der Erregerspule bewirkt wird, wird das Imprägniermittel in einem flüssigen Zustand gehalten und kann damit besonders gut durch den mindestens einen Kanal strömen und der Erregerspule zugeführt sowie von der Erregerspule aufgenommen werden. Die endgültige Aushärtung des Imprägniermittels kann dabei durch Wirkung von Zeit und Temperatur erreicht werden.Due to the heating, which is caused in particular by the energization of the exciter coil, the impregnating agent is kept in a liquid state and can thus be particularly well through the flow at least one channel and are fed to the excitation coil and received by the excitation coil. The final hardening of the impregnating agent can be achieved through the effects of time and temperature.
Ferner kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Rotor, weiter bevorzugt nach dem Schritt des Einführens des Imprägniermittels in den mindestens einen Kanal des Einsatzkörpers, rotiert wird.Furthermore, it can preferably be provided that the rotor is rotated, more preferably after the step of introducing the impregnating agent into the at least one channel of the insert body.
Durch die Rotation des Rotors wird das in dem mindestens einen Kanal befindliche Imprägniermittel gleichmäßig auf der Erregerspule verteilt. Hierdurch kann eine gleichmäßige Imprägnierung des Rotors erfolgen und der Einsatz an Imprägniermittel wird reduziert.Due to the rotation of the rotor, the impregnating agent located in the at least one channel is evenly distributed on the excitation coil. As a result, the rotor can be impregnated evenly and the use of impregnating agents is reduced.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der Rotor, bevorzugt nach dem Schritt des Einführens des Imprägniermittels in den mindestens einen Kanal des Einsatzkörpers, in einer Heizvorrichtung, insbesondere in einem Aushärteofen, gelagert wird, wobei weiter bevorzugt der Rotor in einer horizontalen Ausrichtung gelagert wird.With a further advantage, it can be provided that the rotor, preferably after the step of introducing the impregnating agent into the at least one channel of the insert body, is stored in a heating device, in particular in a curing oven, with the rotor being more preferably stored in a horizontal orientation.
In der Heizvorrichtung kann das Imprägniermittel, insbesondere das Harz, durch Wirkung von Zeit und Temperatur ausgehärtet werden. Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass der in der Heizvorrichtung gelagerte Rotor zusätzlich noch rotiert wird. Hierdurch wird eine optimale Verteilung des Imprägniermittels auf der Erregerspule sichergestellt.The impregnating agent, in particular the resin, can be cured in the heating device by the action of time and temperature. It can also be provided that the rotor mounted in the heating device is additionally rotated. This ensures optimal distribution of the impregnating agent on the excitation coil.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Kanal, insbesondere die Einlassöffnung, bevorzugt nach dem Schritt des Einführens des Imprägniermittels in den mindestens einen Kanal des Einsatzkörpers, verschlossen wird.With a further advantage it can be provided that the at least one channel, in particular the inlet opening, is preferably closed after the step of introducing the impregnating agent into the at least one channel of the insert body.
Hierdurch wird einerseits sichergestellt, dass kein flüssiges Imprägniermittel in unerwünschter Weise aus der Einlassöffnung des Einlasskörpers austritt. Das Verschließen der Einlassöffnung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Rotor in einer horizontalen Ausrichtung in einer Heizvorrichtung, weiter bevorzugt während er rotiert wird, gelagert wird.On the one hand, this ensures that no liquid impregnating agent escapes from the inlet opening of the inlet body in an undesired manner. Closing the inlet opening is particularly advantageous when the rotor is stored in a horizontal orientation in a heating device, more preferably while it is being rotated.
Ferner kann vorgesehen sein, dass, nachdem das Imprägniermittel der mindestens einen Erregerspule zugeführt wurde, überschüssiges Imprägniermittel durch die Einlassöffnung entfernt wird.Furthermore, it can be provided that after the impregnating agent has been supplied to the at least one excitation coil, excess impregnating agent is removed through the inlet opening.
Sobald die Erregerspule ausreichend benetzt ist beziehungsweise eine ausreichende Menge an Imprägniermittel aufgenommen hat, kann überschüssiges Imprägniermittel, bevorzugt im flüssigen Zustand, durch entsprechende Handhabung des Rotors aus der Einlassöffnung des Einsatzkörpers entfernt beziehungsweise abgegossen werden.As soon as the excitation coil is sufficiently wetted or has taken up a sufficient amount of impregnating agent, excess impregnating agent, preferably in the liquid state, can be removed or poured out of the inlet opening of the insert body by appropriate handling of the rotor.
