DE1488664C - Verfahren zur Herstellung eines glok kenförmigen Rotors für eine elektrische Radialluftspaltmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines glockenförmigen Rotors für eine elektrische Radialluftspaltmaschine, bei welchem die vorgefertigte Wicklung in eine Form eingebracht und in dieser unter Beifügung eines wärmehärtbaren Bindemittels verfestigt wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (deutsche Auslegeschrift 1 021466) werden die Wicklungsdrähte mit klebendem Lack versehen und zu Flachspulen geformt, die in die erforderliche Spulenform gebracht und zu einem hohlzylindrischen Läuferkörper zusammengefügt werden. Der Läuferkörper wird dann mit Kunstharz versetzt und in einer Spezialform unter Druck und Hitze in die endgültige Form gebracht. . . »5

Es ist ferner aus der deutschen Patentschrift 843 441 bekannt, Wicklungen dieser Art gleich in der Endform auf einen abgepaßten Dorn zu wickeln und durch Lackanstrich, Bandagen od. dgl. zu versteifen. Schließlich ist es aus dem deutschen Gebrauchsmuster ao 1827 875 bekannt, eine vorgeformte, hohlzylindrische Wicklung mit einem scheibenförmigen Wicklungsträger aus spritz- oder preßfähigem Kunststoff entweder während des Spritz- oder Preßvorgangs oder nachträglich durch Kleben fest zu verbinden. as

Da solche glockenförmigen Rotoren eisenlos ausgeführt sind, soll die radiale Dicke der Wicklung möglichst klein sein, damit der Luftspalt der Maschine nicht zu groß wird. Mit den bekannten Verfahren ist es aber nicht möglich, bei entsprechend dünnen Wicklungen eine ausreichende mechanische Festigkeit zu erhalten, so daß sie sich unter den im Betrieb auftretenden elektromagnetischen Kräften, Fliehkräften und thermischen Beanspruchungen nicht unzulässig verformen. Rotoren dieser Art konnten daher im allgemeinen nur bei Maschinen mit kleinen . Leistungen und geringen Drehzahlen verwendet werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens der eingangs angegebenen Art, mit welchem glockenförmige Rotoren hergestellt werden können, die bei dünnem Aufbau eine große mechanische Festigkeit aufweisen und daher auch in Maschinen größerer Leistung und bei hohen Drehzahlen betriebssicher arbeiten.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wicklung in einer oder mehreren Leiterschichten um eine zylindrische Innenform gelegt wird, deren Wärmeausdehnungskoeffizient größer als derjenige des Leitermaterials der Wicklung ist, daß um die Wicklung, ein isolierendes Band so gewickelt wird, daß es im wesentlichen die ganze frei liegende Oberfläche der Wicklung bedeckt, und daß anschließend um die durch das Band festgelegte Wicklung eine Außenform angeordnet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dehnt sich die Innenform bei der Erhitzung aus, wodurch die Wicklung während des Aushärtens gegen die Innenwand der Außenform gepreßt wird und das die Wicklung umgebende Band eine Vorspannung erhält, die auch nach dem Aushärten der Wicklung erhalten bleibt. Wicklung und Band werden dabei zu einem einzigen festen Körper verbunden, der insbesondere gegen die Auswirkungen der Zentrifugalkraft und gegen Wärmeausdehnung sehr widerstandsfähig ist. • Die Form der Wicklung wird durch die Innenwand der Außenform genau bestimmt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, deren einzige Abbildung einen Schnitt durch die Hälfte eines Rotors während der Herstellung zeigt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Wicklungsträger 1 die Form einer Scheibe, die innen einen Flansch 11 aufweist, mit dem sie später auf der Welle einer rotierenden Maschine befestigt werden kann, während sie am Rand einen Flansch 12 hat, dessen Umfangsfläche das eine Ende einer Wicklung 3 stützt, Eine innere Form 2, die einen inneren wellenförmigen Teil 21 und einen äußeren zylindrischen Teil 22 aufweist und aus einem Material gebildet ist, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient größer als derjenige des Leitermaterials der Wicklung ist, ist gleichachsig zu dem Wicklungsträger angeordnet, beispielsweise in der Weise, daß der wellen^ förmige Teil 21 in den Flansch 11 des Wicklungsträgers eingepaßt wird. Die Umfangsfläche des Flansches 12 des Wicklungsträgers hat den gleichen Durchmesser wie der zylindrische Teil 22 der inneren Form 2. Bei einer Wicklung aus Kupferleitern wird beispielsweise für die innere Form 2 ein Material gewählt, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient größer als 1,5·10~⁵ pro Grad Celsius ist, beispielsweise Aluminium oder eine Zinklegierung.

