DE1816584A1

DE1816584A1 - Rotor for electric machines

Info

Publication number: DE1816584A1
Application number: DE19681816584
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hinz
Original assignee: HEINRICH HEINZ ELMASCH U APPBA
Current assignee: HEINRICH HEINZ ELMASCH U APPBA
Priority date: 1968-06-08
Filing date: 1968-12-23
Publication date: 1970-10-01
Also published as: DE1763480A1

Description

"Rotor für Elektromaschinen" Zusatz zu Patent ... (Anm. P 17 63 480.9) Die Erfindung betrifft einen Rotor für Elektromaschinen, bei dem zwischen Welle und Blechpaket wenigstens ein Drehsicherungselement vorgesehen ist, das in eine parallel oder schräg zur Rotorachse verlaufende Wellennut sowie zugleich in eine korrespondierende Nut im Blechpaket eingreift und das nach Patent ... (Anm. P 17 63 480.9) aus einem in geschmolzenem Zustande in den von Wellennut und Blechpaket gemeinsam umgebenen Hohlraum eingegossenen und sich beim Erstarren ausdehnenden Werkstoff besteht. "Rotor for electrical machines" addendum to patent ... (note P 17 63 480.9) The invention relates to a rotor for electrical machines, in which between the shaft and laminated core at least one anti-rotation element is provided, which is in a Shaft groove running parallel or obliquely to the rotor axis and at the same time in a Corresponding groove engages in the laminated core and that according to patent ... (note P 17 63 480.9) from a molten state into that of the shaft groove and the laminated core jointly surrounded cavity poured in and expanding when solidifying Material.

Bei dem nach dem Hauptpatent ausgebildeten Rotor werden erhebliche Arbeitseinsparungen und damit Kostensenkungen erzielt, weil es nicht mehr wie vorher erforderlich ist.In the case of the rotor designed according to the main patent, considerable Labor savings and thus cost reductions achieved because it is no longer like before is required.

eng tolerierte Nute in der Welle und im Blechpaket zu schaffen, diese sehr genau aufeinander auszurichten und schließlich ein ebenfalls eng toleriertes Drehsicherungselement einzuführen. Bei dem Rotor nach dem Hauptpatent wird der Hohlraum, der normalerweise vom nachträglich eingebrachten Drehsicherungselement eingenonen wird, durch ein eingegossenes Drehsicherungselement ausgefüllt. Besondere enge Toleranzen brauchen daher nicht eingehalten zu werden; denn der geschmolzene Werkstoff flillt den Hohlraum, in den er eingegossen wird, stets vollständig aus. Wem schließlich dafür gesorgt wird, das der Werkstoff fUr das Drehsicherungselement zumindest beim Übergang vom flüssigen Zustand in die feste Phase einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, d.h. also wenn sich ein Quellen einstellt, dann ergibt sich ein Preßsitz des Drehsicherungselementes in dem Hohlraum zwischen Blechpaket und Welle.to create closely toleranced grooves in the shaft and in the laminated core very precisely to align with each other and finally also a closely tolerated one Introduce anti-rotation element. In the rotor according to the main patent, the cavity, the one usually brought in afterwards Anti-rotation element einenonen is filled by a cast anti-rotation element. Special tight tolerances therefore do not need to be adhered to; because the melted one Material always completely fills the cavity in which it is poured. Who is ultimately taken care of, the material for the anti-rotation element at least at the transition from the liquid state to the solid phase a negative one Has a coefficient of thermal expansion, i.e. if swelling occurs, then there is a press fit of the anti-rotation element in the cavity between Laminated core and shaft.

Bei Wahl entsprechend großer Querschnitte und entsprechend hochbelastbarer Werkstoffe ist eine einwandfreie Übertragung der Dreh@@wante zwischen Blechpaket und Welle gewährleistet.With the choice of correspondingly large cross-sections and correspondingly more resilient Materials is a flawless transfer of the rotation @@ wante between the laminated core and shaft guaranteed.

