EP2358498A1 - Method for compensating for an unbalance on cup-shaped rotors - Google Patents

Method for compensating for an unbalance on cup-shaped rotors

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Publication number
EP2358498A1
EP2358498A1 EP09749116A EP09749116A EP2358498A1 EP 2358498 A1 EP2358498 A1 EP 2358498A1 EP 09749116 A EP09749116 A EP 09749116A EP 09749116 A EP09749116 A EP 09749116A EP 2358498 A1 EP2358498 A1 EP 2358498A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
welding
balance weight
pot wall
cup
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09749116A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel Gremmel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2358498A1 publication Critical patent/EP2358498A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/14—Projection welding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/32—Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels
    • F16F15/322—Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels the rotating body being a shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2226/00—Manufacturing; Treatments
    • F16F2226/04—Assembly or fixing methods; methods to form or fashion parts
    • F16F2226/048—Welding

Definitions

  • the invention relates to a method for unbalance compensation of cup-shaped rotors of electric machines, wherein at least one balance weight is attached to a pot wall of the rotor, and a corresponding balance weight.
  • the balancing on known rotors by reducing mass, for example by drilling or milling, or by the addition of mass, namely, gluing, stapling, connecting the rotor with balancing weights, preferably standardized balance weights, and / or Filling cavities.
  • the stability of the unbalance compensation must comply here with the highest mechanical, thermal and chemical requirements.
  • With regard to the cycle time for carrying out the imbalance compensation must be in series suitability, in particular by short cycle time, also must be a certain resistance to contamination by ablated or added material. The procedure shall not affect the function of the rotor, in particular noise and magnetic field formation shall not be impaired.
  • the object of the invention is to provide an imbalance compensation for cup-shaped rotors of electric machines, which meets the above requirements and allows a very short cycle time and low-cost, process-reliable implementation.
  • Resistive butt welding is a welding process for electrically conductive materials based on Joule's current heat of an electric current flowing through the joint, wherein the bonding partners are heated in the region of the hump in which the plant takes place until it melts. After the flow of current is formed by the re-solidification of the melt a welded connection in the material connection.
  • the current density required for welding is not achieved by electrodes used for welding, but by the shape of the components to be welded.
  • At least two balance weights are attached to the pot wall at a spread angle.
  • the so-called poka yoke principle can be taken into account, according to which devices and devices are to be designed in such a way that an immediate fault detection or an error prevention is achieved.
  • the total imbalance is therefore by two
  • two balancing weights at a spread angle results in a much lower error rate with regard to the arrangement of the balance weights.
  • a large range of imbalance compensation can be represented. It is not necessary for each imbalance own special weight.
  • the balancing effect rather results as a function of the spread angle for a given mass of the balance weights.
  • the spread angle between slightly more than 0 ° and 180 °.
  • the smallest possible spread angle of slightly more than 0 ° results from the fact that the two balance weights must not overlap, but are adjacent to each other, so that the smallest possible spread angle depends on the dimensions of the balance weights.
  • two identical balance weights are used, which are available as standard parts.
  • the effect of an imbalance compensation is highest with the smallest possible spread angle and practically zero with a spread angle of 180 °. In the latter case, the effects of the two identical balancing weights cancel each other out.
  • the imbalance U of a sheet 467.5 gmm can by changing of the spread angle ⁇ in the range of 10 ° to 180 ° between the two weights an unbalance up to 930 gmm be compensated.
  • the balance weight is magnetically held prior to the welding operation.
  • the magnetic holding of the balance weight for the welding process allows a very short cycle time and makes additional holding tools such as staples or pliers unnecessary.
  • the magnetic holding can be done in such a way that the balance weight is itself magnetized and holds by its own magnetic action on the ferromagnetic rotor pot, but preferably the balance weight is positioned and held by a plastic part provided with at least one magnet positioned below a welding electrode is. This can in particular be effected that the supply of the balance weight for welding via or by means of a
  • Welding electrode takes place, namely by the magnetic holding. If it is kept at the welding electrode, it is also ensured that no unwanted change in position between the welding electrode and balance weight occurs more.
  • a welding contact surface forming a resistance welding hump corresponding measure is selected for electrode surfaces of a welding electrode and a contact electrode against a counter. This means that the welding and mating contact electrodes for carrying out the
  • the contacts surfaces corresponds to at least twice the contact surface serving the weld, wherein the welding surface serving the contact surface, ie the weld contact surface is defined by the deformed ball portion of the lovedssch diarybuckels.
  • the welding surface serving the contact surface ie the weld contact surface is defined by the deformed ball portion of the lovedssch diarybuckels.
  • a balance weight for unbalance compensation is proposed to pot-shaped rotors of electric machines, wherein the balance weight is attachable to a pot wall of the rotor. It is envisaged that the balance weight has at least one resistance welding hump.
  • the balance weight thus provides, with the at least one resistance welding hump, at least one geometrically precisely defined section in which the welded connection takes place by means of resistance welding.
  • the balance weight has the lovedssch spadeckel centered.
  • the resistance welding hump is therefore arranged centrally of the balance weight, in particular in its geometric center with respect to a surface extent.
  • the balance weight has a curved, the contour of the pot shape adapted surface.
  • the balance weight is formed as a plate.
  • a small plate is in this case such a geometric design which is substantially flat, ie has a small height (thickness) relative to the length and width.
  • the balance weight is made of steel.
  • standardized balancing weights made of steel in the form of steel platelets in weights of about 3 g and about 5 g are preferably used, wherein these have, for example, dimensions of 15 ⁇ 18 ⁇ 1, 5 or 14 ⁇ 23 ⁇ 2.0 mm.
