EP2622720A2 - Balanced rotor for a rotary machine and method for balancing a rotor - Google Patents

Balanced rotor for a rotary machine and method for balancing a rotor

Info

Publication number
EP2622720A2
EP2622720A2 EP11740888.0A EP11740888A EP2622720A2 EP 2622720 A2 EP2622720 A2 EP 2622720A2 EP 11740888 A EP11740888 A EP 11740888A EP 2622720 A2 EP2622720 A2 EP 2622720A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
rivet
recesses
rotor body
balancing
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Withdrawn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
EP11740888.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Steffen Blum
Stephan Weissphal
Markus Minnermann
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 EP2622720A2 publication Critical patent/EP2622720A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/04Balancing means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/30Compensating imbalance
    • G01M1/36Compensating imbalance by adjusting position of masses built-in the body to be tested
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/16Centering rotors within the stator; Balancing rotors
    • H02K15/165Balancing the rotor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49009Dynamoelectric machine
    • Y10T29/49012Rotor

Definitions

  • the invention relates to a balanced rotor for a rotary machine.
  • the invention further relates to a method for balancing a rotor for a rotary machine.
  • Rotating bodies such as rotors of rotary machines, should be balanced prior to start-up, especially if they are to be operated at high speeds.
  • Well-balanced rotors can be important for bearing and shaft life and for sound radiation and vibration transmission to the environment.
  • Rigid rotors can usually be balanced by adding or reducing masses at a certain distance from the rotation axis in one or more planes which are arranged perpendicular to a rotational axis of the rotor.
  • static imbalances the center of gravity of the rotor is not on the axis of rotation.
  • a static unbalance can ideally be eliminated with just one balance mass.
  • dynamic imbalances which are also referred to as moment imbalances
  • the center of gravity of the rotor is indeed on the axis of rotation, but the principal axis of inertia is not parallel to the axis of rotation. For balancing this is usually required several balancing masses on must be distributed at least two levels, so that the main axis of inertia of the rotor including the balancing masses is rotated so that it then lies on the axis of rotation.
  • rotatable bodies such as rotors for high speed rotary machines
  • additional balancing ring disks are usually arranged at the two opposite end faces of the rotor and rotate during operation of the rotor with the rotor.
  • additive balancing e.g. Lead weights are attached to the Duchtringhunt to compensate in this way an imbalance of the rotor can.
  • bores can be introduced into the co-rotating rolling disk, whereby a center of gravity of the co-rotating disk is displaced and in turn an imbalance of the rotor can be compensated. This is called subtractive balancing.
  • a balanced rotor for a rotary machine has at least one disk-shaped rotor body with magnetic elements along a circumference of the rotor body.
  • a plurality of eccentric recesses is formed in the rotor body.
  • a rivet is inserted and pressed.
  • a method for balancing a rotor for a rotary machine comprises providing the rotor with at least one disk-shaped rotor body with magnetic elements along a circumference of the rotor body and a multiple rotor body. number of eccentric recesses in the rotor body, determining an imbalance of the rotor and then pressing at least one rivet in one of the eccentric recesses such that an imbalance of the rotor is at least partially compensated.
  • the rotor-forming mostly disc-shaped rotor body are designed accordingly that additional weights can be arranged for balancing directly in them.
  • the rotor bodies can be formed, for example, in the form of a circular disk or with another non-circular outer geometry, such as polygonal, flower-like, etc.
  • Such a disk-shaped rotor body usually carries magnetic elements, such as permanent magnets or electromagnets, along its circumference, so that an externally acting magnetic field in the engine operation, a torque on the rotor can exercise the rotor in rotation movement or in generator mode during rotation of the rotor, a changing magnetic field can generate a voltage in surrounding coils .
  • the magnetic elements can, for example, along the circumference of the rotor body on the lateral surface by means of suitable methods such as Sticking to be attached.
  • the magnetic elements may be arranged in a so-called buried manner within the rotor body, wherein in the rotor body in the vicinity of the outer periphery cavities are provided, in which the magnetic elements can be introduced and held therein.
  • a rotor can be formed with a single disk-shaped rotor body.
  • rotors are usually formed with a plurality of disc-shaped rotor bodies, wherein the individual rotor bodies are usually arranged along a rotation axis next to one another on a shaft and pressed with this.
  • eccentric recesses are formed in the rotor body. These eccentric recesses are arranged radially at a distance from the axis of rotation of the rotor body. They are designed so that additional mass can be absorbed in them, in this way the focus of the
  • a plurality of eccentric recesses is provided. For example, 8 or more, preferably 16 or more eccentric recesses may be provided.
  • the recesses may be formed along a concentric with the rotor body circle. In other words, the radial distance of all the recesses to the axis of rotation of the rotor body can be the same.
  • the recesses may be arranged equidistantly along the concentric circle.
  • the recesses in the rotor body are arranged and dimensioned such that their common center of gravity lies on the axis of rotation of the rotor body.
  • a rivet is arranged in at least one of the recesses provided in the rotor body or the plurality of rotor bodies.
  • a rivet is a plastically deformable, mostly substantially cylindrical element. ment. Rivet connections are conventionally used mostly for joining parts such as sheets and are standard components that can be provided in large quantities and thus manufactured at low cost.
  • Rivets can be provided in a variety of materials and configurations. For example, there are rivets of steel, copper, brass, aluminum alloys, plastic and titanium. There are solid rivets, blind rivets, punch rivets, semi-hollow rivets, etc. known.
  • the rivet can protrude beyond a surface of the component.
  • the rivet can be machined so that a protruding end of the rivet is formed into a so-called closing head, which rests against surfaces of the component and thus holds the rivet to the component.
  • the rivet can be processed in such a way that its shank arranged in the recess thickened, ie increases in diameter, so that an outer circumference of the rivet shank is firmly pressed against an inner circumference of the recess and the rivet is thus pressed into the recess.
  • Rivets can have the advantage over screws, that in the recesses in the component no thread needs to be introduced.
  • an insertion and fastening of the rivet is usually possible quickly and easily.
  • the rivet may initially have a smaller cross-section than the recess and thus be easily inserted into the recess. Then, the rivet can be braced with suitable tools in the recess and thus secured by its cross-section is increased. In the fastened state, the rivet is pressed into the recess in a force-fitting and / or form-fitting manner.
  • the rivet By introducing and pressing the rivet in the recess provided in the rotor body itself, the rivet can be reliably fixed in the rotor body. be taken. Since the rivet has its own weight, which is accommodated in the eccentric recess and can lead to an additional moment when the rotor rotates, a balancing of the entire rotor can be achieved with the aid of the pressed-in rivet.
  • the recesses in the rotor body are preferably arranged with respect to their positioning and formed with respect to their shape and arranged in at least one of the recesses at least one rivet is formed with respect to its shape and weight such that an imbalance of the totality of the rotor body and rivet is smaller as an imbalance of the rotor body alone. In other words, due to the rivet pressed into the recess, an imbalance of the rotor body can be reduced, wherein the shape, position and weight of the rivet can be adapted to the imbalance to be compensated.
  • an unbalance of the rotor without the rivet can first be determined, for example, by measurement or based on empirical values. Based on the determined imbalance, it can be analyzed how a suitable counter imbalance can be created by inserting rivets of appropriate weight in suitable locations in recesses within the rotor. In this way, a balancing of the rotor with a balancing quality of G 2.5 or even G 1 can be achieved.
  • the balancing quality can according to the
  • blind rivets As rivets to be introduced into the recesses so-called blind rivets can be used.
  • a blind rivet is a special form of rivet that only requires access to one side of the component to be riveted.
  • Blind rivet can be fixed with a special blind rivet.
  • the blind rivet in addition to the actual hollow rivet body with head on the front of a longer, elongated mandrel head with the rear rivet end, which is provided with a predetermined breaking point.
  • So-called magazine rivets do not have their own mandrel but the mandrel is integrated in the tool which can be used to fix the blind rivet.
  • Blind rivets are sometimes referred to as POP rivets. It needs not necessarily be provided at the rear end another head.
  • blind riveting is a joining process or press-fitting of only one, outer side of the component.
  • the blind rivet is inserted into the recess. leads. Subsequently, the protruding on the head mandrel is pulled out with a blind rivet. This leads to a compression and thus an expansion or increase in diameter of the rivet in the recess. At the end of the process, the mandrel typically breaks off at the predetermined breaking point within the rivet body and no longer protrudes from the rivet.
  • Blind rivets are manufactured for a wide variety of applications and are therefore manufactured in large quantities standard components that can be provided very inexpensively. The use of blind rivets for balancing a rotor therefore allows a very cost-effective balancing method.
  • Rotor body for fast rotating rotors permanently excited synchronous machines as used for example for electric and hybrid drive vehicles are often formed from a plurality of concentrically stacked lamella plates.
  • several thin sheets are stacked into a laminae package and joined together, for example by pressing.
  • the individual sheets can be easily brought into shape by punching operations.
  • the recesses into which buried magnets can be inserted, or the recesses, which, as described herein, are to receive the balancing rivets can be produced by punching out suitable areas from the slat plate.
  • a rivet also provided with an uneven surface can be introduced. Due to the uneven surface of both the recess and the rivet can lead to a positive connection of rivet and recess. Thus, a very good hold of the rivet is ensured in the recess.
  • a rivet with a special, uneven surface a rivet with a screw geometry can be used. Such rivets are also referred to as Rivscrew® rivets.
  • such helical rivets can stably mesh into the recesses within the laminae packages, also provided with an uneven surface, due to their "serrated" surface, despite slightly increased manufacturing costs for such helical rivets compared to simple blind rivets their use be justified because of the better grip.
  • the rivets often consist of a different material than the rotor body.
  • the recesses in which the rivets are to be arranged may have a spacing of at least 5 mm, preferably at least 7 mm of the magnetic elements to arrange.
  • the recesses may be located radially inside the magnet elements in the rotor body. Due to the sufficient distance of the recesses from the magnetic elements, a negative influence on the magnetic flux generated by the magnetic elements is avoided.
  • Fig. 1 shows a cross-sectional view of a balanced rotor for a rotary machine according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 shows a cross-sectional view of a balanced rotor for a rotary machine according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 shows a plan view of a rotor body for a balanced rotor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows an enlarged view of a recess for receiving a rivet in a rotor body for a rotor according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 shows a rotor 1 for a rotary machine such as an electric motor or a generator.
  • a plurality of disk packs 5 are arranged in a direction along a rotation axis 7 in succession and pressed with the shaft 3.
  • Each of the disk packs 5 consists of a plurality of stacked laminations 19.
  • the plurality of disk packs 5 together form a circular disk-shaped rotor body 9.
  • a plan view of an end face of the rotor body 9 is shown in FIG.
  • a plurality of magnetic elements 13 in the form of cuboid permanent magnets 15 are arranged.
  • the magnetic elements 13 are introduced in likewise cuboidal recesses 17 in the rotor body 9 and fixed in these by pressing or gluing.
  • a plurality of recesses 21 are further provided.
  • the recesses 21 are arranged at a certain distance s from the center of the rotor body, through which the axis of rotation 7 extends, and thus positioned eccentrically.
  • the recesses 21 are further spaced a distance d from the recesses 17 for the magnetic elements.
  • the rotor body 9 has an outer diameter of 83 mm.
  • the distance s of the recesses 21 from the center is 25 mm.
  • the distance d of the recesses 21 from the recesses 17 is 7 mm.
  • Each of the recesses 21 has a circular cross section with a diameter in the range of 1-5 mm.
  • a depth of the recess 21 in the direction parallel to the rotation axis 7 may be in the range of 5-20 mm.
  • blind rivets 23 can be introduced and pressed therein.
  • Rivets of suitable weight can then be pressed into a corresponding recess 21 at these positions.
  • the rivets can be provided with weights in the range of 0.1-2 g, preferably in the range of 0.35-1.5 g.
  • the additive balancing weight is provided in the form of a blind rivet 23.
  • the rivet is introduced from outside into the disk set 5 located in the figure on the left edge after assembly of the disk packs 5 on the shaft 3 and pressed.
  • the desired position of the balance weight is determined using a balancing system. If the weight of a single rivet is insufficient, a rivet can be additionally attached elsewhere.
  • RivscrewO rivets are used for this purpose. These RivscrewO rivets have a screw thread 33 on a lateral surface of the otherwise cylindrical shaft 31. As shown enlarged in FIG. 4, the disk packs 5 have a plurality of individual laminations 19. The recesses 21 are punched into the individual lamella plates 19 prior to the assembly of the lamella plates 19 to the plate packs 5. Due to manufacturing tolerances, there are regularly small deviations with regard to the position and size of the punched out areas.
  • rivet 23, 27 is shown in the figures, a plurality of rivets may be arranged in the rotor body 9. Although only one rivet is shown in a disk pack 5 at the extreme left edge of the rotor body 9, rivets can also be accommodated in a disk set at the extreme right edge or in disk packs 5 at both arranged on the opposite edges of the rotor body 9 disk packs 5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

A balanced rotor and a method for balancing a rotor for a rotary machine, such as for example an electric motor, are described. The rotor (1) has at least one disc-shaped rotor body (9), which has magnetic elements (13) in the region of an outer circumference (11). A plurality of off-centre clearances (21) are also formed in the rotor body (9). In order to balance the rotor body (9), a rivet (23), for example in the form of a blind rivet or a Rivscrew® rivet, may be introduced and pressed into one or more of these clearances (41). The rivet (23) is thereby introduced directly into the rotor body (9). There is no need for an additional annular balancing disc. This makes simple, low-cost and reliable balancing of the rotor possible.

Description

BESCHREIBUNG  DESCRIPTION
TITEL TITLE
Gewuchteter Rotor für eine Rotationsmaschine und Verfahren zum Auswuchten eines Rotors Balanced rotor for a rotary machine and method for balancing a rotor
GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft einen gewuchteten Rotor für eine Rotationsmaschine. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Auswuchten eines Rotors für eine Rotationsmaschine. The invention relates to a balanced rotor for a rotary machine. The invention further relates to a method for balancing a rotor for a rotary machine.
STAND DER TECHNIK Rotierende Körper wie zum Beispiel Rotoren von Rotationsmaschinen sollten, insbesondere, wenn sie mit großen Drehzahlen betrieben werden sollen, vor der Inbetriebnahme gewuchtet werden. Gut gewuchtete Rotoren können dabei wichtig für eine Lebensdauer von Lagern und Wellen sowie für eine Schallabstrahlung und eine Schwingungsübertragung an die Umgebung sein. PRIOR ART Rotating bodies, such as rotors of rotary machines, should be balanced prior to start-up, especially if they are to be operated at high speeds. Well-balanced rotors can be important for bearing and shaft life and for sound radiation and vibration transmission to the environment.
Starre Rotoren können in der Regel dadurch gewuchtet werden, dass in einer oder mehreren Ebenen, die senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors angeordnet sind, Massen in einem bestimmten Abstand zur Rotationsachse hinzugefügt oder vermindert werden. In diesem Zusammenhang kann zwischen stati- sehen Unwuchten und dynamischen Unwuchten unterschieden werden. Bei statischen Unwuchten liegt der Schwerpunkt des Rotors nicht auf der Rotationsachse. Eine statische Unwucht kann im Idealfall mit nur einer Wuchtungsmasse eliminiert werden. Bei dynamischen Unwuchten, die auch als Momentenunwuchten bezeichnet werden, liegt der Schwerpunkt des Rotors zwar auf der Rotationsach- se, die Hauptträgheitsachse ist aber nicht parallel zur Drehachse. Zum Auswuchten werden hierbei in der Regel mehrere Wuchtungsmassen benötigt, die auf mindestens zwei Ebenen verteilt sein müssen, so dass die Hauptträgheitsachse des Rotors einschließlich der Wuchtungsmassen so gedreht ist, dass sie anschließend auf der Drehachse liegt. Rigid rotors can usually be balanced by adding or reducing masses at a certain distance from the rotation axis in one or more planes which are arranged perpendicular to a rotational axis of the rotor. In this context, a distinction can be made between static imbalances and dynamic imbalances. For static imbalances, the center of gravity of the rotor is not on the axis of rotation. A static unbalance can ideally be eliminated with just one balance mass. In the case of dynamic imbalances, which are also referred to as moment imbalances, the center of gravity of the rotor is indeed on the axis of rotation, but the principal axis of inertia is not parallel to the axis of rotation. For balancing this is usually required several balancing masses on must be distributed at least two levels, so that the main axis of inertia of the rotor including the balancing masses is rotated so that it then lies on the axis of rotation.
Herkömmlich werden rotierbare Körper, wie zum Beispiel Rotoren für schnell laufende Rotationsmaschinen, durch Anordnen von zusätzlichen Wuchtringscheiben gewuchtet. Die Wuchtringscheiben werden dabei meist an den beiden gegenüberliegenden Stirnflächen des Rotors angeordnet und rotieren im Betrieb des Rotors mit dem Rotor mit. Beim sogenannten additiven Wuchten können z.B. Bleigewichte an der Wuchtringscheibe angebracht werden, um auf diese Weise eine Unwucht des Rotors kompensieren zu können. Alternativ können in der mitrotierenden Wuchtringscheibe Bohrungen eingebracht werden, wodurch ein Schwerpunkt der mitrotierenden Scheibe verlagert wird und wiederum eine Unwucht des Rotors kompensiert werden kann. Dies wird als subtraktives Wuchten bezeichnet. Conventionally, rotatable bodies, such as rotors for high speed rotary machines, are balanced by placing additional balancing ring disks. The Wuchtringscheiben are usually arranged at the two opposite end faces of the rotor and rotate during operation of the rotor with the rotor. In so-called additive balancing, e.g. Lead weights are attached to the Duchtringscheibe to compensate in this way an imbalance of the rotor can. Alternatively, bores can be introduced into the co-rotating rolling disk, whereby a center of gravity of the co-rotating disk is displaced and in turn an imbalance of the rotor can be compensated. This is called subtractive balancing.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION
Es kann ein Bedarf an einem gewuchteten Rotor bzw. an einem Verfahren zum Auswuchten eines Rotors bestehen, bei dem eine Wuchtung mit verringertem Arbeits- und Kostenaufwand erreicht werden kann. There may be a need for a balanced rotor or a method of balancing a rotor, where balancing can be achieved with reduced labor and expense.
Einem solchen Bedarf kann mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche entsprochen werden. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Such a need can be met by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are defined in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein gewuchteter Rotor für eine Rotationsmaschine beschrieben. Der gewuchtete Rotor weist wenigstens einen scheibenförmigen Rotorkörper mit Magnetelementen entlang eines Umfangs des Rotorkörpers auf. In dem Rotorkörper ist eine Mehrzahl von außerzentrischen Ausnehmungen ausgebildet. In wenigstens eine dieser Ausnehmungen ist ein Niet eingebracht und verpresst. According to a first aspect of the present invention, a balanced rotor for a rotary machine is described. The balanced rotor has at least one disk-shaped rotor body with magnetic elements along a circumference of the rotor body. In the rotor body a plurality of eccentric recesses is formed. In at least one of these recesses a rivet is inserted and pressed.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Auswuchten eines Rotors für eine Rotationsmaschine beschrieben. Das Verfahren umfasst dabei ein Bereitstellen des Rotors mit wenigstens einem scheibenförmigen Rotorkörper mit Magnetelementen entlang eines Umfangs des Rotorkörpers und einer Mehr- zahl von außerzentrischen Ausnehmungen in dem Rotorkörper, ein Bestimmen einer Unwucht des Rotors und ein nachfolgendes Einpressen wenigstens eines Niets in einer der außerzentrischen Ausnehmungen derart, dass eine Unwucht des Rotors zumindest teilweise kompensiert wird. In a second aspect of the invention, a method for balancing a rotor for a rotary machine is described. The method in this case comprises providing the rotor with at least one disk-shaped rotor body with magnetic elements along a circumference of the rotor body and a multiple rotor body. number of eccentric recesses in the rotor body, determining an imbalance of the rotor and then pressing at least one rivet in one of the eccentric recesses such that an imbalance of the rotor is at least partially compensated.
Die obigen Aspekte der Erfindung bzw. deren Ausführungsformen können als auf folgenden Ideen beruhend angesehen werden: The above aspects of the invention or its embodiments may be considered to be based on the following ideas:
Bei herkömmlich gewuchteten Rotoren für Rotationsmaschinen wird meist zu- sätzlich zu dem eigentlichen Rotor, der die Magnete, die für den motorischen oder generatorischen Antrieb des Rotors innerhalb der Rotationsmaschine nötig sind, trägt, an zumindest einer oder zumeist beiden Stirnflächen des Rotors eine separate Wuchtringscheibe vorgesehen. In dieser Wuchtringscheibe können Gewichte oder Ausnehmungen eingebracht werden, um die Gesamteinheit aus Rotor und Wuchtringscheibe zu wuchten. Da diese Wuchtringscheibe ein separates, zusätzliches Bauteil ist, bedeutet ihre Bereitstellung zusätzlichen Arbeitsund Kostenaufwand. Außerdem weist die zusätzliche Wuchtringscheibe eine Masse auf, die, da sie mit dem Rotor mitrotieren muss, zu einem erhöhten Trägheitsmoment des gesamten rotierenden Bauteils beiträgt. Zusätzlich kann es beim herkömmlichen additiven Wuchten, bei dem ein oder mehrere Stifte in einer separaten Wuchtringscheibe, die mit entsprechenden Löchern ausgestattet ist, eingedrückt werden, nötig sein, die Wuchtringscheibe aus einem Material auszubilden, welches eine ausreichende Aufrechterhaltung der Vorspannung, mit der die Stifte in den Löchern der Wuchtringscheibe gehalten ist, gewährleisten kann. In traditionally balanced rotors for rotary machines usually in addition to the actual rotor, which carries the magnets that are necessary for the motor or generator drive of the rotor within the rotary machine, provided on at least one or mostly both end faces of the rotor, a separate balancing ring , In this balancing ring weights or recesses can be introduced to balance the entire unit of rotor and Duchtringscheibe. Since this Wuchtringscheibe is a separate, additional component, their provision means additional labor and cost. In addition, the additional Wuchtringscheibe a mass that, since it must rotate with the rotor contributes to an increased moment of inertia of the entire rotating component. In addition, in conventional additive balancing in which one or more pins in a separate balancing ring disk provided with corresponding holes are depressed, it may be necessary to form the balancing ring disk from a material which sufficiently maintains the preload with which the pins held in the holes of the Wuchtringscheibe can ensure.
Im Gegensatz hierzu soll bei dem hier vorgestellten gewuchteten Rotor auf separate Wuchtringscheiben möglichst verzichtet werden. In contrast, should be dispensed as possible with the balanced rotor presented here on separate Wachttringscheiben.
Hierfür werden die den Rotor bildenden meist scheibenförmigen Rotorkörper ent- sprechend ausgebildet, dass in ihnen direkt Zusatzgewichte zum Auswuchten angeordnet werden können. Die Rotorkörper können dabei z.B. kreisscheibenförmig oder mit einer anderen nicht-kreisförmigen Außengeometrie wie beispielsweise polygonartig, blumenartig etc. ausgebildet sein. Ein solcher scheibenförmiger Rotorkörper trägt üblicherweise Magnetelemente, wie zum Beispiel Dauermagnete oder Elektromagnete, entlang seines Umfangs, so dass ein von außen angreifendes Magnetfeld im Motorbetrieb ein Drehmoment auf den Rotor- körper ausüben kann und damit den Rotor in Rotationsbewegung versetzen kann bzw. im Generatorbetrieb bei Rotation der Rotors ein sich veränderndes Magnetfeld eine Spannung in umgebenden Spulen generieren kann.. Die Magnetelemente können dabei beispielsweise entlang des Umfangs des Rotorkörpers auf dessen Mantelfläche mittels geeigneter Verfahren wie beispielsweise Aufkleben befestigt werden. Alternativ können die Magnetelemente auch in einer sogenannten vergrabenen Weise innerhalb des Rotorkörpers angeordnet sein, wobei in dem Rotorkörper in der Nähe des Außenumfangs Hohlräume vorgesehen sind, in die die Magnetelemente eingebracht werden können und darin gehalten werden. Prinzipiell kann ein Rotor mit einem einzigen scheibenförmigen Rotorkörper gebildet werden. In der Praxis werden Rotoren jedoch meist mit einer Mehrzahl von scheibenförmigen Rotorkörpern gebildet, wobei die einzelnen Rotorkörper meist entlang einer Rotationsachse nebeneinander auf einer Welle angeordnet und mit dieser verpresst sind. For this purpose, the rotor-forming mostly disc-shaped rotor body are designed accordingly that additional weights can be arranged for balancing directly in them. In this case, the rotor bodies can be formed, for example, in the form of a circular disk or with another non-circular outer geometry, such as polygonal, flower-like, etc. Such a disk-shaped rotor body usually carries magnetic elements, such as permanent magnets or electromagnets, along its circumference, so that an externally acting magnetic field in the engine operation, a torque on the rotor can exercise the rotor in rotation movement or in generator mode during rotation of the rotor, a changing magnetic field can generate a voltage in surrounding coils .. The magnetic elements can, for example, along the circumference of the rotor body on the lateral surface by means of suitable methods such as Sticking to be attached. Alternatively, the magnetic elements may be arranged in a so-called buried manner within the rotor body, wherein in the rotor body in the vicinity of the outer periphery cavities are provided, in which the magnetic elements can be introduced and held therein. In principle, a rotor can be formed with a single disk-shaped rotor body. In practice, however, rotors are usually formed with a plurality of disc-shaped rotor bodies, wherein the individual rotor bodies are usually arranged along a rotation axis next to one another on a shaft and pressed with this.
Bei dem hier beschriebenen Rotor sind in dem Rotorkörper zusätzlich zu den Magnetelementen außerzentrische Ausnehmungen ausgebildet. Diese außer- zentrischen Ausnehmungen sind radial in einem Abstand zur Rotationsachse des Rotorkörpers angeordnet. Sie sind dazu vorgesehen, dass in ihnen zusätzliche Masse aufgenommen werden kann, um auf diese Weise den Schwerpunkt desIn the rotor described here, in addition to the magnetic elements, eccentric recesses are formed in the rotor body. These eccentric recesses are arranged radially at a distance from the axis of rotation of the rotor body. They are designed so that additional mass can be absorbed in them, in this way the focus of the
Rotationskörpers verlagern zu können und somit für eine Wuchtung des Rotorkörpers sorgen zu können. Um verschiedene Arten und Ausmaße von Unwuch- ten ausgleichen zu können, ist eine Mehrzahl von außerzentrischen Ausnehmungen vorgesehen. Beispielsweise können 8 oder mehr, vorzugsweise 16 oder mehr außerzentrische Ausnehmungen vorgesehen sein. Die Ausnehmungen können dabei entlang eines mit dem Rotorkörper konzentrischen Kreises ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann der radiale Abstand aller Ausnehmungen zur Rotationsachse des Rotorkörpers gleich sein. Die Ausnehmungen können entlang des konzentrischen Kreises äquidistant angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen in dem Rotorkörper derart angeordnet und dimensioniert, dass ihr gemeinsamer Schwerpunkt auf der Rotationsachse des Rotorkörpers liegt. To be able to shift rotational body and thus provide for a balance of the rotor body. In order to be able to compensate for different types and dimensions of imbalances, a plurality of eccentric recesses is provided. For example, 8 or more, preferably 16 or more eccentric recesses may be provided. The recesses may be formed along a concentric with the rotor body circle. In other words, the radial distance of all the recesses to the axis of rotation of the rotor body can be the same. The recesses may be arranged equidistantly along the concentric circle. Preferably, the recesses in the rotor body are arranged and dimensioned such that their common center of gravity lies on the axis of rotation of the rotor body.
In dem gewuchteten Rotor ist in zumindest einer der in dem Rotorkörper bzw. den mehreren Rotorkörpern vorgesehenen Ausnehmungen ein Niet angeordnet. Ein Niet ist ein plastisch verformbares, meist im Wesentlichen zylindrisches Ele- ment. Nietverbindungen werden herkömmlich meist zum Fügen von Teilen wie beispielsweise Blechen eingesetzt und sind Standardbauelemente, die in großen Stückzahlen bereitgestellt und somit mit geringen Kosten hergestellt werden können. In the balanced rotor, a rivet is arranged in at least one of the recesses provided in the rotor body or the plurality of rotor bodies. A rivet is a plastically deformable, mostly substantially cylindrical element. ment. Rivet connections are conventionally used mostly for joining parts such as sheets and are standard components that can be provided in large quantities and thus manufactured at low cost.
Niete können in einer Vielzahl von Materialien und Ausgestaltungen bereitgestellt werden. Beispielsweise gibt es Niete aus Stahl, Kupfer, Messing, Aluminiumlegierungen, Kunststoff und Titan. Es sind Vollniete, Blindniete, Stanzniete, halbhohle Niete, etc. bekannt. Rivets can be provided in a variety of materials and configurations. For example, there are rivets of steel, copper, brass, aluminum alloys, plastic and titanium. There are solid rivets, blind rivets, punch rivets, semi-hollow rivets, etc. known.
Bauteile, in die Niete eingebracht werden und mit diesen verpresst werden sollen bzw. die mit Hilfe von Nieten miteinander verbunden werden sollen, müssen Ausnehmungen beispielsweise in Form von Bohrungen aufweisen. Diese Ausnehmungen sollten einen etwas größeren Durchmesser als der Niet haben. In bzw. durch diese Ausnehmungen wird der Niet hinein- bzw. hindurchgeschoben.Components in which rivets are to be introduced and pressed with them or which are to be connected to one another by means of rivets, have to have recesses, for example in the form of bores. These recesses should have a slightly larger diameter than the rivet. In or through these recesses, the rivet is pushed in or pushed through.
