WO1980001444A1

WO1980001444A1 - Procede de travail pour la fabrication d'un rotor a poles lamelles d'une machine electrique

Info

Publication number: WO1980001444A1
Application number: PCT/CH1979/000148
Authority: WO
Inventors: H Hupach
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-12-30
Filing date: 1979-11-26
Publication date: 1980-07-10
Anticipated expiration: 1981-06-30
Also published as: DE2856853A1; DE2856853B2; IT7928186A0; NO794239L; EP0020582A1; DE2856853C3; IT1126595B

Description

Arbeitsverfahren zur Herstellung eines Schichtpolläufers einer elektrischen Maschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Arbeitsverfahren zur Herstellung eines Schichtpolläufers einer elektrischen Maschine, mit auf einem Rotorstern mehrfach überlappt geschichteten Blechsegmenten, welche durch Schichtbolzen zusammengepresst sind, welcher letztere durch Schichtbolzen in Ausnehmungen der Blechsegmente mit sehr kleinem Spiel eingesetzt sind. Ein nach einem solchen Arbeitsverfahren hergestellter Schichtpolläufer ist in dem Buch "Konstruktion elektrischer Maschinen" von Wiedemann/Kellenberger, Springer-Verlag 1967, bekannt.

Die Rotorblechpakete elektrischer Maschinen grossen Durchmessers werden aus versetzt geschichteten Segmentblechen hergestellt. Die Blechpakete sind ringförmig und können z.B. als Rotorkränze für von Wasserkraftmaschinen angetriebene elektrische Maschinen mit Abmessungen von 12 m im Durchmesser und 2,5 m Eisenlänge aufweisen. Bei solchen Abmessungen lassen sich die einzelnen Bleche mit einer Dicke von ca. 2 mm (bei Asynchronmaschinen und Gleichstrommaschinen ca. 0,5 mm) nicht mehr als ungeteilte Ringe sondern nur als Segmente herstellen. Die Segmentgrösse ist mit einer Sehnenlänge von ca. 2 m begrenzt. Die einzelnen Segmentbleche sind mit einer Anzahl runder Löcher versehen, die im geschichteten (paketierten) Zustand der Eisenlänge entsprechende lange Bohrungen zur Aufnahme von Pressbolzen bilden.

Im Falle geringer mechanischer Beanspruchung infolge Flieh- kraft genügt es, ein derartiges Blechpaket durch axiales Zusammenpressen mittels Pressbolzen durch Reibschluss zusammenzuhalten. Bei grösseren Fliehkraftbeanspruchungen, wie sie bei grossen und schnellaufenden Maschinen auftreten, genügt die Reibung nicht mehr. Hier müssen Passbolzen verwendet werden, die bei fehlender oder ungenügender Reibung auf Abscherung beansprucht sind. Das umschliessende Segmentblech wird dabei auf Lochleibung beansprucht. Die Konstruktion mit Passbolzen findet insbesondere Anwendung bei wechselbeanspruchten Maschinen, wie reversierende Gleichstrommotoren und Wasserkraftmaschinen in Pumpspeicherwerken für beide Drehrichtungen, die im Motor- und Generatorbetrieb arbeiten müssen.

Durch die versetzte Schichtung der Segmentbleche zu Ringen im Durchmesser mehrerer Meter kommt es durch Addition der Teilungstoleranzen der Einzelbleche zu Ungenauigkeiten, dem sogenannten Schichtversatz. Die Passbolzenlöcher werden dadurch in der Grössenordnung von Zehntelmillimetern enger. Um das Passmass der Löcher wieder herzustellen, wurden bisher die Löcher im zusammengepressten Blechpaketzustand mit Reibahlen aufgerieben. Die Blechpaketpressung wird dabei beim Aufreiben z.B. von Hilfspressbolzen aufgebracht, die im Durchmesser kleiner als die Pressbolzen ausgeführt sind und dadurch in die verengten Passbolzenlöcher eingebracht werden können. Für das Aufreiben eines Loches werden ein oder mehrere Hilfspressbolzen herausgenommen und nach dem Aufreiben durch Passbolzen ersetzt.

