DE3100155A1

DE3100155A1 - Rotor fuer eine elektromaschine und verfahren zur herstellung des rotors

Info

Publication number: DE3100155A1
Application number: DE3100155A
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-01-07
Filing date: 1981-01-07
Publication date: 1981-12-10
Also published as: JPS631012B2; GB2067850B; JPS5698349A; GB2067850A; US4377762A

Description

~⁵~ 31001.5·

HITACHI, LTDo₅ Tokyo
Japan

Rotor für eine Elektromasehine und Verfahren zur Herstellung des Botpjs

Diu Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren nach cun Oberbegriffen der -Ansprüche 1 bzw» 8.

Die Erfindung betrifft insbesondere einen Rotor für eine Elektromaschine, etwa eine Lichtmaschine für Kraftfahrzeuge, wobei der Rotor eine Welle und mehrere hiermit verbundene Kerne hatο

Bei Verfahren zur Befestigung von Kerngliedern an einer Welle, die den Rotor einer Elektromaschine bilden, wurde bisher ein Verfahren angewendet, bei dem insbesondere zur

Erzielung einer hohen Befestigungskraft die Welle mit einer Rändelung versehen ist, die in die Kernglieder gepresst wird. Bei diesem Verfahren wirkt beim Einpressen eine hohe axiale Kraft (3i5 bis 5 t) auf die Welle, die leicht verbogen wird. Dieses Verbiegen verursacht eine Verkürzung der Lebensdauer der Elektromaschine und erzeugt Geräusche. Zusätzlich dringen die Kernglieder nicht ausreichend in die Eändelung ein, so dass keine hohe mechanische Verbindungskraft (Drehmoment) erzielt wird. Ferner besteht der Nachteil, dass der Widerstand gegen eine axiale Beanspruchung gering ist, d. h. dass die Abscherbruchlast gering ist. Dies ergibt das Problem, dass die Kernglieder unter Erzeugung von magnetischen Schwingungsrauschen in axialer Richtung schwingen.

In der US-PS 3 603 825 ist eine Kotorkonstruktion vorgesehen, bei der die Verbindung zwischen einer Welle und Rotorsegmenten durch das Vorsehen einer Kerbverzahnung auf wenigstens einem Teil der Welle erfolgt. Diese Kerbverzahnung kann die jeweiligen Elemente des Rotors aufnehmen und befestigen.

Es gibt ein weiteres Befestigungsverfahren, bei dem die Welle in ähnlicher Weise wie beim vorhergehenden Verfahren gerändelt ist und Ringnuten an den den Endflächen der Rotorkerne entsprechenden Stellen vorgesehen sind. Die Rotorkerne und ein Joch werden auf die Welle gepresst. Die Endteile der Rotorkerne werden danach so verstemmt, dass ringförmige Ecken, gebildet durch die Seitenflächen und die gesamte Fläche der Rotorkerne, in die Ringnuten gedrückt werden. Hierdurch wird die Welle am Lösen in axialer Richtung gehindert. Nach diesem Verfahren ist der Widerstand gegen axiale Belastung gegenüber den vorher angegebenen Verfahren etwas verbessert, aber immer noch unzureichend.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Welle, einer Befestigungskonstruktion und eines Befestigungsverfahrens, wonach beim Befestigen von Kerngliedern einer Elektromaschine

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an einer Welle keine Biegegefahr für die "Welle besteht, die mechanischen Verbindungskräfte in Drehrichtung und axialer Richtung hoch sind und die Kernglieder in enger Berührung miteinander stehen=

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch die Gegenstände der Ansprüche 1 bzwο 8«,

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der UnteraBsprüche«

Ein kennzeichnendes Merkmal der Erfindung besteht in einer Konstruktion mit einer Welle, die mit mehreren sich in Längsrichtung erstreckenden Vorsprüngen versehen ist, und mit Gliedern einschliesslich Rotorkernen, deren Material einen geringeren Verformungswiderstand als das Material der Welle hat und die derart plastisch auf die Welle gepresst werden, dass sie diese eng berühren, wobei etwas einwärts von einer Endfläche wenigstens eines der Glieder eine Ringnut vorgesehen ist» flach dem Einsetzen der Welle in die Kernglieder wird ein Teil des einen dex- Kernglieder vollständig in die Ringnut gefüllt und passt eng in diese, wobei die Kernglieder axial vorgespannt werden«.

