DE2856853C3

DE2856853C3 - Working method for the production of a layer pole rotor of an electrical machine and device for carrying out this method

Info

Publication number: DE2856853C3
Application number: DE2856853A
Authority: DE
Inventors: Heinz 6944 Hemsbach Hupach
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1978-12-30
Filing date: 1978-12-30
Publication date: 1981-08-13
Also published as: IT7928186A0; DE2856853B2; NO794239L; DE2856853A1; WO1980001444A1; EP0020582A1; IT1126595B

Description

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, welche letztere in Ausnehmungen der Blechsegmente mit sehr kleinem Spiel eingesetzt sind. Ein nach einem solchen Arbeitsverfahren hergestellter Schichtpolläufer ist aus dem Buch »Konstruktion elektrischer Maschinen« von Wiedemann/Kellenberger, Springer-Verlag 1967, bekannt. The invention relates to a working method for producing a layer pole rotor of an electrical Machine with sheet metal segments that are stacked and overlapped several times on a rotor star Layer bolts are pressed together, which the latter in recesses of the sheet metal segments with very small Game are used. A stratified pole rotor produced according to such a working process is from 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. als Rotorkränze für von Wasserkraftmaschinen angetriebene elektrische Maschinen Abmessungen von bis zu 12 m im Durchmesser und 2,5 m Eisenlänge aufweisen. Bei solchen Abmessungen lassen sich die einzelnen Bleche mit einer Dicke von etwa 2 mm (bei Asynchronmaschinen und Glcichstrommaschinen etwa 0,5 mm) nicht mehr als ungeteilte Ringe, sondern nur als Segmente herstellen. Die Segmentgröße ist mit einer Sehnenlänge von etwa 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.The laminated rotor stacks of large-diameter electrical machines are made of staggered layers Segment sheets produced. The laminated cores are ring-shaped and can, for. B. as rotor rings for of Hydroelectric powered electrical machines dimensions up to 12 m in diameter and have an iron length of 2.5 m. With such dimensions, the individual sheets with a thickness of about 2 mm (with asynchronous machines and DC machines about 0.5 mm) no more than undivided Make rings, but only as segments. The segment size is with a chord length of about 2 m limited. The individual segment plates are provided with a number of round holes, which are layered in the (Packaged) state of the iron length corresponding long bores for receiving press bolts.

Im Falle geringer mechanischer Beanspruchung infolge Fliehkraft genügt es, ein derartiges Blechpaket durch axiales Zusammenpressen mittels Preßbolzen 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 ungenügender 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 Wasserkraftmaschinen in Pumpspeicherwerken für beide Drehrichtungen, die im Motor- und Generatorbetrieb arbeiten müssen.
Durch versetzte Schichtung der Segmentbleche zuIn the case of low mechanical stress as a result of centrifugal force, it is sufficient to hold such a laminated core together by axially compressing it by means of press bolts by frictional engagement. In the case of greater centrifugal forces, such as those that occur in large and high-speed machines, the friction is no longer sufficient. Fitting bolts must be used here, which are subject to shear stress if there is no or insufficient friction. The surrounding segment plate is exposed to stress. The construction with fitting bolts is used in particular in machines subject to alternating loads, such as reversing DC motors and water power machines in pumped storage plants for both directions of rotation that have to work in motor and generator mode.
By staggered layering of the segment sheets

ίο 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 PaßbolzenJöcher eingebracht werden können. Für das Aufreiben eines Loches werden ein oder mehrere Hilfspreßbolzen herausgenommen und nach dem Aufreiben durch Paßbolzen ersetzt.ίο There are rings with a diameter of several meters by adding the division tolerances of the individual sheets to inaccuracies, the so-called layer offset. The dowel pin holes become narrower in the order of magnitude of tenths of a millimeter. To that To restore the fit of the holes, the holes were previously in the compressed sheet stack state rubbed open with reamers. The laminated core is pressed when rubbing z. B. of auxiliary press bolts applied, which are made smaller in diameter than the clamping bolts and thereby into the narrowed fitting bolt holes can be introduced. For reaming a hole an or several auxiliary press bolts removed 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 Maschinengröüe 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 Blechpaketum-A major disadvantage of reaming the pass holes, which from a certain machine size on the Construction site must be made, is the relatively long and thus expensive processing time. Depending on Machine size 500 and more fitting bolt holes are to be machined. Special drilling machines are used, the stroke of which is in most cases insufficient for the large iron lengths, so that the reaming tools have to be hired several times. In addition, the drilling machines must

J5 fang ständig umgesetzt werden. Ein gravierender Nachteil ist der Anfall von Bearbeitungsspänen, deren Beseitigung zur Vermeidung von Scnäden an der elektrischen Isolation der Maschine besondere Sorgfalt gewidmet werden muß, was einen zusätzlichen Zeit- und Lohnaufwand bedeutet.J5 catch are constantly being implemented. A serious disadvantage is the accumulation of machining chips, their Take particular care when removing them to avoid damage to the electrical insulation of the machine must be dedicated, which means additional expenditure of time and wages.

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 das Auftreten von Bearbeitungsspänen zu vermeiden.It is the object of the invention to reduce the workload for the dimensionally accurate and dimensionally accurate manufacture of the To noticeably reduce fitting bolt holes in layered pole runners to the desired fitting dimension and that Avoid the occurrence of machining chips.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht erfindungsgemäß bei dem eingangs erwähnten Arbeitsverfahren darin, daß die Ausnehmungen in den übereinandergeschichteten Blechsegmenten durch Aufwalzen mittels einer aus einem zylindrischen Körper mit an der Peripherie des zylindrischen Körpers eingelegten konischen Walzen bestehenden Vorrichtung 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 AntriebsleistungAccording to the invention, the object set is achieved in the working method mentioned at the outset in that the recesses in the stacked Sheet metal segments by rolling on by means of a cylindrical body with at the Periphery of the cylindrical body inlaid conical rollers existing device on exact Measure to be brought. By using non-cutting machining, the occurrence of Machining chips avoided, so that winding damage during operation, which is caused by in machining chips drawn into the winding can be avoided with certainty will. In addition, the required drive power is

bo der Maschine wesentlich geringer als einer solchen zum Aufreiben, wodurch die Maschine handlicher ist als die bekannte Maschine. bo the machine is much lower than that for rubbing, making the machine more manageable than the known machine.

Die Verwendung von solchen Walzen zum Einwalzen von Rohren in Röhrenkessel 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.The use of such rolls for rolling tubes in tubular boilers and heat exchangers is known in and of itself. In this known method, the holes in the tube plate into which the Rolled tubes are drilled with a larger diameter than the outer diameter of the tubes.

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, Seile 337 und 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. Damit ergibt sich ein weiterer Vorteil durch das erfindungsgemäße Verfahren. Mit diesem Verfahren ist es weiter möglich, Grenzbeanspruchungen der Lochleibung besser zu beherrschen.During the rolling process, the tubes are expanded and completely fill the hole in the tube sheet. In contrast to the rolling process when rolling the tubes of tube boilers, as z. B. in that Book "Fundamentals of chemical engineering" :, Volume 4, "Heat exchangers", Arau and Frankfurt 1959, cables 337 and 338, the material learns from Segmented sheets (usually carbon steel or siliconized steel) in the area of the hole wall through the Rolling process a compaction and a work hardening, either the use of sheet metal lesser Strength or a smaller number of fitting bolts allowed. With the same number of bolts, it is also conceivable that the Reduce the dowel diameter. This results in a further advantage of the invention Procedure. With this method, it is also possible to better reduce the limit stresses on the embedment dominate.

Ein.: Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine von einer Antriebsmaschine angetriebene konische 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. y, Ein .: The device for carrying out the method according to the invention is characterized by a conical spindle driven by a drive machine, on which a cylindrical hollow body with a smaller diameter than the fitting holes is arranged, which has recesses on its circumference which run obliquely to the axial direction, in which rollers whose diameter diminishes slightly in the longitudinal direction towards the center of the spindle, are arranged to be rotatable, with the diameter of the circle over the outer surfaces of the rollers corresponding to the final diameter of the recess achieved. As a result, the rollers inevitably move in helical lines along the depth of the recess. y,

Weitere Einzelheilen und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind aus den beiden Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigtFurther details and features of the invention The method and the device for performing this method are made up of the two Refer to drawings. It shows

F i g. 1 eine Ansicht eines Schichtpolläufers, F i g. 2 einen Schnitt durch einen Schichtpolläufer,F i g. 1 shows a view of a stratified pole rotor, FIG. 2 a section through a stratified pole rotor,

Fig. 3 eine schematische, überhöhte Darstellung der Lage der einzelnen Bleche an einer Ausnehmung undFig. 3 is a schematic, exaggerated representation of the Position of the individual sheets on a recess and

F i g. 4 eine Ansicht der für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Vorrichtung.F i g. 4 shows a view of the device required for carrying out the method.