Der Niet kann dabei über eine Oberfläche des Bauteils hinausstehen. Der Niet kann derart bearbeitet werden, dass ein überstehendes Ende des Niets zu einem sogenannten Schließkopf geformt wird, der sich an Oberflächen des Bauteils anlegt und somit den Niet an dem Bauteil hält. Alternativ kann der Niet derart bear- beitet werden, dass sein in der Ausnehmung angeordneter Schaft sich verdickt, das heißt sich im Durchmesser vergrößert, so dass ein Außenumfang des Nietschafts gegen einen Innenumfang der Ausnehmung fest und der Niet somit in der Ausnehmung verpresst wird. The rivet can protrude beyond a surface of the component. The rivet can be machined so that a protruding end of the rivet is formed into a so-called closing head, which rests against surfaces of the component and thus holds the rivet to the component. Alternatively, the rivet can be processed in such a way that its shank arranged in the recess thickened, ie increases in diameter, so that an outer circumference of the rivet shank is firmly pressed against an inner circumference of the recess and the rivet is thus pressed into the recess.
Niete können gegenüber Schrauben den Vorteil aufweisen, dass in die Ausnehmungen in dem Bauteil kein Gewinde eingebracht werden braucht. Außerdem ist ein Einbringen und Befestigen des Niets meist schnell und unkompliziert möglich. Der Niet kann dabei zunächst einen kleineren Querschnitt als die Ausnehmung aufweisen und somit einfach in die Ausnehmung eingebracht werden. Dann kann der Niet mit geeigneten Werkzeugen in der Ausnehmung verspreizt und damit befestigt werden, indem sein Querschnitt vergrößert wird. Im befestigten Zustand ist der Niet in der Ausnehmung kraftschlüssig und/oder formschlüssig einge- presst. Rivets can have the advantage over screws, that in the recesses in the component no thread needs to be introduced. In addition, an insertion and fastening of the rivet is usually possible quickly and easily. The rivet may initially have a smaller cross-section than the recess and thus be easily inserted into the recess. Then, the rivet can be braced with suitable tools in the recess and thus secured by its cross-section is increased. In the fastened state, the rivet is pressed into the recess in a force-fitting and / or form-fitting manner.
Durch Einbringen und Verpressen des Niets in der in dem Rotorkörper selbst vorgesehenen Ausnehmung kann der Niet zuverlässig in dem Rotorkörper befes- tigt werden. Da der Niet ein Eigengewicht aufweist, das in der außerzentrischen Ausnehmung aufgenommen ist und bei Rotation des Rotors zu einem zusätzlichen Moment führen kann, kann mit Hilfe des eingepressten Niets ein Wuchten des gesamten Rotors erreicht werden. Die Ausnehmungen in dem Rotorkörper sind dabei vorzugsweise derart bezüglich ihrer Positionierung angeordnet und bezüglich ihrer Form ausgebildet und der in wenigstens einer der Ausnehmungen angeordnete wenigstens eine Niet ist bezüglich seiner Form und seines Gewichts derart ausgebildet, dass eine Unwucht der Gesamtheit aus Rotorkörper und Niet kleiner ist als eine Unwucht des Rotorkörpers allein. Mit anderen Worten kann aufgrund des in die Ausnehmung eingepressten Niets eine Unwucht des Rotorkörpers verringert werden, wobei Form, Position und Gewicht des Niets an die zu kompensierende Unwucht angepasst sein kann. By introducing and pressing the rivet in the recess provided in the rotor body itself, the rivet can be reliably fixed in the rotor body. be taken. Since the rivet has its own weight, which is accommodated in the eccentric recess and can lead to an additional moment when the rotor rotates, a balancing of the entire rotor can be achieved with the aid of the pressed-in rivet. The recesses in the rotor body are preferably arranged with respect to their positioning and formed with respect to their shape and arranged in at least one of the recesses at least one rivet is formed with respect to its shape and weight such that an imbalance of the totality of the rotor body and rivet is smaller as an imbalance of the rotor body alone. In other words, due to the rivet pressed into the recess, an imbalance of the rotor body can be reduced, wherein the shape, position and weight of the rivet can be adapted to the imbalance to be compensated.
Zum Wuchten des Rotors kann dabei zunächst zum Beispiel messtechnisch oder basierend auf Erfahrungswerten eine Unwucht des Rotors ohne die Niete bestimmt werden. Anhand der bestimmten Unwucht kann analysiert werden, wie eine passende Gegenunwucht erzeugt werden kann, indem Niete passenden Gewichts an geeigneter stelle in Ausnehmungen innerhalb des Rotors eingepresst werden. Auf diese Weise kann eine Wuchtung des Rotors mit einer Wuchtgüte von G 2,5 oder sogar G 1 erreicht werden. Die Wuchtgüte kann dabei gemäß derFor balancing the rotor, an unbalance of the rotor without the rivet can first be determined, for example, by measurement or based on empirical values. Based on the determined imbalance, it can be analyzed how a suitable counter imbalance can be created by inserting rivets of appropriate weight in suitable locations in recesses within the rotor. In this way, a balancing of the rotor with a balancing quality of G 2.5 or even G 1 can be achieved. The balancing quality can according to the
Norm ISO 1940 definiert sein. Standard ISO 1940 be defined.
Als in die Ausnehmungen einzubringende Niete können sogenannte Blindniete verwendet werden. Ein Blindniet ist eine spezielle Form von Niet, welche nur den Zugang zu einer Seite des mit dem Niet zu versehenden Bauteils erfordert. DerAs rivets to be introduced into the recesses so-called blind rivets can be used. A blind rivet is a special form of rivet that only requires access to one side of the component to be riveted. Of the
Blindniet kann mit einer speziellen Blindnietzange befestigt werden. Typischerweise besteht der Blindniet neben dem eigentlichen hohlen Nietkörper mit Kopf an der Vorderseite aus einem längeren, durchgestreckten Dorn mit Kopf am hinteren Nietende, der mit einer Sollbruchstelle versehen ist. Sogenannte Magazin- Niete weisen keinen eigenen Dorn auf sondern der Dorn ist in dem zum Fixieren des Blindniets verwendbaren Werkzeug integriert. Blindniete werden teilweise auch als POP-Niete bezeichnet. Dabei braucht am hinteren Ende nicht unbedingt ein weiterer Kopf vorgesehen sein. Blind rivet can be fixed with a special blind rivet. Typically, the blind rivet in addition to the actual hollow rivet body with head on the front of a longer, elongated mandrel head with the rear rivet end, which is provided with a predetermined breaking point. So-called magazine rivets do not have their own mandrel but the mandrel is integrated in the tool which can be used to fix the blind rivet. Blind rivets are sometimes referred to as POP rivets. It needs not necessarily be provided at the rear end another head.
Beim Blindnieten erfolgt ein Fügevorgang bzw. Einpressvorgang von nur einer, äußeren Seite des Bauteils aus. Der Blindniet wird in die Ausnehmung einge- führt. Anschließend wird der am Kopf herausragende Dorn mit einer Blindnietzange herausgezogen. Dies führt zu einer Stauchung und somit einer Aufweitung bzw. Durchmesservergrößerung des Niets in der Ausnehmung. Am Ende des Vorgangs bricht der Dorn typischerweise an der Sollbruchstelle innerhalb des Nietkörpers ab und ragt nicht mehr aus dem Niet hervor. Blindniete werden für verschiedenste Einsatzzwecke hergestellt und sind daher in großen Stückzahlen hergestellte Standardbauteile, die sehr kostengünstig bereitgestellt werden können. Die Verwendung von Blindnieten zum Wuchten eines Rotors erlaubt daher ein sehr kostengünstiges Wuchtverfahren. When blind riveting is a joining process or press-fitting of only one, outer side of the component. The blind rivet is inserted into the recess. leads. Subsequently, the protruding on the head mandrel is pulled out with a blind rivet. This leads to a compression and thus an expansion or increase in diameter of the rivet in the recess. At the end of the process, the mandrel typically breaks off at the predetermined breaking point within the rivet body and no longer protrudes from the rivet. Blind rivets are manufactured for a wide variety of applications and are therefore manufactured in large quantities standard components that can be provided very inexpensively. The use of blind rivets for balancing a rotor therefore allows a very cost-effective balancing method.
