DE2856853A1

DE2856853A1 - WORKING METHOD FOR THE PRODUCTION OF A LAYER POLLOWER OF AN ELECTRICAL MACHINE

Info

Publication number: DE2856853A1
Application number: DE19782856853
Authority: DE
Inventors: Heinz Hupach
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1978-12-30
Filing date: 1978-12-30
Publication date: 1980-07-03
Also published as: IT7928186A0; DE2856853B2; NO794239L; WO1980001444A1; EP0020582A1; IT1126595B; DE2856853C3

Abstract

In large diameter electric motors, in particular engines for hydraulic power stations, the rotors are constituted by segments (1) made up of many metal sheets stacked by covering over and placed on a rotor brace (6). Following the staggering of the sheet segments during the stacking to produce rings several meters in diameter, inaccuracies occur due to the summing up of the limits set to the division of the individual sheets and which are called stacking inaccuracies. Because of this, the bolt passage holes (3) are diminished by thereabout a few hundredths of a millimeter. To reinsure the exact measure of these passage holes it is proposed to reinsure real measure to the borings (3) made in the sheet segments (1) stacked by crushing their walls by means of a calibrating tool comprising a cylindrical body (12) provided with conical rollers at its circumference (14). The forming of cuttings is thus avoided and the power of the machine tool is notably less than that of machines utilized in known procedures. Moreover, the calibration of the holes can be executed with only one pass, thus entailing a significant saving of time in working.

Description

Arbeitsverfahren zur Herstellung eines SchichtpolläufersWorking method for the production of a stratified pole rotor

einer elektrischen Maschine.an electric machine.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Arbeitsverfahren zur Herstellung eines Schichtpolläufers einer elektrischen Maschine, mit auf einem Rotorstern mehrfach überlappt geschichteten Blechsegmenten, welche durch Schichtbolzen zusammengepreßt sind, welcher letztere durch Schichtbolzen in Ausnehmungen der Blechsegmente mit sehr kleinem Spiel eingesetzt sind.The invention relates to a manufacturing method a stratified pole rotor of an electrical machine, with multiple on a rotor star overlaps layered sheet metal segments, which are pressed together by layer bolts are, which the latter with layer bolts in recesses of the sheet metal segments very little play are used.

Ein nach einem solchen Arbeitsverfahren hergestellter Schchtpolläufer ist in dem Buch "Konstruktion elektrischer Maschinen" von Wiedemann/Kellenberger, Springer-Verlag 1967, bekannt.A shallow pole rotor manufactured according to such a working process is in the book "Construction of electrical machines" by Wiedemann / Kellenberger, Springer-Verlag 1967, known.

Die Rotorblechpakete elektrischer Maschinen großen Durchmessers werden aus versetzt geschichteten Segmentblechen hergestellt. Die Blechpakete sind ringförmig und können z.B.The laminated rotor stacks of electrical machines are of large diameter made of staggered layered segment sheets. The laminated cores are ring-shaped and can e.g.

als Rotorkränze für von Wasserkraftmaschinen angetriebene bis zu elektrische Maschinen mit Abmessungen von 12 m im Durchmesser und 2,5 m Eisenlänge aufweisen. Bei solchen Abmessungen lassen sich die einzelnen Bleche mit einer Dicke von ca. 2 mm (bei Asynchronmaschinen und Gleichstrommaschinen ca. 0,5 mm) nicht mehr als ungeteilte Ringe sondern nur als Segmente herstellen. Die Segmentgröße ist mit einer Sehnenlänge von ca. 2 m begrenzt. Die einzelnen Segmentbleche sind mit einer Anzahl runder Löcher versehen, die im geschichteten (paketierten) Zustand der Eisenlänge entsprechende lange Bohrungen zur Aufnahme von Preßbolzen bilden.as rotor rings for water-powered up to electric ones Have machines with dimensions of 12 m in diameter and 2.5 m iron length. With such dimensions the individual sheets can be removed with a Thickness of approx. 2 mm (for asynchronous machines and DC machines approx. 0.5 mm) no longer produce them as undivided rings but only as segments. The segment size is limited to a chord length of approx. 2 m. The individual segment sheets are provided with a number of round holes that are in the layered (packaged) state Form long bores corresponding to the iron length for receiving press bolts.

