HU217490B - Eljárás villamos gép forgórészének előállítására - Google Patents

Abstract

A találmány eljárás villamős gép főrgórészének előállítására, amelysőrán önmagában ismert módőn a főrgóegységhez tartőzó tengelyt (1) ésgyűrűs lemezekből álló (6) főrgórész lemezcsőmagőt (12) készítenek,majd a gyűrűs lemezeket (6) 100 řC fölötti hőmérsékletre melegítik, ésezt követően helyezik azőkat a tengelyre (1). Jellegzetessége, hőgy afőrgórész lemezcsőmag (12) gyűrűs lemezeinek (6) zsűgőrődása közbenmegengedik és/vagy kényszerítik azők csőnkakúp-palást főrmájúvátörténő elhajlását úgy, hőgy a gyűrűs lemezek (6) kúpszöge 170–176řközé essék. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás villamos gép forgórészének előállítására, amelynek során önmagában ismert módon a forgórészhez tartozó tengelyt és gyűrűs lemezekből forgórész lemezcsomagot készítünk, majd a tengelyt 100 °C fölötti hőmérsékletre melegítjük, és a gyűrűs lemezeket ezt követően helyezzük a tengelyre.

A különböző villamos gépek szokásos szerkezetű forgórészei tengelyt, a tengelyre szerelt, gyakorlatilag gyűrű alakú lemezekből összeállított lemezcsomagot, a lemezcsomag két végét összeszorító két szorítótárcsát, kalickás motor esetében pedig rudakat és azokhoz kapcsolódó rövidre záró gyűrűket tartalmaznak. A rövidre záró gyűrűk ez utóbbi esetben a lemezcsomagot alkotó lemezek kerületén vágott hornyokban helyezkednek el.

Ilyen megoldások ismerhetők meg többek között az IEEE Transaction on Industry Applications (Vol. Ia-22 No. 6-November/December 1986, 1165-1172. oldal), valamint az US 3,417,272 lajstromszámú szabadalmi leírásból is.

Az ismert eljárásokkal készített villamos gépek forgórészének működése kapcsán szerzett tapasztalat azt mutatja, hogy jóllehet a lemezcsomag és az azon elhelyezett tekercs kivitele - különösen a nagy fordulatszámú kétpólusú gépeknél - olyan homogén és szimmetrikus, amennyire csak lehetséges, a hőmérsékletváltozásból eredő kiegyensúlyozatlanság a kész gépeknél mégis bizonyos rezgési problémákat okoz.

Ennek alapja, hogy amikor a forgórész lemezcsomagjának lemezeiben lyukasztással elkészítik a hordozótengely fogadónyílását, akkor a gyártástechnológia miatt a lyukasztott perem kontúrja kúpos jellegű. Ez a kontúr aszimmetrikus, és a lyukasztó haladási irányával ellentétes oldalon sorja is képződik.

A kúpos jellegű kontúr miatt a zsugorkötésből származó erő - amely rögzíti a forgórész lemezeit a tengelyen - aszimmetrikusan irányul a tengelyre, ezért a lemez meghajlik a szélesebb oldala felé, és külső kényszer hatása nélkül egy serpenyőre emlékeztető majdnem kúpos alakot venne fel. A hagyományos technológiával készített forgórésznél azonban a gyűrű alakú lemezek a tengelyre merőleges helyzetbe vannak kényszerítve. Ennek eredményeként a lemezek felületi nyomása közömbös, és ez a forgórész egyéb alkatrészeinek feszültségi állapotában bekövetkező kis változások esetén, mint amilyenek a hőmérséklet-különbségek hatására létrejönnek, lényegesen megváltoztathatja az egyensúlyt. A szóban forgó jelenség fontosságát mutatja, hogy egyes vizsgálatok során a rezgés hirtelen egy közel elfogadható értékről majdnem háromszorosára nőtt, ahogy a motor felmelegedett.

A forgórész feszültségeinek stabilizálására a műszaki gyakorlatban több eljárás is ismeretessé vált már. Az egyik ilyen ismeretes megoldás a belső lemezlyukak lemunkálása, miáltal nem lép fel olyan erő, amely kúpossá teszi a lemezeket. A megoldás azonban lényegesen emeli a gyártási költségeket.

A szimmetria biztosításának másik lehetősége, hogy a lemezeket egyidejűleg vagy pedig szabályos csoportokban úgy helyezzük el, hogy a rajtuk lévő soija szemben fekvő felületekre kerüljön. A módszer hiányossága azonban, hogy megnöveli a forgórészen bekövetkező járulékos veszteségeket. Ráadásul az előzőhöz hasonlóan a gyártási költségek ugyancsak magasabbak lesznek.

