DE711184C

DE711184C - Process for the production of runner of electrical machines with cast runner winding and half-open grooves

Info

Publication number: DE711184C
Application number: DEA86372D
Authority: DE
Inventors: Howard Maxwell
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-04-01
Filing date: 1938-04-02
Publication date: 1941-09-26

Description

Verfahren zur Herstellung von Läufern elektrischer Maschinen mit gegossener Läuferwicklung und halboffenen Nuten Zur Herstellung gegossener ,oder gespritzter, z. B. Aluminiumwicklungen für elektrische Maschinen sind verschiedene Verfahren bekanntgeworden, die in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden können, nämlich in solche, bei denen die Wicklung in offenen Nuten, und solche, bei denen die Wicklung in geschlossenen Nuten angeordnet ist. Beide Wicklungsarten. besitzen charakteristische Merkmale magnetischer und elektrischer Art, die in gewissen Fällen unerwünscht sind.Process for the production of rotors of electrical machines with cast Rotor winding and half-open grooves For the production of cast or injection-molded, z. B. Aluminum windings for electrical machines are different methods became known, which can be divided into two main groups, namely into those, where the winding is in open slots, and those where the winding is in closed slots Grooves is arranged. Both types of winding. have characteristic features magnetic and electrical, which in certain cases are undesirable.

Demgegenüber betrifft die Erfindung .ein Verfahren zur Herstellung von Läufern mit gegossenen Wicklungen aber halbaffenen Nuten. Bei diesen an sich bekannten halboffenen Nuten füllt das eingegossene Metall außer den Nuten auch noch die axial verlaufenden Nutenschlitze selbst vollständig aus mit dem Ergebnis, daß der den Luftspalt durchsetzende magnetische Fluß durch eben diese Teile des gegossenen Leiters unterbrochen wird und Wirbelstromverluste verursacht. Hinzu kommt, daß im allgemeinen das Blechpaket nach dem Gießprozeß noch irgendwie bearbeitet, beispielsweise auf einer Drehbank abgedreht wird, um sowohl eine möglichst glatte Oberfläche als ,auch, den vorgeschriebenen Durchmesser zu erhalten. Hierbei läßt es sich nicht vermeiden, daß das verhältnismäßig weiche Leitermetall an der Oberfläche zwischen die einzelnen Bleche geschmiert und gequetscht wird, somit Kurzschlußbahnen bildet und weiter zusätzliche Wirbelstromverluste verursacht. Bei Wicklungsanordnungen mit geschlossenen Nuten ist einmal die Reaktanz und auch der Streufluß im allgemeinen recht hoch, was in den meisten Fällen unerwünscht ist. Schon geringe, nie vermeidbare Exzentrizitäten beim Abdrehen des Blechpalketes bewirken, daß die Nuten unbeabsichtigt einseitig geöffnet werden, während sie auf der diametral gegenüberliegenden Seite geschlossen bleiben. Hierdurch ergibt sich dann eine ungleichmäßige Streuung, Vergrößerung der Oberflächenverluste sowie unter Umständen eine stärkere Geräuschbildung. Hinzu kommt noch, daß, hervorgerufen durch kleine Durchmesserstanzungenauigkeiten, die Nuten entweder zu nahe an den Rand rücken oder zu weit ab liegen. Im ersten Falle werden beim Abdrehen sämtliche Nuten geöffnet und die Oberflächenverluste erheblich gesteigert, im zweiten Falle besitzt der Motor eine zu hohe Streureaktanz.In contrast, the invention relates to a method of production of rotors with cast windings but half-cut grooves. With these in themselves The well-known half-open grooves are also filled by the cast metal in addition to the grooves the axially extending groove slots themselves completely with the result that the magnetic flux penetrating the air gap through these very parts of the cast Conductor is interrupted and causes eddy current losses. In addition, im in general, the laminated core is still somehow processed after the casting process, for example is turned on a lathe in order to have as smooth a surface as possible , also to get the prescribed diameter. It cannot be done here avoid that the relatively soft conductor metal on the surface between the individual sheets are lubricated and squeezed, thus short-circuit paths forms and further causes additional eddy current losses. With winding arrangements with closed grooves there is the reactance and also the leakage flux in general quite high, which is undesirable in most cases. Even minor, never avoidable Eccentricities when turning the sheet metal pallet cause the grooves inadvertently open on one side, while they are on the diametrically opposite side stay closed. This then results in an uneven spread, enlargement surface losses and, under certain circumstances, greater noise generation. In addition there is also that, caused by small diameter punching inaccuracies, the The grooves either move too close to the edge or are too far away. In the first case all grooves are opened when turning and the surface losses are considerable increased, in the second case the motor has too high a leakage reactance.

Um nun bei der Herstellung von gegossenen Läuferwicklungen diese Nachteile aus. zuschalten, wird man zweckmäßig halboffene Nuten vorsehen, die magnetisch den geschlossenen Nuten gleichwertig sind. Erfindungsgemäß soll bei einem Blechpaket, dessen Durchmesser zunächst größer gehalten wird als der endgültige und das am Schluß abgedreht wird o. dgl., vor Einbringen des Gießmetalles eine plastische, elektrisch und magnetisch nicht leitende Isoliermasse in die radial verlaufenden Zahnspitzenschlitze gefüllt und getrocknet oder gehärtet werden.In order to address these disadvantages in the manufacture of cast rotor windings the end. switch on, one will expediently provide half-open grooves that magnetically the closed grooves are equivalent. According to the invention in a laminated core, the diameter of which is initially kept larger than the final and the one at the end is turned off o. The like. Before the casting metal is introduced a plastic, electrical and magnetically non-conductive insulating compound in the radially extending tooth tip slots filled and dried or hardened.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. So zeigt Abb. i eine geschlossene und eine halboffene Nut einander gegenübergestellt. Bei der rechten, halboffenen Nut ist die Wicklung etwas tiefer in das aktive Eisen hineinverlegt, so daß der Abstand d vergrößert ist. Hierdurch läßt sich die Streuung der halboffenen Nut auf den gleichen Wert der geschlossenen Nut bringen; außerdem aber wird die örtliche Verschiedenheit der Streuung für den Fall einer ungenauen Bearbeitung wesentlich herabgesetzt. Je größer die Schlitzbreite gewählt wird, desto tiefer muß die Wicklung angeordnet sein, um so weniger wirkt sich dann aber im Betriebsverhalten des Motors aus, ob an der betreffenden Stelle zuviel oder zuwenig abgedreht wurde.Several exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. Fig. I shows a closed and a half-open groove opposite one another. In the right, half-open slot, the winding is a little deeper into the active iron moved into it, so that the distance d is increased. This allows the spread bring the half-open groove to the same value as the closed groove; aside from that but the local variance of the dispersion becomes imprecise in the case of one Machining significantly reduced. The larger the slot width is chosen, the more The winding must be arranged deeper, but the less it affects the operating behavior of the engine to determine whether too much or too little was turned off at the point in question.