Rotorkörper für schnell rotierende Rotoren permanent erregter Synchronmaschinen, wie sie beispielsweise für Elektro- und Hybridantriebsfahrzeuge eingesetzt werden, werden häufig aus einer Mehrzahl konzentrisch gestapelter Lamellenbleche ausgebildet. Dabei werden mehrere dünne Bleche zu einem Lamellenpa- ket gestapelt und miteinander beispielsweise durch Verpressen verbunden. Die einzelnen Bleche können dabei einfach durch Stanzvorgänge in Form gebracht werden. Beispielsweise können die Ausnehmungen, in die vergrabene Magnete eingebracht werden können, oder die Ausnehmungen, die, wie hierin beschrieben, die Auswuchtniete aufnehmen sollen, durch Ausstanzen geeigneter Berei- che aus dem Lamellenblech erzeugt werden. Da beim Ausstanzen der Ausnehmungen stets gewisse geometrische Abweichungen aufgrund von Herstellungstoleranzen auftreten, findet sich bei dem in dem gestapelten Lamellenpaket gebildeten Ausnehmungen für die Auswuchtniete meist unweigerlich ein gewisser Versatz der in den einzelnen Lamellenblechen ausgestanzten Ausnehmungen. Dies führt zu einer unebenen, beispielsweise zahnförmigen Struktur an der Oberfläche der Ausnehmungen in einer Richtung parallel zu der Rotationsachse des Rotorkörpers. Rotor body for fast rotating rotors permanently excited synchronous machines, as used for example for electric and hybrid drive vehicles are often formed from a plurality of concentrically stacked lamella plates. In this case, several thin sheets are stacked into a laminae package and joined together, for example by pressing. The individual sheets can be easily brought into shape by punching operations. For example, the recesses into which buried magnets can be inserted, or the recesses, which, as described herein, are to receive the balancing rivets, can be produced by punching out suitable areas from the slat plate. Since the punching of the recesses always certain geometrical deviations occur due to manufacturing tolerances, is found in the recesses formed in the stack of stacked lamellae for balancing rivets usually inevitably a certain offset of the punched in the individual laminations recesses. This results in an uneven, for example, tooth-shaped structure on the surface of the recesses in a direction parallel to the axis of rotation of the rotor body.
In eine solche mit einer unebenen Oberfläche versehene Ausnehmung kann vor- teilhafterweise eine ebenfalls mit einer unebenen Oberfläche versehene Niet eingebracht werden. Aufgrund der unebenen Oberfläche sowohl der Ausnehmung als auch der Niet kann es zu einer formschlüssigen Verbindung von Niet und Ausnehmung kommen. Somit wird ein sehr guter Halt des Niets in der Ausnehmung gewährleistet. Als Niet mit einer besonderen, unebenen Oberfläche kann ein Niet mit einer Schraubengeometrie verwendet werden. Solche Niete werden auch als Rivsc- rew®-Niete bezeichnet. Insbesondere bei Rotorkörpern, die mit Lamellenpaketen gebildet sind, können sich solche schraubenförmige Niete aufgrund ihrer„gezackten" Oberfläche stabil in die ebenfalls mit einer unebenen Oberfläche bereitgestellten Ausnehmungen innerhalb der Lamellenpakete verzahnen. Trotz geringfügig erhöhter Fertigungskosten für solche schraubenartigen Niete im Vergleich zu einfachen Blindnieten kann deren Einsatz aufgrund des besseren Haltes gerechtfertigt sein. In such a recess provided with an uneven surface, advantageously, a rivet also provided with an uneven surface can be introduced. Due to the uneven surface of both the recess and the rivet can lead to a positive connection of rivet and recess. Thus, a very good hold of the rivet is ensured in the recess. As a rivet with a special, uneven surface, a rivet with a screw geometry can be used. Such rivets are also referred to as Rivscrew® rivets. Especially with rotor bodies formed with lamellae packages, such helical rivets can stably mesh into the recesses within the laminae packages, also provided with an uneven surface, due to their "serrated" surface, despite slightly increased manufacturing costs for such helical rivets compared to simple blind rivets their use be justified because of the better grip.
Die Niete bestehen häufig aus einem anderen Material als der Rotorkörper. Um das Magnetfeld, das von den entlang des Umfangs des Rotorkörpers vorgesehenen Magnetelementen erzeugt wird, nicht zu stören, kann es vorteilhaft sein, die Ausnehmungen, in denen die Niete angeordnet werden sollen, mit einem Ab- stand von wenigstens 5 mm, vorzugsweise wenigstens 7 mm von den Magnetelementen anzuordnen. Die Ausnehmungen können sich dabei in dem Rotorkörper radial innerhalb der Magnetelemente befinden. Aufgrund des ausreichenden Abstandes der Ausnehmungen von den Magnetelementen wird eine negative Beeinflussung des von den Magnetelementen erzeugten Magnetflusses vermie- den. The rivets often consist of a different material than the rotor body. In order not to disturb the magnetic field generated by the magnetic elements provided along the circumference of the rotor body, it may be advantageous for the recesses in which the rivets are to be arranged to have a spacing of at least 5 mm, preferably at least 7 mm of the magnetic elements to arrange. The recesses may be located radially inside the magnet elements in the rotor body. Due to the sufficient distance of the recesses from the magnetic elements, a negative influence on the magnetic flux generated by the magnetic elements is avoided.
Es wird angemerkt, dass Gedanken zu der Erfindung hierin im Zusammenhang sowohl mit einer gewuchteten Rotoranordnung als auch mit einem Verfahren zum Auswuchten eines Rotors für eine Rotationsmaschine beschrieben sind. Ei- nem Fachmann ist hierbei klar, dass die einzelnen beschriebenen Merkmale auf verschiedene Weise miteinander kombiniert werden können, um so auch zu anderen Ausgestaltungen der Erfindung zu führen. It is noted that thoughts on the invention are described herein in the context of both a balanced rotor assembly and a method of balancing a rotor for a rotary machine. It is clear to a person skilled in the art that the individual features described can be combined with one another in various ways so as to also lead to other embodiments of the invention.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Embodiments of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittansicht eines gewuchteten Rotors für eine Rotationsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Querschnittansicht eines gewuchteten Rotors für eine Rotationsmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 shows a cross-sectional view of a balanced rotor for a rotary machine according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 shows a cross-sectional view of a balanced rotor for a rotary machine according to another embodiment of the present invention.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Rotorkörper für einen gewuchteten Rotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows a plan view of a rotor body for a balanced rotor according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Niets in einem Rotorkörper für einen Rotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 shows an enlarged view of a recess for receiving a rivet in a rotor body for a rotor according to an embodiment of the present invention.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG The figures are only schematic and not to scale. EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Fig. 1 zeigt einen Rotor 1 für eine Rotationsmaschine wie beispielsweise einen Elektromotor oder einen Generator. Auf einer Welle 3 werden eine Mehrzahl von Lamellenpaketen 5 in einer Richtung entlang einer Rotationsachse 7 hintereinander angeordnet und mit der Welle 3 verpresst. Jedes der Lamellenpakete 5 besteht aus einer Mehrzahl gestapelter Lamellenbleche 19. Die mehreren Lamellenpakete 5 bilden gemeinsam einen kreisscheibenförmigen Rotorkörper 9. Eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Rotorkörpers 9 ist in Fig. 3 gezeigt. Fig. 1 shows a rotor 1 for a rotary machine such as an electric motor or a generator. On a shaft 3, a plurality of disk packs 5 are arranged in a direction along a rotation axis 7 in succession and pressed with the shaft 3. Each of the disk packs 5 consists of a plurality of stacked laminations 19. The plurality of disk packs 5 together form a circular disk-shaped rotor body 9. A plan view of an end face of the rotor body 9 is shown in FIG.
In der Nähe des Außenumfangs 1 1 des Rotorkörpers 9 sind mehrere Magnetelemente 13 in Form von quaderförmigen Dauermagneten 15 angeordnet. Die Magnetelemente 13 sind in ebenfalls quaderförmigen Ausnehmungen 17 in dem Rotorkörper 9 eingebracht und in diesen durch Verpressen oder Verkleben befestigt. In the vicinity of the outer periphery 1 1 of the rotor body 9 a plurality of magnetic elements 13 in the form of cuboid permanent magnets 15 are arranged. The magnetic elements 13 are introduced in likewise cuboidal recesses 17 in the rotor body 9 and fixed in these by pressing or gluing.
