DE68915530T2

DE68915530T2 - Struktur und verfahren zur befestigung eines rotors radialer bauart an der ausgangswelle eines synchronmotors.

Info

Publication number: DE68915530T2
Application number: DE68915530T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tagami; Hiroyuki Fanuc Mansion Uchida
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1988-08-02
Filing date: 1989-07-17
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2009-07-18
Also published as: WO1990001825A1; EP0381769A4; JP2574007B2; EP0381769A1; JPH0241645A; EP0381769B1; KR900702623A; US5200662A; DE68915530D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundaufbau eines Radialtyp-Rotors und einer Ausgangswelle der im Oberbegriff des Anspmchs 1 genannten Art. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Verbundaufbaus.
Ein Verbundaufbau des oben genannten Typs, bei dem ein Radialtyp-Rotor fest auf einer Ausgangswelle dadurch gelagert wird, daß an den einander abgewandten Enden des Rotors Endplatten angebracht und die Endplatten an der Ausgangswelle fixiert werden, ist aus der EP-A1-0107317 bekannt.
Eine Schrumpfpassung stellt ein weiteres Verfahren zum festen Lagern eines Rotors auf einer Ausgangswelle dar. Ein noch weiteres Verfahren ist die Verwendung von Stiften zum Befestigen eines Rotors an einer Ausgangswelle. Die meisten Rotoren werden mit einem Imprägniermittel imprägniert, um das Spiel der Rotorkerne und der Rotormagneten relativ zueinander zu unterbinden.
Wenn der Rotor nach entweder dem Verfahren unter Verwendung einer Schrumpfpassung oder dem Verfahren unter Verwendung von Stiften zusammengebaut wird, bildet sich zwischen dem Rotor und der Ausgangswelle ein Spalt, ausgenommen die Endabschnitte des Rotors. Demzufolge biegt sich die Ausgangswelle innerhalb des Rotors durch, wenn auf die Rotoranordnung eine externe Kraft einwirkt. Das eine Schrumpfpassung verwendende Verfahren ist nicht in der Lage, einen langgestreckten Rotor für ein hohes Drehmoment an einer Ausgangswelle mit hoher Zuverlässigkeit zu befestigen, weil das Drehmoment von dem Motor nur über die beiden Vorder- und Hinterabschnitte, an denen der Rotor und die Ausgangswelle durch eine Schrumpfpassung miteinander verbunden sind, auf die Ausgangswelle übertragen wird, unabhängig von der Lange des Rotors, während das Ausgangsdrehmoment eines längeren Rotors größer ist als bei einem kürzeren Rotor.
Die GB-A-1008927 offenbart einen Verbundaufbau eines einstückigen Rotorkörpers und eine Ausgangswelle in einer dynamoelektrischen Maschine, wobei in den Spalt zwischen dem Innenumfang des Rotors und dem Umfang der Ausgangswelle ein Harz eingefüllt ist. Allerdings zeigt die Druckschrift nicht, wie das Harz in den Spalt zwischen der Ausgangswelle und den Rotor eingebracht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbundaufbau aus einem Rotor und einer Ausgangswelle anzugeben, der in der Lage ist, die Durchbiegung der Ausgangswelle zu verhindern und den Rotor mit hoher Zuverlässigkeit an der Ausgangswelle zu fixieren.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundaufbaus eines Radialtyp-Rotors und eine Ausgangswelle ist im Anspruch 6 angegeben.
Da das Vergußharz in den Spalt zwischen dem Innenumfang des Rotors und dem Umfang der Ausgangswelle eingefüllt und ausgehärtet wird, kann in der Praxis eine auf die Ausgangswelle einwirkende Biegekraft die Ausgangswelle nicht durchbiegen. Da das von dem Rotor erzeugte Drehmoment über das den Spalt ausfüllende Vergußharz über die gesamte Rotorlänge auf die Ausgangswelle übertragen wird, wird eine lokale Drehmomentkonzentration, nämlich die Drehmomentkonzentration in Abschnitten, die den einander entgegengesetzten Rotorenden entsprechend, vermieden. Damit handelt es sich bei dem Verbundausbau eines Rotors und der Ausgangswelle um einen Aufbau mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Drehmoment-Übertragungssicherheit.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Rotoranordnung, die dadurch aufgebaut ist, daß ein Rotor und eine Ausgangswelle erfindungsgemäß zusammengebaut sind,
Fig. 2 ist eine vergrößerte Teil-Querschnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 ist eine Teil-Querschnittansicht, die einen erfindungsgemaßen Verbundaufbau in einer Stufe der Fertigung veranschaulicht, und