Ax;! Ie Verbindungskräfte zwischen der Welle und den Kernglied^ m werden hauptsächlich in den engpassenden Teilen erzielt, wobei in Verbindung hiermit sich die- Welle auf Grund eines Drucks nicht biegt und ein hohen lceeloEioment erzielt wird«,

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben«. Darin zeigt:

Figo 1 einen Längsschnitt einer Wechselstromlichtmascliine mit rotierendem Feld für Kr- aft fair? ζ enge gemäss einer Ausführungsform der Erfindung; 5

Pig. 2 einen Längsschnitt im Detail der Eotorkerne von Jig. 1;

Fig. 3 ein Verfahren zum Formen von VorSprüngen an der Welle von Fig. 2;

Fig. 4- einen Querschnitt einer Welle;

Fig. 5 einen Längsschnitt von an der Welle befestigten Rotorkernen ;

Fig. 6 eine erläuternde Darstellung bezüglich der Stellungen von Ringnuten, die in ähnlicher Weise in der Welle auszubilden sind;

Fig. 7 sin Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des Rotors von Fig. 2;

Fig. 8 einen Querschnitt mit einer detaillierten Darstellung der Vorsprünge;

Fig. 9 ein Diagramm mit einer Darstellung der Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom und der inneren Restkraft zwischen einem Joch und den Rotorkernen;

Fig.10 ein Diagramm mit einer Darstellung der Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom und der Drehzahl;

Fig.11 ein Diagramm mit einer Darstellung der Beziehung zwischen dem magnetischen Rauschen und der Drehzahl;

Fig.12 ein Diagramm mit einer Darstellung der Beziehung zwischen dem magnetischen Rauschen und der inneren Restkraft;

Fig.13 einen Längsschnitt eines Rotors nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

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Fig„14 und 15 (jeweils einen Längsschnitt von Kerngliedern nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig_o16 und 17 jeweils einen Längsschnitt eines Rotors nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Pigο18 einen Längsschnitt eines Teils einer Welle.

1 zeigt einen Längsschnitt einer Wechselstromlichtmaschine mit rotierendem Feld für Kraftfahrzeuge nach einer Ausführungsform der Erfindungο

Die Lichtmaschine hat zwei Gehäuse 1 und 2, zwischen denen ein Stator kern 3 gehalten wird» Eine Welle 4 wird über Lager 5 und 6 von den Gehäusen 1 und 2 getragen« Ein Joch 7 und Rotorkerne 8 und 9$ die den Kernteil eines Rotors bilden, sind an der Welle 4 befestigt» In den Aussenumfangsteilen der Rotorkerne 8 und 9 sind Klinken 81 und 9Ί so ausgebildet, dass sie in die gegenüberliegenden Klinken eindringen«. Das Material der Rotorkerne 8 und 9 benötigt einen geringeren Formungswiderstand als das Material der Welle 4» Bei der Ausführungsform besteht die Welle 4 aus Kohlenstoffstahl mit 45 % Kohlenstoff (S45C), während die Rotorkerne 8, 9 und das Joch 7 aus niedriggekohltem Stahl oci^r Weicheisen bestehen» Um das Joch 7 ist eine Feld-= wiCKi"ing 10 gewickelt» Elektrischer Strom wird von aussen her über einen Schleifring 11 und eine Bürste 12 zugeführt. Es besteht ein Magnetfluss W „ Der Rotor wird gegen die Magnetkraft durch eine mechanische Kraft gedreht, die auf eine an der Welle 4 vorgesehene Riemenscheibe 100 ausgeübt

Gemäss Fig_o 2 ist die Welle 4 mit Ringnuten 13 und 14 in der Nähe der Endflächen 82 und 92 der Rotorkerne 8 bzw» 9 versehene Die Welle 4 ist auch mit VorSprüngen 18 versehen, die über einen Bezugskreis (Aussendurchmesser) ragen, da-

zwischen tlmfangsintervalle aufweisen und sich in Längsrichtung erstrecken.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt der Welle 4 und ein Herstellungsverfahren zum Formen der Vorsprünge 18 der Welle 4

Bezüglich der Querschnittsform sind acht Vorsprünge 18 vorgesehen, die über dem Bezugskreis 17 (Aussendurchmesser) ragen und sich in Längsrichtung erstrecken. Erwünscht ist ein Scheitelwinkel ß der Vorsprünge im Bereich von 60°-100°, während ihre Höhe ΔH im Bereich von 0,15-0,40 mm liegt.

