DE2059018A1

DE2059018A1 - Runner for electric motors of low power

Info

Publication number: DE2059018A1
Application number: DE19702059018
Authority: DE
Inventors: Siegfried Patzelt; Hans Schumann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-12-01
Filing date: 1970-12-01
Publication date: 1972-06-08

Description

Läufer für Elektromotoren kleiner Leistung Die Erfindung bezieht sich auf einen Läufer zum Betrieb im mit Flüssigkeit gefüllten Läuferraum eines kleinen Elektromotors mit Spaltrohr, welcher insbesondere zum Antrieb von Kreiselpumpen geringer Leistung dient.Rotor for low power electric motors The invention relates on a runner for operation in the liquid-filled runner space of a small Electric motor with canned tube, which is used in particular to drive centrifugal pumps low power.

Antriebe dieser Art werden beispielsweise für Heizungswasser-Umwälzpumpen benötigt. Dabei ist der Pumpeninnenraum gegenüber dem Läuferraum des Antriebsmotors nicht abgedichtet und wird von der zu fördernden Flüssigkeit durchströmt. Deshalb ist es notwendig, den Läufer des Antriebsmotors gegen Korrosion zu schützen.Drives of this type are used, for example, for heating water circulation pumps needed. The interior of the pump is opposite the rotor area of the drive motor not sealed and the liquid to be pumped flows through it. That's why it is necessary to protect the rotor of the drive motor against corrosion.

Es ist vorgeschlagen worden, das gesamte Blechpaket des Läufers mit einer Aluminiumschicht zu umgeben und zusätzlich noch eine Lack-oder Kunststoffschicht aufzutragen (Anmeldung P 15 38 911.4). Die Anordnung hat den Nachteil, daß dazu eine Vielzahl von Arbeitsgängen notwendig ist, fertigungsbehindernde Drocknungszeiten erforderlich werden und - insbesondere am Übergang zur Läuferwelle - trotzdem noch eine erhöhte Anfälligkeit für Korrosion auftritt. Insgesamt gesehen ist dieses Verfahren material- und arbeitszeit aufwendig und führt zu keinem zufriedenstellenden Ergebnis. Hinzu kommt, daß bisher immer Schwierigkeiten bestehen, die Läuferwelle einerseits gegen Korrosion zu schützen und andererseits geeignete Lagerflächen zu schaffen, auf welchen die Welle in den üblicherweise verwendeten flüssigkeitsgeschmierten Gleitlagern läuft. Die Welle muß also zumindest an den Lagerstellen sowohl verschleißhindernd hart als auch korrosionsgeschützt sein, damit auch bei längeren Still standzeiten keine Korrosion eintritt. Die Verwendung nichtrostender Stähle schafft zwar in diesem Ball Abhilfe, ist aber dann unwirtschaftlich, wenn die Wellen aus konstruktiven Gründen - beispielsweise um die Durchspülung des Läuferraumes zu ermöglichen - als Hohlwelle ausgebildet sein muß. Denn bisher müssen Hohlwellen entsprechender Abmessungen und entsprechender Präzision aus rostfreiem Stahl einzeln durch Ausbohren hergestellt werden. Bei Verwendung korrosionsanfälliger Hohlwellen aus Normstahl ist ein zusätzlicher Oberflächenschutz erforderlich, der sich aufgrund der andersartigen Anforderungen von denjenigen des Läuferblechpaketes unterscheidet und auch gesondert davon aufgebracht werden muß. Insofern ist ein erheblicher, nachteiliger Aufwand an Material und Bearbeitungszeit erforderlich.It has been proposed to use the entire laminated core of the rotor to be surrounded by an aluminum layer and additionally a layer of lacquer or plastic to be applied (registration P 15 38 911.4). The arrangement has the disadvantage that this a large number of work steps are necessary, drying times that hinder production become necessary and - especially at the transition to the rotor shaft - still there is an increased susceptibility to corrosion. Overall, this procedure is material and labor time consuming and does not lead to a satisfactory result. In addition, there have always been difficulties with the rotor shaft on the one hand to protect against corrosion and, on the other hand, to create suitable storage areas, on which the shaft in the commonly used liquid-lubricated Plain bearings runs. The shaft must therefore both prevent wear at least at the bearing points hard as well as protected against corrosion, so even with longer downtimes no corrosion occurs. The use of stainless steels does create in this Ball remedy, but is uneconomical if the waves are out of construction Reasons - for example to enable the runners to be flushed through - as Hollow shaft must be formed. Because so far hollow shafts have to have corresponding dimensions and with corresponding precision made of stainless steel individually by boring will. When using hollow shafts made of standard steel, which are susceptible to corrosion, an additional Surface protection required, which is due to the different requirements differs from those of the laminated rotor core and is also applied separately from it must become. In this respect, there is a considerable, disadvantageous expenditure in terms of material and processing time necessary.

Schließlich war es auch bisher üblich, die Leiterstäbe im Läufer aus Kupferstäben herzustellen und diese an den Läuferstirnseiten mit einer Endplatte zu verbinden. Von der an sich bekannten Möglichkeit, die Leiterstäbe aus Aluminium zu gießen, sah man deshalb ab, weil dann der Nutquerschnitt erheblich erhöht werden müßte um wegen des höheren spezifischen Widerstandes von Aluminium einen ausreichend hohen Strom zu erhalten, welcher imstande ist, den magnetischen Fluß im Joch des Läufers ausreichend zu dämpfen.After all, it was also customary up to now to keep the ladder bars in the runner Manufacture copper rods and these on the rotor front sides with an end plate connect to. From the well-known possibility, the aluminum ladder bars pouring was avoided because the groove cross-section would then be considerably increased would have to be sufficient because of the higher specific resistance of aluminum to obtain a high current, which is able to control the magnetic flux in the yoke of the To dampen the runner sufficiently.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen und einen Läufer für ßpaltrohrmotoren zu schaffen, welcher mit erheblich geringerem Material- und Arbeitsaufwand als bisher üblich herstellbar ist und welcher trotzdem einwandfrei korrosionsfest ist, dessen elektrische Eigenschaften zumindest nicht schlechter als diejenigen bekannter Ausführungen sind und dessen Welle an ihren Lagerstellen ohne zusätzlichen Aufwand eine ausreichende Verschleißfreiheit besitzt.The invention is based on the stated disadvantages to eliminate and to create a rotor for canned motors, which with considerably less material and labor than usual can be produced and which is nevertheless perfectly corrosion-resistant, at least its electrical properties are no worse than those of known designs and whose wave at their bearings without additional effort sufficient freedom from wear owns.

Erfindungsgemäß wird bei einem Läufer für Elektromotoren der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, daß die gesamte Oberfläche des Läufers einschließlich der Läuferwelle aus einem gießbaren Metall, vorzugsweise Aluminium, besteht und einstückig ausgebildet ist.According to the invention, in a rotor for electric motors, the initially described type proposed that the entire surface of the runner including the rotor shaft consists of a castable metal, preferably aluminum, and is formed in one piece.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Läuferwelle durch jeweils -an den Stirnseiten des Läuferblechpaketes zentrisch angeordnete Wellenstümpfe gebildet ist, welche im gleichen Arbeitsgang aus dem gleichen Werkstoff, vorzugsweise Aluminium, wie sowohl die LäuSer-Käfigwicklung als auch die den Läufer allseitig umhüllende, eine harte Oberfläche bildende Schutzschicht einstückig mit diesen hergestellt sind.According to an advantageous development of the invention, it is proposed that that the rotor shaft is centered through each -on the end faces of the laminated rotor core arranged shaft stubs is formed, which in the same operation from the same Material, preferably aluminum, such as both the LäuSer cage winding and the protective layer that envelops the runner on all sides and forms a hard surface are made in one piece with these.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt die teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht des Läufers.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. The drawing shows the partially in section drawn side view of the runner.

Ein solcher Läufer dient beispielsweise zum Antrieb einer Heizungswasser-Umwälzpumpe und rotiert im mit der Förderflüssigkeit gefüllten Läuferraum des Elektromotors. Das Blechpaket 1 des Läufers ist allseitig von einer Schicht eines gießfähigen Metalls mit guten elektrischen Eigenschaften, vorzugsweise Aluminium, umgeben. Aus dem gleichen Metall bestehen sowohl die Leiterstäbe und Kurzschlußringe der Käfiicklung als auch die Läuferwelle selbst. Alle diese genannten Teile sind einstückig im gleichen Arbeitsgang hergestellt.Such a rotor is used, for example, to drive a heating water circulation pump and rotates in the rotor space of the electric motor, which is filled with the delivery fluid. The laminated core 1 of the rotor is covered on all sides by a layer of a castable metal with good electrical properties, preferably aluminum. For the same Both the conductor bars and short-circuit rings of the cage are made of metal the rotor shaft itself. All these parts mentioned are in one piece in the same operation manufactured.

Dabei besteht die Läuferwelle aus den beiden Wellenstümpfen 2 und 3, welche stirnseitig direkt an die als Kurzschlußringe für die Beiterstäbe 4 dienenden Endscheiben 5 und 6 angegossen sind. Die Nittelbohrung des Blechpsketes 1 ist ebenfalls mit ausgegossen, einerseits um die Stabilität der Anordnung zu erhöhen und andererseits, um den Rückfluß der in den Leiterstäben erzeugten Ströme zu verbessern. Dabei besteht auch die Möglichlreit, die Wellenstümpfe einschließlich der Hittelbohrung als Ifohlwelle auszubilden, d.h., eine durchgehende Bohrung durch diese Teile vorzusehen. Dies ist besonders dann vorteilbl ft, wenn eine jute Durchspülun{ des Läuf@rraumes vor3esehrn werden soll. Die Nuten des Läufers werden in vorteilhafter Weise als nach außen offene Nuten ausgebildet. Dadurch kann die den Läufer umgebende Schicht 10, welche äa einstückig u.a. mit den Leiterstäben 4 ausgebildet ist, sehr dünn ausgeführt werden. Die nötige Festigkeit der Schicht 10 ist dann durch die Verbindung mit den Leiterstäben 4 gewährleistet.The rotor shaft consists of the two stub shafts 2 and 3, which on the end face directly to those serving as short-circuit rings for the Beiter rods 4 End plates 5 and 6 are cast. The center hole of the Blechpsketes 1 is also poured out, on the one hand to increase the stability of the arrangement and on the other hand, to improve the return flow of the currents generated in the conductor bars. There is also the possibility of using the shaft stumps including the central bore as a hollow shaft i.e. to provide a through hole through these parts. this is particularly advantageous if a thorough flushing of the running area is planned will target. The slots of the rotor are advantageously open to the outside Grooves formed. As a result, the layer 10 surrounding the runner, which is a one-piece is formed, inter alia, with the conductor bars 4, be made very thin. The necessary The strength of the layer 10 is then ensured by the connection to the conductor bars 4.

Durch die Herstellung aller Aluminium-Gußteile im gleichen Arbeitsgang bilden alle diese Bauteile ein einziges Stück, so daß auf der Außenseite des Läufers einschließlich der beiden Wellenstümpfe eine nirgends unterbrochene gemeinsame glatte Oberfläche entsteht. Demzufolge sind auch keine Ritzen und Einschnitte mehr vorhanden, welche als Ansatzpunkte für Korrosion dienen könnten.By producing all aluminum cast parts in the same work step all of these components form a single piece, so that on the outside of the rotor including the two stumps of a shaft, a joint that is nowhere interrupted Surface is created. As a result, there are no more cracks and incisions, which could serve as starting points for corrosion.

Beide Wellenstümpfe 2 und 3 bestehen vollständig aus dem Gießwerkstoff, ohne daß notwendigerweise eine Armierung oder Einlage vorgesehen sein muß. Dabei bietet sich der Vorteil an, die bisher benötigten korrosionsfesten Anlauf scheiben zwischen den Wellenlagern und den Läuferstirnseiten gleich als Teile der Wellenstümpfe mit zugießen.Both stub shafts 2 and 3 consist entirely of the casting material, without a reinforcement or insert necessarily having to be provided. Included there is the advantage of using the previously required corrosion-resistant thrust washers between the shaft bearings and the rotor faces as parts of the shaft stub pour with.

Aus der Fig. sind diese Anlaufscheiben 7 bzw. 8, welche unterschiedliche Formen haben können, ersichtlich.From the Fig. These thrust washers 7 and 8, which are different Can have shapes, can be seen.

Bei einem in der beschriebenen Art ausgestalteten Läufer entsteht beim Betrieb ein Stromfluß durch die Mitte der Bohrung 9 des Ständerblechpaketes, so daß sich nunmehr ein Strompfad vom Leiterstab 4 über die Endscheibe 5, die Mittelbohrung 9 und die Endscheibe 6 wieder zum Leiterstab 4 schließt. Dies hat zur Folge, daß der magnetische Fluß im Joch des Läufers in erhdlichem Maße gedämpft wird.In the case of a runner designed in the described manner during operation a current flow through the center of the bore 9 of the stator core, so that there is now a current path from the conductor bar 4 via the end plate 5, the central bore 9 and the end plate 6 closes again to form the conductor bar 4. This has the consequence that the magnetic flux in the yoke of the rotor is dampened to a great extent.