Einen großen Arbeitsaufwand bei der Herstellung von Rotoren für Elektromascbinen erfordert aber nicht nur die Schaffung von Wellennuten oder Nuten im Blechpaket für die Aufnahme der Drehsicherungselemente, sondern auch die Einhaltung der bisher vorgeschriebenen engen Maßtoleranzen der Welle und der Ausnehmung zur Aufnahme der Welle des Blechpaketee.A lot of work involved in the manufacture of rotors for electric machines but not only requires the creation of corrugated grooves or grooves in the laminated core for the inclusion of the anti-rotation elements, but also compliance with the previous prescribed tight dimensional tolerances of the shaft and the recess for receiving the Shaft of the Blechpaketee.

Während die genaue Einhaltung der Maße der Ausnehmung im Blechpaket, in welches später die Welle einzuführen ist, keinerlei besondere Schwierigkeiten verursacht, weil durch das Stanzwerkzeug bereits hohe Fertigungsgenauigkeiten gewährleistet sind, ist Jedoch bei der Fertigung der Welle eine spanabhebende Bearbeitung erforderlich, die entsprechend hohe Kosten verursacht. Der Aufwand ist besonders dann sehr groß, wenn es sich um Rotoren für grobe Elektromaschinen handelt.While the exact observance of the dimensions of the recess in the laminated core, In which later the wave is to be introduced, no particular difficulties whatsoever caused because the punching tool already ensures high manufacturing accuracy is, however, in the manufacture of the shaft a cutting one Machining required, which causes correspondingly high costs. The effort is especially when it comes to rotors for large electrical machines.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Rotors nach dem Hauptpatent kann auch dieser Arbeitsaufwand sehr erheblich vermindert werden. Diese Weiterbildung des Rotors nach dem Hauptpatent ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Welle und dem Blechpaket ein in Querschnitt etwa kreißringförmiger Spaltraum belassen ist und daß dieser Spaltraum vom Werkstoff des Drehsicherungselementes ausgefüllt ist.In a further embodiment of the rotor according to the main patent can this workload can also be reduced very considerably. This training of the rotor according to the main patent is characterized in that between the shaft and leave the laminated core a gap which is roughly circular in cross section is and that this gap is filled by the material of the anti-rotation element is.

Bei dieser Ausbildung des Rotors iBt eine genaue Bearbeitung der Welle in dem Bereich, in dem die Verbindung mit dem Blechpaket erfolgt, nicht mehr erforderlich. Es wird stattdessen bewußt ein Spaltraum freigelassen, in den der Werkstoff für das Drehsicherungselement in geschmolzenem Zustande eingegossen werden kann. Hierbei iet lediglich vorauszusetzen, daß der Werkstoff, der eingegossen wird, beim Erstarren quillt, d.h. daß sich dieser Werkstoff beim Erkalten und Erstarren zumindest geringfügig ausdehnt.This design of the rotor requires precise machining of the shaft no longer required in the area in which the connection to the laminated core is made. Instead, a gap is deliberately left free in which the material for the anti-rotation element can be cast in the molten state. Here It is only necessary to assume that the material that is poured in will solidify as it solidifies swells, i.e. that this material is at least slightly when it cools and solidifies expands.

Bisher mußten zumindest die Oberflächen der Wellen des Rotor zur Einhaltung der geforderten engen Maßtoleran%en einer aufwendigen Feinbearbeitung unterzogen werden. Bei einer weiteren Ausgestaltung des neuen Rotors ist dagegen zumindest die Außenoberfläche der Welle, vorzugsweise edoch auch die Innenoberfläche der zur Aufnahme der Welle dienenden Ausnehmung des Blechpaketes rauh ausgebildet.So far, at least the surfaces of the shafts of the rotor had to comply The required tight dimensional tolerances are subjected to extensive fine machining will. at a further refinement of the new rotor is against it at least the outer surface of the shaft, but preferably also the inner surface the recess of the laminated core used to receive the shaft is rough.

Eine derartige rauhe Oberfläche fördert die innige Verbindung zwischen dem Werkstoff des eingegossenen Drehsicherungskörpers und dem Blechpaket bzw. der Welle. Eine Rauhigkeit der Innenoberfläche der Ausnehmung des Blechpaket kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß an Stelle eines Kreisquerschnittes dieser Ausnehmung ein Polygonalquerachnitt gewählt wird. Eine rauhe Außenoberfläche der Welle kann dagegen entweder durch Unterlassung von Feinbeaurbeitungen oder aber durch Rändeln geschaffen werden.Such a rough surface promotes the intimate connection between the material of the cast anti-rotation lock body and the laminated core or the Wave. A roughness of the inner surface of the recess of the laminated core can, for example can be generated in that, instead of a circular cross-section, this recess a polygonal cross section is selected. A rough outer surface of the shaft can on the other hand, either by neglecting fine machining or by knurling be created.