Fig. 4 ist eine Teil-Querschnittansicht einer Rotoranordnung, die gemaß einem weiteren Verfahren hergestellt ist, welches sich von dem Verfahren nach Fig. 3 unterscheidet.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Ein Verfahren zum festen Verbinden eines Radialtyp-Rotors 12 mit einer in Umfangsrichtung abwechselnden Anordnung von Magneten 14 und Rotorkernen 16 an einer Ausgangswelle 10 wird ebenso wie ein nach dem obigen Verfahren erhaltener Verbundaufbau erläutert. Bei dieser Ausführungsform enthält der Rotor 12 vier Rotoreinheiten 12a, 12b, 12c und 12d mit jeweils einer vorbestimmten axialen Lange, die axial aneinandergrenzend angeordnet sind. Stäbe 18 sind zum Positionieren der Rotorkerne 16 an einer vorbestimmten radialen Position in Zusammenwirküng mit Endplatten 14 durch die Kerne 16 zum Halten der Magneten 14 eingeschoben. Wenn der relativ lange Rotor 12, der aus den vier Rotoreinheiten 12a, 12b, 12c und 12d besteht, welche von den Stäben 18 durchsetzt sind, an der Ausgangswelle mit Hilfe der Endplatten 26 befestigt wird. so bildet sich zwischen dem Innenumfang des Rotors 12 und der Ausgangswelle 10 ein Spalt. Die Mittellöcher der Endplatten 26, die an den einander abgewandten Enden des Rotors 12 vorgesehen sind, haben einen Durchmesser, der sich zum Lagern der Endplatten 26 auf der Ausgangswelle 10 durch schwachen Pressitz eignet. Die Ausgangswelle 10 wird mittels Presspassung in den an seinen entgegengesetzten Enden mit den Endplatten 26 versehenen Rotor 12 eingedrückt, indem eine geringe Kraft auf die Ausgangswelle 10 ausgeübt wird, bis die Ausgangswelle eine vorbestimmte axiale Position relativ zu dem Rotor 12 erreicht hat. Die Ausgangswelle 10 ist an einer vorbestimmten Stelle mit einer Nut 32 ausgestattet, die einen Einlaß 28 besitzt, welcher sich außerhalb einer der Endplatten 26 öffnet. Ein Vergußharzmaterial, beispielsweise Epoxyharz, wird über die Nut 32 zum Ausfüllen des füllen des Spalts mit dem Vergußharz in den Spalt zwischen dem Rotor 12 und der Ausgangswelle 10 eingespritzt.
Wenn das Vergußharz 24 durch den Einlaß 28 kontinuierlich in den Spalt zwischen dem Rotor 12 und der Ausgangswelle 10 eingespritzt wird, nachdem der Spalt bereits mit dem Vergußharz gefüllt ist, fließt das Harz 24 durch die Spalte zwischen den Magneten 14 und den Rotorkernen 16 und über die Oberfläche des Rotors 12. Wenn das Harz 24 einfach in den Spalt eingespritzt wird, steht das übergelaufende Harz 22' in der in Fig. 4 gezeigten Weise vor. Wie allgemein bekannt ist, ist zwischen dem Umfang des Rotors und demjenigen des Stators ein geringes Spiel vorhanden, und deshalb dürfen die Harzbeulen 22' nicht über einen Kreis hinaus vorstehen, welcher dem maximalen Rotordurchmesser entspricht. Um ein derartiges übermäßiges Vorstehen des übergelaufenen Harzes zu verhindern, wird der Rotor 12 mit einer zylindrischen Gehäuselehre 30 abgedeckt, wie es beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist, während das Harz 24 in den Spalt eingespritzt wird. Dann wird das überlaufende Harz 23 innerhalb eines Kreises gehalten, welcher dem maximalen Außendurchmesser des Rotors 12 entspricht, wie er in Fig. 2 gezeigt ist. Obschon das den Spalt zwischen dem Innenumfang des Rotors 12 und der Ausgangswelle 10 ausfüllende Harz nicht beobachtet werden kann, läßt sich das vollständige Ausfüllen des Spalts durch das Harz dadurch bestätigen, daß auf der Oberfläche des Rotors 12 der Austritt des Harzes festgestellt wird.
Wenn das so eingefüllte und ausgehärtete Harz in dem Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des Rotors 12 und der Ausgangswelle 10 vorhanden ist, unterliegt der Abschnitt der Ausgangswelle 10 zwischen einem Paar von die Ausgangswelle 10 abstützenden Lagern 20 keiner Durchbiegung. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird ein in dem Rotor 12 erzeugtes Ausgangsdrehmoment auf das in dem gefüllten Spalt ausgehärtete Harz 24 mit der erforderlichen hohen Zuverlässigkeit übertragen, weil der Innenumfang des Rotors 12 Polygonform aufweist. Die Zuverlässigkeit der Drehmomentübertragung an der kreisförmigen Grenze zwischen der Ausgangswelle 10 und dem Harz 24 ist geringer als an einer polygonförmigen Grenze, und deshalb ist es zu bevorzugen, die Oberfläche der Ausgangswelle, welche mit dem Harz 24 überzogen wird, durch Rändeln oder dergleichen zu bearbeiten. Bei der Festlegung der Form des in den Spalt eingefüllten und dort ausgehärteten Harzes 24 müssen die Konzentration mechanischer Beanspruchungen und thermische Beanspruchungen, die möglicherweise durch Temperaturschwankungen hervorgerufen werden, berücksichtigt werden, und der Rotor muß derart ausgelegt sein, daß das in den Spalt eingefüllte ausgehärtete Harz eine gleichförmige Dicke innerhalb eines Toleranzbereiches sowie innerhalb eines Bereichs erhält, in dem die Zuverlässigkeit der Drehmomentübertragung des in den Spalt eingefüllten und ausgehärteten Harzes 24 nicht abträglich beeinflußt wird.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, schafft die vorliegende Erfindung einen Verbundaufbau eines Rotors und eine Ausgangswelle mit hoher Zuverlässigkeit und ausgezeichnetem Drehmomentübertragungsverhalten, welcher im Stande ist, einer Ausgangswellen-Durchbiegung hohen Widerstand entgegerzusetzen. Bezugszeichenliste Ausgangswelle Rotor Magnet Rotorkern Vergußharz Einlaß Zylindrische Gehäuselehre Nut