Daraus resultiert, daß der durch die Beiterstabe 4 fließende Strom geringer sein darf als bei Läufern üblicher Ausführung. Auf diese Weise wird es ermöglicht, die Leiterstbe bei dem gleichen Nutquerschnitt, den beispielsweise ein Kupferleiter benötigt, aus einem Werkstoff, z.B. Aluminium, zu gießen, dessen spezifischer elektrischer Widerstand größer als derjenige von Kupfer ist.As a result, the current flowing through the Beiterstabe 4 may be less than that of normal runners. That way it will allows the conductor bars with the same groove cross-section, for example a Copper conductors needed to be cast from a material, e.g. aluminum, which is more specific electrical resistance is greater than that of copper.

Um die Oberfläche des den Läufer allseitig umgebenden Aluminiums zu schützen, ist es vorteilhaft , den gesamten Läufer einschließlich der Wellenstümpfe mit einer korrosionshindernden Schicht zu überziehen. In vorteilhafter Weise wird dafür eine Chrom-Nickel-Auflage verwendet, welche galvanisch oder auch auf stromlosem Wege durch Bäder aufgebracht werden kann. Diese Schutzschicht bringt den Vorteil mit sich, daß sie so hart ist, um gleichzeitig als verschleißsichere Auflage an den Lagerstellen der Läuferwelle dienen zu können. Für diese Stellen wird dann keine Sonderbehandlung mehr benötigt.To the surface of the aluminum surrounding the runner on all sides It is advantageous to protect the entire runner including the shaft stumps to be covered with a corrosion-inhibiting layer. In an advantageous manner a chrome-nickel plating is used for this, which is galvanic or electroless Paths can be applied through baths. This protective layer has the advantage with it that it is so hard to act as a wear-resistant pad at the same time to be able to serve the bearings of the rotor shaft. For these positions there will be no Special treatment needed more.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß zur Herstellung des Läufers ein wesentlich geringerer Aufwand an Material und auch an Arbeitszeit erforderlich ist als bisher benötigt wurde. Anstelle teurer und nur unter erheblichem Aufwand zu verarbeitenden Leiterstäben aus Kupfer sowie Wellenanlaufscheiben aus rostfreiem Stahl findet lediglich auf einfache Weise im Druckgußverfahren verarbeitbares Aluminium Verwendung. Sämtliche Einzelteile des Läufers außer dem Blechpaket selbst werden in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt, so daß die gesamte Oberfläche des Läufers einstückig, glatt und damit weniger anfällig für Korrosion ist. Auch die bisher unumgängliche besondere Schutzhülse aus rostfreiem Stahl für das Läuferblechpaket wird nicht mehr benötigt. Schließlich ist es auch gelungen, einen Weg zu finden, die Leiterstäbe ohne Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des Läufers ebenfalls aus Aluminium zu fertigen.The invention has the advantage that a Significantly less expenditure on material and also on working time is required than was previously required. Instead of being more expensive and only with considerable effort processing conductor bars made of copper as well as shaft thrust washers made of stainless Steel can only easily find aluminum that can be processed by die casting Use. All individual parts of the rotor except for the laminated core itself are manufactured in a single operation, so that the entire surface of the runner in one piece, smooth and therefore less prone to corrosion. Even so far unavoidable special protective sleeve made of stainless steel for the rotor core is not needed anymore. Finally it was also possible to find a way the conductor bars without deteriorating the electrical properties of the rotor also made of aluminum.

- Patentansprüche -- patent claims -

Claims

Claims 1. Runner for operation in the liquid-filled Rotor space of a small electric motor with a can, which is used in particular to drive is used by low-power centrifugal pumps, which is not e t that the entire surface of the rotor including the rotor shaft a castable metal, preferably aluminum, and formed in one piece is.

2. Runner according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t that the rotor shaft through in each case on the end faces of the laminated rotor core (1) centrally arranged stub shafts (2,3) is formed, which in the same operation Made of the same material, preferably aluminum, as both the rotor cage winding (4) as well as the protective layer which envelops the runner on all sides and forms its surface (10) are made in one piece with these.

3. Runner according to claims 1 and 2, d a d u r c h g e -k e n n it is clear that the stub shafts (2,3) act as thrust washers on the rotor-side end (7,8) are formed.

4. Runner according to claims 1 to 3, d a d u r c h g e -k e n n shows that the entire rotor including the stub shafts (2,3) in a single operation with a Layer is coated which one in particular consists of a chromium-nickel compound.

5. Runner according to claims 1 to 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the stub shafts (2,3) - are designed as hollow shafts and together with the central bore of the läuSerblechpaket, which is also lined with aluminum () form a through hole.

6. Runner according to claims 1 to 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the laminated rotor core (1) has open grooves.

7. Runner according to claims 1 to 6, d a d u r c h g e -k e.n n z e i c h n e t that the shaft (2,3) has a reinforcement.

L e r s e i t e