DE2134039A1

DE2134039A1 - METHOD OF MANUFACTURING A STATOR OF AN ELECTRICAL MACHINE, HAVING EXPRESSED POLES, AND A STATOR MANUFACTURED BY THIS METHOD

Info

Publication number: DE2134039A1
Application number: DE19712134039
Authority: DE
Inventors: Josef Britschgi
Original assignee: Gehrig & Co AG
Current assignee: Gehrig & Co AG
Priority date: 1971-07-08
Filing date: 1971-07-08
Publication date: 1973-01-25

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.Method of making a salient pole stator an electrical machine and a stator manufactured according to this method. The invention relates to a method of manufacturing a salient pole stator an electrical machine, in which the laminated cores and pole windings existing active parts of the stator are housed in a stator housing and in which at least the main pole packs with attached main pole coils be attached to at least one yoke package.

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.Such stators are increasingly being used for DC motors used, which has a phase control from a single or multi-phase AC mains are fed. The steep current peaks of the resulting pulsating direct current, compared to the supply with pure direct current, e.g.

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.from batteries, higher copper and iron losses, make it more difficult to turn the electricity and stress the collector and the insulation to a high degree. These disadvantages is now counteracted by the fact that the stator parts carrying magnetic flux are laminated are, i.e.

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.consist of sheet metal stacks. You've been through these sheet metal stacks up to now axially directed rivets or screws held together or by the fact that the sheets have been welded together in places.

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.However, these-e-connections have the disadvantage that they lead to the creation of of eddy currents favoring undesirable damping and deterioration of the degree of efficiency. To achieve a magnetic field that is as de-attenuated as possible, one has the screws or rivets that are used to hold the sheet metal stacks together insulated from the sheet metal, which is, however, quite expensive, especially in the case of smaller machines. The invention aims at an even better undamping of the magnetic field while at the same time To achieve a reduction in the manufacturing costs of the stator. This succeeds according to of the invention in that each main pole packet under pressure in the main pole coil is filled in so that it is held tightly together by the latter, and that the active stator parts are pressed into the stator housing or pressed around by the latter avoiding any rivet, screw or weld connections between the sheets.

-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.-The process does not apply to the manufacture of stators for DC motors limited-,. although it is particularly advantageous in the case of the latter, especially in smaller motors, with consideration of the mentioned phase control with laminated reversible poles can be equipped. It is special with multi-pole motors easy if several yoke packages are provided, which are complementary along the length Surfaces interlock and each provided with a main pole and a reversing pole are. These active stator parts are then as a whole by axial pressing pressure Introduced into a stator housing made of, for example, die-cast aluminum, the one slightly conical inner input surface, which at the introduction a radial-en Exert pressure on the active parts - except for undamping and simplification of the assembly results as an additional advantage that the punching tools only for one sector of the stator, i.e. one yoke package, one main pole package and a reversible pole must be provided, which is a further significant cost saving brings with it.

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.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of an exemplary embodiment emerge. the Invention also relates to the stator produced by the method according to the invention.

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.The exemplary embodiment of the method will now be described with reference to the drawing explained according to the invention. It shows: Fig. 1 part of the stator of a four-pole DC motor, Fig. 2 shows a longitudinal section through the stator under construction.

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.According to Fig. 1, the magnetic circuit of the stator has a four-pole DC motor has four laminated yoke packets 1, each over a central angle extend from 90 °. In a dovetail groove 2 of the yoke 1 engages a corresponding foot part 3 of a laminated main pole assembly 4 on which a main pole coil 5 is seated. The main pole coil 5 consists of a coil former 6 made of insulating material and a main pole winding 7 attached to it Groove 8 of the yoke package 1 engages a corresponding foot part 9 of a laminated Reversible pole pack 10, on which a reversible pole coil 11 is seated. The reversible pole coil consists from a bobbin 12 made of insulating material and a reversible pole winding attached to it 13th

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.The procedure for building the stator is as follows: First, the from loosely stacked, isolated from each other in the usual way by paper punched iron sheets existing main pole pack 4 inserted into the main pole coil 5, so that the horns 14 of the package 4 on the corresponding flanges 15 of the spool 6 come to rest. Then on one or both ends of the package 4 further plates of the same kind were added to it, placing them between the bobbin 6 and the metal sheets already located in its interior are knocked in so that the bobbin finally covers the entire laminated core not only on the side, but also holds together very firmly in the axial direction. Which is still relatively easy Deformable bobbin 6 together with the winding 7 is now made by radial pressing shaped so that its flanges in the form shown in Fig. 1 came, so that thereupon the foot part 3 is inserted into the groove 2 by axial pressing can be.

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.The reversible pole packet 10 is released in a corresponding manner in the coil body 12 inserted and then supplemented by inserting additional sheets so far, that it is held together firmly in the axial direction by the bobbin 12. The bobbin 12 is then, if necessary, deformed by radial pressure so that that its flanges assume the shape shown in Fig. 1 and the foot part 9 through axial pressure can be introduced into the groove 8.

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.It can be seen that in the method described, the coils 5 and 11 take over the function, previously mostly by screws or rivets has been fulfilled, namely to hold the packages 4 and 10 firmly together in the axial direction. The main advantage of the method described is first that the damping Effect of the previous, eddy currents generating means no longer applies; and secondly, that the manufacture of the stator is simplified and cheaper.