Im Falle geringer mechanischer Beanspruchung infolge Fliehkraft genügt es, ein derartiges Blechpaket durch axiales Zusammenpressen mittels Preßbölzen durch Reibschluß zusammenzuhalten. Bei größeren Fliehkraftbeanspruchungen, wie sie bei großen und schnellaufenden Maschinen auftreten, genügt die Reibung nicht mehr. Hier müssen Paßbolzen verwendet werden, die bei fehlender oder Ingenügender Reibung auf Abscherung beansprucht sind. Das umschließende Segmentblech wird dabei auf Lochleibung beansprucht. Die Konstruktion mit Paßbolzen findet insbesondere Anwendung bei wechselbeanspruchten Maschinen, wie reversierende Gleichstrommotoren und Wasserkraftinaschinen in Pumpspeicherwerken für beide Drehrichtungen, die im Motor- und Generatorbetrieb arbeiten müssen.In the case of low mechanical stress due to centrifugal force, this is sufficient it, such a laminated core through axial compression by means of press bolts To hold together frictional engagement. With larger centrifugal forces, as in large and high-speed machines occur, the friction is no longer sufficient. here dowel bolts must be used, which open when there is no or ingenious friction Shear stressed. The surrounding segment sheet is on embedment claimed. The construction with fitting bolts is used in particular for alternating loads Machines such as reversing DC motors and hydropower machines in pumped storage plants for both directions of rotation that have to work in motor and generator mode.

Durch die versetzte Schichtung der Segmentbleche zu Ringen im Durchmesser mehrerer Meter kommt es durch Addition der Teilungstoleranzen der Einzelbleche zu Ungenauigkeiten, dem sogenannten Schichtversatz. Die Paßbolzenlöcher werden dadurch in der Größenordnung von Zehntelmillimetern enger. Um das Paßmaß der Löcher wieder herzustellen, wurden bisher die Löcher im zusammengepreßten Blechpaketzustand mit Reibahlen aufgerieben. Die Blechpaketpressung wird dabei beim Aufreiben z.B. von Hilfspreßbolzen aufgebracht, die im Durchmesser kleiner als die Preßbolzen ausgeführt sind und dadurch in die verengten Paßbolzenlöcher eingebracht werden können.Due to the staggered layering of the segment sheets to form rings in diameter several meters result from the addition of the division tolerances of the individual sheets Inaccuracies, the so-called layer offset. The fitting bolt holes are thereby on the order of tenths of a millimeter narrower. To get the fit of the holes again produce, so far the holes in the pressed sheet stack state with Reamers worn. The laminated core is pressed when reaming e.g. from Auxiliary press bolts are applied, which are smaller in diameter than the press bolts and can thus be inserted into the narrowed fitting bolt holes.

Für das Aufreiben eines Loches werden ein oder mehrere Hilfspreßbolzen herausgenommen und nach dem Aufreiben durch Paßbolzen ersetzt.One or more auxiliary jack bolts are required to ream a hole taken out and replaced by dowel bolts after reaming.