  • Such steel plates can be produced very easily and cheaply and with great consistency of production. They need as balancing weights little space in the interior of the rotor and are in the procedure described above process-technically safe and low controllable. For the most common applications, all relevant imbalances on pot-shaped rotors of electrical machines can be compensated.
  • Figure 1 is a schematic representation of the balancing with two attached at a spread angle to the pot wall
  • Figure 2 shows an inventive balance weight in a sectional view
  • Figure 3 is an application diagram at the moment of welding the
  • FIG. 1 shows, in a basic representation, the mode of operation of an unbalance compensation U on a cup-shaped rotor 1 for an electric machine (not shown), for example a motor generator of a hybrid drive.
  • an electric machine for example a motor generator of a hybrid drive.
  • equal trained equalization weights 4 are applied to the pot wall, which are made as standard parts 5 for a particularly simplified, process-safe and reproducible replacement production.
  • the measurement of the rotor 1 has previously revealed an imbalance, which is compensated by the illustrated total imbalance U ges .
  • the attachment of only one balance weight 4 for the sole effect of the entire unbalance compensation U ges is susceptible to interference even small deviations from the target position on the pot wall 3.
  • the fault tolerance of this method is increased by two individual balancing U1, U2 by means of two balancing weights 4, which are identical, are made.
  • the unbalance compensation U tot results as a function of the spread angle for given, identical counterweights.
  • the direction in which the entire unbalance compensation U ges must be made to get the rotor 1 unbalance, here is the bisector of a spread angle ⁇ , in which the two balancing weights 4 for effecting the individual unbalance compensations U1, U2 on a pot wall inside 6 of the pot wall. 3 are to be attached.
  • the corresponding theoretical individual weight required for this unbalance compensation is distributed among at least two vectors with the corresponding spread angle ⁇ , so that the desired counteracting effect, namely the total unbalance compensation U ges , is achieved for the detected imbalance.
  • the spread angle ⁇ results here depending on the measured unbalance and the required total unbalance compensation U ges and available as standard parts 5 balance weights 4, taking into account that the balance weights 4 can be mounted in a spread angle ⁇ of 180 ° maximum , in which case the total to be achieved
  • Unbalance compensation U ges minimal, namely close to zero or zero (because the balancing weights 4 are then diametrically opposite to the pot inner wall 6).
  • the balance weights 4 are permanently attached to the pot wall inside 6 by means of a welding process, in particular by resistance hump welding.
  • the individual balance weights 4 at their directed to the pot wall inside 6 balance weight outside 7 a suitsssch spade 8, which enters into a cohesive connection with the pot wall 3 during welding and the balance weight 4 holds securely at the intended location.
  • balance weights 4 steel weights with 3 g and 5 g are used, which have approximately dimensions of 15 x 18 x 1, 5 or 14 x 23 x 2 mm, so are formed as platelets 9.
  • As Seoulssch saltbuckel 8 is a ball section with a ball diameter of 7 to 8 mm, in particular 7.4 mm, an inner diameter of 5.5 mm, and a height elevation on the platelet top of 1 to 1, 5 mm, preferably 1, 22 mm used
  • Figure 2 shows a detail enlarged in cross-section at the level of fondsch dobuckels 8 a balance weight 4, which is formed as a plate 9. This lies in a contour 10 of the pot wall 3 shown for clarity.
  • the plate 9 has for better fit after welding on a contour 10 of the pot wall 3 adapted surface 11, from which, in the direction of the pot wall 3, the resistance welding hump 8 rises.
  • This can be formed, for example, by forming, in particular cold forming such as punching, of the reverse side 12 of the plate 9 opposite the surface with a corresponding tool to form a recess 13.
  • the surface 11 has one of the contour 10 of the pot wall 3, in particular pot inner wall 6, adapted shape, so after welding, so if the lovedssch spackel 8 with the pot wall 3 a cohesive, intimate connection is received, a possible full-scale system of Platelet 9 is secured to the pot wall 3.
  • Figure 3 shows the balance weight 4, namely the plate 9 at the moment of welding, wherein the plate 9 is energized from its rear side 12 forth with a welding electrode 14, wherein a counter electrode 15 of the pot wall 3 performs the current dissipation.
  • the plate 9 is held below the welding electrode 14 in the immediate opposite / plant to the pot wall 3 of a plastic part 16, wherein the plastic part 16 in particular the angular positioning of the plate 9 below the welding electrode 14 and relative to the pot wall 3 is used.
  • the holding force for holding the plate 9 is applied by a magnet 17, preferably electromagnet 18.
  • Electrode surfaces of welding electrode 14 and counter electrode 15 are selected so that they are at least twice as large as the formed by the lovedsbuckel in contact with the pot wall 3 weld contact surface 19. This undesirable heating of the pot wall 3 and / or the plate 9 in other areas than of the Weld contact surface 19 avoided. This ensures that the weld actually only in the area of the weld contact surface 19 (as dictated by the resistance welding hump 8) comes about.

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Abstract

The invention relates to a method for compensating for an unbalance on cup-shaped rotors of electric machines, wherein at least one compensating weight is fastened to a cup wall of the rotor. The fastening is undertaken by means of resistance projection welding. Furthermore, the invention relates to a compensating weight (4) for unbalance compensation (U) on cup-shaped rotors (1) of electric machines, wherein the compensating weight (4) can be fastened to a cup wall of the rotor (1). In this case, the compensating weight (4) has at least one resistance welding projection (8).

Description

Beschreibung description
Titel Verfahren zum Unwuchtausgleich an topfförmigen RotorenTitle Method for unbalance compensation on cup-shaped rotors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unwuchtausgleich an topfförmigen Rotoren von elektrischen Maschinen, wobei mindestens ein Ausgleichsgewicht an einer Topfwand des Rotors befestigt wird, sowie ein entsprechendes Ausgleichsgewicht.The invention relates to a method for unbalance compensation of cup-shaped rotors of electric machines, wherein at least one balance weight is attached to a pot wall of the rotor, and a corresponding balance weight.