Es ist sogar denkbar, für die Welle keinen im Querschnitt, kreisförmigen Ausgangswerkstoff, sondern Profilstähle, etwa Tierkant- oder Polygonalstähle, su verwenden, die dann lediglich an den Lagerenden spanabhebend bearbeitet werden müssen.It is even conceivable for the shaft not to have a circular cross-section Starting material, but profile steels, such as square or polygonal steels, see below use, which then only have to be machined at the bearing ends.

Bei dem Rotor nach dem Hauptpatent war es unerläßlich, das Blechpaket und die Welle eo im Winkel aufeinander auszurichten, daß die Nute in beiden, die zur Bildung des Hohlraumes für das Drehsicherungselement dienen, zumindest näherungsweise miteinander fluchten. Bei der neuen Aubildung des Rotors erstreckt sich dagegen der Werkstoff des Drehsicherungselementes ringförmig um die gesamte Welle Dies wird bei einer weiteren Ausgestaltung des Rotors dadurch genutzt, daß die Wellennut bzw. Wellennute und die korrespondierenden Nute des Blechpaketes in bezug aufeinander im Winkel versetzt angeordnet sind. In praktischer Nutzanwendung bedeutet das, daß Blechpaket und Welle in beliebiger Winkellage in bezug aufeinander vereint werden können. Auch diese Weiterbildung führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Herstellung von Rotoren für Elektromaschinen.With the rotor according to the main patent, it was essential to have the laminated core and align the shaft eo at an angle that the groove in both the serve to form the cavity for the anti-rotation element, at least approximately align with each other. With the new formation of the rotor, however, extends the material of the anti-rotation element ring-shaped around the entire shaft this is used in a further embodiment of the rotor in that the shaft groove or wave groove and the corresponding groove of the laminated core with respect to one another are arranged offset at an angle. In practical application this means that Laminated core and shaft are combined in any angular position with respect to one another can. This development also leads to a significant simplification of the production of rotors for electrical machines.

Ein Ausführungsbeispiel des neuen Rotors für Elektromaschinen ist in den Zeichnungen dargestellt.An embodiment of the new rotor for electric machines is shown in the drawings.

Fig. 1 zeigt eine der Darstellung im Hauptpatent entpre chende Schnittansicht des Rotors.Fig. 1 shows a sectional view corresponding to the representation in the main patent of the rotor.

Fig. 2 zeigt den Rotor gemäß Fig. 1 in einer Axialschnittansicht in Verbindung mit einer Hilfsvorrichtung zur Zentrierung der Welle in bezug auf das Blechpaket beim Eingießen des Werketoffes fEr das Drehsicherungselement.FIG. 2 shows the rotor according to FIG. 1 in an axial sectional view in FIG Connection to an auxiliary device for centering the shaft with respect to the Laminated core when pouring the material for the anti-rotation element.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Rotor 1 für Elektromaschinen gezeigt, der aus einem Rotorblechpaket 2 und einer Rotorwelle 3 besteht. Im Bereich dea Außenumfanges ist das Rotor blechpaket 2 mit Außennuten 4 vergeben, in welche Rotorstäbe 5 eingesetzt, vorzugsweise eingegossen sind.In Figs. 1 and 2, a rotor 1 for electrical machines is shown, which consists of a rotor core 2 and a rotor shaft 3. In the area of the outer circumference If the rotor laminated core 2 is assigned with external grooves 4, in which rotor bars 5 are inserted, are preferably cast.