Claims

1. Verbundaufbau eines Radialtyp-Rotors (12) und einer Ausgangswelle (10) in einem Synchronmotor, bei dem der Rotor (12) eine in Umfangsrichtung abwechselnde Anordnung von Rotorkernen (16) und Magneten (14) aufweist, wobei in einem Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche des Radial-Rotors (12) und dem Umfang der Ausgangswelle (10) ein Harz (24) vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle Mittel (28, 30) aufweist zum Einspritzen des Harzes in den Spalt, nachdem die Ausgangswelle (10) in den Rotor (12) eingesetzt worden ist.

2. Verbundaufbau nach Anspruch 1, bei dem die Außenflächen der Magneten mit dem überlaufenden Formharz (22) überzogen sind.

3. Verbundaufbau nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Rotor (12) ein länglicher Rotor (12) ist, der eine Mehrzahl von Rotoreinheiten (12a ... 12d) besitzt, die aneinandergrenzend in axialer Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.

4. Verbundaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Ausgangswelle (10) mit einer Nut (32) versehen ist, von der ein Einlaß (28) sich außerhalb einer der Endplatten (26) befindet, zwischen denen die Rotorkerne (16) und Magneten (14) angeordnet sind.

5. Verbundaufbau nach Anspruch 1, bei dem der Innenumfang des Radial- Rotors (12) ein polygonförmiger Innenumfang ist, um den Spalt zwischen dem Innenumfang des Rotors (12) und dem Umfang der Ausgangswelle (10) als nicht-zylindrischen Ringspalt zu definieren, um so die Festigkeit der Verbindung des Rotors und der Ausgangswelle über das ausgehärtete Formharz zu verstärken.

6. Verfahren zum Herstellen eines Verbundaufbaus eines Radialtyp-Rotors (12) und einer Ausgangswelle (10) in einem Synchronmotor, wobei der Rotor eine in Umfangsrichtung abwechselnde Anordnung von Rotorkernen (16) und Magneten (14) aufweist,

gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

a) Schaffen einer Nut (32) in der Oberfläche der Ausgangswelle (10) mit einem an einer vorbestimmten Stelle vorgesehenen Einlaß (28),

b) Einführen der Ausgangswelle (10) in den Rotor (12), der an gegenüberliegenden Enden Endplatten (26) besitzt,

c) Anhalten des Einführens an einer vorbestimmten axialen Stelle relativ zu dem Rotor, derart, daß der Einlaß (28) außerhalb einer der Endplatten (26) offen liegt, und

d) Einspritzen von Harz in den Spalt zwischen der Ausgangswelle (10) und dem Rotor (12) durch den Einlaß (28) und die Nut (32).