DE7045170U - Lauferanordnung fur eine elektrische Maschine - Google Patents

Description

2001, North Janice Avenue, Melrose Park,

Illinois, USA

Lauferanordriung für eine elektrische Maschine

Die Neuerung betrifft eine Läuferanordnung für eine elektrische 2-iaschine, mit einem Läuferkern, der eine axiale Off nuns besitzt, und mit einer in dieser Öffnung angeordneten und mit einen Endteil daraus vorstehenden Velle.

Bei der Herstellung von elektrischen Maschinen ist es schwierig, eine zuverlässige und einwandfrei -wirksame Verbindung ZTfiscnen eiern Läuferkern und der in einer axialen Öffnung des Läufcrkcms angeordneten Welle aer Maschine zu schaffen. Diese Verbindung soli eine Relativbewegung zwischen der "Kelle und des Kern und/oder ein Herausziehen der Ifelie verhindern, *£eine Exzentrizität in die Anor-dnung einführen u den Zusammenbau der 24asc33ine erleichtern. Das Vorhandensein einer Exsen-trizitäi: in dei· Liuferanordnung ist; besonders kritisch bei der- ITer-wenduii=; von vorge£Lre3vten. i^aferkernen, d-h- von Eerneii; usrsn sylixidjrisctis AuEemsBiiielflsclie -ϊοίγ desa Airbringexi des Kerns as der" SeUc -abgedrcthi; worden ist.

In einer Läuferanordnung der eingangs angegebenen Art ist neuerungsgemäß vorgesehen, d«ß der Läuferkern an die Öffnung angrenzende, verformte Teile besitzt, zwischen denen die Welle eingespannt und in der Öffnung festgehalten ist.

Dank der Verformung der Teile des Läuferkerns erhält dieser vorzugsweise eine Einkerbung, die in einem Blechkern durch z.E. drei Blechlagen geht und zweckmäßig mit einem ringförmigen Werkzeug herstellbar ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Neuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung· Barin zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine neuerungsgemäße Anordnung von Welle und daran befestigtem Läuferkern einer elektrischen Maschine,

Fig. 2 eine Schnittansicht von Kern und Welle nach Fig· JL "während des Befestigniigsvorgaiiges rait eines Swi-esa— tisch angedeuteten Mechanisnnis,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Stirnansicht der aus Kern und MIs bestehenden Anordnung mit einer Darstellung des -verformten ringförmigen Kernbereichs,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine andere Form eines Xernbleeb.es und

Fig. 6 eine schematisierte Schnittansicht einer anderen Ausführungsforni eines Mechanismus für den Befestigungsvorgang.

-J-

Die Neuerung wird nachstehend anhand der Läuferanordnung eines Elektromotors erläutert, kann jedoch allgemein auf ftllc elektrischen Maschinen angewendet werden. Fig. 1 sedgt eine Lauf er anordnung n>ii einem Kern IG, der mit einer Welle 12 verbunden ist.

Der dargestellte Läuferkern besteht aus einer Anzahl von Stahlblechen 1^. In der üblichen Weise hat jedes Blech eine zentrale Ausnehmung 17· Die Bleche l4 sind axial gefluchtet, so daß sie zusammen einen allgemein zylindrischen Blechkern bilden, den eine zentrale Öffnung l6 axial durchsetzt, An den einander entgegengesetzten axialen Enden des Kerns sind Endringe 18 und 20 vorgesehen, die je einen Leiterrisg für ύ±& {nicht gezeigten) Leiterstäbe bilden, die sich normalerweise zwischen den einander entgegengesetzten, axialen Enden des Kerns durch diesen erstrecken. Die Anordnung der Leiterstäbe im Läuferkern und der Endringe l8,2O bildet keinen Teil der Neuerung und kann in üblicher Weise erfolgen. Beispielsweise können die Leiterstäbe und die EndxiLss=© 2.S Dr^uclisiiii iix den Läiif grksrs ©is^ bzw* an iiini an ^egössen werden, so 4aß sie auch dazu dienen, die gestapel-.··; -ten Bleche in ihrer Lage zu halten.

Itfenn die Herstellung des Kerns so weit vorgeschritten ±si_% drelvi man gewöhnlich die zylindrische Außenmantelfläche 22 des Läiiferlceras derart ab, daß diese Flache 22 auf der Achse der- Öffnung l6 zentrier-t is-t.

Zum Fertigstellen der Lauferanordnung wird dann die Welle 12 in die Öffnung 16 eingesetzt und sit dem Läufer-

Treribiiiuieii. Dabei darf die Welle nicht gebogen werden, i. di>e Lauferaxiornrnj-ng schlagfi"ei uni die λ'οιι der Welle Achse rotiert. Beispielsweise soll bei der Yer-

Wendung eines vorgedrehten Kern«, d.h., eines Kerns, dessen Fläche 22 vor seiner Verbindung mit der Welle abgedreht ist, letztere derart in die Öffnung eingesetzt und mit dem Läuferkern verbunden werden- daß die Welle mit der zylindrischen I AußenmantelΓΙKehe 22 genau konzentrisch ist und diese schlag-

[. frei um die Achse der Welle rotieren kann. Ferner muß die Ver-

j: bindung derart sein, daß die Welle in der vorgeschriebenen

Relativlage bleibt und weder sich in der Öffnung l6 verdreht noch aus ihr herausgezogen werden kann.

h Zur Herstellung dieser Verbindung zwischen df»tn Läufer-

p kern und der Welle -wird neuerungsgemäß der Kern ira Bereich

μ der zur Aufnahme der Welle dienenden Öffnung 16 um die Welle

:? herum derart einwärts verforint, daß der Kern die Welle ein—

Ij' spannt. Zu diesem Zweck greift man an dem einen Ende des Kerns

fi 10 mit einem Werkzeug 2% an Stellen an, die um die Öffnung

ij herum verteilt sind. Mittels des Werkzeuges Zh wird dann auf

Ij den Läuferkern eine Kraft ausgeübt, die bewirkt, daß sich die

%, an die Öffnung l6 angrenzenden Teile der Kernbleche radial ein-

·; wärts verformen und die Welle einspannen.

l\ Wie man aus der Zeichnung ersieht, besitzt das Werkzeug

it 24 einen allgemein ringförmigen Endteil 26, der im Axial schnitt.

[ meißeiförmig ist. Dieser ringförmige Endteil 2o greift an

dem in Fig. 2 linken Ende des Lräizferkeras 10 an. Dabei kann j das entgegengesetzte bzv, rechte Ende des Läuferkerns gegen

■ einen ortsfesten Ge^enhalter 28 abgestützt verden, der einen.

Endteil 30 von gle5,ch.er Form -wie ä.eir Endteil 26 des lferkzeuges 2A besitzen kann. Der Gegenäalter 23 -wir«! ±n der Halterung 32 starr f estgeha!ten.Diese Halterung hat einen Sins 3^τ der einerseits an dem Gegenhalter aind ancerersaits art einer Schulter 36 der Platte 3S angreift. An den entgegeiisesetsteTi. axialen Endteil 42 des Gesenhaliers 2S greift ferner i

Stützglied kO an, das zum Festlegen des Gegenhalters eine Axialbewegung in der Halteruns gegenüber dem !Kerxs IO beiträgt.

Man erkennt, daß sowohl das VJerkzeug 2.¹I als auch der Gegenhalter 28 mit kreisförmigen Bohrungen hh und 46 versehen sind. Wie aus der nachstehenden Beschreibung deutlicher hervorgeht, dienen diese Bohrungen zur Aufnahme der Welle 12 und zu ihrem konzentrischen Festlegen gegenüber dem ringförmigen Endteil 2b des Werkzeuges und der Außenniant elf lache 22 ά&ε Kerns. Wenn sich die Elemente in der in Fig. 2 gezeigten Anordnung befinden, wird über das Werkzeug 2** die verformend wirkende Kraft direkt auf das äußerste Blech am linken Ende des Kerns IO ausgeübt. Gemäß Fig. 3 wird das Endblech 14a in dem Bereich, in dein der Endteil 26 des Werkzeuges angreift, eingekerbt und dadurch in seiner Dicke herabgesetzt. Das radial einwärts von der ringförmigen Einkerbung befindliche Blechmaterial wird dabei radial einwärts zu der Welle 12 hin verforrat. Dieser Herabsetzung der Dicke und radial einwärtsgerichteten Verformung werden vorzugsweise mehrere Bleche, z.B. im wesentlichen die ersten drei Bleche l4a,l4b und l4c unteriiorfen.