A találmány célja olyan gyártási eljárás kidolgozása volt, amelynek segítségével a gyakorlatban kisebb rezgési problémákat okozó forgóegységek készíthetők, mint a hagyományos eljárásokkal készült forgórészek, de az eljárás költségei nem emelkednek.

A találmány szerinti eljárás azon a gondolaton alapul, hogy a villamos gépek forgórészeinél fellépő rezgési problémákat nem elsősorban a forgórész inhomogenitása vagy aszimmetriája okozza, hanem az a tény, hogy az egyensúly megbomlásának fő oka a lemezcsomag hatása a tengely felületére, mivel a lemezcsomag zsugorkötéssel van felerősítve.

Ebből következően a találmány szerinti eljáráshoz az a felismerés vezetett, hogy ha a lemezcsomagot alkotó gyűrűs lemezeket szabadon hagyjuk beállni, vagy bizonyos körülmények között a feszültségi állapotuknak megfelelő stabil helyzetbe kényszerítjük, azaz általában kúp vagy még pontosabban csonka kúp alakú deformációnak vetjük alá, és a lemezcsomagot rögzítő szorítótárcsákat is a hagyományostól eltérően formáljuk meg, akkor a feladat megoldható.

A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti eljárás villamos gép forgórészének előállítására - amelynek során a forgóegységhez tartozó tengelyt és gyűrűs lemezekből forgórész lemezcsomagot készítünk, majd a tengelyt 100 °C fölötti hőmérsékletre melegítjük, és ezt követően helyezzük azokat a tengelyre - azon alapszik, hogy a forgórész lemezcsomag gyűrűs lemezeinek zsugorodása közben megengedjük és/vagy kényszerítjük azok csonkakúp-palást formájúvá történő elhajlását úgy, hogy a gyűrűs lemezek kúpszöge 170-176° közé essék.

A találmány szerinti eljárás további ismérve lehet, hogy a forgórészt a forgórész lemezcsomag végeinek környezetében lévő, azokat axiális irányban megtámasztó szorítótárcsákkal egészítjük ki, a szorítótárcsáknak a lemezcsomag felé néző homlokfelületét pedig a forgórész lemezcsomag csonka kúp alakjához igazodóan alakítjuk ki.

Az eljárás egy másik változatánál a szorítótárcsák gyártása során a szorítótárcsák homlokfelületét a lemezcsomag gyűrűs lemezeinek végfelületét alkotó csonkakúp-palásttal azonos alakúra és ugyancsak azonos kúpszögűre alakítjuk ki.

Az eljárás szempontjából kedvező lehet, hogy a szorítótárcsák elkészítése során a szorítótárcsáknak a lemezcsomag felé néző homlokfelületén a lemezcsomag szélső gyűrűs lemezeivel érintkező egy vagy több gyűrűfelületet hozunk létre.

A következőkben a találmányt részletesen a mellékelt ábrák segítségével ismertetjük, ahol is az

1. ábra a találmány szerinti forgórész egy kiviteli alakját mutatja be, a

2. ábra a találmány szerinti forgórész egy másik változatának oldalnézete.

Az 1. ábrán látható szerkezetnél a forgórész 6 gyűrűs lemezeit a 13A, 13B szorítótárcsák csonka kúp alakúra

HU 217 490 Β kényszerítik. Ennek érdekében a 13A, 13B szorítótárcsáknak a 12 lemezcsomag felé néző homlokfelületei a kívánt kúpszöggel le vannak munkálva. A kúpszög 2° és 5° között változhat, legcélszerűbb értéke 3° körül van.

Az 1. ábra szerinti konstrukciót kialakító egyik lehetséges eljárás során a 12 lemezcsomagot először összepréseltük egy külön présgépben a maga 13 A, 13B szorítótárcsái között úgy, hogy a 6 lemezek gyakorlatilag csonka kúp alakot vegyenek fel, ezután a 12 lemezcsomagot a megfelelő kitágulást eredményező hőmérsékletre, legalább 100 °C-ra vagy ezen hőmérséklet fölé melegítettük, majd felhevített állapotban helyeztük fel az 1 tengelyre, végső helyzetébe.

Ezt a műveletet oly módon valósítottuk meg, hogy az egyik 13A szorítótárcsa megtámaszkodott az 1 tengely egyik vállán, a 12 lemezcsomagot pedig annak nekiszorítva hagytuk kihűlni a megfelelő helyzetben. A 12 hőmérséklet csökkenése során az összes gyűrűs 6 lemez egyben zsugorodott, és a zsugorodásból származó erő igen szilárdan és megbízhatóan rögzítette a 12 lemezcsomagot az 1 tengelyen. A gyakorlatban a 12 lemezcsomag 6 lemezeinek közepén kiképzett lyukat egy kicsivel kisebb átmérőjűre vágtuk ki, mint amekkora az 1 tengely átmérője volt a 12 lemezcsomag felfekvésének helyén. A 12 lemezcsomag kihűlése után a 6 lemezeket általában még rögzítőékkel is biztosítottuk.