Gemäß Abb.2 wird der Käfigläufer mit seinem Blechpaket i o durch eine Keilnut 12 in bekannter Weise auf der Welle befestigt. Die Wicklung besteht aus gegossenen Leiterstäben, die in den halteoffenen Nuten 13 untergebracht und durch die ebenfalls gegossenen Endringe 1:l kurzgeschlossen sind. Die in den Nuten 13 eingegossenen Stäbe erstrecken sich nicht bis zur äußeren Oberfläche des Läufers bzw. der Zahnspitzen 15, sondern die Zahnspitzen sind magnetisch und elektrisch . voneinander getrennt durch den Zahnspitzenschlitz 16. Eine derartige Anordnung setzt die Reaktanz der Maschine weitgehend herab und vermindert die Streuflüsse zwischen den benachbarten Zahnspitzen. Außerdem wird hierdurch der Wirkungsgrad der Maschine gesteigert, und zwar durch die bessere elektrische Isolation der Zahnspitzen der einzelnen Bleche und durch Herabsetzung der Wirbelstromverluste in den Einzelleitern. Bei. der Herstellung derartiger Wicklungen kann man entweder die Nuten 17 der mit größerem Durchmesser gestanzten Einzelbleche i S mit Nutenschlitzen versehen, die sich bis zur äußeren Blechkante erstrecken (Abb. q. " oder Bleche verwenden, deren Nuten am Blechrand mit V-förmigen Aussparungen versehen sind (Abb. 7).According to Fig.2, the squirrel cage with its laminated core i o is supported by a Keyway 12 mounted on the shaft in a known manner. The winding consists of cast conductor bars, which are housed in the open-hold grooves 13 and through the also cast end rings 1: 1 are short-circuited. The ones in the grooves 13 cast-in bars do not extend to the outer surface of the runner or the tooth tips 15, but the tooth tips are magnetic and electrical . separated from each other by the tooth tip slot 16. Such an arrangement largely reduces the reactance of the machine and reduces the leakage flux between the adjacent tooth tips. It also increases the efficiency of the machine, thanks to the better electrical insulation of the tooth tips of the individual sheets and by reducing the eddy current losses in the individual conductors. At. the production of such windings can either be the grooves 17 with larger diameter punched individual sheets i S provided with slot slots that extend to the outer edge of the sheet (Fig. q. "or use sheets whose Grooves on the edge of the sheet metal are provided with V-shaped recesses (Fig. 7).

Bei den Anordnungen nach den Abb.3, 5 und 6 sind schmale Nutenschlitze i g vorgesehen, die alle bis zum Blechrand durchgeführt sind. Die Bleche i S ;-erden in an sich bekannter Weise auf einen Dorn 2o geschichtet und durch geeignete Mittel, beispielsweise Bolzen mit Mutter, zusammengehalten. Um nun zu verhindern, da13 das Gießmetall zwischen die - einzelnen Zahnspitzen 21 gelangt, werden die Zahnspitzenschlitze i g mit einer Isolationsmasse ausgefüllt. Dies kann beispielsweise ein zähflüssiger Lack oder eine halbflüssige plastische Paste sein, die sich durch Trocknen oder Erhitzen leicht härten läßt und genügende Haftfähigkeit sowie mechanische Widerstandsfähigkeit besitzt, um nicht aus den Nutenschlitzen herausgequetscht zu werden, wenn das Gießmetall eingefüllt wird. Das Füllen der .offenen Schlitze kann in der Weise vorgenommen werden, daß man das Blechpaket nach Abb. 3 auf zwei Rollen 23 mit zu einander parallelen Achsen aufbringt und in Pfeilrichtung 26 langsam rotieren läßt. Wenn man nun die plastische Isolationsmasse 22 zwischen Läuferkörper und der einen Rolle in der dargestellten Weise anordnet, so wird durch die Drehung des Blechpaketes die Füllmasse in die Nutenschlitze i g eingewalzt und füllt diese Öffnungen aus, während die Nuten selbst frei bleiben, wie es in Abb. q. an den Stellen 27 angedeutet ist. Die eingefüllte Masse 27 kann nun durch Trocknen oder durch Erhitzen in irgendeiner bekannten Weise gehärtet werden, beispielsweise während des Vorwärmens des Läuferkörpers für den Gießprozeß. Nunmehr wird das so behandelte Blechpaket in die Gießmaschine gebracht und die Wicklungen in üblicher Weise gegossen. Es ist dabei nicht notwendig, um den Läuferkörper noch,eine Art Gießform zu legen, da die gehärtete Füllmasse genügend widerstandsfähig ist, um sowohl. den hydrostatischen Druck oder bei Schleuderguß die Fliehkraft des geschmolzenen Metalls 28 (Abt. 5) als .auch die eigenen Fliehkräfte bei erhöhter Drehzahl aufzunehmen.The arrangements according to Figures 3, 5 and 6 have narrow groove slots i g provided, all of which are carried out to the edge of the sheet. The sheets i S; -earth layered in a manner known per se on a mandrel 2o and by suitable means, for example bolt with nut, held together. In order to prevent this from happening Cast metal gets between the - individual tooth tips 21, the tooth tip slots i g filled with an insulating compound. This can be a viscous one, for example Varnish or a semi-liquid plastic paste that can be dried or removed Can be easily hardened by heating and sufficient adhesiveness and mechanical resistance in order not to be squeezed out of the groove slots when the casting metal is filled. The filling of the .open slots can be done in the way be that the laminated core according to Fig. 3 on two rollers 23 with parallel to each other Applies axes and lets them rotate slowly in the direction of arrow 26. If you now have the plastic insulation compound 22 between the rotor body and the one roller in the illustrated Way, so by the rotation of the laminated core, the filling compound is in the Groove slots i g rolled in and fills these openings, while the grooves themselves remain free, as shown in Fig. q. at the points 27 is indicated. The filled Mass 27 can now be dried or heated in any known manner are hardened, for example during the preheating of the rotor body for the Casting process. The laminated core treated in this way is now brought into the casting machine and the windings in the usual way poured. It is not there necessary to put the rotor body still, some kind of casting mold, since the hardened Filling compound is sufficiently resistant to both. the hydrostatic pressure or with centrifugal casting the centrifugal force of the molten metal 28 (section 5) as .auch absorb your own centrifugal forces at increased speed.

