DE2134039A1 - Verfahren zur herstellung eines ausgepraegte pole aufweisenden stators einer elektrischen maschine und nach diesem verfahren hergestellter stator - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines ausgeprägte Pole aufweisenden Stators einer elektrischen Maschine und nach diesem Verfahren hergestellter Stator Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ausgeprägte Pole aufweisenden Stators einer elektrischen Maschine, bei welchem die aus Blechpaketen und Polwicklungen bestehenden aktiven Teile des Stators in einem Statargehäuse untergebracht werden und bei welchem mindestens die Hauptpolpakete mit aufgesetzten Hauptpolspulen an wenigstens einem Jochpaket befestigt werden.
• Derartige Statoren werden in steigendem Masse für Gleichstrommotoren verwendet, die über eine Phasenanschnittsteuerung aus einem ein- oder mehrphasigen Wechselstromnetz gespeist werden. Die steilen Stromspitzen des dabei entstehenden, pulsierenden Gleichstromes bewirken gegenüber der Speisung mit reinem Glcichstrom, z.B.
• aus Batterien, höhere Kupfer- und Eisenverluste, erschweren die Stromwendung und beanspruchen den Kollektor und die Isolationen in hohem Masse. Diesen Nachteilen wird nun dadurch entgegengewirkt, dass die magnetflussführenden Ständerteile lamelliert sind, d.h.
• aus Blechpaketen bestehen. Diese Blechpakete hat man bis jetzt durch achsial gerichtete Nieten oder Schrauben zusammengehalten oder auch dadurch, dass man die Bleche stellenweise miteinander verschweisst hat.
• Dies-e- Verbindungen haben aber den Nachteil, dass sie die -Entrstehung von Wirbelströmen begünstigen, die eine unerwünschte Dämpfung und eine Verschlechterung des Wirkungsgrades zur Folge haben. Um ein möglichst entdämpftes Magnetfeld zu erzielen, hat man die zum Zusammenhalten der Blechpakete dienenden Schrauben oder Nieten von den Blechen isoliert, was aber recht aufwendig ist, namentlich bei.kleineren M-aschinen. Die Erfindung bezweckt,-eine noch bessere Entdämpfung des Magnetfeldes unter gleichzeitiger Verminderung der +Ierstellungs-kosten des. Stators zu erzielen. Dies gelingt gemäss der Erfindung dadurch, dass jedes Hauptpolpaket unter Pressdruck in die Hauptpolspule eingefüllt wird, so dass es von le-tzterer fest zusammenyehalten wird, und dass die aktiven Sta-torteile in das Statorgehäuse ein.gepre-sst oder von letzterem umpresst werden, unter Vermeidung jeglicher Niet-, Schraub- oder Schweissverbindungen zwischen den Blechen.
• -Das Verfahren ist nicht auf die Herstellung von Statoren von Gleichstrommotoren beschränkt-,. obwohl es bei letzteren-besonders vorteilhaft fest, namentlich bei kleineren Motoren, die mit Rücksicht auf die erwähnte Phasenanschnit tspeisung mit lamellierten Wendepolen au-sgerüstet werden. Bei mehrpoligen Motoren ist es besonders einfach, wenn man mehrere Jochpakete vorsieht, die längsseitig mi.t komplementären Flächen ineinander greifen und je mit einem Hauptpol und mit einem Wendepol versehen sind. Diese aktiven Statorteil.e werden dann als Ganzes durch achsialen -Pressdruck in ein- z.B. aus Aluminiumpressguss bestehen-des Statorgehäuse eingeführt, das eine leicht konische Eingangsinnenfläche aufweis-t, die bei der Einführung einen radial-en Druck auf die aktiven -Teil-e ausüb.t.--Ausser der Entdämpfung und der Vereinfachun-g des Zusammenbaues ergibt sich dabei noch als.zusä-t-zlicher Vorteil, dass- die-Stanzwerkzeuge nur für einen- Sektor des Stators, d.h. ein Jochpa-= ket, ein Hauptpolpaket und ein Wendepo-lpaket vorgesehen werden müssen, was eine weitere- b-edeutende Kostenersparnis mit sich bringt.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nacfifolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervorgehen. Die E-rfindung betrifft auch den nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Stator.