Zur Herstellung von Vorsprüngen 18 mit derartigen Bedingungen müssen Presstempel 18A und 18B so ausgebildet sein, dass gemäss Fig. 3 θ^ i^{n der!}· Bereich von 12°-30° fällt, während der Kantenwinkel α in den Bereich von 95°-12O° fällt. Punkte S^ und S„ auf der Welle 4 sind die dem Winkel

Θ , entsprechenden Stellen, an denen die Presstempel 18A₁ 18B mit der Berührung der Welle 4 beginnen.

Die Biegung nach dem Einpressen der auf diese Weise geformten Welle 4 hat einen Wert von etwa 1/8 im Vergleich mit der Biegung nach dem Einpressen basierend auf dem Rändelungseinpressverfahren, das bisher bekannt war und bei dem die Höhe des VorSprungs gegenüber dem Bezugskreis 0,30 ~ 0,40/2 mm beträgt. Konkret beträgt der erstere 0,003-0,01 mm, während der letztere 0,025-0,06 mm beträgt. Eine Welle mit einer derartigen Höhe des nach dem Rändelungseinpressverfahren geformten Vorsprung macht die Einpressbelastung doppelt so gross oder grosser im Vergleich mit dem Verfahren nach der Erfindung.

Die Welle 4 kann aber VorSprünge oder Ränderlungen 18D verwenden, die durch ein Rändelungsverfahren gemäss Fig. 4 anstelle der Vorsprünge 18 geformt werden. In diesem Fall beträgt die Höhe Δ Ha der Vorsprünge oder Rändelungen 18D

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gegenüber dem Bezugskreis 0,13 ^ 0,17/2 mm« Die Welle 4 kann in die Rotorkerne mit minimaler Biegung eingepresst werden, die beispielsweise etwa innerhalb demselben Wert wie bei den in Fig_o 3 dargestellten Vorsprängen 18 liegt.

In Verbindung mit Fig_o 5 werden die Einzelheiten der Umgebung der Ringnut 13 beschrieben_o Eine Darstellung der Vorsprünge 18 der Welle 4 fehlt in Figo 5„

Der Durchmesser D^ der Welle 4 ist gleich oder etwas kleiner als die Durchmesser D_? und D^ von hohlen Teilen 73 und 83₅ 93 des Jochs 7 bzw» der Rotorkerne 8, 9° Vorzugsitfeise liegt eine Spielpassung zwischen den hohlen Teilen und dem Bezugskreis der Welle 4 vor» Wenn auch je nach den Materialien und den Anwendungen ein Passitz ohne weiteres anwendbar ist, so bildet die Passung, bei der eine grosse Einpresskraft beim Einsetzen der Welle 4 in die hohlen Teile 73, 83? 93 benötigt wird, einen Faktor für die Biegung der Welle 4 und ist daher ungünstig»

Die Ringnut 13 hat eine Breite T, während ihre Tiefe sweckmässig entsprechend der Abscherfestigkeit gewählt wird, die für den Verbindungsteil in axialer Richtung erforderlich ist«, Die Ringnut 13 hat vorzugsweise eine Tiefe h^ von 0,2-1,O mm und einen Neigungswinkel a^ ihrer Seitenfläche von 30 -70 , vorzugsweise etwa 45°» Wenn die Tiefe h^ der Ringnut 13 übermässig stark erhöht wird, wurde gefunden, dass eine derartige Zunahme die Verbindungskraft zwischen den Gliedern nicht merklich erhöhte

Das Bezugszeichen s bezeichnet den Abstand vorn Grund einer Ausnehmung 19 in der Endfläche 82 des Rotorkerns sur Ringnut 135 während das Bezugszeichen b die Breite vom Aussea.™ umfaag dor Welle 4 zum Aussenumfangsende der Ausnehmung 19 bezeichnet» Das Verhältnis s/b hat einen gewünschten Bereich=