Bevorzugt kann ferner vorgesehen sein, dass der mindestens eine Einsatzkörper, nachdem das Imprägniermittel der mindestens einen Erregerspule zugeführt wurde, aus dem Freiraum entfernt wird, oder dass der Einsatzkörper, nachdem das Imprägniermittel der mindestens einen Erregerspule zugeführt wurde, in dem Freiraum belassen wird.It can preferably also be provided that the at least one insert body is removed from the free space after the impregnating agent has been fed to the at least one excitation coil, or that the insert body is left in the free space after the impregnating agent has been fed to the at least one excitation coil.
Durch Entfernen des Einsatzkörpers werden die Freiräume wieder freigegeben. Hierdurch verringert sich das Gewicht des Rotors, und insbesondere können weitere Bearbeitungsschritte ohne Behinderung durch den Einsatzkörper durchgeführt werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Einsatzkörper in den Freiräumen verbleiben. Dies bedeutet insbesondere, dass die Einsatzkörper, insbesondere die Außenflächen der Einsatzkörper, im fertiggestellten Rotor einen Teil der Außenwandung in Umfangsrichtung des Rotors bilden.The free spaces are released again by removing the insert body. This reduces the weight of the rotor and, in particular, further processing steps can be carried out without being hindered by the insert body. Alternatively, however, it is also possible for the insert bodies to remain in the free spaces. This means in particular that the insert bodies, in particular the outer surfaces of the insert bodies, form part of the outer wall in the circumferential direction of the rotor in the finished rotor.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass nach Anordnung des mindestens einen Einsatzkörpers in dem Freiraum Abschlusselemente, bevorzugt Endkappen, Sicherungskappen oder Wuchtscheiben, an Stirnseiten des Rotors angeordnet werden.With a further advantage it can be provided that after the at least one insert body has been arranged in the free space, closing elements, preferably end caps, safety caps or balancing disks, are arranged on the end faces of the rotor.
Durch die Anordnung von Abschlusselementen werden die Einsatzkörper in den Freiräumen fixiert. Es bedarf somit keiner weiteren Sicherung des Einsatzkörpers in dem Freiraum.The insert bodies are fixed in the free spaces by the arrangement of end elements. No further securing of the insert body in the free space is therefore required.
Dafür kann vorgesehen sein, dass die Abschlusselemente eine oder mehrere Öffnungen aufweisen, und dass das Imprägniermittel dem mindestens einen Kanal, weiter bevorzugt der Einlassöffnung, des Einsatzkörpers durch die Öffnung der Abschlusselemente zugeführt wird.For this purpose it can be provided that the closing elements have one or more openings and that the impregnating agent is fed to the at least one channel, more preferably the inlet opening, of the insert body through the opening of the closing elements.
Die Abschlusselemente weisen daher bevorzugt Öffnungen auf, durch welche das Imprägniermittel dem mindestens einen Kanal, weiter bevorzugt der Einlassöffnung der Einsatzkörper zugeführt werden kann.The closing elements therefore preferably have openings through which the impregnating agent can be fed to the at least one channel, more preferably to the inlet opening of the insert body.
Zudem kann vorgesehen sein, dass nach dem Anordnen des Einsatzkörpers in dem Freiraum ein Werkzeug an den Stirnseiten des Rotors angeordnet wird, und dass das Werkzeug, nachdem das Imprägniermittel der mindestens einen Erregerspule zugeführt wurde, bevorzugt nachdem das Imprägniermittel ausgehärtet ist, wieder entfernt wird.In addition, it can be provided that after the insert body has been arranged in the free space, a tool is arranged on the end faces of the rotor, and that the tool is removed again after the impregnating agent has been fed to the at least one excitation coil, preferably after the impregnating agent has hardened.
Durch die Verwendung eines Werkzeuges können der oder die Einsatzkörper in den Freiräumen fixiert werden, sodass es keiner weiteren Befestigungsmittel bedarf.By using a tool, the body or inserts in the Freiräu men be fixed, so that there is no need for additional fasteners.
Zusätzlich oder anstelle eines Werkzeuges kann auch vorgesehen sein, dass der Rotor an einem Werkstückträger angeordnet wird, und dass der Rotor von dem Werkstückträger nach dem Zuführen des Imprägniermittels zu der mindestens einen Erregerspule wieder von dem Werkstückträger entfernt wird.In addition to or instead of a tool, it can also be provided that the rotor is arranged on a workpiece carrier and that the rotor is removed from the workpiece carrier again after the impregnating agent has been fed to the at least one excitation coil.