• Anhand der Zeichnung wird nun das Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Teil des Stators eines vierpoligen Gleichstrommotors, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den im Aufbau begriffenen Stator.
• Gemäss Fig. 1 weist der Magnetkreis des Stators eines vierpoligen Gleichstrommotors vier lamellierte Jochpakete 1 auf, die sich je über einen Zentriwinkel von 90° erstrecken. In eine schwalbenschwanzförmige Nut 2 des Jochpaketes 1 greift ein entsprechender Fussteil 3 eines lamellierten Hauptpolpaketes 4 ein, auf dem eine Hauptpolspule 5 sitzt. Die Hauptpolspule 5 besteht aus einem Spulenkörper 6 aus Isoliermaterial und einer darauf angebrachten Hauptpolwicklung 7. In eine kreisbogenförmige Nut 8 des Jochpaketes 1 greift ein entsprechender Fussteil 9 eines lamellierten Wendepolpaketes 10 ein, auf dem eine Wendepolspule 11 sitzt. Die Wendepolspule besteht aus einem Spulenkörper 12 aus Isoliermaterial und einer darauf angebrachten Wendepolwicklung 13.
• Beim Aufbau des Stators wird wie folgt vorgegangen: Zuerst wird das aus lose aufeinanderliegenden, in üblicher Weise durch Papier voneinander isolierten gestanzten Eisenblechen bestehende Hauptpolpaket 4 in die Hauptpolspule 5 eingelegt, so dass die Hörner 14 des Paketes 4 auf die entsprechenden Flanschen 15 des Spulenkörpers 6 zu liegen kommen. Dann werden an einem oder an beiden Stirnenden des Paketes 4 demselben noch weitere Bleche gleicher Art hinzugefügt, indem dieselben zwischen den Spulenkörper 6 und die bereits in dessen Innerem befindlichen Bleche hin eingeschlagen werden, so dass schliesslich der Spulenkörper das ganze Blechpaket nicht nur seitlich, sondern auch in achsialer Richtung ganz fest zusammenhält. Der noch relativ leicht deformierbare Spulenkörper 6 wird samt der Wicklung 7 nun durch radiales Pressen so geformt, dass seine Flanschen in die in Fig. 1 gezeigte Form kamen, so dass hierauf der Fussteil 3 durch achsiales Pressen in die Nut 2 eingeführt werden kann.
• Das Wendepolpaket 10 wird in entsprechender Weise los in den Spulenkörper 12 hineingesteckt und dann durch Einfügen von zusätzlichen Blechen soweit ergänzt, dass es durch den Spulenkörper 12 in achsialer Richtung fest zusammengehalten wird. Der Spulenkörper 12 wird dann, wenn nötig, durch radiale Pressung so deformiert, dass seine Flanschen die in Fig. 1 gezeigte Form annehmen und der Fussteil 9 durch achsiale Pressung in die Nut 8 eingeführt werden kann.
• Es ist ersichtlich, dass bei dem beschriebenen Verfahren die Spulen 5 und 11 die Funktion übernehmen, die bisher meistens durch Schrauben oder Nieten erfüllt wurde, nämlich die Pakete 4 und 10 in achsialer Richtung fest zusammenzuhalten. Der wesentliche Vorteil des beschriebenen Verfahrens ist erstens der, dass die dämpfende Wirkung der bisherigen, Wirbelströme erzeugenden mittel wegfällt; und zweitens der, dass die Fertigung des Stators vereinfacht und verbilligt wird.
