CNC-Bearbeitung von Motor- und Generatorgehäusen für die erneuerbare Energieindustrie

Was sind Motor- und Generatorgehäuse?

Motor- und Generatorgehäuse sind präzisionsgefertigte Gehäuse, die Statorbaugruppen tragen, den Luftspalt zwischen Rotor und Stator aufrechterhalten, Lagerbefestigungsflächen bieten und das Wärmemanagement für rotierende elektrische Maschinen in erneuerbaren Energiesystemen erleichtern. Diese Gehäuse dienen als mechanisches Fundament, das sicherstellt, dass die elektromagnetischen Komponenten präzise ausgerichtet bleiben, während Strukturrippen und Kühlrippen die bei der Energieumwandlung entstehende Wärme ableiten. Sie werden in Windturbinengeneratoren mit einer Leistung von 100 kW bis 15 MW, Wasserturbinengeneratoren, Gezeiten- und Wellenenergiekonvertern, Pumpspeichermotor-Generatoren und Schwungrad-Energiespeichersystemen eingesetzt. Die mechanische Präzision des Gehäuses hat einen direkten Einfluss auf den elektromagnetischen Wirkungsgrad, die Lebensdauer der Lager, das Schwingungsniveau und die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems, wobei Konzentrizitätsfehler von nur 0,003″ den Wirkungsgrad um 1-2% verringern und die Wartungsintervalle der Lager erheblich verkürzen können.

Wichtige technische Anforderungen

CNC-Bearbeitung von Motorgehäusen verlangt eine Konzentrizität der Lagerbohrung innerhalb von ±0,0005″ TIR, um Vibrationen zu minimieren und eine gleichmäßige Luftspaltaufrechterhaltung zu gewährleisten, wobei die Rechtwinkligkeit zwischen Lagersitzen und Montageflanschen auf 0,001″ pro Zoll Durchmesser gehalten wird. Die Materialspezifikationen erfordern eine Mindestzugfestigkeit von 30 ksi für Aluminiumgussteile und 40 ksi für Sphäroguss mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 150 W/m-K für Aluminium, um die Wärmeabfuhr von den Statorwicklungen zu erleichtern. Die Anforderungen an die Oberflächengüte liegen bei 32 Ra oder besser auf den Lagerbefestigungsflächen, wobei 63 Ra auf allgemeinen Innenflächen und Kühlrippengeometrien zulässig sind. Die Gehäuse müssen über einen Betriebstemperaturbereich von -40°C bis 155°C (Isolationsklasse F) bzw. 180°C (Klasse H) dimensionsstabil bleiben, wobei die Wärmeausdehnungskoeffizienten an die entsprechenden Komponenten angepasst werden müssen. Die Toleranzen für den Bohrungsdurchmesser entsprechen in der Regel den Präzisionsklassen IT6 oder IT7 (±0,0004″ bis ±0,0008″ je nach Größe), während die Toleranzen für die Positionierung des Schraubenkreises von ±0,010″ eine ordnungsgemäße Ausrichtung bei der Montage gewährleisten. Die Wirksamkeit der elektromagnetischen Abschirmung kann eine spezielle Materialauswahl und Erdungsmaßnahmen erfordern, um Streuverluste und elektrisches Rauschen zu minimieren.

Herausforderungen und Lösungen in der Fertigung

Herstellung von Generatorgehäuse stellt eine große Herausforderung dar. Dazu gehören die Einhaltung eines engen Rundlaufs zwischen mehreren Lagerbohrungen bei Bauteilen mit großem Durchmesser, die Vermeidung von Verformungen durch innere Spannungen in Gussteilen während der Fertigbearbeitung und das Erreichen einer gleichmäßigen Wandstärke für eine gleichmäßige thermische Leistung. Die Kombination von großen Teilen (oft mit einem Durchmesser von 3 bis 8 Fuß) mit den Anforderungen an Präzisionslagerbohrungen erfordert eine außergewöhnliche Steifigkeit der Werkzeugmaschine und thermische Stabilität. Herstellung von Motorgehäusen Auch die Herstellung integrierter Kühlelemente wie gerippter Oberflächen, innerer Kühlkanäle und Belüftungskanäle bei gleichzeitiger Wahrung der strukturellen Integrität und Ausrichtungsgenauigkeit ist schwierig.