In dem äußersten Lamellenpaket 5 des Rotorkörpers 9 sind ferner eine Mehrzahl von Ausnehmungen 21 vorgesehen. Die Ausnehmungen 21 sind in einem gewissen Abstand s vom Zentrum des Rotorkörpers, durch das die Rotationsachse 7 verläuft, angeordnet und somit außerzentrisch positioniert. Die Ausnehmungen 21 sind ferner mit einem Abstand d von den Ausnehmungen 17 für die Magnetelemente beabstandet. Im dargestellten Beispiel hat der Rotorkörper 9 einen Außendurchmesser von 83 mm. Der Abstand s der Ausnehmungen 21 vom Zentrum beträgt 25 mm. Der Abstand d der Ausnehmungen 21 von den Ausnehmungen 17 beträgt 7 mm. Es sind zwanzig Ausnehmungen 21 entlang eines mit der Rotationsachse 7 konzen- irischen Kreises äquidistant angeordnet. Jede der Ausnehmungen 21 weist einen kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser im Bereich von 1-5 mm auf. Eine Tiefe der Ausnehmung 21 in Richtung parallel zu der Rotationsachse 7 kann im Bereich von 5-20 mm liegen. In die Ausnehmungen 21 können Blindniete 23 eingebracht und darin verpresst werden. Bei einem Auswuchtvorgang wird zunächst die Unwucht des gesamten Rotors 1 bestimmt. Anhand der bestimmten Unwucht kann berechnet werden, an welchen Positionen Gegengewichte in den Rotor 1 eingebracht werden sollten. An diesen Positionen können dann Niete geeigneten Gewichts in eine entspre- chende Ausnehmung 21 eingepresst werden. Die Niete können dabei mit Gewichten im Bereich von 0,1 - 2 g, vorzugsweise im Bereich von 0,35 - 1 ,5 g bereitgestellt werden. In the outermost disk pack 5 of the rotor body 9, a plurality of recesses 21 are further provided. The recesses 21 are arranged at a certain distance s from the center of the rotor body, through which the axis of rotation 7 extends, and thus positioned eccentrically. The recesses 21 are further spaced a distance d from the recesses 17 for the magnetic elements. In the example shown, the rotor body 9 has an outer diameter of 83 mm. The distance s of the recesses 21 from the center is 25 mm. The distance d of the recesses 21 from the recesses 17 is 7 mm. There are twenty recesses 21 along an axis concentric with the axis of rotation 7 circular circle arranged equidistantly. Each of the recesses 21 has a circular cross section with a diameter in the range of 1-5 mm. A depth of the recess 21 in the direction parallel to the rotation axis 7 may be in the range of 5-20 mm. In the recesses 21 blind rivets 23 can be introduced and pressed therein. In a balancing process, first the unbalance of the entire rotor 1 is determined. On the basis of the determined imbalance can be calculated at which positions counterweights should be introduced into the rotor 1. Rivets of suitable weight can then be pressed into a corresponding recess 21 at these positions. The rivets can be provided with weights in the range of 0.1-2 g, preferably in the range of 0.35-1.5 g.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird das additive Auswuchtge- wicht in Form eines Blindniets 23 bereitgestellt. Der Niet wird von außen in das in der Figur am linken Rand befindliche Lamellenpaket 5 nach der Montage der Lamellenpakete 5 auf der Welle 3 eingebracht und verpresst. Die gewünschte Position des Auswuchtgewichts wird dabei mit Hilfe einer Wuchtanlage bestimmt. Reicht das Gewicht eines einzigen Nietes nicht aus, so kann an anderer Stelle zusätzlich ein Niet angebracht werden. Hierfür stehen eine Vielzahl von in dasIn the embodiment shown in FIG. 1, the additive balancing weight is provided in the form of a blind rivet 23. The rivet is introduced from outside into the disk set 5 located in the figure on the left edge after assembly of the disk packs 5 on the shaft 3 and pressed. The desired position of the balance weight is determined using a balancing system. If the weight of a single rivet is insufficient, a rivet can be additionally attached elsewhere. There are a variety of in the
Lamellenpaket 5 eingestanzte kreisförmige Loch-Ausnehmungen 21 zur Verfügung. Es können Blindniete 23 verschiedenen Gewichts eingesetzt werden. Disc pack 5 punched circular hole recesses 21 available. It can blind rivets 23 different weights are used.
Dieses Verfahren bietet Vorteile aufgrund der geringen Kosten für die Wuchtge- wichte, da die hierfür verwendeten Blindnieten Standardteile sind, die in großenThis method offers advantages due to the low cost of the balancing weights, since the blind rivets used for this purpose are standard parts that are used in large quantities
Stückzahlen zu geringen Kosten hergestellt werden. Außerdem ist der Prozess des Nieteinpressens erprobt und zuverlässig. Es ist ein sauberer Prozess, der ein Verschmutzen des Rotors zum Beispiel durch Späne von Wuchtbohrungen von vornherein ausschließt, da die Ausnehmungen 21 bereits während des Ferti- gungsprozesses der Lamellenpakete 5 beispielsweise durch Ausstanzen mit ausgebildet werden können und nicht erst nach einem Zusammenbau der Lamellenpakete 5 zu einem gesamten Rotor eingebracht werden müssen. Quantities are produced at low cost. In addition, the riveting process is proven and reliable. It is a clean process that precludes fouling of the rotor, for example due to shavings from balancing bores, since the recesses 21 already come into contact with each other during the manufacturing process of the disk packs 5, for example by punching can be formed and not only after assembly of the disk packs 5 must be introduced to an entire rotor.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind in Ausnehmungen 21 in dem Rotor 1 spezielle Niete 25 mit einer unebenen Oberfläche 27 eingebracht. Hierfür werden sogenannte RivscrewO-Nieten verwendet. Diese RivscrewO-Nieten weisen ein Schraubengewinde 33 an einer Mantelfläche des ansonsten zylindrischen Schaftes 31 auf. Wie in Fig. 4 vergrößert dargestellt, weisen die Lamellenpakete 5 eine Vielzahl einzelner Lamellenbleche 19 auf. Die Ausnehmungen 21 werden vor dem Zusammensetzen der Lamellenbleche 19 zu den Lamellenpaketen 5 in die einzelnen Lamellenbleche 19 eingestanzt. Aufgrund von Fertigungstoleranzen kommt es dabei regelmäßig zu geringen Abweichungen hinsichtlich der Position und Größe der ausgestanzten Bereiche. Dies führt beim zusammengesetzten Lamellenpaket 5 dazu, dass die Ausnehmung 21 keine ebene Oberfläche aufweist, sondern, hervorgerufen durch den unausweichlichen Versatz beim Stanzen, eine zahnförmige Struktur ausbildet. In diese zahnförmige Struktur der Ausnehmung 21 kann die zahnförmige Struktur der schraubenförmigen Außenoberfläche des Rivscrew®-Niets 27 gut eingreifen und zu einer formschlüssigen Verpressung führen. In the embodiment shown in FIG. 2, special rivets 25 with an uneven surface 27 are made in recesses 21 in the rotor 1. For this purpose, so-called RivscrewO rivets are used. These RivscrewO rivets have a screw thread 33 on a lateral surface of the otherwise cylindrical shaft 31. As shown enlarged in FIG. 4, the disk packs 5 have a plurality of individual laminations 19. The recesses 21 are punched into the individual lamella plates 19 prior to the assembly of the lamella plates 19 to the plate packs 5. Due to manufacturing tolerances, there are regularly small deviations with regard to the position and size of the punched out areas. This results in the composite disk set 5 to the fact that the recess 21 has no flat surface, but, caused by the inevitable offset during punching, forms a tooth-shaped structure. In this tooth-shaped structure of the recess 21, the tooth-shaped structure of the helical outer surface of the Rivscrew® rivet 27 can engage well and lead to a positive compression.
Es wird angemerkt, dass, obwohl in den Figuren jeweils nur ein Niet 23, 27 gezeigt ist, mehrere Niete in dem Rotorkörper 9 angeordnet sein können. Obwohl lediglich ein Niet in einem Lamellenpaket 5 am äußersten linken Rand des Rotorkörpers 9 dargestellt ist, können Niete auch in einem Lamellenpaket am äußersten rechten Rand bzw. in Lamellenpaketen 5 an beiden an den gegenüberliegenden Rändern des Rotorkörpers 9 angeordneten Lamellenpaketen 5 aufgenommen sein. It should be noted that although only one rivet 23, 27 is shown in the figures, a plurality of rivets may be arranged in the rotor body 9. Although only one rivet is shown in a disk pack 5 at the extreme left edge of the rotor body 9, rivets can also be accommodated in a disk set at the extreme right edge or in disk packs 5 at both arranged on the opposite edges of the rotor body 9 disk packs 5.
Mit dem vorgeschlagenen gewuchteten Rotor bzw. dem Verfahren zum Auswuchten eines Rotors kann ein kostengünstiges und dennoch präzises Wuchten mit einer Wuchtgüte von beispielsweise besser als G 2,5 erreicht werden. With the proposed balanced rotor or the method for balancing a rotor, a cost-effective, yet precise balancing with a balancing quality of, for example, better than G 2.5 can be achieved.