Stand der TechnikState of the art
Im Stand der Technik erfolgt der Unwuchtausgleich an bekannten Rotoren durch das Reduzieren von Masse, beispielsweise durch Bohren oder Fräsen, oder durch das Hinzufügen von Masse, nämlich einem, Kleben, Klammern, Verbinden des Rotors mit Ausgleichsgewichten, bevorzugt genormten Ausgleichsgewichten, und/oder dem Ausfüllen von Hohlräumen. Die Beständigkeit des Unwuchtausgleichs muss hier bei höchsten mechanischen, thermischen und chemischen Anforderungen entsprechen. Bezüglich der Taktzeit zur Durchführung des Unwuchtausgleichs muss Serientauglichkeit bestehen, insbesondere durch kurze Taktzeit, ferner muss eine gewisse Resistenz gegenüber Verunreinigungen durch abgetragenes oder hinzugefügtes Material bestehen. Das Verfahren darf die Funktion des Rotors nicht beeinträchtigen, insbesondere dürfen Geräuschentwicklung und Magnetfeldausbildung nicht beeinträchtigt werden.In the prior art, the balancing on known rotors by reducing mass, for example by drilling or milling, or by the addition of mass, namely, gluing, stapling, connecting the rotor with balancing weights, preferably standardized balance weights, and / or Filling cavities. The stability of the unbalance compensation must comply here with the highest mechanical, thermal and chemical requirements. With regard to the cycle time for carrying out the imbalance compensation must be in series suitability, in particular by short cycle time, also must be a certain resistance to contamination by ablated or added material. The procedure shall not affect the function of the rotor, in particular noise and magnetic field formation shall not be impaired.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Unwuchtausgleich für topfförmige Rotoren von elektrischen Maschinen bereitzustellen, der die genannten Forderungen erfüllt und eine sehr kurze Taktzeit und preisgünstige, prozesssichere Durchführung ermöglicht.The object of the invention is to provide an imbalance compensation for cup-shaped rotors of electric machines, which meets the above requirements and allows a very short cycle time and low-cost, process-reliable implementation.
Offenbarung der Erfindung Hierzu wird ein Verfahren zum Unwuchtausgleich an topfförmigen Rotoren von elektrischen Maschinen vorgeschlagen, wobei mindestens ein Ausgleichsgewicht an einer Topfwand des Rotors befestigt wird. Es ist vorgesehen, dass die Befestigung mittels Widerstandsbuckelschweißen erfolgt. Der Unwuchtausgleich erfolgt demzufolge nicht durch Reduktion von Masse an vorberechneten Stellen, also durch Bohren oder Fräsen oder andere insbesondere spanabhebende Bearbeitung. Der Unwuchtausgleich erfolgt vielmehr durch das Hinzufügen von Masse, nämlich durch das Befestigen des Ausgleichsgewichts an der Topfwand des Rotors, wobei diese Befestigung mittels Widerstandsbuckelschweißen erfolgt. Widerstandsbuckelschweißen ist ein Schweißverfahren für elektrisch leitfähige Werkstoffe auf Basis der Jouleschen Stromwärme eines durch die Verbindungsstelle fließenden elektrischen Stromes, wobei die Verbindungspartner im Bereich des Buckels, in dem die Anlage erfolgt, bis zum Aufschmelzen erhitzt werden. Nach dem Stromfluss entsteht durch die Wiedererstarrung der Schmelze eine Schweißverbindung im Stoffschluss. Die zur Verschweißung notwendige Stromdichte wird hierbei nicht durch zum Schweißen verwendete Elektroden, sondern durch die Formgebung der zu verschweißenden Bauteile erzielt.Disclosure of the invention For this purpose, a method for unbalance compensation is proposed on cup-shaped rotors of electric machines, wherein at least one balance weight is attached to a pot wall of the rotor. It is envisaged that the attachment takes place by means of resistance hump welding. The unbalance compensation therefore does not take place by reducing the mass of precalculated points, ie by drilling or milling or other particular machining. The unbalance compensation is carried out rather by the addition of mass, namely by attaching the balance weight to the pot wall of the rotor, this attachment is carried out by means of Widerstandsbuckelschweißen. Resistive butt welding is a welding process for electrically conductive materials based on Joule's current heat of an electric current flowing through the joint, wherein the bonding partners are heated in the region of the hump in which the plant takes place until it melts. After the flow of current is formed by the re-solidification of the melt a welded connection in the material connection. The current density required for welding is not achieved by electrodes used for welding, but by the shape of the components to be welded.
