DE2543670A1

DE2543670A1 - Rotor assembly for small synchronous hysteresis motor - uses laser beam welding process for joining hub and rotor disc to form one unit

Info

Publication number: DE2543670A1
Application number: DE19752543670
Authority: DE
Inventors: Gunter Dipl Ing Hartmann; Guenter Dipl Ing Winterhalter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-30
Filing date: 1975-09-30
Publication date: 1977-04-07

Abstract

In small synchronous hysteresis motors it is important no irregularities or deformities arise in the rotor which may interfere with satisfactory operation. The rotor comprises a shaft (2) onto which a hub (1) is pressed. The rotor disc (4) is mounted on the hub and attached to it by spot welds (5) produced by a laser beam welding apparatus. The use of a laser gives very high energy input for a very short time and this virtually eliminates rotor disc thermal distortion and also alteration of its magnetic properties. Typically the assembly takes place on a jig (3) which positions the disc correctly in relation to the hub (1). Welding takes place in the annular gap(s) between hub and disc.

Description

Verfahren zur Herstellung von Läufern für Hysterese-Synchron-Process for the manufacture of rotors for hysteresis synchronous

motoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Läufern für Hysterese-Synchronmotoren, bei welchem jeder Läufer aus einer Läuferscheibe, einer Nabe und einer Achse zusammengesetzt wird.motors The invention relates to a method for producing rotors for hysteresis synchronous motors, in which each rotor consists of a rotor disk, a hub and an axle is assembled.

Die Läufer von Hysterese-Synchronmotoren, bestehend aus Läuferscheibe, Nabe und Achse müssen so montiert werden, daß kein Radial- und Stirnschlag auftritt und die magnetischen Eigenschaften der Läuferscheibe nicht geändert werden.The rotors of hysteresis synchronous motors, consisting of a carrier disc, The hub and axle must be mounted in such a way that there is no radial or frontal runout and the magnetic properties of the carrier are not changed.

Bisher wurde bei der Montage der Läufer zunächst die Nabe in die Läuferscheibe eingepreßt und dann die Läuferscheibe zentrisch aufgenommen und die Bohrung für die Achse in die Nabe eingebracht. Zur Fertigstellung des Läufers wurde dann die Achse in die Bohrung der Nabe eingepreßt. Nachteilig ist, daß bei jedem der vorstehend genannten Schritte Kräfte auf die Läuferscheibe ausgeübt werden, die zu Verformungen des Läufers und damit zu Lauffehlern führen können.So far, when assembling the rotor, the hub was first inserted into the rotor disc pressed in and then the carrier disc received centrically and the hole for the axle inserted into the hub. To complete the runner, the Axle pressed into the bore of the hub. The disadvantage is that in each of the above Steps mentioned forces are exerted on the carrier, which leads to deformations of the runner and thus lead to running errors.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Läufern für Hysterese-Synohron motoren anzugeben, bei welchem das Zusammensetzen von Läuferscheibe, Nabe und Achse möglichst kräftefrei vorgenommen werden kann.The invention is therefore based on the object of a method for Manufacture of rotors for hysteresis synchronous motors to indicate in which the The carrier disk, hub and axle are assembled with as little force as possible can be.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Nabe mit einer zentrischen Bohrung versehen und auf die Achse aufgepreßt wird, daß sodann die Läuferscheibe auf die Liebe aufgelegt, zentrisch zur Achse ausgerichtet und mittels Laserschweißung mit der Nabe verbunden wird. Die Verbindung von Läuferscheibe und Nabe mittels Laserschweissung erfolgt kräftefrei, so daß auch keine zu Lauffehlern führende Verformungen auftreten können. Außerdem ist die bei der Laserschweißung auftretende thermische Belastung so kurz, daß sich die magnetischen Eigenschaften der Läuferscheibe nicht ändern.According to the invention this object is achieved in that the hub with provided a central bore and on the Axle pressed on is that then the carrier disc is placed on the love, centered on the axis aligned and connected to the hub by means of laser welding. The connection of the carrier disc and hub by means of laser welding takes place without force, so that too no deformations leading to running errors can occur. In addition, she is at the thermal load occurring during the laser welding so briefly that the magnetic Do not change the properties of the carrier.

Vorzugsweise wird die Läuferscheibe auf einen stufenförmigen Absatz der Nabe aufgesetzt und die Laserschweißung in einem Ringspalt zwischen dem Innendurchmesser der Läuferscheibe und der inneren Flanke des Absatzes vorgenommen. Bei der Laserschweißung im Ringspalt braucht nicht durch die Läuferscheibe hindurch geschweißt zu werden. Ein durch die Schweissung hervorgerufenes Verziehen der Läuferscheibe wird somit ausgeschlossen.The carrier is preferably set on a stepped shoulder placed on the hub and laser welded in an annular gap between the inner diameter made of the carrier and the inner flank of the shoulder. With laser welding there is no need to weld through the carrier in the annular gap. A warping of the carrier caused by the welding is thus locked out.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum zentrischen Ausrichten von Läuferscheibe und Achse die Achse in die Zentrierbohrung einer zylindrischen Werkstückaufnahme gesteckt und die Innenflächen der Läuferscheibe an die stirnseitige Zentrierfläche und eine mantelseitige Zentrierfläche der Werkstückaufnahme angelegt. IAit Hilfe der Werkstückaufnahme kann eine sehr genaue Zentrierung von Läuferscheibe zu Nabe/Achse vorgenommen werden, wobei die Aufnahme der Läuferscheibe nahezu kräftefrei erfolgt.In a preferred embodiment of the method according to the invention the axis is inserted into the centering hole for the centric alignment of the carrier plate and the axis plugged into a cylindrical workpiece holder and the inner surfaces of the carrier disc to the front centering surface and a shell-side centering surface of the workpiece holder created. With the help of the workpiece holder, a very precise centering of Carrier disk to hub / axle are made, with the inclusion of the carrier disk almost force-free.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Figur 1 bis Figur 4 verschiedene Stadien bei der Herstellung des Läufers und Figur 5 eine Variante in der Ausführung der Laserschweißung.In the following, embodiments of the invention are based on the Drawing explained in more detail. It shows Figure 1 to Figure 4 different stages the manufacture of the rotor and FIG. 5 shows a variant in the execution of the laser welding.

Figur 1 zeigt eine Nabe 1, welche einen beispielsweise durch Drehen hergestellten stufenförmigen Absatz 11 und eine zentrische Bohrung 12 besitzt. Die Bohrung 12 ist so bemessen, daß gemäß Figur 2 die Nabe 1 fest auf eine Achse 2 aufgepreßt werden kann. Anschließend wird die mit der Nabe 1 fest verbundene Achse 2 in die Zentrierbohrung 31 einer zylindrischen Werkstückaufnahme 3 eingesteckt. Die Werkstückaufnahme 3 besitzt ferner eine Aussparung 32 zur Aufnahme der Nabe 2, eine stirnseitige Zentrierfläche 33 und eine mantelseitige Zentrierfläche 34. Die Zentrierflächen 33 und 34 dienen zur Aufnahme einer Läuferscheibe 4, welche hierbei gleichzeitig in Bezug auf die Achse 2 genau zentriert wird. Zwischen dem Innendurchmesser der Läuferscheibe 4 und der inneren Flanke des Absatzes 11 der Nabe 1 ist ein Ringspalt S vorgesehen. Im Bereich dieses Ringspaltes S erfolgt die Verbindung von Läuferscheibe 4 und Nabe 1 mittels Laserschweißung, wie es durch den Pfeil 5 dargestellt ist.Figure 1 shows a hub 1, which one for example by turning produced step-shaped paragraph 11 and a central bore 12 has. the Bore 12 is dimensioned so that, according to FIG. 2, the hub 1 is pressed firmly onto an axle 2 can be. Then the axis 2, which is firmly connected to the hub 1, is inserted into the Centering bore 31 of a cylindrical workpiece holder 3 is inserted. The workpiece holder 3 also has a recess 32 for receiving the hub 2, an end face centering surface 33 and a shell-side centering surface 34. The centering surfaces 33 and 34 are used for receiving a carrier 4, which at the same time in relation to the Axis 2 is centered exactly. Between the inner diameter of the carrier 4 and the inner flank of the shoulder 11 of the hub 1, an annular gap S is provided. In the area of this annular gap S, the carrier disk 4 and the hub are connected 1 by means of laser welding, as shown by arrow 5.

Die Laserschweißung kann entweder als geschlossene Schweißnaht oder als Punktschweißung mit beispielsweise sechs Schweißpunkten auf den Umfang ausgeführt werden. Figur 4 zeigt einen fertiggestellten Läufer, bei welchem die Verbindung von Läuferscheibe 4 und Nabe 1 innerhalb des Ringspaltes S durch Schweißpunkte 51 hergestellt wurde. Gemäß Figur 5 kann die Laserschweißung auch außerhalb des Ringspaltes S durch die Läuferscheibe 4 hindurch vorgenommen werden. Die punktförmigen Schweiß zonen sind bei dieser Variante der Laserschweißung mit 52 bezeichnet.The laser welding can either be as a closed weld seam or executed as a spot weld with, for example, six spot welds on the circumference will. Figure 4 shows a completed runner in which the connection of carrier 4 and hub 1 within the annular gap S by welding points 51 was produced. According to FIG. 5, the laser welding can also be carried out outside the annular gap S are made through the carrier 4 through. The punctiform sweat zones are denoted by 52 in this variant of the laser welding.

Für die Qualität der Laserschweißung ist es wichtig, daß die Nabe 1 und die Läuferscheibe 4 aus gut miteinander legierbaren Werkstoffen bestehen. Als Werkstoff für die Läuferscheibe 4 wird vorzugsweise Kohlenstoffstahl verwendet, dessen magnetische Eigenschaften in einem Glühprozess erzeugt werden. Ein geeigneter Werkstoff für die Nabe 1 ist beispielsweise ein Chromnickelstahl, wahrend die Achse 2 aus einem Chromstahl bestehen kann. Ferner muß für eine gute Qualität der Laserschweißung die Laserstrahlung genau dosiert werden, d.h., die Leistung und die Taktzeit des Lasers sind auf die Werkstoffe und die Abmessungen der zu verbindenden Teile abzustimmen. So wurde bei der Herstellung von Läufern für Hysterese-Kleinstmotoren mit einer 0,5 mm starken Läuferscheibe 4 beispielsweise bei Verwendung der oben angegebenen Werkstoffe ein Rubin-Laser mit einer Leistung von 10 Ws bei 4 ms Pulsdauer eingesetzt. Die Taktzeit pro Läufer mit sechs Schweißpunkten beträgt 1 s.For the quality of the laser weld it is important that the hub 1 and the carrier 4 consist of materials that can be easily alloyed with one another. Carbon steel is preferably used as the material for the carrier 4, whose magnetic properties are generated in an annealing process will. A suitable material for the hub 1 is, for example, a chrome-nickel steel, while the axis 2 can consist of a chrome steel. Also must for good Quality of the laser welding the laser radiation can be precisely dosed, i.e. the The power and the cycle time of the laser depend on the materials and the dimensions to coordinate the parts to be connected. So was the case with the manufacture of runners for miniature hysteresis motors with a 0.5 mm thick carrier disk 4, for example when using the materials specified above, a ruby laser with a power of 10 Ws with a pulse duration of 4 ms. The cycle time per runner with six welding points is 1 s.

3 Fatentansprüche 5 Figuren Leerseite3 claims 5 figures Blank page

Claims

Claims 1. A method for producing rotors for hysteresis synchronous motors, in which each rotor is composed of a rotor disk, a hub and an axle is, by the fact that the hub (1) with a centric Bore (12) is provided and pressed onto the axis (2), that then the carrier plate (4) placed on the hub (1), aligned centrically to the axis (2) and using Laser welding is connected to the hub (1).

2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the carrier plate (4) is placed on a stepped shoulder (11) of the hub (1) and that the laser welding in an annular gap (S) between the inner diameter the carrier disc (4) and the inner flank of the shoulder (11) is made.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e n n -s e i c h n e t that for the centric alignment of the carrier disc (4) and axis (2) the Axis (2) in the centering hole (31) of a cylindrical workpiece holder (3) is plugged and the inner surfaces of the carrier plate (4) to an end-face centering surface (33) and a shell-side centering surface (34) of the workpiece holder (3) applied will.