Ein großer Nachteil des Aufreibens der Paßlöcher, das ab einer bestimmten Maschinengröße auf der Baustelle vorgenommen werden muß, ist die relativ lange und damit teuere Bearbeitungszeit. Je nach Maschinengröße sind 500 und mehr Paßbolzenlöcher zu bearbeiten. Zum Einsatz kommen Spezialbohrmaschinen, deren Hub für die großen Eisenlängen in den meisten Fällen nicht ausreicht, so daß die Reibwerkzeuge mehrmals neu angestellt werden müssen. Zudem müssen die Bohrmaschinen entlang dem Blechpalcetumfang ständig umgesetzt werden. Ein gravierender Nachteil ist der Anfall von Bearbeitungsspänen, deren Beseitigung zur Vermeidung von Schäden an der elektrischen Isolation der Maschine besondere Sorgfalt gewidmet werden muß, was einen zusätzlichen Zeit- und Lohnaufwand bedeutet.A major disadvantage of reaming the pass holes, which is from a certain Machine size must be made on site is relatively long and therefore expensive processing time. Depending on the machine size, there are 500 or more fitting bolt holes to edit. Special drilling machines are used, the stroke of which is suitable for the large Iron lengths are in most cases insufficient, so that the reamers several times have to be newly hired. In addition, the drilling machines must run along the circumference of the sheet metal pallet are constantly implemented. A serious disadvantage is the accumulation of machining chips, their removal to avoid damage to the electrical insulation of the machine special care must be given, which is an additional investment of time and labor means.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Arbeitsaufwand für die Maß- und formgenaue Herstellung der Paßbolzenlöcher in Schichtpolläufern auf das gewünschte Paßmaß merklich zu vermindern und daß Auftreten von Bearbeitungsspänen zu vermeiden.It is the object of the invention to reduce the workload for the measure and precise production of the fitting bolt holes in layered pole runners to the desired To reduce the fit noticeably and to avoid the occurrence of machining chips.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht erfindungsgemäß bei dem eingangs erwähnten Arbeitsverfahren darin, daß die Bohrungen in den übereinandergeschichteten Blechsegmenten durch Aufwalzen mittels einer aus einem zylindrischen Körper mit an der Peripherie des zylindrischen Körpers eingelegten konischen Walzen auf genaues Maß gebracht werden. Durch die Anwendung einer spanlosen Bearbeitung wird das Auftreten von Bearbeitungsspänen vermieden, so daß eine Wicklungsbeschädigung während des Betriebes, welche durch in die Wicklung hineingezogene Bearbeitungsspäne hervorgerufen werden kann, mit Sicherheit vermieden wird. Außerdem ist die erforderliche Antriebsleistung der Maschine wesentlich geringer als einer solchen zum Aufreiben. wodurch die Maschine handlicher ist, als bekånntef Maschine.According to the invention, the object is achieved in the above-mentioned working method in that the bores in the stacked sheet metal segments are brought to the exact size by rolling them using a cylindrical body with conical rollers inserted on the periphery of the cylindrical body. The use of non-cutting machining prevents machining chips from occurring, so that damage to the winding during operation, which can be caused by machining chips drawn into the winding, is reliably avoided. In addition, the drive power required by the machine is significantly less than that required for reaming. which makes the machine more manageable than well-known machine.

Die Verwendung von solchen Walzen zum Einwalzen von Rohren in Röhrenkesseln und Wärmeaustauscher ist an und für sich bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren sind die Löcher der Rohrplatte, in die die Rohre eingewalzt werden, mit einem größeren Durchmesser gebohrt, als der äußere Durchmesser der Rohre. Beim Einwalzvorgang werden dabei die Rohre aufgeweitet und füllen die Bohrung im Rohrboden völlig aus. Im Gegensatz zu dem Einwalzverfahren beim Einwalzen der Rohre von Rohrkesseln, wie dies z.B. in dem Buch "Grundlagen der chemischen Technik" Band 4, "Wärmeaustauscher" Arau und Frankfurt 1959 Seite 337-338 beschrieben ist, erfährt das Material der Segmentbleche (in der Regel Kohlenstoffstahl oder silizierter Stahl) im Bereich der Lochwandung durch den Walzvorgang eine Verdichtung und eine Kaltverfestigung, die entweder den Einsatz von Blechen geringerer Festigkeit oder eine geringere Paßbolzenanzahl erlaubt. Bei gleicher Bolzenzahl ist es auch denkbar, den Paßbolzendurchmesser zu verringern.The use of such rolls for rolling tubes in tube boilers and heat exchanger is known in and of itself. In this known method are the holes in the tube plate into which the tubes are rolled, with a larger one Diameter drilled than the outer diameter of the pipes. During the rolling-in process in the process, the tubes widened and completely fill the hole in the tube sheet. In contrast to the rolling-in process when rolling in the tubes of tube boilers, as e.g. in the book "Fundamentals of chemical engineering" Volume 4, "Heat exchangers" Arau and Frankfurt 1959, pages 337-338, learns about the material of the segment sheets (usually carbon steel or siliconized steel) in the area of the hole wall by the rolling process a compaction and a work hardening, which either the Use of sheets of lower strength or a lower number of fitting bolts allowed. With the same number of bolts, it is also conceivable to reduce the dowel diameter.

Damit ergibt sich ein weiterer Vorteil durch das erfindungsgemäße Verfahren. Mit diesem Verfahren ist es weiter möglich, Grenzbeanspruchungen der Lochleibung besser zu beherrschen.This results in a further advantage of the invention Procedure. With this method it is also possible to limit the stresses of the Better control of the embedment.