• Die vier Jochpakete 1 sind an ihren aufeinander stossenden Langsseiten mit komplementären Flächen 17 und 18 versehen. Nachdem die Jochpakete 1 mit den Haupt- und Wendepolpaketen 4 und 10 und deren Spulen 5 und 11 bestückt und in Umfangsrichtung zusammengebaut orden sind, werden diese in Fig. 2 als Ganzes mit 19 bezeichneten, aktiven Statorteile in ein z.B. aus Aluminium-Pressguss bestehendes, zylindrisches Statorgehäuse 20 eingepresst. Das Gehäuse 20 weist an seinem in Fig. 2 oberen Ende eine leicht konische Innenfläche 21 auf, so dass beim achsialen Hineinpressen der aktiven Statorteile 19 in das Gehäuse 20 diese Teile 19 eine radiale Zusammenpressung auf den Durchmesser der zylindrischen Hauptinnenfläche 22 des Gehäuses 20 erfahren, die unten durch eine Ringschulter 23 begrenzt ist. Schliesslich werden die aktiven Statorteile 19 in ihrer strichpunktiert gezeichneten, mit 19' bezeichneten, definitiven Lage durch einen Sprengring 24 in achsialer Richtung festgehalten. Es ist ersichtlich, dass auf diese Weise auch zum achsialen Zusammenhalten der Jochpakete 1 keine Nieten, Schrauben o.dgl. erforderlich sind. Um beim Aufsetzen der einzupressenden, aktiven Teile 19 auf den Stator 20 diese Teile zusammenhalten zu können, ist es zweckmässig, sie mit einem Band o.dgl. aneinander zu befestigen. Sobald dann die Teile 19 etwas von der konischen Fläche 21 erfasst worden sind, kann das Band entfernt werden.
• Die aktiven Statorteile 19 werden nach dem Einpressen in das Statorgehäuse mit Lack imprägniert und im Ofen ausgehärtet, wobei sie miteinander verbacken.
• Das beschriebene Verfahren kann im Rahmen der Erfindung auf verschiedene Weise abgewandelt werden. Es kann in gewissen Fällen, z.B. bei sehr kleinen zweipoligen Gleichstrommotoren, vorteilhaft sein, die Wendepolpakete mit den Jochpaketen aus einem einzigen Stück herzustellen, so dass dann nur die Hauptpolpakete 4 durch die entsprechenden Spulen 5 zusammengehalten werden. Diese Hauptpolpakete 4 kann man nicht mit den Jochpaketen 1 aus einem Stück herstellen, weil man die Spulen 5 wegen der grossen Hörner 14 sonst nicht auf denselben anbringen kann. Die kleinen Wendepolspulen 11 kann man dagegen auch bei Wegfall der kleinen Hörner 26 der Wendepolpakete 10 in bekannter Weise auf letzteren festhalten, z.B. durch an den Hörnern 14 und den Paketen 10 abgestützte Haltestreifen aus Hartpapier oder Pressspan. Die Spulen 5 und 11 müssen nicht unbedingt einen Spulenkörper 6 bzw. 12 aufweisen, indem die Wicklungen 7 bzw. 13 die Pakete 4 bzw. 10 auch unmittelbar zusammenhalten können. Bei kleinen Motoren kann es ferner vorteilhaft sein, das Joch aus einem einzigen kreisförmigen Jochpaket herzustellen, wie dies früher auch bei grösseren Maschinen üblich war, abgesehen von sehr grossen Motoren oder Generatoren, deren Stator zur Verminderung der Transportschwierigkeiten aus mehreren Sektoren zusammengeschraubt wurde, wobei aber auch das Statorgehäuse selbst entsprechend unterteilt war.
• Bei Gleichstrommotoren von weniger als etwa 20 KW, für welche sich das anhand von Fig. 1 und 2 beschriebene Verfahren besonders gut eignet, hat man noch den zusätzlichen Vorteil, dass man bedeutend billigere Stanzwerkzeuge verwenden kann und auch beim Stanzen der Bleche weniger Abfall hat. Das Statorgehäuse kann statt aus Aluminium auch aus Gusseisen oder Stahl bestehen.
• Statt die aktiven Statorteile in das Gehäuse hineinzupressen, kann, man auch letzteres auf diese Statorteile aufpressen, z.B.
• durch Pressguss. Anstelle einer Schwalbenschwanzführung 2, 3 kann auch für die Befestigung der Hauptpolpakete an den Jochpaketen eine Rundkopfführung 8, 9 vorgesehen sein, wie bei den sendepolpaketen 10 im Falle von Fig. 1. Der Fussteil 3 oder 9 mit Schwalbenschwanz- oder Rundko?fführung kann eventuell mit einem Schlitz 27 und einem Loch 28 versehen sein, die eine elastische Verkleinerung des Fussteils 3 bzw. 9 beim Einführen in die route 2 bzw. E gestatten. Dadurch wird es möglich, auch mit dem gleichen Stanzwerkzeug gleichzeitig erzeugte Fussteile 3, 9 und Nuten 2,8 miteinander zusammenzusetzen.

Claims (8)

1. Patentanspruche

   0Verfahren zur Herstellung eines ausgeprägte Pole aufweisenden Stators einer elektrischen Maschine, bei welchem die aus Bleche paketen und Polwicklungen bestehenden aktiven Teile des Stators in einem Statorgehäuse untergebracht werden und bei welchem mindestens die Hauptpolpakete mit aufgesetzten Hauptpolspulen an wenigstens einem Jochpaket befestigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Hauptpolpaket (4) unter Pressdruck in die Hauptpolspule (5) eingefüllt wird, so dass es von letzterer fest zusamengehalten wird, und dass die aktiven Statorteile (19) in das Statorgehäuse (20) eingepresst oder von letzterem umpresst werden, unter Vermeidung jeglicher Niet-, Schraub- oder Schweissverbindungen zwischen den Bleichen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Stators, der auch Wendepole aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass auch Wendepolpakete (10) unter Pressdruck in Wendepolspulen (11) eingefüllt werden, so dass sie von letzteren fest zusammengehalten werden.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Jochpakete (1), die längsseitig mit komplementären Flächen (17, 18) ineinander greifen und je mit einem Hauptpol (4, 5) und einem endepol (10, 11) versehen sind, die aktive Statorteile (19) bilden, und dass dieselben als Ganzes durch achsialen Pressdruck in ein Statorgehäuse (20) eingeführt werden, das eine leicht konische Eingangsinnenfläche (21) aufweist, die bei der Einführung einen radialen Druck auf die aktiven Teile ausübt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziges, ringförmiges Jochpaket vorgesehen wird, das mit zwei Wendepolpaketen aus einem einzigen Stück besteht.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fussteil (3, 9) eines Polpaketes (4, 10) gleichzeitig mit einer Nut (2, 8) eines Jochpaketes (1) mit demselben Stanzwerkzeug erzeugt wird und dabei mit einem Schlitz (27) und einem Loch (28) versehen wird, die das Einführen des Fussteils in die Nut gestatten.
6. 6. Stator einer elektrischen Maschine mit ausgeprägten Polen, dessen aus Blechpaketen und Polwicklungen bestehende aktive Teile an einem Statorgehäuse untergebracht sind, hergestellt nach dem Verfahren gemss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptpolpakete (4) von den Hauptpolspulen (5) fest zusammengehalten und dass die aktiven Statorteile (19) in das Statorgehäuse (20) eingepresst oder von letzterem umpresst sind, ohne jegliche Niet-, Schraub- oder Schweissverbindung zwischen den Blechen.
7. 7. Stator nach Anspruch 6 mit Wendepolen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendepolpakete (10) -von den Wendepolspulen (11-) fest zusammengehalten sind.
8. 8. Stator nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere Jochpakete (1) aufweist, die längsseitig mit komplementären Flächen (17, 18) ineinandergreifen und je mit einem Hauptpol (4, 5) und einem Wendepol (10, 11) versehen sind, und die ferner in ein Statorgehäuse (20) mit leicht konischer Eingangsinnenfläche (21) eingepresst sind.