Bevorzugt werden mindestens zwei Ausgleichsgewichte unter einem Spreizwinkel an der Topfwand befestigt. Bei Verwendung zweier Ausgleichsgewichte kann dem sogenannten Poka Yoke-Prinzip Rechnung getragen werden, wonach Einrichtungen und Vorrichtungen so zu gestalten sind, dass eine sofortige Fehleraufdeckung oder auch eine Fehlervermeidung erzielt wird. Der Gesamtunwuchtausgleich wird demzufolge durch zweiPreferably, at least two balance weights are attached to the pot wall at a spread angle. When using two balancing weights, the so-called poka yoke principle can be taken into account, according to which devices and devices are to be designed in such a way that an immediate fault detection or an error prevention is achieved. The total imbalance is therefore by two
Ausgleichsgewichte gebildet, nicht lediglich durch eines, das entsprechend seiner Positionierung besonders lagekritisch wäre. Bei Verwendung zweier Ausgleichsgewichte unter einem Spreizwinkel (relativ zur Drehachse des Rotors) ergibt sich eine deutlich geringere Fehleranfälligkeit in Hinblick auf die Anordnung der Ausgleichsgewichte. Ferner lässt sich mit nur wenigen, unterschiedlichen Normgewichten eine große Bandbreite an Unwuchtausgleichen darstellen. Es ist nicht für jeden Unwuchtfall ein eigenes, spezielles Gewicht erforderlich. Die Wuchtwirkung ergibt sich vielmehr als Funktion des Spreizwinkels bei gegebener Masse der Ausgleichsgewichte. Bevorzugt beträgt der Spreizwinkel zwischen etwas mehr als 0° und 180°. Der kleinstmögliche Spreizwinkel von etwas mehr als 0° ergibt sich dadurch, dass sich die beiden Ausgleichsgewichte nicht überlappen dürfen, sondern nebeneinander liegen, wodurch der kleinstmögliche Spreizwinkel von den Abmessungen der Ausgleichsgewichte abhängig ist. Bevorzugt werden hierzu zwei identische Ausgleichsgewichte verwendet, die als Normteile vorliegen. Die Wirkung hinsichtlich eines Unwuchtausgleichs ist bei kleinstmöglichem Spreizwinkel am höchsten und bei einem Spreizwinkel von 180° praktisch null. Im letzteren Fall heben sich die Wirkungen der beiden identischen Ausgleichsgewichte auf. Die Gesamtwirkung des Unwuchtausgleichs erfolgt hierbei in Richtung der Winkelhalbierenden des Spreizwinkels. Ist der Spreizwinkel beispielsweise δ, ergibt sich bei identischen Ausgleichsgewichten ein Unwuchtausgleich Uges = 2 x U x cos δ/2. Werden beispielsweise zwei identische Stahlausgleichsgewichte von 5 g Gewicht verwendet, die beispielsweise Abmessungen von 22,9 x 14 x 1 ,5 mm aufweisen, und beträgt bei einem Radius von 93,5 mm die Unwucht U eines Bleches 467,5 gmm, kann durch Verändern des Spreizwinkels δ im Bereich von 10° bis 180° zwischen den beiden Gewichten eine Unwucht bis zu 930 gmm ausgeglichen werden.Balancing weights formed, not just by one that would be particularly critical position according to its positioning. When using two balancing weights at a spread angle (relative to the axis of rotation of the rotor) results in a much lower error rate with regard to the arrangement of the balance weights. Furthermore, with only a few, different standard weights, a large range of imbalance compensation can be represented. It is not necessary for each imbalance own special weight. The balancing effect rather results as a function of the spread angle for a given mass of the balance weights. Preferably, the spread angle between slightly more than 0 ° and 180 °. The smallest possible spread angle of slightly more than 0 ° results from the fact that the two balance weights must not overlap, but are adjacent to each other, so that the smallest possible spread angle depends on the dimensions of the balance weights. Preferably, two identical balance weights are used, which are available as standard parts. The effect of an imbalance compensation is highest with the smallest possible spread angle and practically zero with a spread angle of 180 °. In the latter case, the effects of the two identical balancing weights cancel each other out. The overall effect of the imbalance compensation takes place here in the direction of the bisector of the spread angle. If the spread angle is, for example, δ, identical balancing weights result in an imbalance compensation U ges = 2 × U × cos δ / 2. For example, if two identical steel balance weights of 5 g weight are used, for example, have dimensions of 22.9 x 14 x 1, 5 mm, and is at a radius of 93.5 mm, the imbalance U of a sheet 467.5 gmm, can by changing of the spread angle δ in the range of 10 ° to 180 ° between the two weights an unbalance up to 930 gmm be compensated.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ausgleichsgewicht vor dem Schweißvorgang magnetisch gehalten. Das magnetische Halten des Ausgleichsgewichts für den Schweißvorgang erlaubt eine sehr kurze Taktzeit und macht zusätzliche Haltewerkzeuge wie Klammern oder Zangen entbehrlich. Das magnetische Halten kann auf eine solche Art und Weise geschehen, dass das Ausgleichsgewicht selbst magnetisiert ist und durch eigene Magnetwirkung an dem ferromagnetischen Rotortopf hält, bevorzugt aber wird das Ausgleichsgewicht durch ein mit mindestens einem Magneten versehenes Kunststoffteil positioniert und gehalten, das unter einer Schweißelektrode positioniert ist. Hierdurch kann insbesondere bewirkt werden, dass die Zuführung des Ausgleichsgewichts zur Verschweißung über oder mittels einerIn a preferred embodiment, the balance weight is magnetically held prior to the welding operation. The magnetic holding of the balance weight for the welding process allows a very short cycle time and makes additional holding tools such as staples or pliers unnecessary. The magnetic holding can be done in such a way that the balance weight is itself magnetized and holds by its own magnetic action on the ferromagnetic rotor pot, but preferably the balance weight is positioned and held by a plastic part provided with at least one magnet positioned below a welding electrode is. This can in particular be effected that the supply of the balance weight for welding via or by means of a
Schweißelektrode erfolgt, nämlich durch das magnetische Gehaltenwerden. Erfolgt das Gehaltenwerden an der Schweißelektrode, ist darüber hinaus sichergestellt, dass keine unerwünschte Lageänderung zwischen Schweißelektrode und Ausgleichsgewicht mehr vorkommt. In einer bevorzugten Verfahrensausbildung ist vorgesehen, dass für Elektrodenflächen einer Schweißelektrode und einer Gegen kontaktelektrode ein mindestens das doppelte einer einen Widerstandsschweißbuckel ausbildenden Schweißkontaktfläche entsprechendes Maß gewählt wird. Dies bedeutet, dass die Schweiß- und Gegenkontaktelektroden zur Durchführung desWelding electrode takes place, namely by the magnetic holding. If it is kept at the welding electrode, it is also ensured that no unwanted change in position between the welding electrode and balance weight occurs more. In a preferred embodiment of the method it is provided that for electrode surfaces of a welding electrode and a contact electrode against a counter at least twice a welding contact surface forming a resistance welding hump corresponding measure is selected. This means that the welding and mating contact electrodes for carrying out the
Widerstandsbuckelschweißens solche geometrischen Verhältnisse hinsichtlich ihrer Kontaktflächen aufweisen, dass die Kontaktflächen mindestens dem doppelten der der Verschweißung dienenden Kontaktfläche entspricht, wobei die der Verschweißung dienende Kontaktfläche, also die Schweißkontaktfläche, durch den deformierten Kugelabschnitt des Widerstandsschweißbuckels definiert ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass es zu einer unerwünschten Erwärmung im Bereich des Elektroden beziehungsweise der Kontaktflächen der Elektroden kommt, da die Elektroden nur der Stromzuführung und der Krafteinbringung, nicht aber der direkten Hitzeeinbringung dienen. Die Hitzeentwicklung entsteht ausschließlich am Widerstandsschweißbuckel. Hierdurch wird eine genaue, definierte Lage der Schweißstelle erzielt und überdies sichergestellt, dass eine innige Verbindung bei vorgegebener Kraftaufbringung auf den erhitzten Widerstandsschweißbuckel im Zuge des Schweißvorgangs zu dem gewünschten, innigen Stoffschluss führt. Auf diese Weise wird die Prozesssicherheit und Haltbarkeit der Verschweißung sichergestellt.Widerstandsbuckelschweißens such geometric relationships with respect to their contact surfaces, that the contact surfaces corresponds to at least twice the contact surface serving the weld, wherein the welding surface serving the contact surface, ie the weld contact surface is defined by the deformed ball portion of the Widerstandsschweißbuckels. In this way it is avoided that there is an undesirable heating in the region of the electrodes or the contact surfaces of the electrodes, since the electrodes are only the power supply and the force input, but not the direct heat input. The heat develops only at the resistance weld hump. In this way, an accurate, defined position of the weld is achieved and also ensures that an intimate connection with a given force application to the heated resistance welding hump in the course of the welding process leads to the desired, intimate material bond. In this way, the process reliability and durability of the weld is ensured.
Weiter wird ein Ausgleichsgewicht für einen Unwuchtausgleich an topfförmigen Rotoren von elektrischen Maschinen vorgeschlagen, wobei das Ausgleichsgewicht an einer Topfwand des Rotors befestigbar ist. Es ist vorgesehen, dass das Ausgleichsgewicht mindestens einen Widerstandsschweißbuckel aufweist. Das Ausgleichgewicht sieht mit dem mindestens einen Widerstandsschweißbuckel demzufolge mindestens eine geometrisch genau definierte Sektion vor, in der die Schweißverbindung mittels Widerstandsschweißen erfolgt.Further, a balance weight for unbalance compensation is proposed to pot-shaped rotors of electric machines, wherein the balance weight is attachable to a pot wall of the rotor. It is envisaged that the balance weight has at least one resistance welding hump. The balance weight thus provides, with the at least one resistance welding hump, at least one geometrically precisely defined section in which the welded connection takes place by means of resistance welding.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass es den Widerstandsschweißbuckel mittig aufweist. Der Widerstandsschweißbuckel ist demzufolge mittig des Ausgleichsgewichts, insbesondere in seiner geometrischen Mitte bezüglich einer Flächenausdehnung, angeordnet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Ausgleichsgewicht eine gebogene, der Kontur der Topfform angepasste Fläche aufweist. Hierdurch wird ein Einschmiegen in eine Innenmantelfläche (Topfinnenwand) des Rotors, nämlich im Bereich der inneren Topfwand, ermöglicht, ohne dass unerwünschte Freiräume und unerwünschte Abstände auftreten, die zu einer verminderten Wirkung des Unwuchtausgleichs führen könnten.In a preferred embodiment it is provided that it has the Widerstandsschweißbuckel centered. The resistance welding hump is therefore arranged centrally of the balance weight, in particular in its geometric center with respect to a surface extent. It is preferably provided that the balance weight has a curved, the contour of the pot shape adapted surface. As a result, nestling into an inner circumferential surface (inner wall of the pot) of the rotor, namely in the region of the inner pot wall, is made possible without unwanted free spaces and undesired gaps occurring, which could lead to a reduced effect of the imbalance compensation.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Ausgleichsgewicht als Plättchen ausgebildet. Ein Plättchen ist hierbei eine solche geometrische Ausbildung, die im Wesentlichen flächig erstreckt ist, also relativ zu Länge und Breite eine nur geringe Höhe (Stärke) aufweist. Hierdurch lässt sich das Widerstandsbuckelschweißen besonders leicht und schnell durchführen; ferner wird relativ wenig vom Bauraum im Innendurchmesser des Rotors in Anspruch genommen.In a further preferred embodiment, the balance weight is formed as a plate. A small plate is in this case such a geometric design which is substantially flat, ie has a small height (thickness) relative to the length and width. As a result, the resistance hump welding can be performed very easily and quickly; Furthermore, relatively little of the space in the inner diameter of the rotor is claimed.