Die radial einwärtsgerichteie Verformung der Bleche kann durch eine entsprechende Ausbildung des Endteils 26 des Werkzeuges unterstützt werden. Insbesondere ist der Endteil des Werkzeuges allgemein konisch bzw. im Axialschnitt allgemein meißelförmig, daß er im Querschnitt an seinem freien Ende einen kleinen Radius hat und seine Innenwandung 26a von dem freien Ende schräg einwärts zu der WellenachFc hin verläuft, wobei zwischen dem Endteil des Werkzeuges und der V/olle ein im Axial schnitt allgemein keilförmiger Raum freiblcibt. Wenn l»ei der Verwendung eines derartigen Werkzeuges die Dicke der Sieche I¹Ia₁I¹Ih und l4c

• C» K 3 X * Χ»

uninittelbar vor* dem Endteil 26 des Werkzeuges herabgesetzt TW'ird, führt dies zu einer· radial einwarisgerichteten Verforsrong der· Bleche, zu der Welle 12 hin. Die Führung des ^Metalls bei dieser radial eimvärtsgerichteten Verformung von der Flache 26a unterstützt.

Sie zum Verformen der Bleche in der angegebenen Weise über das Werkzeug 24 erfolgende Kraftausübung wird vorzugsweise durch eine Anzahl von Schlagen mit Hilfe einer Schlafeinrichtung bewirkt. Diese kann beispielsweise aus einem Drucklufthammer 25 bestehen, der in Fig. 2 schsmatisch dargestellt und durch ein Rohr 27 mit dem Werkzeug 24 verbunden ±st. Durch die Schräge dss Drucklufthaasners wird das Werkzeug 24 in axiale Schwingungen bzw. Stöße versetzt. Die Ausübung der Kraft durch eine Anzahl von Schlägen hat den Vorteil, daß die erforderliche Verformung der Bleche bei minimaler Beanspruchung der V/elle 12 erfolgen kann, so daß jedes Verbiegen der Welle -während des Befestigungsvorganges verhindert wird. Es wurde beobachtet, daß beim Ausüben von Schlagen auf den Läuferkern mittels eines Drucklufthammers über das Werkzeug 24 mehrere dem Ende des Läuferkerns benachbarte Bleche eingekerbt werden und die radial einwärtsgerichtete Verformung mit einer so starken Kraft erfolgt, daß die Welle eingekerbt wird. Dies ist in Fig. 3 bei 50 angedeutet. Durch diese Einkerbungen wird der Reibungsschluß unterstützt. Natürlich sind die Einkerbungen in der Zeichnung übertrieben groß dargestellt. Es hat sich gezeigt, daß die Welle in dem Kern formschlüssig festgehalten wird und daß jeder Versuch, die Welle aus dem Kern herauszudrücken, nur zu einem Riefen der Welle führt und die Haltekraft im Effekt verbessert. Man kann diese Haltekraft zwar durch die Einle rbung der Welle 12 vergrößern, doch hat sich gezeigt, daß in manchen Anwendungsfällen auch der Reibungsschluß allein genügt, so dctß dann keine Einkerbungen in der Welle erforderlich sind.

-7-7

«-enn der Befestigungsvorgang; ?n eines s^cxsleii Sn.de ties Läufers ir. der- soelsen beschriebenen Weise durchgeführt TiCBjrden ist. kauri Hau den Läufer ±n der ±n Fig. 2 gezeigten Anordnung lierrusdrehen ttnd zuia Befestigen des entgegengesetzten Endes des Kerns 10 an der ivelXe 12 den Vorgang

g wiederholen.

§ Ein Ausiührungsbeispiel des Zusainsienbaues der Läufer-

IS anordnung -ward nachstehend beschrieben. Der Kern IO wird

mit Hilfe der Halterung 52 gegenüber dem Endteil 26 des Werlüzeuges festgelegt. Diese Halterung 52 besitz* eine ge-

H nau ausgebildete obere Fläche p²*» die dem Umfang des Kerns

|j angepaßt ist und dafür sorgt, daß die Öffnung l6 konzentrisch

zu den Endteil 26 des Werkzeuges und dem Endteil 30 <ies

a Gegenhalters festgelegt ist. Der auf diese Stfeise festgelegte

Kern wird zwischen dem Verkzeug 2k und dta Gegenhalter 28 eingespannt, -wobei der Endteil 26 dfiS Werkzeuges aai desa Kern 10 in einen Abstand vob etwa O,δ iaa zu der Öffnung l6 angreift. Hier sei darauf hingewiesen, daß die Abmessungen und Abstände in dar Zeichnung saus besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sind- Die Ii^-GlIa 12 wird in die Bohrungen 4^,46 eingesetzt, die rait den Endteil S6 des Verkzeuges bzw. dem Endteil 30 des Gegenhalters konzentrisch sind. -Infolgedessen ist die Welle mit dem Endteil 26 des Kcrkzeuges^ der Öffnung l6 und der "Außenaant elf lache 22 konzentrisch. Jetzt wird der Drucklufthammer betätigt, des- rait einer Luftclruckkraft von etwa 90 lbs (do kp) beaufschlagt wird- Auf den Kern werden Schläge mit einer Schlagzahl von etwa l8 000 bis 2.h 000 Schlägen pro Minute ausgeübt. Unter diesen Bedingungen werden etwa drei bis vier Bleche des Läuferkerns eingekerbt. Ferner sei darauf hingewiesen, daß bei dieser Anordnung die Welle 12 zur Abstützung und Fiihrtm;, des schwingenden Werkzeuges 2.k beiträgt.

-S-

Zunächst ist: zvisches der Weile urrd der s der Kemöffnung gewc" nlich ues Gin genz-e Velle hem:= Abstand in der GröBenor-dTiung von 25 us vorhanden. Bs iiat sich gezeigt, daS dieser* Abstand von 25 us v'zxiirezxu. des νοχ-1 iegenden Befestigungsvorganges genau beibebai— ten vrird und nach der vollständigen ßiir-chiübjr-ting des BefestigungSYorganges im mittleren. TeiX des Rexns noch vorhanden ist. Anhand von Fig. 1 und 3 sei darauf" hingeva.esen, daß nach dem Befestigen des Kerns sn de:r !felle der* Abstand, in diesem Fall von 25 um in ders ganzer*, axialen Bereich zwischerL den von den Endblechen des Kerns eingespannten Teilen ixia den ganzen Uafang der Weile herura einheitlich vo± andea ist. Dies ist wahi-schein!ich darauf zurückzuführen, daß die Schläge; auf einen ringförmigen Bereich y6 ausgeübt werden, der niit der Öffnung 16 konzentrisch isr, so daß die Bleche sich gleichmäßig radial einwärts verformen, die Welle 12 gleichiaäßig einspannen und sie genau ±n der Öffnung l6 zentriert halten. Mit dieser Anordnung und infolge dieses Abstandes haben Ongenauigkeiten, die in der Mantelfläche der Welle 12 vorhanden sein können, keinen Einfluß auf die aus dem Läuferkern und der Welle bestehende Anordnung. Bei Verwendung eines vorher abgedrehten Läuferkerns gevährleistet die vorliegende Neuerung eine genau konzentrische Anordnung der Welle und der Außennantelfläche des Läufers.

Infolge der Ausübung einer Anzahl von Schlagen ist der tatsächlich auf den Kern 10 ausgeübte Druck relativ niedrig, so daß er nicht zu einer unerwünscht en Yerfonuuing oder Beschädigung der Lauferanordnuns führt- Die? einwärtsgerichtete und zua Einspannen der Welle 12 führen ie Verfornrang der Kernblcche I^ erfolgt zwar so> glei chsüißijg, daß die Velle 12 in a II gen: ein cn nicht beansprucht wird, doch besteht ein -weiterer Vorteil der Ausübung von nur niedri-

70*5170-8.1.71

• ■ * ·

-9-

gen Drücken auf de.n Kern 10 darin, daß im Falle eines abnormalen Betriebes eine etwaige Beanspruchung der Welle so minimal ist, daß sie praktisch keine Folgen hat.

,In der anhand von Fig. 1 bis 4 gegebenen Erläuterung wurde vorausgesetzt, daß die Öffnung l6 von einer Anzahl von miteinander fluchtenden, kreisförmigen Löchern in den einzelnen Kernblechen gebildet wird. Man kann aber gemäß Fig. 5 auch eine vieleckige Öffnung 5ö verwenden und dadurch die Einspannwirkung noch verbessern. Wird eine vieleckige Öffnung verwendet, z.B. die in Fig. 5 gezeigte achteckige Öffnung, und verengt sich die Öffnung infolge der Ausübung der Schlagkraft auf den ringförmigen Bereich 56' einwärts, so spannen die geraden Seitenwandungen des achteckigen Loches die Welle unter Einkerbung ein. Sowohl bei einem kreisförmigen als auch bei einem achteckigen Loch hat die Verbindung zwischen den Kernblechen l4 und der Welle S die Eigenschaften einer Kaltschweißstelle.