In der Zeichnung ist mit 1 der aus versetzt gegeneinander angeordneten Blechsegmenten bestehende Schichtpolläufer bezeichnet, während mit 2 die zugehörige Preßplaüe bezeichnet ist. Mit 3 ist eine der Ausnehmungen im Schichtpollaufer bezeichnet, während mit 4 ein Preßbolzen mit Muttern 5 bezeichnet ist. Die einzelnen Blechsegmente sind gegeneinander versetzt auf einem Rotorstern 6 angeordnet (siehe Fig. 1) und weisen an ihrem äußeren Umfang schwalbenschwanzförmige Ausnehmungen 7 auf, in welche uie Pole 8 eingesetzt sind.In the drawing, the number 1 consists of sheet metal segments arranged offset from one another Layered pole runners are referred to, while the associated press plate is denoted by 2. With 3 is one of the Designated recesses in the layer pole runner, while a press bolt with nuts 5 is designated with 4. The individual sheet metal segments are offset from one another on a rotor star 6 (see Fig. 1) and have dovetail-shaped recesses 7 on their outer circumference, in which uie pole 8 are used.

Die in Fig.4 dargestellte Rohrwalze besteht im wesentlichen aus einer konischen Spindel 11 mit einem Anschlußstück 11.1, auf welches 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. Der zylindrische Hohlkörper 12 weist an seinem Umfang eine Anzahl von scfiräg zur Längsachse verlaufenden Ausnehmungen 13 auf, in welche Walzen 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 gesamter Länge den gleichen Durchmesser aufweist. Die Längsachse der Ausnehmungen 13 bilden mit der Längsachse der Spindel 11 einen Winkel *. Der die Oberflächen der Walzen 14 berührende Kreis weist den gleichen Durchmesser auf wie der Durchmesser der aufgeweiteten Ausnehmungen 3 des Schichtpolläufers.The tube roller shown in Figure 4 consists in essentially of a conical spindle 11 with a Connector 11.1, on which the prime mover, such. B. a mobile electric motor or a Air motor, can be attached. The cylindrical hollow body 12 is placed on the spindle 11, the outside diameter of which is smaller than the diameter of the recess 3 to be expanded. The cylindrical one Hollow body 12 has on its circumference a number of recesses running parallel to the longitudinal axis 13 on, in which rollers 14 are used, the diameter of which is towards the middle part of the hollow body 12 to reduce in the same way as the angle of the conical spindle 11 with its longitudinal axis, whereby the around the outer surfaces of the rollers 14 placed circle over the entire length of the same diameter having. The longitudinal axis of the recesses 13 form an angle * with the longitudinal axis of the spindle 11. Of the the surfaces of the rollers 14 touching circle has the same diameter as the diameter of the widened recesses 3 of the layer pole runners.

Die konische Spindel 11 weist an ihrer dem Anschlußstück 11.1 zugewandten Partie ein Gewinde 15 auf, in welches Muttern 16 eingeschraubt sind. Gegen die Mutter 16 stützt sich ein Längskugellager 17 ab.The conical spindle 11 has a thread 15 on its part facing the connecting piece 11.1 on which nuts 16 are screwed. A longitudinal ball bearing 17 is supported against the nut 16.

Beim Einwalzen wird die Spindel 11 in eine der Ausnehmungen 3 des Schichtpolläufers eingeführt und in Drehung versetzt. 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.When rolling in, the spindle 11 is inserted into one of the recesses 3 of the stratified pole rotor and set in rotation. The rollers 14 are thereby moved outwards through the conical shaft of the spindle 11 pressed and by the frictional engagement with the spindle 11 in Offset. The rollers 14 migrate through the rotation on the conical spindle 11 in the direction the center of the hollow body 12 on the larger spindle diameter, whereby the diameter of the the outer surfaces of the rollers 14 touching circle is enlarged and a widening of the recess 3 takes place until the hollow body 12, which is displaceable in the longitudinal direction, rests against the longitudinal ball bearing 17. By adjusting the longitudinal ball bearing 17 in the longitudinal direction, the diameter of the Set recess 3 within certain limits.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Working method for the production of a layer pole rotor of an electrical machine, with on stacked sheet metal segments, which are pressed together by layer bolts, overlap several times on a rotor star are, which the latter are used in recesses of the sheet metal segments with very little play, characterized in that that the recesses in the stacked sheet metal segments by means of rolling one of a cylindrical body with inlaid on the periphery of the cylindrical body conical rollers existing device can be brought to the exact size.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by one of a drive machine driven conical spindle (ti), on which a cylindrical, one smaller diameter than the fitting holes having hollow body (12) is arranged, which on its circumference has recesses (13) running obliquely to the axial direction, in which rollers (14), the diameter of which decreases slightly in the longitudinal direction towards the center of the spindle, rotatable are arranged, the diameter of the circle laid over the outer surfaces of the rollers (14) corresponds to the final diameter of the recess (3).