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform besteht das Ausgleichsgewicht aus Stahl. Beispielsweise kommen bevorzugt genormte Ausgleichsgewichte aus Stahl in Form von Stahlplättchen in Gewichten von etwa 3 g und etwa 5 g zum Einsatz, wobei diese beispielsweise Abmessungen von 15 x 18 x 1 ,5 oder 14 x 23 x 2,0 mm haben. Derartige Stahlplättchen lassen sich sehr leicht und billig und mit großer Serienkonstanz herstellen. Sie benötigen als Ausgleichsgewichte wenig Bauraum im Inneren des Rotors und sind in der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise prozesstechnisch sicher und günstig beherrschbar. Für die gängigen Anwendungsfälle lassen sich hierbei alle relevanten Unwuchten an topförmigen Rotoren elektrischer Maschinen ausgleichen.In another preferred embodiment, the balance weight is made of steel. For example, standardized balancing weights made of steel in the form of steel platelets in weights of about 3 g and about 5 g are preferably used, wherein these have, for example, dimensions of 15 × 18 × 1, 5 or 14 × 23 × 2.0 mm. Such steel plates can be produced very easily and cheaply and with great consistency of production. They need as balancing weights little space in the interior of the rotor and are in the procedure described above process-technically safe and low controllable. For the most common applications, all relevant imbalances on pot-shaped rotors of electrical machines can be compensated.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and combinations thereof.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. It shows
Figur 1 eine Prinzipdarstellung des Unwuchtausgleichs mit zwei unter einem Spreizwinkel an der Topfwand befestigtenFigure 1 is a schematic representation of the balancing with two attached at a spread angle to the pot wall
Ausgleichsgewichten,Counterweights
Figur 2 ein erfindungsgemäßes Ausgleichsgewicht in Schnittdarstellung inFigure 2 shows an inventive balance weight in a sectional view in
Höhe des Schweißbuckels undHeight of the weld hump and
Figur 3 eine Anwendungsdarstellung im Moment des Verschweißens desFigure 3 is an application diagram at the moment of welding the
Ausgleichsgewichts mit der Rotorwand.Balance weight with the rotor wall.
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
Figur 1 zeigt in prinzipieller Darstellung die Funktionsweise eines Unwuchtausgleichs U an einem topfförmigen Rotor 1 für eine nicht dargestellte elektrische Maschine, beispielweise einen Motorgenerator eines Hybridantriebs. Ausgehend von einer Drehachse 2 des Rotors 1 sind an dessen Topfwand 3 zwei gleich ausgebildete Ausgleichsgewichte 4 aufgebracht, die als Normteile 5 für eine besonders vereinfachte, prozesssichere und reproduktionsfähige Austauschfertigung hergestellt sind. Die Messung des Rotors 1 hat zuvor eine Unwucht ergeben, die durch den dargestellten gesamten Unwuchtausgleich Uges auszugleichen ist. Die Anbringung nur eines Ausgleichsgewichts 4 zur alleinigen Bewirkung des gesamten Unwuchtausgleichs Uges ist störanfällig in Hinblick auf schon kleine Abweichungen von der Sollposition an der Topfwand 3. Aus diesem Grund wird unter Anwendung der Poka Yoke-Prinzipien die Fehlertoleranz dieses Verfahrens erhöht, indem zwei Einzelunwuchtausgleiche U1 , U2 mittels zweier Ausgleichsgewichte 4, die identisch ausgebildet sind, vorgenommen werden. Gleichzeitig ergibt sich der Unwuchtausgleich Uges als Funktion des Spreizwinkels bei gegebenen, identischen Ausgleichsgewichten. Die Richtung, in der der gesamte Unwuchtausgleich Uges erfolgen muss, um den Rotor 1 unwuchtfrei zu bekommen, ist hierbei die Winkelhalbierende eines Spreizwinkels δ, in dem die beiden Ausgleichsgewichte 4 zur Bewirkung der Einzelunwuchtausgleiche U1 , U2 an einer Topfwandinnenseite 6 der Topfwand 3 anzubringen sind. Nach dem Messen der gesamten Unwucht erfolgt eine Aufteilung des entsprechenden, zu diesem Unwuchtausgleich erforderlichen theoretischen Einzelgewichts auf mindestens zwei Vektoren mit dem entsprechenden Spreizwinkel δ, so dass die gewünschte Gegenwirkung, nämlich der gesamte Unwuchtausgleich Uges, zur festgestellten Unwucht erzielt wird. Der Spreizwinkel δ ergibt sich hierbei in Abhängigkeit von der gemessenen Unwucht und dem erforderlichen gesamten Unwuchtausgleich Uges und den als Normteile 5 zur Verfügung stehenden Ausgleichsgewichten 4, wobei berücksichtigt werden muss, dass die Ausgleichsgewichte 4 in einem Spreizwinkel δ von maximal 180° angebracht werden können, wobei dann der zu erzielende gesamteFIG. 1 shows, in a basic representation, the mode of operation of an unbalance compensation U on a cup-shaped rotor 1 for an electric machine (not shown), for example a motor generator of a hybrid drive. Starting from an axis of rotation 2 of the rotor 1 3 equal trained equalization weights 4 are applied to the pot wall, which are made as standard parts 5 for a particularly simplified, process-safe and reproducible replacement production. The measurement of the rotor 1 has previously revealed an imbalance, which is compensated by the illustrated total imbalance U ges . The attachment of only one balance weight 4 for the sole effect of the entire unbalance compensation U ges is susceptible to interference even small deviations from the target position on the pot wall 3. For this reason, using the Poka Yoke principles, the fault tolerance of this method is increased by two individual balancing U1, U2 by means of two balancing weights 4, which are identical, are made. At the same time, the unbalance compensation U tot results as a function of the spread angle for given, identical counterweights. The direction in which the entire unbalance compensation U ges must be made to get the rotor 1 unbalance, here is the bisector of a spread angle δ, in which the two balancing weights 4 for effecting the individual unbalance compensations U1, U2 on a pot wall inside 6 of the pot wall. 3 are to be attached. After measuring the total unbalance, the corresponding theoretical individual weight required for this unbalance compensation is distributed among at least two vectors with the corresponding spread angle δ, so that the desired counteracting effect, namely the total unbalance compensation U ges , is achieved for the detected imbalance. The spread angle δ results here depending on the measured unbalance and the required total unbalance compensation U ges and available as standard parts 5 balance weights 4, taking into account that the balance weights 4 can be mounted in a spread angle δ of 180 ° maximum , in which case the total to be achieved
Unwuchtausgleich Uges minimal, nämlich nahe null oder null ist (weil sich die Ausgleichsgewichte 4 dann diametral an der Topfinnenwand 6 gegenüberliegen). Es ergibt sich für die Ausbildung des gesamten Unwuchtausgleichs Uges der Zusammenhang Uges = 2 x U x cos δ/2.Unbalance compensation U ges minimal, namely close to zero or zero (because the balancing weights 4 are then diametrically opposite to the pot inner wall 6). The result for the formation of the total imbalance compensation U tot is the relationship U ges = 2 × U × cos δ / 2.