Claims

Ansprüche  claims
Gewuchteter Rotor (1) für eine Rotationsmaschine, aufweisend: Balanced rotor (1) for a rotary machine, comprising:
wenigstens einen scheibenförmigen Rotorkörper (9) mit Magnetelementen (13) entlang eines Umfangs (11) des Rotorkörpers (9);  at least one disc-shaped rotor body (9) with magnetic elements (13) along a circumference (11) of the rotor body (9);
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Rotorkörper (9) eine Mehrzahl von außerzentrischen Ausnehmungen (21) aufweist,  the rotor body (9) has a plurality of eccentric recesses (21),
wobei in wenigstens einer Ausnehmung (21) ein Niet (23) angeordnet ist.  wherein in at least one recess (21) a rivet (23) is arranged.
Rotor nach Anspruch 1 , wobei die Ausnehmungen (21) derart angeordnet und ausgebildet sind und der in wenigstens einer Ausnehmung (21) angeordnete wenigstens eine Niet (23, 27) derart ausgebildet ist, dass eine Unwucht der Gesamtheit aus Rotorkörper (9) und Niet (23, 27) kleiner ist als eine Unwucht des Rotorkörpers (9) allein. Rotor according to claim 1, wherein the recesses (21) are arranged and formed in such a way and in at least one recess (21) arranged at least one rivet (23, 27) is formed such that an imbalance of the totality of the rotor body (9) and rivet (23, 27) is smaller than an imbalance of the rotor body (9) alone.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Niet (23, 27) ein Blindniet (23) ist. Rotor according to one of claims 1 or 2, wherein the rivet (23, 27) is a blind rivet (23).
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Rotorkörper (9) mit einer Mehrzahl konzentrisch gestapelter Lamellenbleche (19) ausgebildet ist. Rotor according to one of claims 1 to 3, wherein the rotor body (9) with a plurality of concentrically stacked laminations (19) is formed.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Niet (27) eine unebene Oberfläche aufweist. Rotor according to one of claims 1 to 4, wherein the rivet (27) has an uneven surface.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Niet (27) eine Schraubengeometrie aufweist. Rotor according to one of claims 1 to 5, wherein the rivet (27) has a screw geometry.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der wenigstens eine Niet (23, 27) in die Ausnehmung (21) kraftschlüssig und/oder formschlüssig ein- gepresst ist. Rotor according to one of claims 1 to 6, wherein the at least one rivet (23, 27) in the recess (21) non-positively and / or positively a pressed.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ausnehmungen (21) entlang eines mit dem Rotorkörper (9) konzentrischen Kreises ausgebildet sind. Rotor according to one of claims 1 to 7, wherein the recesses (21) along a with the rotor body (9) concentric circle are formed.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Ausnehmungen (21) von den Magnetelementen (13) mit einem Abstand (d) von wenigstens 5mm angeordnet sind. 10. Verfahren zu Auswuchten eines Rotors (1) für eine Rotationsmaschine, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Rotor according to one of claims 1 to 8, wherein the recesses (21) of the magnetic elements (13) with a distance (d) of at least 5mm are arranged. 10. A method of balancing a rotor (1) for a rotary machine, the method comprising the steps of:
Bereitstellen des Rotors (1) mit wenigstens einem scheibenförmigen Rotorkörper (9) mit Magnetelementen (13) entlang eines Umfangs (11) des Rotorkörpers (9) und einer Mehrzahl von außerzentrischen Ausnehmungen (21) in dem Rotorkörper (9);  Providing the rotor (1) with at least one disc-shaped rotor body (9) with magnetic elements (13) along a circumference (11) of the rotor body (9) and a plurality of eccentric recesses (21) in the rotor body (9);
Bestimmen einer Unwucht des Rotors (1);  Determining an imbalance of the rotor (1);
Einpressen wenigstens eines Niets (23, 27) in eine der außerzentrischen Ausnehmungen (21) derart, dass eine Unwucht der Rotors (1) zumindest teilweise kompensiert wird.  Pressing at least one rivet (23, 27) into one of the eccentric recesses (21) such that an imbalance of the rotor (1) is at least partially compensated.
EP11740888.0A 2010-09-29 2011-07-28 Balanced rotor for a rotary machine and method for balancing a rotor Withdrawn EP2622720A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010041599A DE102010041599A1 (en) 2010-09-29 2010-09-29 Balanced rotor for a rotary machine and method for balancing a rotor
PCT/EP2011/063014 WO2012052202A2 (en) 2010-09-29 2011-07-28 Balanced rotor for a rotary machine and method for balancing a rotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2622720A2 true EP2622720A2 (en) 2013-08-07