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.The four yoke packets 1 are on their long sides that abut one another provided with complementary surfaces 17 and 18. After the yoke packages 1 with the Main and reversible pole packs 4 and 10 and their coils 5 and 11 fitted and in the circumferential direction are assembled, these are designated as a whole in Fig. 2 with 19, active stator parts in a cylindrical one made of die-cast aluminum, for example Stator housing 20 pressed in. The housing 20 has at its upper end in FIG a slightly conical inner surface 21, so that when pressed in axially the active stator parts 19 in the housing 20 these parts 19 a radial compression on the diameter of the main cylindrical inner surface 22 of the housing 20, which is limited at the bottom by a ring shoulder 23. Eventually the active ones Stator parts 19 in their dash-dotted lines, labeled 19 ', definitive Position held by a snap ring 24 in the axial direction. It can be seen that in this way there are no rivets for the axial holding together of the yoke packets 1, Screws or the like. required are. In order to be able to use the active Parts 19 on the stator 20 to be able to hold these parts together, it is useful to they with a tape or the like. to attach to each other. As soon as the parts 19 something have been captured by the conical surface 21, the tape can be removed.

Die aktiven Statorteile 19 werden nach dem Einpressen in das Statorgehäuse mit Lack imprägniert und im Ofen ausgehärtet, wobei sie miteinander verbacken.The active stator parts 19 are pressed into the stator housing impregnated with varnish and cured in the oven, baking them together.

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.The method described can in the context of the invention on various Way to be modified. It can in certain cases, e.g. with very small two-pole DC motors, be advantageous, the reversing pole assemblies with the yoke assemblies a single piece so that only the main pole packs 4 through the corresponding coils 5 are held together. This main pole packs 4 can be do not make one piece with the yoke packs 1, because the coils 5 are due to the large horns 14 otherwise cannot attach to the same. The small reversible pole coils 11, on the other hand, can also be used if the small horns 26 of the reversible pole assemblies 10 are omitted hold on to the latter in a known manner, e.g. by means of the horns 14 and the Packages 10 supported holding strips made of hard paper or pressboard. The coils 5 and 11 do not necessarily have to have a bobbin 6 or 12, respectively, by the Windings 7 and 13, the packets 4 and 10 can also hold together directly. In the case of small motors, it can also be advantageous to have the yoke from a single to produce a circular yoke package, as used to be the case with larger machines It was common, apart from very large motors or generators, to have a stator for Reduction of transport difficulties from several sectors screwed together was, but the stator itself was divided accordingly.

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.For DC motors of less than about 20 KW, for which the method described with reference to FIGS. 1 and 2 is particularly suitable, one has still the added benefit of being able to use significantly cheaper punching tools can and also has less waste when punching the sheets. The stator housing can instead of aluminum, they also consist of cast iron or steel.

Statt die aktiven Statorteile in das Gehäuse hineinzupressen, kann, man auch letzteres auf diese Statorteile aufpressen, z.B.Instead of pressing the active stator parts into the housing, you also press the latter onto these stator parts, e.g.

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.by die casting. Instead of a dovetail guide 2, 3 can Also a round head guide for attaching the main pole assemblies to the yoke assemblies 8, 9 can be provided, as in the case of the transmitting pole packets 10 in the case of FIG. 1. The foot part 3 or 9 with dovetail or round head guide can possibly with a slot 27 and a hole 28, which is an elastic reduction in size of the foot part Allow 3 or 9 when inserting into route 2 or E. This makes it possible also with the same punching tool produced at the same time foot parts 3, 9 and grooves 2.8 put together.

Claims

Method of making a salient pole stator an electrical machine, in which the laminated sheets and pole windings existing active parts of the stator are housed in a stator housing and in which at least the main pole packs with attached main pole coils at least one yoke package are attached, characterized in that each Main pole package (4) is filled into the main pole coil (5) under pressure, so that it is firmly held together by the latter, and that the active stator parts (19) pressed into the stator housing (20) or pressed around by the latter, under Avoidance of any rivet, screw or weld connections between the bleaches.

2. The method according to claim 1 for producing a stator, which also Has reversing poles; characterized in that also reversible pole packs (10) under Pressing pressure in reversible pole coils (11) can be filled so that they are firmly held by the latter be held together.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that several yoke packs (1), which are longitudinally with complementary surfaces (17, 18) interlock and each provided with a main pole (4, 5) and an end pole (10, 11) are that form the active stator parts (19), and that the same as a whole through axial Pressing pressure can be introduced into a stator housing (20), which has a slightly conical Has input inner surface (21), which upon introduction of a radial pressure exercises the active parts.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a single, ring-shaped yoke package is provided, which is provided with two reversible pole packages consists of a single piece.

5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that that a base part (3, 9) of a pole assembly (4, 10) simultaneously with a groove (2, 8) of a yoke package (1) is generated with the same punching tool and with it a slot (27) and a hole (28) are provided, which facilitate the insertion of the foot part allow in the groove.

6. Stator of an electrical machine with salient poles, whose Active parts consisting of laminated cores and pole windings on a stator housing are housed, produced according to the method according to claim 1, characterized in that that the main pole packs (4) are firmly held together by the main pole coils (5) and that the active stator parts (19) pressed into the stator housing (20) or from the latter are pressed around without any rivet, screw or welded connection between the sheets.

7. Stator according to claim 6 with reversible poles, characterized in that that the reversible pole packs (10) held together firmly by the reversible pole coils (11) are.

8. Stator according to claims 6 and 7, characterized in that it has several yoke packages (1), which have complementary surfaces (17, 18) interlock and each with a main pole (4, 5) and a reversing pole (10, 11) are provided, and also in a stator housing (20) with a slightly conical input inner surface (21) are pressed in.