Auch in diesem Fall ist bevorzugt vorgesehen, dass das Werkzeug und/oder der Werkzeugträger eine Öffnung aufweist, wobei das Imprägniermittel dem mindestens einen Kanal, weiter bevorzugt der Einlassöffnung, des Einsatzkörpers durch die Öffnung des Werkzeuges und/oder des Werkzeugträgers zugeführt wird.In this case, too, it is preferably provided that the tool and/or the tool carrier has an opening, with the impregnating agent being fed to the at least one channel, more preferably the inlet opening, of the insert body through the opening of the tool and/or the tool carrier.
Entsprechend weist das Werkzeug und/oder der Werkzeugträger mindestens eine Öffnung auf, durch welche dem mindestens einen Kanal des Einsatzkörpers, weiter bevorzugt der Einlassöffnung, das Imprägniermittel zugeführt werden kann.Correspondingly, the tool and/or the tool carrier has at least one opening through which the impregnating agent can be supplied to the at least one channel of the insert body, more preferably to the inlet opening.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Einsatzkörpers für die Verwendung in einem vorbeschriebenen Verfahren, wobei der Einsatzkörper mindestens einen Kanal aufweist.A further solution to the problem on which the invention is based consists in providing an insert body for use in a method described above, the insert body having at least one channel.
Sämtliche im Zusammenhang mit dem vorbeschriebenen Verfahren erläuterten Eigenschaften, Merkmale und Funktionen des darin verwendeten Einsatzkörpers können in analoger Weise auch auf den erfindungsgemäßen Einsatzkörper übertragen werden. Umgekehrt können sämtliche nachstehend erläuterten Merkmale des Einsatzkörpers in entsprechender und analoger Weise auch in dem vorbeschriebenen Verfahren Anwendung finden.All of the properties, features and functions of the insert body used therein which are explained in connection with the method described above can also be transferred in an analogous manner to the insert body according to the invention. Conversely, all of the features of the insert body explained below can also be used in a corresponding and analogous manner in the method described above.
Somit ist bevorzugt vorgesehen, dass der Einsatzkörper im Wesentlichen in Form eines Keils ausgebildet ist, und/oder dass der Einsatzkörper, insbesondere der Keil, Stirnflächen, eine Außenfläche und Seitenflächen aufweist.It is thus preferably provided that the insert body is designed essentially in the form of a wedge and/or that the insert body, in particular the wedge, has end faces, an outer face and side faces.
Ferner kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der mindestens eine Einsatzkörper mindestens einen axialen Kanal und mindestens einen, bevorzugt in etwa senkrecht zu dem mindestens einen axialen Kanal ausgerichteten, Querkanal aufweist.Furthermore, it can preferably be provided that the at least one insert body has at least one axial channel and at least one transverse channel, preferably aligned approximately perpendicular to the at least one axial channel.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der mindestens eine Kanal des Einsatzkörpers, insbesondere der mindestens eine axiale Kanal und der mindestens eine Querkanal, ein Kanalsystem bilden.It is preferably provided that the at least one channel of the insert body, in particular the at least one axial channel and the at least one transverse channel, form a channel system.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass der Einsatzkörper eine Einlassöffnung zum Einführen eines Imprägniermittels in den mindestens einen Kanal aufweist, wobei die Einlassöffnung bevorzugt an einer Stirnfläche und/oder an der Außenfläche des Einsatzkörpers angeordnet ist.Furthermore, it is preferably provided that the insert body has an inlet opening for introducing an impregnating agent into the at least one channel, the inlet opening preferably being arranged on an end face and/or on the outer surface of the insert body.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Einsatzkörper mindestens eine Auslassöffnung zum Abgeben des Imprägniermittels aufweist, wobei die Auslassöffnung an einer Seitenfläche angeordnet ist.In addition, it can be provided that the insert body has at least one outlet opening for dispensing the impregnating agent, with the outlet opening being arranged on a side surface.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der Einsatzkörper aus einem Kunststoff besteht oder einen Kunststoff umfasst.With a further advantage it can be provided that the insert body consists of a plastic or comprises a plastic.
Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen
-
1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Imprägnieren eines Rotors, -
2 eine Aufsicht auf einen Rotor für eine elektrische Maschine in einer Axialrichtung des Rotors mit in Freiräumen angeordneten Einsatzkörpern, -
3 eine Querschnittsansicht eines Rotors mit in Freiräumen angeordneten Einsatzkörpern, -
4 eine perspektivische Ansicht eines Rotors mit in Freiräumen angeordneten Einsatzkörpern, -
5 eine Schnittansicht durch einen Rotor mit in Freiräumen angeordneten Einsatzkörpern, -
6 eine weitere Schnittansicht durch einen Rotor mit in Freiräumen angeordneten Einsatzkörpern, -
7 eine weitere perspektivische Ansicht eines Rotors mit in Freiräumen angeordneten Einsatzkörpern, und -
8 eine weitere Schnittansicht durch einen Rotor mit in Freiräumen angeordneten Einsatzkörpern.
-
1 a flowchart of a method for impregnating a rotor, -
2 a top view of a rotor for an electrical machine in an axial direction of the rotor with insert bodies arranged in free spaces, -
3 a cross-sectional view of a rotor with insert bodies arranged in free spaces, -
4 a perspective view of a rotor with insert bodies arranged in free spaces, -
5 a sectional view through a rotor with insert bodies arranged in free spaces, -
6 another sectional view through a rotor with insert bodies arranged in free spaces, -
7 a further perspective view of a rotor with insert bodies arranged in free spaces, and -
8th another sectional view through a rotor with insert bodies arranged in free spaces.
Anhand der Figuren wird ein in dem Ablaufdiagramm nach
In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens 100 zum Imprägnieren eines Rotors 10 werden eine Mehrzahl von Rotorzähnen 11 des Rotors 10 mit einem elektrischen Leiter 12 zur Bildung mindestens einer Erregerspule 13 bewickelt. Dabei werden zwischen den bewickelten Rotorzähnen 11 Freiräume 14 ausgebildet. In einem zweiten Verfahrensschritt S2 werden Einsatzkörper 200 in den Freiräumen 14 angeordnet. Die Einsatzkörper 200 weisen Kanäle 15 zum direkten Zuführen eines Imprägniermittels zu der mindestens einen Erregerspule 13 auf. In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird ein Imprägniermittel in die Kanäle 15 der Einsatzkörper 200 eingeführt, sodass das Imprägniermittel der Erregerspule 13 zugeführt wird.In a first step S1 of the
Die Einsatzkörper 200 sind nach
Zurückkehrend zur
Nach dem Einführen des Imprägniermittels in die Kanäle 15 der Einsatzkörper 200 tritt dieses aus den Auslassöffnungen 22 in den Seitenflächen 18 und gegebenenfalls in der Innenfläche 24 aus. Zum Verteilen und Aushärten des Imprägniermittels wird der Rotor 10 dann in einer nicht dargestellten Heizvorrichtung, wie beispielsweise einem Aushärteofen, angeordnet und dabei um die Axialrichtung rotiert. Durch die Rotation wird eine gleichmäßige Verteilung des Imprägniermittels über die Erregerspulen 13 bewirkt.After the impregnation agent has been introduced into the
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- VerfahrenProceedings
- 200200
- Einsatzkörperinsert body
- 1010
- Rotorrotor
- 1111
- Rotorzahnrotor tooth
- 1212
- Elektrischer LeiterElectrical conductor
- 1313
- Erregerspuleexcitation coil
- 1414
- Freiraumfree space
- 1515
- Kanalchannel
- 1616
- Stirnflächeface
- 1717
- Außenflächeouter surface
- 1818
- Seitenflächeside face
- 1919
- Einlassöffnungintake port
- 2020
- Axialer Kanalaxial channel
- 2121
- Querkanalcross channel
- 21a21a
- Querkanalcross channel
- 2222
- Auslassöffnungexhaust port
- 2323
- Kanalsystemcanal system
- 2424
- InnenflächeInner surface
- 2525
- Innenseiteinside
- 2626
- Spaltgap
- 2727
- Spaltgap
- 2828
- Stirnseiteface
- 2929
- Abschlusselementfinal element
- 29a29a
- Endkappeend cap
- 3030
- Öffnungopening
- S1-S3S1-S3
- Verfahrensschritteprocess steps
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102018221887 A1 [0007]DE 102018221887 A1 [0007]
- DE 102017222610 A1 [0008]DE 102017222610 A1 [0008]
- GB 2310544 A [0009]GB 2310544A [0009]
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DE (1) | DE102022200727A1 (en) |
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-
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- 2022-01-24 DE DE102022200727.1A patent/DE102022200727A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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