Ein grosser Nachteil des Aufreibens der Passlöcher, das ab einer bestimmten Maschinengrösse auf der Baustelle vorgenommen werden muss, ist die relativ lange und damit teuere Bearbeitungszεit. Je nach Maschinengrösse sind 500 und mehr Passbolzenlöcher zu bearbeiten. Zum Einsatz kommen Spezialbohrmaschinen, deren Hub für die grossen Eisenlängen in den meisten Fällen nicht ausreicht, so dass die Reibwerkzeuge mehrmals neu angestellt werden müssen. Zudem müssen die Bohrmaschinen entlang dem Blechpaketumfang ständig umgesetzt werden. Ein gravierender Nachteil ist der Anfall von Bearbeitungsspänen, deren Beseitigung zur Vermeidung von Schäden an der elektrischen Isolation der Maschine besondere Sorgfalt gewidmet werden muss, was einen zusätzlichen Zeit- und Lohnaufwand bedeutet.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Arbeitsaufwand für die Mass- und formgenaue Herstellung der Passbolzenlöcher in Schichtpolläufern auf das gewünschte Passmass merklich zu vermindern und das Auftreten von Bearbeitungsspänen zu vermeiden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht erfindungsgemäss bei dem eingangs erwähnten Arbeitsverfahren darin, dass die Bohrungen in den übereinandergeschichteten Blechsegmenten durch Aufwalzen mittels einer aus einem zylindrischen Körper mit an der Peripherie des zylindrischen Körpers einge legten konischen Walzen auf genaues Mass gebracht werden. Durch die Anwendung einer spanlosen Bearbeitung wird das Auftreten von Bearbeitungsspänen vermieden, so dass eine Wicklungsbeschädigung während des Betriebes, welche durch in die Wicklung hineingezogene Bearbeitungsspäne hervorgerufen werden kann, mit Sicherheit vermieden wird. Ausserdem ist die erforderliche Antriebsleistung der Maschine wesentlich geringer als einer solchen zum Aufreiben, wodurch die Maschine handlicher ist, als bei der bekannten Maschine.

Die Verwendung von solchen Walzen zum Einwalzen von Rohren in Röhrenkesseln und Wärmeaustauscher ist an und für sich bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren sind die Löcher der Rohrplatte, in die die Rohre eingewalzt werden, mit einem grδsseren Durchmesser gebohrt, als der äussere

Durchmesser der Rohre. Beim Einwalzvorgang werden dabei die Rohre aufgeweitet und füllen die Bohrung im Rohrboden völlig aus. Im Gegensatz zu dem Einwalzverfahren beim Einwalzen der Rohre von Rohrkesseln, wie dies z.B. in dem Buch "Grundlagen der chemischen Technik" Band 4, "Wärmeaustauscher" Arau und Frankfurt 1959, Seite 337-338 beschrieben ist , erfährt das Material der Segmentbleche (in der Regel Kohlenstoffstahl oder silizierter Stahl) im Bereich der Lochwandung durch den Walzvorgang eine Verdichtung und eine Kaltverfestigung, die entweder den Einsatz von Blechen geringerer Festigkeit oder eine geringere Passbolzenanzahl erlaubt. Bei gleicher Bolzenzahl ist es auch denkbar, den Passbolzendurchmesser zu verringern. Damit ergibt sich ein weiterer Vorteil durch das erfindungsgemässe Verfahren. Mit diesem Verfahren ist es wei ter möglich, Grenzbeanspruchungen der Lochleibung besser zu beherrschen.

Ein Werkzeug zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine von einer Antriebsmaschine angetriebenen konischen Spindel, auf welcher ein zylinderförmiger, einen kleineren Durchmesser als die Passlöcher aufweisender Hohlkörper angeordnet ist, welcher an seinem Umfang schräg zur Achsrichtung verlaufende Ausnehmungen aufweist, in welchen Walzen, deren Durchmesser sich in Längsrichtung zur Spindelmitte hin geringfügig verringern, drehbar angeordnet sind, wobei der über die Aussenflächen der Walzen gelegte Kreis in seinem Durchmesser dem endgültigen Durchmesser der Ausnehmung entspricht. Das kontinuierliche Aufwalzen der relativ tiefen Ausnehmungen wird durch eine Schrägstellung der Walzen relativ zur Spindelachse erreicht. Die Walzen bewegen sich dadurch zwangsläufig in Schraubenlinien entlang der Tiefe der Ausnehmung.

Weitere Einzelheiten und Merkmale des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind aus den beiden Zeichnungen zu entnehmen.

Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht eines Schichtpolläufers,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Schichtpolläufer,

Fig. 3 eine schematische, überhöhte Darstellung der Lage der einzelnen Bleche an einer Ausnehmung und

Fig. 4 eine Ansicht des für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Werkzeuges.

In der Zeichnung ist mit 1 der aus versetzt gegeneinander angeordneten Blechsegmenten bestehende Schichtpolläufer bezeichnet, während mit 2 die zugehörige Pressplatte bezeichnet ist. Mit 3 ist eine der Ausnehmungen im Schichtpolläufer bezeichnet, während mit 4 ein Pressbolzen mit Muttern 5 bezeichnet ist. Die einzelnen Blechsegmente 1 sind gegeneinander versetzt auf einem Rotorstern 6 angeordnet (siehe Fig. 1) und weisen an ihrem äusseren Umfang schwalbenschwanzförmige Ausnehmungen 7 auf, in welche die Pole 8 eingesetzt sind.

Die in Figur 2 dargestellte Rohrwalze besteht im wesentlichen aus einer konischen Spindel 11 mit einem Anschlussstück 11.1, auf welche die Antriebsmaschine, wie z.B. ein mobiler Elektromotor oder auch ein Druckluftmotor aufgesetzt werden kann. Auf der Spindel 11 ist der zylindrische Hohlkörper 12 aufgesetzt, dessen Aussendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der aufzuweitenden Ausnehmung 3. Der zylindrische Hohlkörper 12 weist an seinem Umfang eine Anzahl von schräg zur Längsachse verlaufenden Ausnehmungen auf, in welche Rollen 14 eingesetzt sind, deren Durchmesser sich zur mittleren Partie des Hohlkörpers 12 hin in gleicher Weise wie der Winkel der konischen Spindel 11 mit ihrer Längsachse verringern, womit der um die Aussenflachen der Walzen 14 gelegte Kreis auf deren gesamten Länge den gleichen Durchmesser aufweist. Die Längsachse der Ausnehmungen 13 bilden mit der Längsachse der Spindel 11 einen Winkel α . Der die Oberflächen der Walzen 14 berührende Kreis weist den gleichen Durchmesser auf wie der Durchmesser der aufgeweiteten Bohrungen 3 des Schichtpolläufers.

Die Spindel 11 weist an ihrer dem Anschlussstück 11.1 zugewandten Partie ein Gewinde 15 auf, auf welches Muttern 16 eingeschraubt sind. Gegen die Mutter 16 stützt sich ein Längskugellager 17 ab.

Beim Einwalzen wird die Spindel 11 in eine der Ausnehmungen 3 des Schichtpolläufers eingeführt und in Drehung versetzt. Dabei werden die Walzen 14 durch den konischen Schaft der Spindel 11 nach aussen gedrückt und durch den Reibschluss mit der Spindel 11 in Drehung versetzt. Die

Walzen 14 wandern durch die Drehung auf der konischen Spindel 11 in Richtung auf die Mitte des Hohlkörpers 12 auf den grösseren Spindeldurchmesser aus, womit der Durchmesser des die Aussenflächen der Walzen 14 berührenden Kreises vergrössert wird und eine Ausweitung der Ausnehmung 3 solange erfolgt bis der in Längsrichtung verschiebbare Hohlkörper 12 sich an das Längskugellager 17 anlegt. Durch die Einstellung des Längskugellagers 17 in Längsrichtung lässt sich so der Durchmesser der Ausnehmung 3 in bestimmten Grenzen einstellen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Arbeitsverfahren zur Herstellung eines Schichtpolläufers einer elektrischen Maschine, mit auf einem Rotorstern mehrfach überlappt geschichteten Blechsegmenten, welche durch Schichtbolzen zusammengepresst sind, welche letztere in Ausnehmungen der Blechsegmente mit sehrkleinem Spiel eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (3) in den übereinandergeschichteten Blechsegmenten (1) durch Aufwalzen mittels einer aus einem zylindrischen Körper mit an der Peripherie des zylindrischen Körpers eingelegten konischen Walzen bestehenden Vorrichtung auf genaues Mass gebracht werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine von einer Antriebsmaschine angetriebenen konischen Spindel (11), auf welcher ein zylinderförmiger, einen kleineren Durchmesser als die Passlöcher aufweisender Hohlkörper (12) angeordnet ist, welcher an seinem Umfang schräg zur Achsrichtung verlaufende Ausnehmungen (13) aufweist, in welchen Walzen (14), deren Durchmesser sich in Längsrichtung zur Spindelmitte hin geringfügig verringern, drehbar angeordnet sind, wobei der über die Aussen flächen der Walzen (14) gelegte Kreis in seinem Durchmesser dem endgültigen Durchmesser der Ausnehmung (3) entspricht.