2'lanche Kerne kann man mit der Welle 12 verbinden, wenn / der Kern 10 infolge einer Wärmebehandlung relativ weich ist, -wodurch insbesondere die einwärtsgerichtete Verformung der Kernbleche 14 erleichtert und wahrscheinlich das Einspannen der Velle 12 in den Kernblechen 14 verbessert wird.

Fig. 6 zeigt eine andere Anordnung zuej Befestigen d&s Kerns an der !felle- Hier werden z-wei Sx-uckluXthäiGiner 25 ¹ und 25" sowie zwei gleiche Werkzeuge 2* ' und 24" verwendet, die ebenso ausgebildet und angeordnet sind «is das anhand von Fig. 1 bis h beschriebene Werkzeug. Auch in dieser Anordnung wird der Kern IO * mit Hilfe eer Halterang 52* an den ¥erkz-eiigen 24 *, 24" festgelegt -αηΔ zwischen den Werkzeugen derart eingespannt, daß seine Öffnung 3.δ* zu den Endteilen 26' τχηά 2.6" konzentrisch ist. Beide DnzcklTifthaisicer 25',25^s

■werden gleichzeitig betrieben und daher beide Endteile des Kerns 10' gleichzeitig νerformt- Die Bedingungen hinsichtlich Abständen, Druck und Schlagzahl der Drucklufthämnser können den vorstehend gemnchten Angaben entsprechen.

Claims (6)

-JLl-

1. Lauferanordming für elektrische Maschinen, mit einem Läuferkern, d"er eine axiale Öffnuajg besitzt, und mit einer in dieser· Öffnung angeordneten und mit einem Endteil daraus 'iorstefeenden VeIIe₄ dadurch g e k e η υ zeichnet, daß -des-Lauferkern (1OV₁IO) an die Öffnung (l6,l6';583 angrenzende, verfornte Teile (l4a, l4b,l4c) besitzt, zwischen denen die Welle (12) eingespannt und in deröffnung tests ehalten ist.

2.Φ Lauf ei'anordnung nach Anspruch l_s dadurch %, e Ic e η η zeichnet, daß die verformten Teile (I4a,l4b,l4c

einen ringförmigen verformten Bereich (56,56") bilden, der die Welle (12) usgibt und in dem sie ringförrnig eingespannt sind*

3. Lauferanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzei chnet , daß der Lauferkern. (10,1C) an seinen beiden axialen Enden verformtc ringfönaisc Bereiche (56,56') hat, welche die Welle (I2)urageben und sie ringförmig einspannen, während zwischen den ringförmigen Bereichen (56,56') in denen die Welle eingespannt ist, die Wandung der axialen Öffnung (l6,l6';58) im Abstand von der YTelle (12) angeordnet ißt.

4. Lauferanorönung nacii Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet , daß der Läuferkern (1O₁IO³) ein Bleciikern ist und die Verfornning sich an beiden axialen Enden des Läufers bis in eine Tiefe von mindestens drei Xemblechen" (l4a,l*tb, 14c) erstreckt.

5* Läuferanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die insbesondere einwärts verformten Teile in Ein- I

kerbungen (yO) der V?eile (12) eingreifen.

6. Lauferanordmmg nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chnet , daß die Öffnung ip8) im radialen Querschnitt vieleckig ist, so daß sie von einer Anzahl an der "Welle (12) zur Anlage kommenden ebenen Flächen begrenzt ist.

7· Läuferanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g ek ennz ei chn e t, daß der Läufer mittels eines zum Ausüben von Schlagen in axiale Schwingungen versetzbaren Werkzeuges [Zk) verformbar ist, das einen an dem einen axialen Ende aes Läuferkerns (1O) angreifenden ringförmigen Endteil (26) hat, dessen Innenfläche sich von dem freien Ende des Endteils des Werkzeugs in bezug auf die Achse der Öffnung (l6) schräg einwärts er^ streckt, wobei das entgegengesetzte axiale E^sde des Läuferkerns (10) in einem Gegenhalter (32) abgestützt ist.