Die Ausgleichsgewichte 4 werden an der Topfwandinnenseite 6 mittels eines Schweißverfahrens dauerhaft befestigt, insbesondere durch Widerstandsbuckelschweißen. Hierzu weisen die einzelnen Ausgleichsgewichte 4 an ihrer zur Topfwandinnenseite 6 gerichteten Ausgleichsgewichtsaußenseite 7 einen Widerstandsschweißbuckel 8 auf, der beim Verschweißen eine stoffschlüssige Verbindung mit der Topfwand 3 eingeht und das Ausgleichsgewicht 4 sicher an der vorgesehenen Stelle hält.The balance weights 4 are permanently attached to the pot wall inside 6 by means of a welding process, in particular by resistance hump welding. For this purpose, the individual balance weights 4 at their directed to the pot wall inside 6 balance weight outside 7 a Widerstandsschweißbuckel 8, which enters into a cohesive connection with the pot wall 3 during welding and the balance weight 4 holds securely at the intended location.
Für hier beschriebene Anwendungsfälle können beispielsweise folgende geometrische Randbedingungen, Massen und Prozessparameter Anwendung finden:For example, the following geometric boundary conditions, masses and process parameters can be used for applications described here:
Als Ausgleichsgewichte 4 kommen Stahlgewichte mit 3 g und 5 g zum Einsatz, die in etwa Abmessungen von 15 x 18 x 1 ,5 oder 14 x 23 x 2 mm aufweisen, also als Plättchen 9 ausgebildet sind. Als Widerstandsschweißbuckel 8 kommt ein Kugelabschnitt mit einem Kugeldurchmesser von 7 bis 8 mm, insbesondere 7,4 mm, einem Innendurchmesser von 5,5 mm, und einer Höhenerhebung über die Plättchenoberseite von 1 bis 1 ,5 mm, vorzugsweise 1 ,22 mm zum Einsatz. Figur 2 zeigt ausschnittsweise vergrößert im Querschnitt auf Höhe des Widerstandschweißbuckels 8 ein Ausgleichsgewicht 4, das als Plättchen 9 ausgebildet ist. Dieses liegt in einer zur Verdeutlichung dargestellten Kontur 10 der Topfwand 3 an. Das Plättchen 9 weist zur besseren Passung nach Verschweißung eine der Kontur 10 der Topfwand 3 angepasste Fläche 11 auf, aus der, in Richtung der Topfwand 3, sich der Widerstandsschweißbuckel 8 erhebt. Dieser kann beispielsweise durch Umformen, insbesondere auch Kaltumformen wie etwa Stanzen, von der der Fläche gegenüberliegenden Rückseite 12 des Plättchens 9 mit einem entsprechenden Werkzeug unter Ausbildung einer Vertiefung 13 ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass die Fläche 11 eine der Kontur 10 der Topfwand 3, insbesondere Topfinnenwand 6, angepasste Formgebung aufweist, damit nach dem Verschweißen, wenn also der Widerstandsschweißbuckel 8 mit der Topfwand 3 eine stoffschlüssige, innige Verbindung eingegangen ist, eine möglichst vollflächige Anlage des Plättchens 9 an der Topfwand 3 sichergestellt ist.As balance weights 4 steel weights with 3 g and 5 g are used, which have approximately dimensions of 15 x 18 x 1, 5 or 14 x 23 x 2 mm, so are formed as platelets 9. As Widerstandsschweißbuckel 8 is a ball section with a ball diameter of 7 to 8 mm, in particular 7.4 mm, an inner diameter of 5.5 mm, and a height elevation on the platelet top of 1 to 1, 5 mm, preferably 1, 22 mm used , Figure 2 shows a detail enlarged in cross-section at the level of Widerstandschweißbuckels 8 a balance weight 4, which is formed as a plate 9. This lies in a contour 10 of the pot wall 3 shown for clarity. The plate 9 has for better fit after welding on a contour 10 of the pot wall 3 adapted surface 11, from which, in the direction of the pot wall 3, the resistance welding hump 8 rises. This can be formed, for example, by forming, in particular cold forming such as punching, of the reverse side 12 of the plate 9 opposite the surface with a corresponding tool to form a recess 13. It is essential that the surface 11 has one of the contour 10 of the pot wall 3, in particular pot inner wall 6, adapted shape, so after welding, so if the Widerstandsschweißbuckel 8 with the pot wall 3 a cohesive, intimate connection is received, a possible full-scale system of Platelet 9 is secured to the pot wall 3.
Figur 3 zeigt das Ausgleichsgewicht 4, nämlich das Plättchen 9 im Moment des Schweißvorgangs, wobei das Plättchen 9 von seiner Rückseite 12 her mit einer Schweißelektrode 14 bestromt wird, wobei eine Gegenelektrode 15 von der Topfwand 3 die Stromableitung vornimmt. Das Plättchen 9 wird unterhalb der Schweißelektrode 14 in unmittelbarer Gegenüberlage/Anlage zur Topfwand 3 von einem Kunststoffteil 16 gehalten, wobei das Kunststoffteil 16 insbesondere der winkelgerechten Positionierung des Plättchens 9 unterhalb der Schweißelektrode 14 und relativ zur Topfwand 3 dient. Die Haltekraft zum Halten des Plättchens 9 wird von einem Magneten 17, bevorzugt Elektromagnet 18 aufgebracht. Bei Bestromung des Plättchens 9 über die Schweißelektrode 14 wird gleichzeitig eine Schweißkraft F auf das Plättchen 9 über die Schweißelektrode 14 aufgebracht, wodurch sich das Plättchen im Bereich des nunmehr angeschmolzenen Widerstandsschweißbuckels 8 mit der in diesem Bereich ebenfalls angeschmolzenen Topfwand 3 verbindet. DieFigure 3 shows the balance weight 4, namely the plate 9 at the moment of welding, wherein the plate 9 is energized from its rear side 12 forth with a welding electrode 14, wherein a counter electrode 15 of the pot wall 3 performs the current dissipation. The plate 9 is held below the welding electrode 14 in the immediate opposite / plant to the pot wall 3 of a plastic part 16, wherein the plastic part 16 in particular the angular positioning of the plate 9 below the welding electrode 14 and relative to the pot wall 3 is used. The holding force for holding the plate 9 is applied by a magnet 17, preferably electromagnet 18. When the platelet 9 is energized via the welding electrode 14, a welding force F is simultaneously applied to the platelet 9 via the welding electrode 14, whereby the platelet in the region of the now welded resistance welding boss 8 connects to the pot wall 3 likewise melted in this area. The
Elektrodenflächen von Schweißelektrode 14 und Gegenelektrode 15 sind so gewählt, dass sie mindestens doppelt so groß sind wie die durch den Widerstandsbuckel in Anlage zur Topfwand 3 ausgebildete Schweißkontaktfläche 19. Hierdurch wird eine unerwünschte Erwärmung der Topfwand 3 und/oder des Plättchens 9 in anderen Bereichen als der Schweißkontaktfläche 19 vermieden. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Schweißverbindung tatsächlich nur im Bereich der Schweißkontaktfläche 19 (wie durch den Widerstandsschweißbuckel 8 vorgegeben) zustande kommt. Electrode surfaces of welding electrode 14 and counter electrode 15 are selected so that they are at least twice as large as the formed by the Widerstandsbuckel in contact with the pot wall 3 weld contact surface 19. This undesirable heating of the pot wall 3 and / or the plate 9 in other areas than of the Weld contact surface 19 avoided. This ensures that the weld actually only in the area of the weld contact surface 19 (as dictated by the resistance welding hump 8) comes about.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Unwuchtausgleich an topfförmigen Rotoren von elektrischen Maschinen, wobei mindestens ein Ausgleichsgewicht an einer Topfwand des Rotors befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung mittels Widerstandsbuckelschweißen erfolgt.1. A method for unbalance compensation to cup-shaped rotors of electric machines, wherein at least one balance weight is attached to a pot wall of the rotor, characterized in that the attachment takes place by means of resistance hump welding.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Ausgleichsgewichte unter einem Spreizwinkel an der Topfwand befestigt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that at least two balancing weights are attached to the pot wall at a spread angle.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizwinkel zwischen > 0° und 180° beträgt.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the spread angle between> 0 ° and 180 °.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht für den Schweißvorgang magnetisch gehalten wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the balance weight for the welding operation is magnetically held.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für Elektrodenflächen einer Schweißelektrode und einer Gegenelektrode ein mindestens das doppelte einer einen Widerstandsschweißbuckel ausbildenden Schweißkontaktfläche entsprechendes Maß gewählt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for electrode surfaces of a welding electrode and a counter electrode at least twice a welding contact surface forming a resistance welding hump corresponding measure is selected.
6. Ausgleichsgewicht (4) für einen Unwuchtausgleich (U) an topfförmigen6. Balance weight (4) for an imbalance compensation (U) on cup-shaped
Rotoren (1 ) von elektrischen Maschinen, wobei das Ausgleichsgewicht (4) an einer Topfwand (3) des Rotors (1 ) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht (4) mindestens einen Widerstandsschweißbuckel (8) aufweist.Rotors (1) of electrical machines, wherein the balance weight (4) on a pot wall (3) of the rotor (1) can be fastened, characterized in that the balance weight (4) has at least one Widerstandsschweißbuckel (8).
7. Ausgleichsgewicht (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es mittig den Widerstandsschweißbuckel (8) aufweist. 7. balancing weight (4) according to claim 6, characterized in that it has the center of the Widerstandsschweißbuckel (8).
8. Ausgleichsgewicht (4) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es eine gebogene, der Kontur (10) der Topfform angepasste Fläche (11 ) aufweist.8. balancing weight (4) according to claim 6 or 7, characterized in that it has a curved, the contour (10) of the pot shape adapted surface (11).
9. Ausgleichsgewicht (4) nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es als Plättchen (9) ausgebildet ist.9. balancing weight (4) according to claim 6 to 8, characterized in that it is designed as a plate (9).
10.Ausgleichsgewicht (4) nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Stahl besteht. 10.Suspension weight (4) according to claim 6 to 9, characterized in that it consists of steel.
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