— 1? —

Fig. 6 zeigt das Ergebnis der Beziehung zwischen dem Verhältnis s/b und der axialen Abscherbruchlast, wie es experimentell gefunden wurde (D,- = D~ = D₅. = 17 mm, b = 2,5 mm, Nutbreite T = 3₅O mm, hy, = 0,35 mm, ou = 4-5°) Rotorkernwanddicke: 10 mm). Wenn das Verhältnis s/b gross ist, nimmt der Reibungsverlust für den Fall zu, dass ein Teil des Rotorkerns auf Grund der plastischen Formungsarbeit fliesst, v/obei ein Teil des Rotorkerns nicht ausreichend in die Ringnut eingepasst werden kann und keine grosse axiale Abscherkraft erzielt werden kann. Wenn umgekehrt der Grund der Ausnehmung 19 innerhalb des Endes der Ringnut 13 oder 14- zu liegen kommt, d. h. wenn s auf der Minusseite liegt, füllt ein Teil des Rotorkerns die Ringnut nicht aus und kann eine grosse axiale Abscherlast nicht erzielt xverden. In der praktischen Anwendung sollte das Verhältnis s/b zweckmässig O - ■£ gemacht werden. Wenn z.B. bei dem in Fig. 1 gezeigten Generator b etwa 2-3 mm gemacht wird, so kann s etwa 0-2 mm gemacht werden.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines Verbindungsvorgangs nach der Erfindung.

Vorgesehen sind eine aufnehmende Form 21, eine eindringende Form 22a, ein unterer Pressbolzen 23a, ein oberer Pressbolzen 24, ein unterer Stempel 25a und ein oberer Stempel

Beim Verbinden xd.rd zum acht die Welle 4 in die Hohlräume der Kernglieder (Joch 7> Rotorkerne 8 und 9) unter einer Last von etwa 0,5-1,5 t eingepresst. Das Einsetzen der Welle 4 erfolgt beispielsweise durch einen derartigen Vorgang, dass die eindringende Form 22, der obere Stempel 26 und der Druckbolzen 24 aus den in Fig. 7 dargestellten Stellungen weiter angehoben werden, dass die Kernglieder in die aufnehmende Form 21 eingesetzt werden, dass der untere Teil der Welle 4 in die hohlen Teile der Kernglieder eingesetzt wird und dass danach die Welle 4 durch den oberen Pressbolzen 24 unter plastischer Verformung eingepresst wird,

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der sich, bei gleichzeitiger !Führung durch, den oberen und den unteren Stempel 26 bzw= 25 absenkt»

Danach, werden der Rotorkern 8, das Joch. 7 und der Rotorkern 9 durch eine Feder 27 einer Vorbelastung unterworfen. Demnach, kommen die Berührungsflächen 84 und 94 zwischen den jeweiligen Rotorkernen 8 und 9 und dem Joch 7 i& enge Berührung» IiLe 'Vorbelastung erhält eine Grosse, bei der eine Vorspannung 0"_o gleich dem Verformungswiderstand Θ"^ des Materials in den Rotorkernen 8 und 9 erzeugt wird. Die Vorbelastung kann beispielsweise etwa 20-30 t betragen, wenn das Joch 7 einen Innendurchmesser von 17 nna und einen Aussendurchmesser von 42 mm hat»

Andererseits wird die Welle 4 zwischen den Druckbolzen 23 und 24 so gehalten, dass die Ringnuten 13 und 14 eine vorgegebene Positionsbeziehung gegenüber den Rotorkernen 8 und 9 haben«

In diesem Zustand wird die Endfläche 82 des Rotorkerns 8 durch den unteren Presstempel 25 so gepresst, dass die Verformungsspannung & ^ grosser als der Verformungswider-stand 6Γ,, ist und ein plastisches i'liessen erzeugt wird, das einen Teil des Rotorkerns in die Ringnut 13 fliessen läf -t₉ hierdurch werden der Rotor 8 und die Weile 4 miteinanu\r verbundene Die Arbeit wird in kaltem Zustand ausgeführt*

S¹Ur den !'all, dass die Innen- und Aussendurchmesser des Jochs 17 mm bzwο 42 mm sind, können die ausgeübten Drücke für das Verbinden auf Grund der plastischen Verformung 20 t oder dgl» betragen=

Der Rotorkern 8 wird einer Vorspannung &q ausgesetzt und. wird folglich bei Druckausübung durch den unteren Pressstempel 25 daran gehindert, sich vollständig radial nach

aussen zu strecken, wobei nur sein der Ringnut nahegelegener Teil eine lokale Erhöhung der Spannung S" ρ erfährt. Demnach kann dieser Teil des Rotorkerns 8 wirksam in die gesamte Eingnut fliessen.