Die Wicklung 3 ist bei dem dargestellten Beispiel durch zwei Schichten von gedruckten Spulenseitenleitern gebildet, die von der einen zur anderen Schicht miteinander verbunden sind. Die beiden Schichten sind voneinander isoliert, beispielsweise durch einen isolierenden dünnen Zylinder. Vorzugsweise wird die zunächst in flachem Zustand hergestellte Wicklung auf den Trägerzylinder aufgelegt, der durch den Flansch 12 des Wicklungsträgers 1 und den zylindrischen Teil 22 der inneren Form 2 gebildet wird. Falls erforderlich, wird eine dünne isolierende Schicht zwischen der Wicklung und dem Trägerzylinder eingefügt. Die Wicklungsleiter können auch in mehreren Schichten angeordnet sein.

Nach dem Auflegen wird die Wicklung 3 durch ein isolierendes Band 4 festgelegt, das um die Wicklung gewickelt wird. Vorzugsweise hat dieses Band eine große mechanische Zugfestigkeit; es besteht beispielsweise aus einem Glasfasergewebe. Anschließend wird eine äußere Form 5 um die so festgelegte Wicklung angeordnet. Diese Form besteht vorzugsweise aus mehreren Teilen, die zusammen einen Zylinder bilden, der die Wicklung umgibt undeinen vorgegebenen Innendurchmesser hat. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials dieser äußeren Form kann kleiner als derjenige der inneren Form und der Wicklung sein; beispielsweise besteht diese Form aus Stahl.

Die so erhaltene Anordnung wird im Vakuum mit einem wärmehärtbaren Harz imprägniert, beispielsweise einem Epoxydharz, und anschließend in einem Ofen erhitzt. Da das Material der inneren Form einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Wicklung hat, wird die Wicklung während des Aushärtens des Harzes gegen die Innenwand der äußeren Form gepreßt. Das Band steht somit unter einer mechanischen Spannung. Dies hat zur Folge, daß die in das Harz eingebettete Wicklung nach dem Aushärten eine große mechanische Festigkeit gegen die Wirkung der Zentrifugalkraft und der Wärmeausdehnung hat, so daß sie betriebssicher ist und eine große Lebensdauer hat. Im Verlauf des Aushärtens werden ferner die Wicklung und der Wick-

lungsträger zu einem einzigen Block zusammengefügt. Nach dem Abkühlen können die äußere Form und die innere Form leicht entnommen werden, und zwar die äußere Form auf Grund ihrer Unterteilung und die innere Form auf Grund der Zusammen-Ziehung bei der Abkühlung.

Der Rotor wird anschließend dadurch vervollständigt, daß der Flansch 11 des scheibenförmigen Wicklungsträgers 1 auf die Welle der Maschine aufgesetzt wird und daß erforderlichenfalls an der Außenseite dieses scheibenförmigen Wicklungsträgers 1 ein Kollektor angebracht wird, der aus Segmenten 6 besteht, die auf einem Träger 7 angeordnet werden, wobei die Segmente Endabschnitte 8 aufweisen, die den Enden der Wicklungsleiter gegenüberliegen und mit diesen verbunden werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines glockenförmigen Rotors für eine elektrische Radialluftspaltmaschine, bei welchem die vorgefertigte Wicklung in eine Form eingebracht und in dieser unter Beifügung eines wärmehärtbaren Bindemittels verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung in einer oder mehreren Leiterschichten um eine zylindrische Innenform gelegt wird, deren Wärmeausdehnungskoeffizient größer als derjenige des Leitermaterials der Wicklung ist, daß um die Wicklung dann ein isolierendes Band so gewickelt wird, daß es im wesentlichen die ganze frei liegende Oberfläche der Wicklung bedeckt, und daß anschließend um die durch das Band festgelegte Wicklung eine Außenform angeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Innenform ein Material verwendet wird, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient größer als 1,5· 10~⁵ pro Grad Celsius ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Band aus einem Material mit großer mechanischer Zugfestigkeit verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Außenform ein Material verwendet wird, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als derjenige des Leitermaterials der Wicklung ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen