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Title:
METHOD FOR PRODUCING A ROTOR FOR AN ELECTRIC ROTATING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/064413
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a rotor (6) for an electric rotating machine (2) having at least one shaft body (12). In order to specify a production method which is simpler and more cost-effective in comparison with the prior art, it is proposed that a coating (14) consisting of at least one first metallic material (26) and a second metallic material (28), which is different from the first metallic material (26), is sprayed by means of a thermal spraying method onto at least part of a substantially cylindrical outer surface (24) of the shaft body (12), wherein at least part of a magnet pole-generating element is formed by the coating (14).

Inventors:
KÜMMLEE HORST (DE)
SEIBICKE FRANK (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/074803
Publication Date:
April 02, 2020
Filing Date:
September 17, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H02K15/00; H02K17/16
Domestic Patent References:
WO2016017256A12016-02-04
WO2016017256A12016-02-04
Foreign References:
JP2014108006A2014-06-09
EP0264110A11988-04-20
DE102009053987A12011-06-01
US20040202797A12004-10-14
DE102005056823A12007-05-31
EP2592730A12013-05-15
EP2979349A12016-02-03
EP2979350A22016-02-03
EP3040384A12016-07-06
DE102012006248A12012-10-04
DE102009053987A12011-06-01
EP0264110A11988-04-20
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Rotors (6) für eine elek trische rotierende Maschine (2) mit mindestens einem Wellen körper (12) und einem Kurzschlusskäfig (16),

wobei eine Beschichtung (14) aus zumindest einem ersten me tallischen Werkstoff (26) und einem zweiten metallischen Werkstoff (28), welcher sich vom ersten metallischen Werk stoff (26) unterscheidet, mittels eines thermischen Spritz verfahrens auf zumindest einen Teil einer im Wesentlichen zy lindrischen Außenfläche (24) des Wellenkörpers (12) aufge sprüht wird,

wobei durch die Beschichtung (14) zumindest ein Teil des Kurzschlusskäfigs (16) ausgebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

wobei als thermisches Spritzverfahren Kaltgasspritzen verwen det wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

wobei der zweite metallische Werkstoff (28) ein weichmagneti scher Werkstoff ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

wobei der Wellenkörper (12) aus dem zweiten metallischen Werkstoff (28) hergestellt ist.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,

wobei durch den ersten metallischen Werkstoff (26) zumindest ein Teil eines Kurzschlusskäfigs (16) ausgebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5,

wobei der Kurzschlusskäfig (16) vollständig in den Rotor (6) eingebettet wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,

wobei der erste metallische Werkstoff (26) eine Leitfähigkeit von mehr als 40 MS/m aufweist.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste metallische Werkstoff (26) mit einer ersten Sprühvorrichtung (30) und der zweite metallische Werkstoff (28) mit einer zweiten Sprühvorrichtung (32) aufgesprüht wer den .

9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,

wobei die metallischen Werkstoffe (26, 28) rollierend auf die im Wesentlichen zylindrische Außenfläche (24) des Wellenkör pers (12) aufgesprüht werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9,

wobei das rollierende Aufsprühen der metallischen Werkstoffe (26, 28) alternierend und/oder auf einer Evolventenbahn er folgt .

11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,

wobei ein dritter Werkstoff (36) derartig aufgesprüht wird, dass die metallischen Werkstoffe (26, 28) voneinander iso liert angeordnet werden.

12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,

wobei zumindest zwei Werkstoffe (26, 28, 36) der Beschichtung (14) formschlüssig verbunden werden.

13. Rotor (6) für eine elektrische rotierende Maschine (2) mit einem Kurzschlusskäfig (16), welcher mit einem Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche hergestellt ist.

14. Rotor (6) nach Anspruch 13,

wobei der Rotor (6) mit einer Drehzahl von mindestens

5.000 U/min betreibbar ist.

15. Elektrische rotierende Maschine (2) mit mindestens einem Rotor (6) nach einem der Ansprüche 13 oder 14.

Description:
Beschreibung

Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische rotierende Maschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische rotierende Maschine.

Die Erfindung betrifft ferner einen Rotor für eine elektri sche rotierende Maschine, welcher mit einem derartigen Ver fahren hergestellt ist.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine elektrische rotie rende Maschine mit mindestens einem derartigen Rotor.

Ein derartiges Verfahren wird insbesondere zur Herstellung von Rotoren schnell drehender elektrischer rotierender Ma schine eingesetzt, welche beispielsweise als Asynchronmaschi nen ausgeführt sind. Beispielsweise ist eine derartige schnell drehende elektrische rotierende Maschine mit einer Leistung von mindestens 1 Megawatt und einer Drehzahl von mindestens 5000 U/min betreibbar, die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Maschinen beschränkt. Eine schnell dre hende elektrische rotierende Maschine ist als Motors oder als Generator, beispielsweise in einem Kompressor oder einer Tur bine, betreibbar.

Der Rotor weist mindestens ein magnetpolerzeugendes Element, beispielsweise einen Kurzschlusskäfig, eine Wicklung oder Permanentmagnete, den bei hohen Drehzahlen auftretenden

Fliehkräften standhalten müssen.

Die Offenlegungsschrift EP 2 979 349 Al beschreibt ein Ver fahren zur Herstellung eines Rotors einer elektrischen Ma schine, wobei der Rotor einen konzentrisch zur Rotorachse an geordneten Rotorkern aus einem Kernmaterial aufweist, wobei der Rotorkern Nuten aufweist, welche im Wesentlichen in axia ler Richtung verlaufen, wobei der Rotorkern am jeweiligen axialen Ende der Nuten jeweils eine ringförmige, konzentrisch zur Rotorachse angeordnete Aussparung aufweist, welche die Nuten verbindet, wobei der Rotorkern eine Diffusionsschicht aufweist, welche ein Diffusionsmaterial umfasst und welche zumindest die jeweilige Oberfläche der Nuten und/oder der je weiligen ringförmigen Aussparung zumindest teilweise bedeckt.

Die Patentschrift EP 2 979 350 Bl beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors einer elektrischen Asynchronma schine. Bei dem Verfahren wird eine Trägerwelle mit Wellennu ten hergestellt. Auf die Trägerwelle wird ein Kurzschlussläu fer aufgebracht, wobei die Trägerwelle und ein elektrisch leitfähiges Schüttgut in einen Behälter eingebracht werden, so dass das Schüttgut die Wellennuten ausfüllt. Das Schüttgut wird in dem Behälter durch Heiß Isostatisches Pressen ver dichtet und mit der Trägerwelle verbunden.

Die Offenlegungsschrift EP 3 040 384 Al beschreibt eine Ro torwelle für einen Hochgeschwindigkeitsmotor, wobei die Ro torwelle einen Wellenkörper, der für eine Drehbewegung wäh rend des Betriebs des Hochgeschwindigkeitsmotors ausgelegt ist, umfasst. Der Wellenkörper ist aus einem Stahlwerkstoff hergestellt. Die Rotorwelle weist ferner eine Beschichtung auf, die an mindestens einem Teil einer Außenfläche des Wel lenkörpers befestigt ist, wobei die Beschichtung ausgeführt ist, einen induzierten elektrischen Strom für die Drehbewe gung des Wellenkörpers zu führen. Die Beschichtung ist aus einem Legierungsmaterial, wobei das Legierungsmaterial der Beschichtung und das Stahlmaterial des Wellenkörpers unter schiedliche Materialien sind.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2012 006 248 Al beschreibt ei nen Kurzschlussläufer und ein Herstellungsverfahren für die sen, wobei der Rotor Leiter mit hinreichender Stärke auf weist. In der Erfindung werden Leiterpartikel auf einem Kern und/oder leitfähige Stangen in einem Festkörperzustand ge spritzt. Im Ergebnis wird in dem Deckschichtmaterial die Ver größerung des Kristallkorns der Leiter deutlich beschränkt, wodurch leitfähige Endringe mit dem Kern und/oder den leitfä- higen Stangen verbunden werden.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2009 053987 Al beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer kompakten und/oder massiven mehrlagigen Spule. Mittels Kaltgassprühens (Dynamic Cold Spraying) werden elektrisch leitende Verbindungen zwischen den im Trägermaterial eingebetteten einzelnen Leiterlagen, insbesondere zwischen den einzelnen Leiterbahnen, geschaffen.

Die Offenlegungsschrift WO 2016/017256 Al beschreibt einen Induktionsmotor, der einen Rotor mit Stromschienen aufweist, die in Schlitzen eines massiven Eisenkerns enthalten sind.

Die Schlitze sind offene Schlitze und haben eine Breite, die sich von der Außenumfangsseite zur Innenseite des Rotors hin allmählich und linear verjüngt.

Die Offenlegungsschrift EP 0 264 110 Al beschreibt eine elektromagnetische Anordnung, insbesondere eine elektromagne tische Wicklung mit voneinander elektrisch isolierten Strom leiter-Windungen, welche gegeneinander elektrisch isoliert sind und die Form einer elektrisch leitfähigen Folie aufwei sen. Die Folie kann eine Metallbeschichtung auf einer elek trisch isolierten Kunststofffolie sein oder aus elektrisch leitfähigem Kunststoff mit einer Isolationsschicht zwischen den einzelnen Windungen der Wicklung bestehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische rotierende Ma schine anzugeben, welches, im Vergleich zum Stand der Tech nik, einfacher und kostengünstiger ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische rotierende Ma schine mit mindestens einem Wellenkörper und einem Kurz schlusskäfig gelöst, wobei eine Beschichtung aus zumindest einem ersten metallischen Werkstoff und einem zweiten metal lischen Werkstoff, welcher sich vom ersten metallischen Werk- Stoff unterscheidet, mittels eines thermischen Spritzverfah rens auf zumindest einen Teil einer im Wesentlichen zylindri schen Außenfläche des Wellenkörpers aufgesprüht wird, wobei durch die Beschichtung zumindest ein Teil des Kurzschlusskä figs ausgebildet wird.

Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Rotor für eine elektrische rotierende Maschine gelöst, welcher einen Kurzschlusskäfig aufweist und mit einem derartigen Verfahren hergestellt ist.

Darüber hinaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine elektrische rotierende Maschine mit mindestens einem derarti gen Rotor gelöst.

Die in Bezug auf das Verfahren nachstehend angeführten Vor teile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf den Rotor und die elektrische rotierende Maschine über tragen .

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, die Herstellung eines Rotors für eine elektrische rotierende Maschine durch die Verwendung eines thermischen Spritzverfahrens zu optimie ren. Thermische Spritzverfahren sind beispielsweise Lichtbo genspritzen, Plasmaspritzen oder Flammspritzen . Es werden un terschiedliche metallische Werkstoffe mit dem thermischen Spritzverfahrens auf eine im Wesentlichen zylindrische Außen fläche eines Wellenkörpers aufgesprüht, wobei eine dichte und fest haftende Beschichtung ausgebildet wird und wobei durch die Beschichtung zumindest ein Teil eines magnetpolerzeugen den Elements ausgebildet wird. Ein metallischer Werkstoff ist beispielsweise ein Metall oder eine Legierung mit jeweils hartmagnetischen, weichmagnetischen oder unmagnetischen Ei genschaften. Ein magnetpolerzeugendes Element ist beispiels weise ein Kurzschlusskäfig, ein Elektromagnet oder ein Perma nentmagnet. Werden beide metallischen Werkstoffe auf den Wel lenkörper aufgesprüht, wird eine Verzahnung zwischen den Werkstoffen durch Ausbildung einer Stoffschlüssigen Verbin- düng verbessert, sodass das magnetpolerzeugende Element, bei spielsweise gegen im Betrieb auftretende Fliehkräfte, gesi chert ist. Insbesondere im Vergleich zum Heiß Isostatischen Pressen wird durch das thermische Spritzverfahren die Anzahl der Arbeitsschritte erheblich reduziert, was zu einer Verein fachung des Herstellungsverfahrens führt und die Fertigungs kosten reduziert.

Besonders vorteilhaft wird als thermisches Spritzverfahren Kaltgasspritzen verwendet. Beim Kaltgasspritzen treffen über einen Gasstrom beschleunigte Festkörperpartikel mit derartig hoher kinetischer Energie auf dem Wellenkörper auf, dass über Diffusionsmechanismen eine Stoffschlüssige Verbindung ent steht. Mit Hilfe von Kaltgasspritzen sind, im Vergleich zu anderen additiven Fertigungsverfahren, dicke Schichten, bei spielsweise im Millimeterbereich und im Zentimeterbereich, in kurzer Zeit und geometrisch sehr flexibel herstellbar. Da das mittels Kaltgasspritzen aufgetragene Material nicht geschmol zen sondern durch seine kinetische Energie verformt wird, werden thermisch induzierte Spannungen, insbesondere im Be reich der Verbindung, weitestgehend vermieden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite metalli sche Werkstoff ein weichmagnetischer Werkstoff. Weichmagneti sche Werkstoffe sind beispielsweise Eisen oder Stahl, die da für geeignet einen magnetischen Fluss im Werkstoffinneren zu führen. Wird der weichmagnetische Werkstoff zusammen mit dem ersten metallischen Werkstoff aufgesprüht, ist die Bearbei tung des Wellenkörpers einfacher, da beispielsweise keine Nu ten gefräst werden müssen. Ferner wird eine Verzahnung zwi schen den Werkstoffen durch Ausbildung einer Stoffschlüssigen Verbindung verbessert, sodass das magnetpolerzeugende Ele ment, beispielsweise gegen im Betrieb auftretende Fliehkräf te, gesichert ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Wellenkörper aus dem zweiten metallischen Werkstoff hergestellt. Insbesondere wenn der zweite metallische Werkstoff ein weichmagnetischer Werkstoff ist, werden die elektrischen Eigenschaften des Ro tors verbessert und eine Simulation des elektrischen Verhal tens wird vereinfacht. Durch eine Reduzierung der Anzahl der Werkstoffe wird eine Kostenreduzierung erreicht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird durch den ersten metallischen Werkstoff zumindest ein Teil eines Kurz schlusskäfigs ausgebildet. Beispielsweise werden Stäbe eines Kurzschlusskäfigs aus einem ersten metallischen Werkstoff ge bildet welcher zusammen mit dem zweiten metallischen Werk stoff auf den Wellenkörper aufgesprüht wird, wobei Kurz schlussringe mit den Kurzschlussstäben an deren axialen Enden verbunden werden. Ein derartiger Kurzschlusskäfig ist leicht und kostengünstig herzustellen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Kurzschlusskä fig vollständig in den Rotor eingebettet. Insbesondere werden sowohl Kurzschlussringe mit den Kurzschlussstäben aus einem ersten metallischen Werkstoff zusammen mit dem zweiten metal lischen Werkstoff auf den Wellenkörper aufgesprüht, sodass der Kurzschlusskäfig vollständig Stoffschlüssig verbunden ist, sodass dieser, beispielsweise gegen im Betrieb auftre tende Fliehkräfte, gesichert ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der ers te metallische Werkstoff eine Leitfähigkeit von mehr als 40 MS/m auf. Beispielsweise weist der erste metallische Werk stoff Kupfer und/oder Silber auf. Durch eine derartig hohe Leitfähigkeit werden elektrische Verluste im Rotor reduziert. Da weniger Abwärme entsteht, ist der Rotor einfach und kos tengünstig kühlbar.

Besonders vorteilhaft werden der erste metallische Werkstoff mit einer ersten Sprühvorrichtung und der zweite metallische Werkstoff mit einer zweiten Sprühvorrichtung aufgesprüht. Beispielsweise werden die Werkstoffe mit jeweils fertigungs technisch optimierten Parametern, wie Düsendurchmesser, Par tikelgröße, Druck und/oder Temperatur, aufgesprüht, was zu einer Verbesserung der elektrischen und mechanischen Eigen schaften des Rotors führt. Durch die Verwendung von verschie denen Sprühvorrichtungen wird die Fertigungszeit reduziert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die me tallischen Werkstoffe rollierend auf die im Wesentlichen zy lindrische Außenfläche des Wellenkörpers aufgesprüht. Rollie- rendes Aufsprühen bedeutet, dass der Wellenkörper um seine Rotationsachse gedreht wird, während die Sprühvorrichtung pa rallel zur Rotationsachse bewegt wird. Da die Sprühvorrich tung nicht in Umgangsrichtung bewegt wird, wird gewährleis tet, dass die Sprühpartikel unter einem konstanten Winkel auf die Außenfläche des Wellenkörpers treffen. Ferner ist das rollierende Aufsprühen nicht nur präzise sondern zeiteffi zient, da die sich starr in Axialrichtung bewegende Sprühvor richtung zumindest selten neu auszurichten ist.

Besonders vorteilhaft erfolgt das rollierende Aufsprühen der metallischen Werkstoffe alternierend und/oder auf einer Evol ventenbahn. Alternierend rollierendes Aufsprühen bedeutet, dass der Wellenkörper, während die Sprühvorrichtungen in Axi alrichtung bewegt und dabei die Festkörperpartikel aufge sprüht werden, still steht. Danach wird der Wellenkörper um einen kleinen Schrittwinkel gedreht, während der Sprühvorgang unterbrochen wird. Daraufhin werden die Festkörperpartikel erneut, während der Wellenkörper still steht, in einer unmit telbar benachbarten und parallel zur Rotationsachse verlau fenden Bahn aufgetragen. Alternierend rollierendes Aufsprühen ist einfach zu realisieren. Rollierendes Aufsprühen auf einer Evolventenbahn bedeutet, dass der Wellenkörper, im Gegensatz zum alternierenden Aufsprühen, während die Sprühvorrichtungen in Axialrichtung bewegt und dabei die Festkörperpartikel auf gesprüht werden, sich ebenfalls bewegt. Rollierendes Aufsprü hen auf einer Evolventenbahn beschleunigt das Fertigungsver fahren. Eine Nutschrägung, beispielsweise bei einem Käfigläu fer, ist einfach realisierbar. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein drit ter Werkstoff derartig aufgesprüht, dass die metallischen Werkstoffe voneinander isoliert angeordnet werden. Beispiels weise ist ein Rotor mit einem Elektromagneten, welcher Erre gerwicklungen aufweist, mit einem thermischen Spritzverfahren herstellbar. Ein derartiges Verfahren ist, beispielsweise hinsichtlich der Anzahl der Pole, der Leiterquerschnitte und der Wicklungszahl, flexibel und durch eine Reduzierung der Anzahl von Verfahrensschritten einfach.

Besonders vorteilhaft werden zumindest zwei Werkstoffe der Beschichtung formschlüssig verbunden. Eine derartige form schlüssige Verbindung ist beispielsweise über eine, insbeson dere sägezahnförmige, Rippenstruktur herstellbar. Durch einen Formschluss wird der Rotor zusätzlich stabilisiert.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er läutert .

Es zeigen:

FIG 1 einen Längsschnitt einer elektrischen rotierenden

Maschine,

FIG 2 eine Seitenansicht eines Rotors mit einem Kurz

schlusskäfig,

FIG 3 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines

Rotors mit einer Beschichtung,

FIG 4 einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform eines

Rotors mit einer Beschichtung,

FIG 5 einen vergrößerten Querschnitt einer dritten Aus

führungsform eines Rotors mit einer Beschichtung,

FIG 6 einen vergrößerten Querschnitt einer vierten Aus

führungsform eines Rotors mit einer Beschichtung, FIG 7 eine schematische Darstellung eines ersten Verfahrens zur Herstellung eines Rotors und

FIG 8 eine schematische Darstellung eines zweiten Verfah rens zur Herstellung eines Rotors.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen han delt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Kom ponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, wel che die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiter bilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Er findung ergänzbar.

Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.

FIG 1 zeigt einen Längsschnitt einer elektrischen rotierenden Maschine 2, welche als Asynchronmaschine ausgeführt ist. Die Asynchronmaschine weist einen um eine Rotationsachse 4 ro tierbaren Rotor 6 und einen den Rotor 6 umgebenden Stator 8 auf. Zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 befindet sich ein Spalt 10, der insbesondere als Luftspalt ausgeführt ist. Die Rotationsachse 4 definiert eine Axialrichtung, eine Radial richtung und eine Umfangsrichtung. Der Rotor 6 umfasst einen massiven Wellenkörper 12 mit einer Beschichtung 14, die ein magnetpolerzeugendes Element aufweist. Das magnetpolerzeugen de Element ist als Kurzschlusskäfig 16 ausgeführt. Alternativ ist die elektrische rotierende Maschine 2 als Synchronmaschi ne ausgeführt, wobei der Rotor 6 der Synchronmaschine als magnetpolerzeugendes Element Permanentmagnete oder Pole mit Erregerwicklungen aufweist. Der Stator 8 umfasst ein magnet feldführendes Statorelement 18, welches zur Unterdrückung von Wirbelströmen als Blechpaket ausgeführt ist, und eine Stator- wicklung 20, welche an den axialen Enden des Statorblech pakets Wickelköpfe 22 ausbildet.

FIG 2 zeigt eine Seitenansicht eines Rotors 6 mit einem Kurz schlusskäfig 16. Der Kurzschlusskäfig 16 weist Kurzschluss stäbe 16a auf, welche an ihren axialen Enden über jeweils ei nen Kurzschlussring 16b verbunden sind. Die Beschichtung 14 ist mit einem thermischen Spritzverfahren aufgetragen und so ausgestaltet, dass der Rotor 6 im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet und der Kurzschlusskäfig 16 vollständig in die Beschichtung 14 des Rotors 6 eingebettet ist. Thermische Spritzverfahren sind beispielsweise Lichtbogenspritzen, Plas maspritzen, Flammspritzen oder Kaltgasspritzen. Der massive Wellenkörper 12 ist aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt. Die Beschichtung 14 umfasst einen ersten metal lische Werkstoff und einen zweiten metallischen Werkstoff, wobei der zweite metallische Werkstoff ein weichmagnetischer Werkstoff ist und im Wesentlichen dem weichmagnetischen Werk stoff des Wellenkörpers 12 entspricht. Der erste metallische Werkstoff des Kurzschlusskäfigs 16, beispielsweise Kupfer o- der eine Kupferlegierung, weist eine Leitfähigkeit von mehr als 40 MS/m auf. Ferner ist die Beschichtung 14, welche den Kurzschlusskäfig 16 umfasst, mit dem Wellenkörper 12 durch das thermische Spritzverfahren zumindest Stoffschlüssig ver bunden, sodass der Rotor 6, welcher einen Durchmesser d von mindestens 30 cm aufweist, mit einer Leistung von mindestens 1 MW und einer Drehzahl von mindestens 10.000 U/min betreib bar ist. Beispielsweise beim Kaltgasspritzen treffen über ei nen Gasstrom beschleunigte Festkörperpartikel mit derartig hoher kinetischer Energie auf dem Wellenkörper 12 auf, dass über Diffusionsmechanismen eine Stoffschlüssige Verbindung entsteht. Die weitere Ausgestaltung des Rotors 6 in FIG 2 entspricht der in FIG 1.

FIG 3 zeigt einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines Rotors 6 mit einer Beschichtung 14. Die Beschichtung 14 umfasst metallische Festkörperpartikel, welche mittels Kalt gasspritzen auf die im Wesentlichen zylindrische Außenfläche 24 des Wellenkörpers 12 aufgesprüht werden. Die Beschichtung umfasst Festkörperpartikel aus einem ersten metallischen Werkstoff 26 und Festkörperpartikel aus einen zweiten metal lischen Werkstoff 28, wobei der erste metallischen Werkstoff 26 mit einer ersten Sprühvorrichtung 30 und der zweite metal lische Werkstoff 28 mit einer zweiten Sprühvorrichtung 32 di rekt auf die im Wesentlichen zylindrische Außenfläche 24 des Wellenkörpers 12 aufgesprüht werden. Der Kurzschlusskäfig 16 wird, wie in FIG 2, aus Festkörperpartikeln des ersten metal lischen Werkstoffs 28 gebildet. Der zweite metallische Werk stoff 28 ist, wie in FIG 2, ein weichmagnetischer Werkstoff, beispielsweise Stahl, und entspricht im Wesentlichen dem weichmagnetischen Werkstoff des Wellenkörpers 12. Der Kurz schlusskäfig 16 ist vollständig in den Rotor 6 eingebettet. Zumindest die Kurzschlussstäbe 16a des Kurzschlusskäfigs 16 weisen im Querschnitt eine kreisringsektorförmige Kontur auf. Näherungsweise ist die Kontur rechteckig oder quadratisch. Durch eine derartige rechteckige oder quadratische Kontur der Leiter des Kurzschlusskäfigs 16 wird eine hohe Stromtragfä higkeit erzielt. Die weitere Ausgestaltung des Rotors 6 in FIG 3 entspricht der in FIG 2.

FIG 4 zeigt einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Rotors 6 mit einer Beschichtung 14, wobei zumindest die Kurzschlussstäbe 16a des Kurzschlusskäfigs 16 im Querschnitt eine abgerundete Kontur aufweisen. Beispielhaft ist die Kon tur der Kurzschlussstäbe 16a U-förmig dargestellt. Der Kurz schlusskäfig 16 ist vollständig in die Beschichtung 14 des Rotors 6 eingebettet. Die weitere Ausgestaltung des Rotors 6 in FIG 4 entspricht der in FIG 3.

FIG 5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt einer dritten Aus führungsform eines Rotors 6 mit einer Beschichtung 14, wobei der erste Werkstoff 26 und der zweite Werkstoff 26 durch ei ne, beispielhaft sägezahnförmige, Rippenstruktur 34 zusätz lich formschlüssig verbunden sind. Der Kurzschlusskäfig 16 ist vollständig in die Beschichtung 14 des Rotors 6 eingebet- tet. Die weitere Ausgestaltung des Rotors 6 in FIG 5 ent spricht der in FIG 3.

FIG 6 zeigt einen vergrößerten Querschnitt einer vierten Aus führungsform eines Rotors 6 mit einer Beschichtung 14, wobei die Beschichtung Die Beschichtung umfasst Festkörperpartikel aus einem ersten metallischen Werkstoff 26, aus einen zweiten metallischen Werkstoff 28 und aus einem dritten Werkstoff 36. Die Werkstoffe 26, 28, 36 werden mittels unterschiedlicher Sprühvorrichtung 30, 32 auf die im Wesentlichen zylindrische Außenfläche 24 des Wellenkörpers 12 aufgesprüht. Die Sprüh vorrichtungen 30, 32 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in FIG 6 nicht dargestellt.

Der dritte Werkstoff 36 ist ein elektrisch leitfähiger Werk stoff, der beispielsweise Silber, Messing, Zink oder Alumi nium aufweist und sich durch seine elektrischen, thermischen und/oder mechanischen Eigenschaften vom ersten metallischen Werkstoff 26 unterscheidet. Durch einen elektrisch leitfähi gen dritten Werkstoff 36 wird beispielsweise eine mechanische Stabilität des Rotors 6 verbessert und/oder die im Betrieb auftretenden Verluste verringert Der dritte Werkstoff 36 ist dem Kurzschlusskäfig 16 zugeordnet und verbindet den ersten metallischen Werkstoff 26 mit dem zweiten metallischen Werk stoff 28. Alternativ ist der dritte Werkstoff 36 ein elektri scher isolierender Werkstoff, der beispielsweise Alumini umoxid aufweist und den ersten metallischen Werkstoff 26 vom zweiten metallischen Werkstoff 28 isoliert. Die weitere Aus gestaltung des Rotors 6 in FIG 6 entspricht der in FIG 4.

FIG 7 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ver fahrens zur Herstellung eines Rotors 6. Die Beschichtung 14 des Rotors 6 wird mittels Kaltgasspritzen von beispielhaft zwei Sprühvorrichtungen 30, 32 auf die im Wesentlichen zy lindrische Außenfläche 24 des Wellenkörpers 12 aufgesprüht, wobei die Sprühvorrichtungen axial hintereinander und/oder in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Die Sprühvorrichtungen 30, 32 werden zeitgleich oder abwech selnd betrieben. Die metallischen Werkstoffe 26, 28 der Be schichtung 14 werden rollierend auf den Wellenkörpers 12 auf gesprüht, was bedeutet, dass der Wellenkörper 12 um seine Ro tationsachse 4 gedreht wird, während die Sprühvorrichtungen 30, 32 parallel zur Rotationsachse 4 bewegt werden. Da die Sprühvorrichtungen 30, 32 nicht in Umgangsrichtung bewegt werden, wird gewährleistet, dass die Festkörperpartikel unter einem konstanten Winkel von 80° bis 110° auf die Außenfläche 24 des Wellenkörpers 12 treffen.

Das rollierende Aufsprühen der metallischen Werkstoffe 26, 28 erfolgt alternierend, was bedeutet, dass der Wellenkörper 12, während die Sprühvorrichtungen 30, 32 in Axialrichtung bewegt und dabei die Festkörperpartikel aufgesprüht werden, still steht. Danach wird der Wellenkörper 12 um einen kleinen

Schrittwinkel gedreht, während der Sprühvorgang unterbrochen wird. Daraufhin werden die Festkörperpartikel erneut, während der Wellenkörper 12 still steht, in einer unmittelbar benach barten und parallel zur Rotationsachse verlaufenden Bahn auf getragen. Die weitere Ausgestaltung des Rotors 6 in FIG 7 entspricht der in FIG 3.

FIG 8 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ver fahrens zur Herstellung eines Rotors 6. Das rollierende Auf sprühen der metallischen Werkstoffe 26, 28 erfolgt auf einer Evolventenbahn, was bedeutet, dass der Wellenkörper 12, im Gegensatz zum alternierenden Aufsprühen, während die Sprüh vorrichtungen 30, 32 in Axialrichtung bewegt und dabei die Festkörperpartikel aufgesprüht werden, sich ebenfalls bewegt. Um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen, müssen die Bewe gungen der Sprühvorrichtungen 30, 32 und die Rotationsbewe gung des Wellenkörpers 12 synchronisiert sein. Die weitere Ausgestaltung des Rotors 6 in FIG 8 entspricht der in FIG 7.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Her stellung eines Rotors 6 für eine elektrische rotierende Ma schine 2 mit mindestens einem Wellenkörper 12. Um ein Her- stellungsverfahren anzugeben, das, im Vergleich zum Stand der Technik, einfacher und kostengünstiger ist, wird vorgeschla gen, dass eine Beschichtung 14 aus zumindest einem ersten me tallischen Werkstoff 26 und einem zweiten metallischen Werk- Stoff 28, welcher sich vom ersten metallischen Werkstoff 26 unterscheidet, mittels eines thermischen Spritzverfahrens auf zumindest einen Teil einer im Wesentlichen zylindrischen Au ßenfläche 24 des Wellenkörpers 12 aufgesprüht wird, wobei durch die Beschichtung 14 zumindest ein Teil eines magnetpol- erzeugenden Elements ausgebildet wird