Im Anschluss daran wird die Endfläche 92 des Rotorkerns 9 in ähnlicher Weise durch einen oberen Presstempel 26 gepresst zur Verbindung des Rotorkerns 9 mit der Welle 4.

Gemäss dem Verbindungsverfahren der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung, wirkt in axialer Richtung der Welle 4 beinahe keine Kraft, wenn die Welle 4 in den hohlen Teil des Jochs 7 und der Rotorkerne 8, 9 bepresst wird. Beim . Rändelungseinpressverfahren nach dem Stand der Technik, bei dem die Höhe der Vorsprünge gegenüber dem Bezugskreis 0,30 ~ 0,40/2 mm beträgt, ist im Fall von Fhahrzeuglichtmaschinen eine Einpresskraft von 3₅5-5 t erforderlich, während nach dem Verfahren der Erfindung eine Kraft von 0,5-1,5 t oder weniger ausreicht. Demnach ist das Verbiegen der Welle auf Grund des Einpressens kaum zu befüroh-ten.

Fig. 8 zeigt einen Detailschnitt in Nähe der Vorsprünge nach dem Einsetzen in die Kernglieder. Das Glied des Rotorkerns 8 oder 9 befindet sich auf der gesamten Oberfläche in enger Berührung mit dem Vorsprung 18.

In ähnlicher Weise befinden sich die durch Rändeln hergestellten Vorsprünge 18D, deren Höhe geringer ist, ebenfalls in enger Berührung mit den Kerngliedern.

Gemäss dem Verbindungsverfahren nach der Erfindung gemäss Fig. 5 fixessen die Rotorkerne 8 und 9 in die gesamten Ringnuten 13 und 14. Folglich werden die axialen Abscherbruchlasten gross.

Die folgende Tabelle gibt Versuchsergebnisse von Verbindungskräften usw. beim Verbindungsverfahren nach der Erfindung

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gemäss Pig» 1 und 2 und nach dem Verbindungsverfahren nach dem Stand der Technik an (B, C; Durchmesser D^ der Welle 4 = 17 mm)ο Beim bisherigen Verbindungsverfahren (B) ist eine Welle gerändelt und wird in die Hohlräum© der Kernglieder gepresst, während beim bisherigen Verbindungsverfahren (C) eine Welle mit einer Rändelung und mit Ringnuten an beiden Enden hiervon in die Hohlräume der Kernglieder gepresst wird» Danach werden die den Eingnuten entsprechenden Randteile der Kernglieder verquetscht=

Verbindungs- (A) Erfindung (B) Stand der (C) Stand der verfahren Technik Technik

Gegenstände

(1) Einpresskraft der WeI- 0,5 -1,5t 3,5 - 4,5 t 4,0 - 5,0 t Ie

(2) Axiale Abscherbruch- 13 - 18 t 8 - 11 t 3,5 - 4,5 t last

(3) Biegung

der Welle 0,003 - 0,01 mm 0,025 - 0,06 mm 0_?025 - 0,06mm

(4) Drehmoment des Ro- 35 - 40 m kg 8 - 12 m kg 15 - 20 m kg tor kern s

Iiun werden gemäss dem Verbindungsve>rfahren nach der Erfindung die Rotorkerne mit der Welle in dem Zustand verbunden, in u^m die Vorbelastung auf das Joch und die Rotorkerne ausgeüLt wird» Folglich bleiben sogar nach dem Verbinden zwischen den Berührungsflächen des Jochs und des Rotorkerns axiale Kräfte übrig _a Die restliche Axialkraft erreicht 6-8 t_? wenn der Durchmesser der Welle 4 17 mm und der Aussendurchmesser des Jochs 7 42 mm betragen» Diese Kraft beträgt dagegen nur 0-0,5 t oder dgl» beim bisherigen System (B) und nur 0,5-1,5 t oder dgl= beim bisherigen System (G)₀ Diese Tatsache, dass grosse Restaxialkräfte durch aas Verbindungsverfahren nach der Erfindung erzeugt werden, macht das Ausmass der engen Berührung der Berührungsflächen zwischen den Rotorkernen und dem Joch sehr gut und bewirkt eine

Erhöhung des elektrischen Ausgangs und eine Verringerung des magnetischen Rauschens, wie sie bei einer Verringerung des magnetischen Widerstands zu beobachten sind.

Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom und der inneren Restkraft in axialer Richtung zwischen dem Rotorkern und dem Joch. Eine verii/endete Maschine ist von der in FiG- 1 gezeigten Bauart und auf 5000 U/min und 50 A ausgelegt. Bei einer Drehzahl von 1250 U/min und einer Spannung von 14 V und wenn die innere Restkraft in einem Bereich von geringen Werten von höchstens etwa 3 t liegt, beträgt der Ausgangsstrom 21 A, während der Ausgangsstrom auf 24 A ansteigt, wenn die innere Eestkraft 6 t übersteigt. Das heisst, der Ausgangsstrom steigt auf Grund lediglich des Unterschieds der Verbindungsverfahren um 14 Yo an. Gemäss i?ig. 10 hält diese Beziehung im gesamten variierenden Bereich der Drehzahlen, eines Fahrzeugmotors an. Das heisst, gemäss dem durch eine ausgezogene -i-dnie dargestellten Verbindungsverfahren nach der Erfindung steigt der elektrische Ausgang, verglichen mit dem durch eine gestrichelte Linie dargestellten nach dem Stand der Technik, um 10 und einige Prozent an.

Andererseits wird die Beziehung zwischen der Drehzahl und dem magnetischen Rauschen des Generators die in Fig. 11 gezeigte. Eine gestrichelte Linie gibt das durch das Verbindungsverfahren nach dem Stand der Technik (B) erzielte Ergebnis an, wobei die Spitzenwerte des Rauseiiens in der iVahe von 3300 U/min und 7000 U/min (103 dB) auftritt. Dagegen treten bei dem Verbindungsverfahren nach der Erfindung derartige Spitzenwerte nicht auf, was durch eine ausgezogene Linie dargestellt ist (95 dB bei 7000 U/min). Dies ist dadurch bedingt, dass gemäss Fig. 12 das magnetische Rauschen abnimmt, wenn das Ausmass der engen Berührung zwischen den Berührungsflächen der Rotorkerne und des Jochs ansteigt. Gemäss dem Verbindungsverfahren nach der Erfindung ist eine Verringerung des Sauschens um etwa 8 dB (8 %) in Nähe der Drehzahl 7000 U/min möglich.

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Eine in Pig. 13 gezeigte weitere Ausführungsform der Erfinrluxi betrifft einen Hotor, bei dem zwei Kotorkerne oB und 9B auch, als Joch. dienen_o Die beiden Rotorkerne SB und SB sind durch dasselbe Verfahren wie bei der Ausführungsform von Pig. 1und 2 mechanisch starr an der welle 4 befestigt. Zwischen den Berührungsflächen 85 der Rotorkerne 8B und 9B bleibt selbst nach dem Verbinden eine grosse axiale Kraft übrig, so dass hervorragende elektrische Eigenschaften erzielt werden und das magnetische Rauschen geringer ist.

G-emäss einer in Pig» 14 gezeigten weiteren Ausführungsform der Erfindung x^erden die Rotorkerne 8C und 90 vorher derart verformt, dass sie an ihren hohlen Teilen 83 und 93 um den von einem Joch 7 abstehen= d beträgt 0,1-1,0 min, vorzugsweise 0,2-0,8 mm»

f
Wenn die Rotorkerne somit um 0 vom Joch 7 entfernt werden, kann das Ausmass der engen Berührung zwischen rl en Berührungsflächen 84 und 94 des Jochs 7 und den Rotorkernen 80, ^G nach dem Verbinden noch weiter verbessert werden»

Dies ist insbesondere dann wirksam, wenn ein Material mit geringem Verformungswiderstand für die Rotorkerne 8C und gewählt wirdο Lies ist z. B₀ der PaIl₅ bei Anwendung eines nierisig gekohlten Stahls für die .Rotorkerne 80 und SiC₉ wobei das xempern zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften zur Verringerung des Verformungswiderstands ausgeführt wird» Wenn die Rotorkerne 80, 90, die auf diese Weise aus einem Material mit geringem Verformungswiderstand hergestellt sind, vor dem Verbinden einer Vorbelastung ausgesetzt werden, werden die nicht au Joch 7 anliegenden äusseren ¹IeIIe der Iioi;orkerne 80, 90 verformt, wobei die Berührungsdrücke zwischen den Berührungsflächen mit dem Joch nicht ausreichend ansteigen.

Anstatt die Rotorkernseite von einem Joch 7 abstehen zu

lassen, kann auch die Jochseite am den Betrag ϋ von den r.otorl-~rnen 8, 9 entfernt vorher ausgenommen werden, vgl-ii^o IS

Die abstehende Fläche der Ausnehmungsflache kann aus einer ebenen Fläche bestehen, die einen vorgeschriebenen Neigungs ■winkel gegenüber einer zu ihrer Achse senkrechten Ebene bildet. Sowohl das Joch 7^ als auch die Rotorkerne 6, ^;j können mit den abstehenden Flächen und den ausgenommenen Flächen versehen

Eeide Berührungsflächen 85 der beiden Rotorkerne 8B, 93 der Ausführungsform von Fig. 13 können geneigt sein.

Wenn auch alle oben beschriebenen Ausführungsforiuen Beispiele für Generatoren sind, kann die Erfindung Eelbstverstündlich auch bei Elektromotoren ähnliche Konstruktionen angev/endet werden.

Fig. 16 zeigt ein Beispiel, bei dein die Erfindung bei der Verbindung zwischen dem Rotorkern und der Welle eines Elektromotors angewendet ist. Eine mit Vorsprüngen 18 versehene Welle 4 wird in einen hohlen Teil eines laminierten Kerns 720 gepresst. Während der Druckausübung am laminierten Kern ',','-Ό von decsen beiden Enden her, werden !'eile von ringförmigen Anschlägen 722 und 724 auf Grund der plastischen Verformung zum Fliessen in Ringnuten 13 und 14 gebracht, die etwas ausserhalb der beiden Knden 'les Rotorkerns ausgebildet sind. Hierdurch wird der laminierte Kern 720 mit der Rotorwelle 4 verbunden.

Bei einer in Fig. 17 gezeigten Ausführungsform ist ein ■flansch 726 einstückig mit einer Welle 4B ausgebildet, wobei ein laminierter Kern 720 in Pfeilrichtung auf die Welle 4B gepresst wird, wonach ein ringförmiger Anschlag 724 plastisch verformt wird, um einen Teil von ihm zum Fliessen in eine Ringnut 14 zu bringen. Hierdurch werden die Welle 4B und der laminierte Kern 720 verbunden.

Das Kernglied (oder der Anker) können auch eine von eier Form der Rotorkerne und Joche gemäss den AusführungslOrmen ab-

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weichende Form haben» Wenn auch unter den Bestandteilen acc Kernglieds die in der Nähe beider Enden befindlichen Bestandteile eine gewisse bteifheit wie die in den Ausfuhrimgsformen erläuterten Kotorkerne haben, werden die auf dem Verbinden mit der ausgeübten Vorbelastung beruhenden wirkiuigen nicht zufriedenstellend erzielt»

In Anbetracht der Form der Kingnut 15 können mehrere ringförmige VorSprünge I3A in einer Ringnut gemäss Pig. 18 vorgesehen werden» In diesem Fall haben vorzugsweise die Tiefe nvj der Ringnut 'Y'j und die Höhe h des Vorsprungs IJA grob die folgende Beziehung:

^hi 7

T ^{= 11 =} S" ^hi

Wie oben ausgeführt, wird gemäss der Erfindung zum Befestigen eines Kernglieds an einer Welle eine Ringnut an einer Stelle der Welle vorgesehen, die einer etwas einwärts von der Endfläche des Kernglieds gelegenen Stelle entspricht, wobei ein Teil des Kernglieds durch Pressen ihrer Endfläche so in die Ringnut eng eingepasst wird, dass die Welle und das Kernglied starr miteinander verbunden sindo Ferner vier den in einem Zustand, in dem zwischen dem Joch und den Rotorker^en Vorbelastungen ausgeübt werden, die Rot or kerne mit der Welle so verbunden, dass zwischen den Berührungsflächen des Jochs und der Rotorkerne axiale Kräfte sogar nach dem Verbinden üblich bleiben» Dies ergibt eine Verbesserung des elektrischen Ausgangs und eine Verringerung des magnetischen Rauschens» Bei einem Einpreßvorgang kann eine Einpressbelastung die Hälfte oder weniger als diejenige des bisherigen Rändelungseinpressverfahrens betragen, wobei das Verbiegen der Welle nur den geringen Betrag von etwa 1/3 aufweist«.