Um die beim Betrieb der Elektromaschine zwischen dem Blechpaket 2 und der Welle 3 auftretenden Drehmomente vom Blechpaket auf die Welle 3 sowie umgekehrt von der Welle auf das Blechpaket übertragen zu können, weist das Blechpaket 2 eine Nut 6, die Welle 3 hingegen eine Nut 7 auf. Beide Nute bilden normalerweise einen Hohlraum 8, der im Beispiel einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Dieser Hohlraum kann sich entweder parallel zur Achse des Rotors 1 oder auch schräg, wie in der Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet, zur Rotorachse erstrecken.In order to ensure that during operation of the electric machine between the laminated core 2 and the shaft 3 occurring torques from the laminated core to the shaft 3 and vice versa To be able to transfer from the shaft to the laminated core, the laminated core 2 has a Groove 6, while the shaft 3 has a groove 7. Both grooves usually form one Cavity 8, which in the example has a rectangular cross-section. This The cavity can be either parallel to the axis of the rotor 1 or at an angle, such as indicated by dashed lines in Fig. 1, extend to the rotor axis.

Tier Hohlraum 8 wird von einem Drehsicherungselement 9 ausgefüllt, welches als Eingußkörper ausgebildet ist und aus einem Werkstoff besteht, der sich beim Erstarren zumindest geringfügig ausdehnt Wenn bei Verwendung nur eines Drehaicherungaelementes 9 in Form eines Eingußkörpers infolge der einseitigen Anordnung mit dem Auftreten einer Unwucht zu rechnen ist, dann empfiehlt es sich, im Blechpaket 2 Ausstanzungen 10 vorzusehen, die entweder auf der gleichen Seite wie das Drehsicherungselement 9 oder auf der diametral gegenüberliegenden Seite anzuordnen sind, um einen Ausgleich zu schaffen.Animal cavity 8 is filled by an anti-rotation element 9, which is designed as a sprue and consists of a material that is at least slightly expands when solidifying If only one rotating securing element is used 9 in the form of a sprue due to the one-sided arrangement with the occurrence If an imbalance is to be expected, then it is advisable to cut 2 holes in the laminated core 10 to be provided either on the same side as the anti-rotation element 9 or on the diametrically opposite side to compensate to accomplish.

Im Gegensatz zur Ausgestaltung des Rotor. 1 nach dem Hauptpatent ist bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten weiteren Ausbildung des RotorS für Elektromaschinen zwischen der AuBenoberfläche der Welle 3 und der Innenoberfläche der mittleren Aunnehinung im Blechpaket 2, welche zur Aufnahme der Welle 3 dient, ein im Querschnitt im wesentlichen kreisringformiger Spalt 11 belassen. In der Praxis bedeutet das, daß entweder die Welle 3 mit Untermaß oder aber die Ausnehmung des Blechpaketes 2 mit Übermaß ausgebildet werden.In contrast to the design of the rotor. 1 according to the main patent is in the further embodiment of the rotor for electric machines shown in FIGS. 1 and 2 between the outer surface of the shaft 3 and the inner surface of the central recess in the laminated core 2, which serves to accommodate the shaft 3, a substantially in cross section Leave circular gap 11. In practice this means that either the Shaft 3 with undersize or the recess of the laminated core 2 with oversize will.

Das bedeutet, daß insbesondere die Welle 3 ohne Einhaltung enger Maßtoleranzen gefertigt werden kann. Beim Eingießen des geschmolzenen Werkstoffen für den Drehsicherungskörper 9 wird nicht nur der Hohlraum 8, sondern auch der ringzylindrische Spaltraum 11 gefüllt. Nach dem Erstarren des geschmolzenen Werkstoffes findet eine gewisse Ausdehnung statt und es wird eine innige Verbindung zwischen der Welle 3 und dem Blechpaket 2 geschaffen. Zweckmäßig ist es, wenn zumindest die Außenoberfläche der Welle 3 rauh ausgebildet wird, beispielsweise mit einer Rändelung 12 versehen wird, damit die Verbindung des eingegossenen Werkstoffes inniger wird.This means that in particular the shaft 3 without maintaining tight dimensional tolerances can be manufactured. When pouring the molten material for the anti-rotation lock body 9 becomes not only the cavity 8, but also the annular cylindrical gap space 11 filled. After the molten material has solidified, it expands to a certain extent instead and there is an intimate connection between the shaft 3 and the laminated core 2 created. It is useful if at least the outer surface of the shaft 3 is formed rough, for example, is provided with a knurling 12 so that the connection of the cast material becomes more intimate.