Family

ID=44629723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11740888.0A Withdrawn EP2622720A2 (en) 2010-09-29 2011-07-28 Balanced rotor for a rotary machine and method for balancing a rotor

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130257189A1 (en)
EP (1) EP2622720A2 (en)
CN (1) CN103222163A (en)
DE (1) DE102010041599A1 (en)
WO (1) WO2012052202A2 (en)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5956277B2 (en) * 2012-08-07 2016-07-27 山洋電気株式会社 Permanent magnet motor and method for manufacturing permanent magnet motor
US20140097711A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 Larry Kubes One piece rotor hub/shaft for an electric machine and method
EP2740966B1 (en) * 2012-12-05 2020-02-05 Siemens Aktiengesellschaft Method for balancing a component
JP6273817B2 (en) * 2013-12-13 2018-02-07 株式会社デンソー Rotating electric machine and manufacturing method thereof
DE102014215275A1 (en) * 2014-08-04 2016-02-04 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for reducing or eliminating imbalances of electrical machines
FR3035552B1 (en) * 2015-04-23 2019-05-24 IFP Energies Nouvelles ELECTRIC MACHINE AND METHOD FOR DYNAMICALLY BALANCING THE ROTOR OF THIS ELECTRIC MACHINE.
DE102016209435A1 (en) 2016-05-31 2017-11-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Rotor for an electric machine, in particular for the hybrid drive of a motor vehicle or method for producing the aforementioned rotor or electric machine with the aforementioned rotor
JP6597547B2 (en) * 2016-10-11 2019-10-30 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of rotating electrical machine rotor
CN106787533A (en) * 2016-12-21 2017-05-31 上海电气集团上海电机厂有限公司 A kind of rotor dynamic balancing adjustment method of ultrahigh speed asynchronous motor
DE102018203214A1 (en) * 2018-03-05 2019-09-05 MTU Aero Engines AG Balancing a rotationally symmetrical component, in particular rotor component
JP2019176579A (en) * 2018-03-27 2019-10-10 マブチモーター株式会社 Rotor and rotary electric machine
US11114915B2 (en) * 2018-10-04 2021-09-07 ZF Active Safety US Inc. Integrated rotor yoke
DE102020200551A1 (en) * 2020-01-17 2021-07-22 Mahle International Gmbh Rotor of an electric motor
DE102020214046A1 (en) 2020-11-09 2022-05-12 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Rotor for an electrical machine with improved axial securing of a laminated rotor core
CN112653303A (en) * 2020-12-18 2021-04-13 深圳市糠帝科技有限公司 Micromotor rotating shaft rotor shaft entering equipment
US20220231585A1 (en) * 2021-01-19 2022-07-21 Mahle International Gmbh Asymmetrical skewed rotor

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3230022A1 (en) * 1982-08-12 1984-02-16 LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH, 7580 Bühl Clutch disc
JPH0652984B2 (en) * 1984-07-13 1994-07-06 株式会社日立製作所 Armature for DC motor
WO2005011089A2 (en) * 2003-07-21 2005-02-03 Siemens Energy & Automation, Inc. Integral center plane balancing of a rotating electric device
JP2005160153A (en) * 2003-11-21 2005-06-16 Toyota Motor Corp Motor
DE102005030716A1 (en) * 2005-07-01 2007-01-04 Arnold Umformtechnik Gmbh & Co.Kg balance weight
US7342331B2 (en) * 2005-10-25 2008-03-11 Honeywell International, Inc. Multi-plane flexible rotor balancing
DE102008042026A1 (en) * 2007-10-13 2009-04-16 Zf Friedrichshafen Ag Washer for transmitting a torque in a torque transmission device of a motor vehicle
DE102008002106B4 (en) * 2008-05-30 2019-06-27 Seg Automotive Germany Gmbh Silenced electric machine
DE102009008439A1 (en) * 2009-02-11 2010-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Rotation body e.g. short circuit rotor, balancing method for asynchronous electrical machine, involves calculating unbalance of rotation body, and embedding balance weight e.g. bolt, in short circuit ring of body by high speed bolt set

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2012052202A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010041599A1 (en) 2012-03-29
WO2012052202A2 (en) 2012-04-26
WO2012052202A3 (en) 2013-05-02
CN103222163A (en) 2013-07-24
US20130257189A1 (en) 2013-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2622720A2 (en) Balanced rotor for a rotary machine and method for balancing a rotor
DE102014104677B4 (en) Rotor part for attachment to the shaft of a rotary electric motor, rotor with rotor part, and method of manufacturing a rotary electric motor and a rotor
WO2019008068A1 (en) Method for producing a rotor for an electric motor and rotor produced by said method
EP3189582B1 (en) Rotor for an electric machine, electric machine and method for producing a rotor of an electric machine.
WO2010051861A1 (en) Shaft-hub component and method for producing such a component
DE102013217021A1 (en) Brushless motor, stator, stator manufacturing method, and brushless motor manufacturing method
DE102014019217A1 (en) Method of punching a laminated core
DE102012221875A1 (en) Core i.e. laminated core, for rotor of e.g. generator utilized for converting mechanical energy into electrical power, has central core metal sheets arranged between two set of front core metal sheets and provided with multiple apertures
DE102012016927A1 (en) Rotor of electric machine e.g. electric motor, has clamping element that is extended along extending direction of permanent magnet in recess such that permanent magnet is partially enclosed by clamping element
WO2014060339A2 (en) Rotor assembly for an electric machine and method for producing a rotor assembly
DE102017201178A1 (en) Mechanical component and method for producing a machine component
DE102012022084A1 (en) Rotor assembly for electrical machine, has laminated plate stacks having positioning units positioned at axial end surfaces in juxtaposition at joining of two axially adjacent laminated plate stacks
DE102018112195A1 (en) Packaging and entanglement of rotor laminations for an electric machine, electric machine and method of manufacturing a rotor
EP2685615A1 (en) Improved balancing of a rotor
WO2020016320A2 (en) Rotor for an electric motor, method for the production thereof, and electric motor
EP2876789B1 (en) Method for manufacturing a rotor
EP2598856B1 (en) Rotary machine having a balancing disk arrangement
EP2973944B1 (en) Single segment rotor with retaining rings
DE102014019218A1 (en) Sheet metal package for an electric machine
DE102010050934A1 (en) Electromotor has bundle of laminations assembled from punch-packetized single metal sheets with projection in stacking or rotor axis direction, and bonded with one another through external thread screw
DE112018006990T5 (en) ROTOR, MOTOR AND METHOD OF MANUFACTURING A ROTOR
DE102010062393B4 (en) Rotor element for an electric machine, electric machine and method for manufacturing a rotor element
DE102021002130A1 (en) Method for assembling a rotor of an electrical machine by means of twisted sheet metal layers, as well as a corresponding rotor
EP4226063A1 (en) Electromagnetic spring pressure brake and method for producing same
DE102021108893A1 (en) A method of mechanically joining two components firmly, a rotor of a rotary electric machine, a method of manufacturing a rotor of a rotary electric machine, and a rotary electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

17P Request for examination filed

Effective date: 20131104

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20140527