BAD ORIGINAL *'

Claims

;tz-l;amprecht-beits

Mr. W

680-31.842P 7. Jan. 1981

An sp rü ejig^

IEotor für eine ElektromascMne,
^-—S gekennzeichnet

- durch eine Welle (4) mit mehreren axialen Vorsprüngen und mit wenigstens einer in Umfangsrichtung ausgebildeten Ringnut (13 9 14-) und

- durch mehrere Glieder (7-9) mit Botorkernen (8, 9) und jeweils mit hohlen Teilen, die die Welle (4) durch ein Metallf Hessen der Glieder (7-9) starr aufnehmen ₉

- -wobei ein Teil einer Aussenseite (82; 92) eines

(8; 9) der Glieder (7-9) axial gepresst, vollständig in die Eingnut (13; 14) gefüllt und im wesentlichen in derselben Form wie die Eingnut (13; 14) geformt ist (z. B. ELg. 1, 2, 5).

Potor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- dass die Glieder im wesentlichen aus zwei .Rotorkernen (8, 9) und einem dazxtfischen angeordneten Joch (7) bestehen und

- dass die Aussenseiten (82, 92) der Eotorkerne (8, 9) axial gepresst und vollständig in die etwas innerhalb der Aussenseiten (82, 92) vorgesehenen Eingnuten (13, 14) gefüllt sind (Fig. 1, 2, 5).

68O~(16447-H75O8

3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Eotorkerne (8, 9) vor der Aufnahme der Welle (4-) derart verformt werden, dass die hohlen Teile (73) erweitert sind (Fig. 14).

4-, Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- dass das Joch (7) am hohlen Teil (73) dünner als am übrigen Teil ist (Pig. 15).

5. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Glieder aus zwei einander berührenden Rotorkernen (8B, 9B) bestehen und

- dass beide Aussenseiten der Rotorkerne (8B, 9B) axial gerpesst und vollständig in die Ringnuten (13j gefüllt sind, die in der Welle (4-) etwas innerhalb der Aussenseite der Rotorkerne (8B, 9B) vorgesehen sind (Fig. 13).

6. Rotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet

- durch einen die Welle (4·) aufnehmenden hohlen Anschlag (722; 724·), der axial gepresst und vollständig in die Ringnut (13; 14-) gefüllt ist (Fig. 16; 17).

7- Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Vorsprünge (18D) durch ein Rändelverfahren zwischen den Ringnuten (13, 14·) ausgebildet sind (Fig. 4).

8. Verfahren zum Herstellen eines Rotor einer Elektromaschine,

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gekennzeichnet

- durch Herstellen einer Welle,

- durch Versehen der V/eile mit mehreren axialen Vorsprüngen,

- durch Formen einer Ringnut, die sich an den Endteilen der VorSprünge in Umfangsrichtung erstreckt,

- durch Herstellen von den Rotorkern enthaltenden hohlen Gliedern, von denen jedes einen hohlen Teil hat, in dem die Welle aufgenommen ist,

- durch mit Pressitz erfolgendes .Einpressen der Welle in die hohlen Teile der Glieder unter Anwendung des Metallfliessens der Glieder und

- durch axiales Pressen eines Glieds um die Welle sum vollständigen Füllen der Ringnut der Welle mit Material der gepressten Glieder,,

9ο Verfahren nach Anspruch 8,
gekennzeichnet

- durch Ausüben einer axialen Vorbelastung auf die Glieder zum Einleiten von Spannungen in die Glieder,, die ein wenig geringer als die Spannungen sind, mit denen die Glieder verformt xierden»

1Oo Verfahren nach Anspruch 9
dadurch gekennzeichnet₅

- dass die Glieder zwei Rotorkerne und ein zwisehen den Rotorkernen angeordnetes Joch umfassen»

11«, Verfahren nach Anspruch 10,
gekennzei chnet

- durch vor dem Einsetzen der Welle in die Glieder erfolgendes Verformen der beiden Rotorkerne zur Erweiterung von deren hohlen Teilen»

12ο Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

- dass jede Seitenfläche des Jochs konkav geformt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Welle zwischen den Äussenseiten der beiden Rotorkerne gerändelt wird.

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