Yicen Precision meistert diese Herausforderungen durch spezielle horizontale Bohrwerke und vertikale Bearbeitungszentren mit großer Kapazität und einem Spindeldurchmesser von mehr als 6 Zoll, die die erforderliche Steifigkeit für Präzisionsbohrungen an großen Gehäusen bieten. Unser Fertigungsprozess umfasst spannungsreduzierende Wärmebehandlungen der Gussteile vor der Endbearbeitung, wodurch 80-90% Eigenspannungen eliminiert werden, die eine Instabilität der Abmessungen verursachen. Fortschrittliche Bohrkopftechnologien mit Echtzeit-Durchmesserkompensation sorgen für Bohrungstoleranzen von ±0,0003″ bei Tiefen von mehr als 24 Zoll. Klimatisierte Produktionsbereiche sorgen für eine Temperaturstabilität von ±1°F und verhindern so thermische Wachstumsfehler bei Präzisionsarbeiten, während unsere Vorrichtungskonstruktionen große Gehäuse mit minimaler Verformung unterstützen. Zu den Qualitätskontrollprotokollen gehören Laserausrichtungsmessungen, die die Koaxialität der Lagerbohrungen mit einer Genauigkeit von 0,0005″ TIR überprüfen, CMM-Prüfungen der Rechtwinkligkeit der Flansche und der Position der Bolzenlöcher sowie Oberflächenprofilmessungen, die die Qualität der Lageroberflächen bestätigen. Wir setzen ausgewogene Bearbeitungsstrategien ein, die das Material symmetrisch abtragen, um spannungsbedingten Verzug zu vermeiden, und überprüfen die Konzentrizität in mehreren Phasen des Fertigungsprozesses.

Anwendungen und Anwendungsfälle

CNC-Bearbeitung von Motor- und Generatorgehäusen wird für verschiedene Anwendungen in erneuerbaren Energiesystemen eingesetzt:

• Windturbinen-Generatoren: Gehäuse für Direktantriebs- und Getriebegeneratoren für 1,5-MW- bis 15-MW-Turbinen in Onshore- und Offshore-Anlagen
• Wasserkraftturbinen: Generatorgehäuse für Francis-, Kaplan- und Pelton-Turbinenkonfigurationen in Staudämmen und Laufwasserkraftwerken
• Pumpspeichersysteme: Reversible Motor-Generator-Gehäuse für Energiespeicher im Netzmaßstab
• Gezeiten- und Wellenenergie: Korrosionsbeständige Gehäuse für untergetauchte und teilweise untergetauchte Schiffsgeneratoren
• Energiespeicherung im Schwungrad: Hochgeschwindigkeits-Motor-Generator-Gehäuse mit integrierten Magnetlagern und Vakuumdichtungsvorrichtungen
• Konzentrierte Solarenergie: Motorgehäuse für Heliostat-Nachführantriebe und Wärmespeicherpumpenmotoren
• Geothermische Systeme: Generatorgehäuse für Binärkreislauf- und Entspannungsdampferzeugungsanlagen

Warum Yicen Precision für Motor- und Generatorgehäuse wählen?

Unser Fachwissen in den Bereichen Herstellung von Präzisionsmotorgehäusen kombiniert die Fähigkeit zur Bearbeitung großer Teile mit den von elektromagnetischen Maschinen geforderten Toleranzen im Mikrobereich. Wir verfügen über Produktionskapazitäten für Gehäuse mit einem Durchmesser von 6 Zoll bis 10 Fuß, mit einer Hubkapazität von mehr als 40 Tonnen und einem Maschinenverfahrweg, der auch die größten Komponenten von Generatoren für erneuerbare Energien aufnehmen kann. Schnelle Durchlaufzeiten von 4-8 Wochen für Produktionsmengen unterstützen die Projektpläne, während unser Prototypenservice innerhalb von 2-3 Wochen funktionsfähige Gehäuse zur Designvalidierung und elektromagnetischen Prüfung liefert. Unser Ingenieurteam bietet eine umfassende DFM-Beratung und optimiert Gehäusegeometrien, um die Kühleffizienz durch strategische Rippenplatzierung und interne Luftströmungskanäle zu erhöhen und gleichzeitig die Herstellbarkeit zu verbessern. Wir arbeiten bei der Materialauswahl mit, wobei wir die Anforderungen an die Wärmeleitfähigkeit mit den strukturellen Anforderungen, den Gewichtsbeschränkungen und den Kostenzielen in Einklang bringen. Jeder Lieferung liegt eine vollständige Dokumentation zur Materialrückverfolgbarkeit bei, einschließlich Gusszertifikaten, Wärmebehandlungsprotokollen, Maßprüfungsberichten mit Daten zur Konzentrizität der Bohrungen und Überprüfung der Oberflächengüte. Wir liefern kosteneffiziente Lösungen durch strategische Partnerschaften mit Gussquellen, die die Rohstoffkosten senken, durch effiziente Bearbeitungsstrategien, die die Zykluszeiten bei gleichbleibender Präzision minimieren, und durch Qualitätssysteme, die Feldausfälle aufgrund von Ausrichtungsfehlern ausschließen. So stellen wir sicher, dass Ihre Motoren und Generatoren den Nennwirkungsgrad erreichen, vibrationsbedingte Wartungsarbeiten minimieren und jahrzehntelang zuverlässig in anspruchsvollen Anwendungen für erneuerbare Energien arbeiten.