Egy másik eljárásváltozatnál a 12 lemezcsomag 6 gyűrűs lemezeit egyenként vagy csoportonként melegítés nélkül helyeztük el az 1 tengelyen. Ebben az esetben mindig rögzítőéket alkalmaztunk.

Az eljárás egy további változatánál a 12 lemezcsomagot 200 °C-t meghaladó hőfokra hevítettük, és így helyeztük a tengelyre. Ebben az esetben nem volt szükség rögzítőékre.

A találmány szerinti kúpos kialakítás mindhárom módszernél alkalmazható, és mindegyiknél célszerű, de leghasznosabb a harmadik eljárásnál.

A 2. ábra a találmány szerinti lemezcsomag egy másik kiviteli alakját mutatja be, amelynél minden alkatrész megfelel az 1. ábrán ismertetetteknek, azzal az egy különbséggel, hogy a 23A, 23B szorítótárcsáknak a 12 lemezcsomag felé néző homlokfelületei nincsenek kúposán lemunkálva. A 23A, 23B szorítótárcsák azonban itt is meg tudják adni a 12 lemezcsomagnak a kívánt kúpos alakot, mivel a 12 lemezcsomag felé néző homlokfelületeiken a 12 lemezcsomag szélső 6 gyűrűs lemezeivel érintkező gyűrűs felületek vannak kialakítva.

Ily módon az egyik 23A szorítótárcsa csak a homlokfelületének peremével támaszkodik fel a 12 lemezcsomagra, míg a másik 23 B szorítótárcsa mind az 1 tengellyel szomszédos részével, mind pedig befelé kiálló gyűrűs peremével feltámaszkodik, amely a kívánt kúposságúra van kialakítva. A 23B szorítótárcsának a 12 lemezcsomag felé néző belső homlokfelületének palástja tehát egy csonka kúp, amelynek kúpszögei megfelelnek a 12 lemezcsomag kívánt kúpszögének.

Az 1. és a 2. ábrának megfelelő megoldásoknál kerülnek alkalmazásra, ahol a 12 lemezcsomag 6 gyűrűs lemezeit csonka kúp alakúra préseljük, a 6 gyűrűs lemezeket abba a formába és irányba kényszeríthetjük, amelybe gyártáskor kialakuló kúpos jellegű kontúr hatására természetes módon beállnának, vagy pedig éppen az ellentétes irányba. Az utóbbi megoldás azonban nem használható abban az esetben, ha a 12 lemezcsomag 6 gyűrűs lemezeit természetes módon hagyjuk beállni csonka kúp formába, és a 12 lemezcsomagot szorító gyűrűk nélkül, például műgyantával erősítjük össze.

A találmány szerinti eljárás jól alkalmazható különféle villamos gépek forgórészének kedvező költséggel történő legyártására, ahol a kész forgó részegységek hőmérsékletfüggő stabilitása lényegesen nagyobb, mint az ismert eljárásokkal készített változatoké.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás villamos gép forgórészének előállítására, amely során a forgórészhez tartozó tengelyt (1) és gyűrűs lemezekből (6) forgórész lemezcsomagot (12) készítünk, majd a gyűrűs lemezeket (6) 100 °C fölötti hőmérsékletre melegítjük, és ezt követően helyezzük azokat a tengelyre (1), azzal jellemezve, hogy a forgórész lemezcsomag (12) gyűrűs lemezeinek (6) zsugorodása közben megengedjük és/vagy kényszerítjük azok csonkakúp-palást formájúvá történő elhajlását úgy, hogy a gyűrűs lemezek (6) kúpszöge 170-176° közé essék.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a forgórészt a lemezcsomag (12) végeinek környezetében lévő, azokat axiális irányban megtámasztó szorítótárcsákkal (13A, 13B, 23A, 23B) egészítjük ki, a szorítótárcsáknak (13A, 13B, 23A, 23B) a lemezcsomag (12) felé néző homlokfelületét pedig a lemezcsomag (12) csonka kúp alakjához igazodóan alakítjuk ki.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szorítótárcsák (13A, 13B) gyártása során a szorítótárcsák (13A, 13B) homlokfelületét a lemezcsomag (12) gyűrűs lemezeinek (6) végfelületét alkotó csonkakúp-palásttal azonos alakúra és ugyancsak azonos kúpszögűre alakítjuk ki.
4. 4. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szorítótárcsák (23A, 23B) elkészítése során a szorítótárcsáknak (23A, 23B) a lemezcsomag (12) felé néző homlokfelületén a lemezcsomag (12) szélső gyűrűs lemezeivel (6) érintkező egy vagy több gyűrűfelületet hozunk létre.