Ein Werkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine von einer Antriebsmaschine angetriebenen konischen Spindel, auf welcher ein zylinderförmiger, einen kleineren Durchmesser als die Paßlöcher aufweisender Hohlkörper angeordnet ist, welcher an seinem Umfang-schräg zur Achsrichtung verlaufende Ausnehmungen aufweist, in welchen Walzen, deren Durchmesser sich in Längsrichtung zur Spindelmitte hin geringfügig verringern, drehbar angeordnet sind, wobei der über die Außenflächen der Walzen gelegte Kreis in seinem Durchmesser dem endgültigen Durchmesser der Ausnehmung entspricht. Das kontinuierliche Aufwalzen der relativ tiefen Ausnehmungen wird durch eine Schrägstellung der Walzen relativ zur Spindelachse erreicht. Die Walzen bewegen sich dadurch zwangsläufig in Schraubenlinien entlang der Tiefe der Ausnehmung.A tool for carrying out the method according to the invention is characterized by a conical spindle driven by a drive machine, on which a cylindrical, smaller diameter than the fitting holes having hollow body is arranged, which on its circumference-obliquely to the axial direction has extending recesses, in which rollers, the diameter of which is in Slightly reduce the longitudinal direction towards the center of the spindle, are arranged to be rotatable, the diameter of the circle laid over the outer surfaces of the rollers being dem corresponds to the final diameter of the recess. The continuous rolling the relatively deep recesses are made relative by an inclined position of the rollers reached to the spindle axis. As a result, the rollers inevitably move in helical lines along the depth of the recess.

Weitere Einzelheiten und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind aus den beiden Zeichnungen zu entnehmen.Further details and features of the method according to the invention or the device for performing this method are shown in the two drawings refer to.

Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht eines Schichtpolläufers, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Schichtpolläufer, Fig. 3 eine schematische, überhöhte Darstellung der Lage der einzelnen Bleche an einer Ausnehmung und Fig. 4 eine Ansicht des für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Werkzeuges.1 shows a view of a layered pole rotor, and FIG. 2 shows one Section through a stratified pole rotor, FIG. 3 shows a schematic, exaggerated representation the position of the individual sheets on a recess and FIG. 4 is a view of the for the implementation of the procedure required tools.

In der Zeichnung ist mit 1 der aus versetzt gegeneinander angeordneten Blechsegmenten bestehtende Schichtpolläufer bezeichnet, während mit 2 die zugehörige Preßplatte bezeichnet ist. Mit 3 ist eine der Ausnehm ngen im Schichtpolläufer bezeichnet, während mit 4 ein Preßbolzen mit Muttern 5 bezeichnet ist. Die einzelnen Blechsegmente 1 sind gegeneinander versetzt auf einem Rotorstern 6 angeordnet (siehe Fig. 1) und weisen an ihrern äußeren Umfang schwalbenschwanzförmige Ausnehmungen 7 auf, in welche die Pole 8 eingesetzt sind.In the drawing, 1 is offset from one another Sheet metal segments existing layer pole runners designated, while with 2 the associated Press plate is designated. With 3 one of the recesses in the stratified pole rotor is designated, while with 4 a press bolt with nuts 5 is designated. The individual sheet metal segments 1 are arranged offset from one another on a rotor star 6 (see FIG. 1) and have dovetail-shaped recesses 7 on their outer circumference, into which the poles 8 are inserted.

Die in Figur 4 dargestellte Rohrwalze besteht im wesentlichen aus einer konischen Spindel 11 mit einem Anschlußstück 11.1, auf welche die Antriebsmaschine, wie z.B. ein mobiler Elektromotor oder auch ein Druckluftmotor aufgesetzt werden kann. Auf der Spindel 11 ist der zylindrische Hohlkörper 12 aufgesetzt, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der aufzuweitenden Ausnehmung 3.The tube roller shown in Figure 4 consists essentially of a conical spindle 11 with a connecting piece 11.1, on which the drive machine, such as a mobile electric motor or a compressed air motor can be attached can. The cylindrical hollow body 12, the outer diameter of which is placed on the spindle 11 is smaller than the diameter of the recess 3 to be expanded.

Der zylindrische hohlkörper 12 weist an seinem Umfang eine Anzahl von schräg zur Längsachse verlaufenden Ausnehmungen auf, in welche Rollen 14 eingesetzt sind, deren Durchmesser sich zur mittleren Partie des Hohlkörpers 12 hin in gleicher Weise wie der Winkel der konischen Spindel 11 mit ihrer Längsachse verringern, womit der um die Außenflächen der Walzen 14 gelegte Kreis auf deren gesamten Länge den gleichen Durchmesser aufweist. Die Längsachse der Ausnehmungen 13 bilden mit der Längsachse der Spindel 11 einen Winkel Gt. Der die Oberflächen der Walzen 14 berührende Kreis weist den gleichen Durchmesser auf wie der Durchmesser der aufgeweiteten Bohrungen 3 des Schichtpolläufers.The cylindrical hollow body 12 has a number on its circumference of recesses running obliquely to the longitudinal axis, into which rollers 14 are inserted are, the diameter of which is the same towards the middle part of the hollow body 12 Way like the angle of the conical spindle 11 with their longitudinal axis reduce, so that the circle placed around the outer surfaces of the rollers 14 on their has the same diameter throughout its length. The longitudinal axis of the recesses 13 form an angle Gt with the longitudinal axis of the spindle 11. The surfaces the circle in contact with rollers 14 has the same diameter as the diameter the widened holes 3 of the stratified pole rotor.

Die Spindel 11 weist an ihrer dem Anschlußstück 11.1 zugewandten Partie ein Gewinde 15 auf, auf welches Muttern 16 eingeschraubt sind. Gegen die Mutter 16 stützt sich ein Längsugellager 17 ab.The spindle 11 has at its portion facing the connector 11.1 a thread 15 on which nuts 16 are screwed. Against the mother 16 is supported by a longitudinal ball bearing 17.

Beim Einwalzen wird die Spindel 11 in eine der Ausnehmungen 3 des Schichtpolläufers eingeführt und in Drehung versetzt.When rolling in, the spindle 11 is in one of the recesses 3 of the Layer pole rotor introduced and set in rotation.

Dabei werden die Walzen 14 durch den konischen Schaft der Spindel 11 nach außen gedrückt und durch den Reibschluß mit der Spindel 11 in Drehung versetzt. Die Walzen 14 wandern durch die Drehung auf der konischen Spindel 11 in Richtung auf die Mitte des Hohlkörpers 12 auf den größeren Spindeldurchmesser aus, womit der Durchmesser des die Außenflächen der Walzen 14 berührenden Kreises vergrößert wird und eine Ausweitung der Ausnehmung 3 solange erfolgt bis der in Längsrichtung verschiebbare Hohlkörper 12 sich an das Längskugellager 17 anlegt. Durch die Einstellung des Längskugellagers 17 in Längsrichtung läßt sich so der Durchmesser der Ausnehmung 3 in bestimmten Grenzen einstellen.The rollers 14 are thereby driven by the conical shaft of the spindle 11 pressed outwards and rotated by the frictional engagement with the spindle 11. The rollers 14 migrate in the direction of the rotation on the conical spindle 11 on the center of the hollow body 12 on the larger spindle diameter, with which the diameter of the circle contacting the outer surfaces of the rollers 14 is increased is and an expansion of the recess 3 takes place until the in the longitudinal direction displaceable hollow body 12 rests against the longitudinal ball bearing 17. By setting of the longitudinal ball bearing 17 in the longitudinal direction can be the diameter of the recess 3 set within certain limits.

Claims

A n p r ü c h e W Working process for the production of a stratified pole rotor an electrical machine, with layers overlapping several times on a rotor star Sheet metal segments, which are pressed together by layer bolts, the latter are used in recesses of the sheet metal segments with very little play, thereby characterized in that the recesses (3) in the stacked sheet metal segments (1) by rolling by means of a cylindrical body with on the periphery of the cylindrical body inserted conical rollers on existing device exact measure.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized by a conical spindle (11) driven by a prime mover which is cylindrical and has a smaller diameter than the fitting holes Hollow body (12) is arranged, which is inclined on its circumference to the axial direction running recesses (13), in which rollers (14), their diameter decrease slightly in the longitudinal direction towards the center of the spindle, arranged to be rotatable are, the diameter of the circle laid over the outer surfaces of the rollers (14) corresponds to the final diameter of the recess (3).