Da. im allgemeinen die äußere Oberfläche des Läuferkörpers vollkommen glatt sein soll, kann das Blechpaket nun durch spanabhebende Werkzeuge. oder in anderer Weise bis auf den vorgeschriebenen Durchmessersauber bearbeitet werden, wie es in Abb. 6 durch die strichpunktierte Linie 29 angedeutet ist. Es ist dabei zu beachten, daß durch das Nacharbeiten die gegossenen Leiterstäbe 28 selbst nicht angegriffen werden, so daß .also das Leitermaterial nicht zwischen die einzelnen Bleche gequetscht wird und die üblichen, bereits geschilderten Nachteile vermieden werden. .There. generally the outer surface of the rotor body perfectly should be smooth, the laminated core can now by cutting tools. or in otherwise processed to the prescribed diameter clean, as indicated in Fig. 6 by the dash-dotted line 29. It is there to note that by reworking the cast conductor bars 28 themselves be attacked, so that .also the conductor material is not between the individual Sheet metal is squeezed and the usual disadvantages already outlined are avoided will. .

Wie schon gesagt, ist es nicht erforderlich, bei den verwendeten Blechen die Nutenschlitze nach Abb. ¢ bis zur äußeren Kante durchgehen zu lassen. Vielmehr können die Nuten 17 selbst an ihrer Außenkante eine V-förmige Aussparung 30 (Abt. 7) besitzen, in die dann die härtbare Füllmasse 3 1 (Abb.8) eingefüllt wird. Nach erfolgter Trocknung oder Härtung kann nun das Gießmetall für die Stäbe 32 eingefüllt und die Nut durch Abdrehen bis auf den in Abb. 9 strichpunktiert angedeuteten Durchmesser 33 halb geöffnet werden.As already mentioned, it is not necessary to let the slot slots on the sheets used go through to the outer edge as shown in Fig. ¢. Rather, the grooves 17 themselves can have a V-shaped recess 30 (section 7) on their outer edge, into which the hardenable filling compound 3 1 (FIG. 8) is then filled. After drying or hardening has taken place, the casting metal for the rods 32 can now be poured in and the groove can be opened halfway by turning down to the diameter 33 indicated by dash-dotted lines in FIG. 9.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the manufacture of electric runners Machines with cast rotor winding and half-open grooves where the diameter of the laminated rotor core is initially selected to be larger than the diameter of the finished one The rotor core and the rotor afterwards to the prescribed diameter turned off, o. Like. Is, characterized in that the grooves with up to the outer circumference reaching or not reaching it are provided radial slots and in these slots a plastic, electrically and magnetically non-conductive insulating compound is filled, which is dried and hardened before the casting metal is introduced.

2. The method according to claim i, characterized in that the insulating compound in the Groove slots are rolled in.