Durch die Rohrgestalt dee Eingußkörpers, welche die Welle 3 umgibt, können die Wellennut 7 und die Nut 6 im Rotorblechpaket 2 in beliebigen Winkellagen zueinander stehen. Vorteilhalft ist beispielsweise die in Fig 1 in strichpunktierten Linien eingezeichnete Lage, bei welcher die Hut 6 des Blechpaketes der Wellennut 7 diametral gegenüberliegt.Due to the tubular shape of the sprue, which surrounds the shaft 3, The shaft groove 7 and the groove 6 in the rotor core 2 can be in any angular positions to stand by each other. For example, the dash-dotted line in FIG. 1 is advantageous Lines drawn position in which the hat 6 of the laminated core the shaft groove 7 is diametrically opposite.

Bei dieser Anordnung findet ein Xassenausgleich statt, und es kann auf die Ausstanzungen 10 und andere Maßnahmen zum Ausgleichen von Unwuchten weitgehend verzichtet werden.With this arrangement, a mass balance takes place, and it can largely on the punchings 10 and other measures to compensate for imbalances be waived.

Bei dem Eingießen des geschmolzenen Werkstoffes für den Drehsicherungskörper 9, der auch den Spaltraum 11 füllen soll, ist lediglich Voraussetzung, daß die Welle 3 in bezug auf das Blechpaket 2 zentriert wird. Dies kann beispielsweise durch die in Fig. 2 gezeigte Hilfseinrichtung erreicht werden. Ee ist beispielsweise möglich, auf die Welle 3 einen unteren Zentrierkonus 13 und einen oberen Schließkonus 14 aufzusetzen. Es kann sich dabei beispielsweise um spreizbare oder auf andere Weiee spannbare Einrichtungen handeln. Es ist leicht einzusehen, daß das Blechpaket 2 und die Welle 3 durch die Wirkung der beiden Konusflächen des unteren Konus 13 und des oberen Konus 14 in bezug aufeinander zentriert werden. Wenn der obere Konus 14 zusätzlich mit einer Eingießöffnung 15 ausgerüstet wird, dann kann der Spaltraum 11 mit dem geschmolzenen Werkstoff ausgefüllt werden. Nach dem Erstarren dee eingegossenen Werkzeuges kann der untere Konus 13 und der obere Konus 14 entnommen werden. Das Blechpaket 2 ist dann mit der Welle 3 zu einem Rotor 1 fest verbunden.When pouring the molten material for the anti-rotation body 9, which should also fill the gap 11, is only a prerequisite that the shaft 3 is centered with respect to the laminated core 2. This can be done, for example, by the Auxiliary device shown in Fig. 2 can be achieved. Ee is possible, for example, a lower centering cone 13 and an upper closing cone 14 on the shaft 3 put on. It can be expandable or in other ways, for example act tensionable facilities. It is easy to see that the laminated core 2 and the shaft 3 by the action of the two conical surfaces of the lower cone 13 and of the upper cone 14 are centered with respect to each other. When the top cone 14 is additionally equipped with a pouring opening 15, then the gap 11 to be filled with the molten material. After solidifying dee poured The lower cone 13 and the upper cone 14 can be removed from the tool. That Laminated core 2 is then firmly connected to shaft 3 to form a rotor 1.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Rotor for electrical machines, where between the shaft and the laminated core at least one anti-rotation element is provided, which in a parallel or inclined Shaft groove running to the rotor axis and at the same time in a corresponding groove engages in the laminated core and according to patent ... (note P 17 63 480.9) from an in molten state in the cavity surrounded by the shaft groove and the laminated core material that is poured in and expands when it solidifies, d u r c h g e k e n n n z e i O h n e t that between the shaft (3) and the laminated core (2) an approximately circular ring-shaped gap space (11) is left in cross-section and that this Gap space is filled by the material of the anti-rotation element (9).

2. Rotor according to claim 1, d a d u r o h g e k e n n -s e i to o h n e t that at least the outer surface of the shaft (3), but preferably also the inner surface of the recess of the laminated core that serves to accommodate the shaft (2) are rough.

3. Rotor according to claim 1 and / or 2, d a d u r c h g e 9k e n n s e i o h n e t that the shaft groove (7) or shaft groove and the corresponding Groove (6) of the laminated core (2) offset at an angle with respect to one another are arranged.

L e r s e i t e