Verfahren zum Herstellen eines lamellierten Ständerblechpaketes für elektrische Maschinen und nach dem Verfahren hergestelltes Ständerblechpaket Die Blechpakete für elektrische Maschinen werden üblicherweise aus gestanzten Blechen aufgebaut. Um den mit dem Stanzen verbundenen Blechabfall zu ver meiden, ist es auch schon bekannt, die Ständer- und Läuferpakete von Induktionsmaschinen durch wendel- förmiges Hochkantwickeln eines geraden, mit Nuten ver- sehenen Blechstreifens mit einer oder zwei Vorzugsrich tungen zu bilden.
Bei diesem Fertigungsverfahren wer den die Bleche durch das Biegen beim Wickeln am Aussenrand des Blechpaketes infolge Dehnung wesentlich dünner als an der Seite der Ständerbohrung, wo das Blech gestaucht wird. Es ist deshalb eine Ver längerung des Blechpaketes gegenüber den üblichen Blechpaketen erforderlich, die aus übereinanderge- schichteten, gestanzten Blechen aufgebaut sind. Zudem wird durch den ungleichmässigen Blechquerschnitt die Paketpressung ungleichmässig und schwierig.
Ferner kann keine hohe Nutfüllung erzielt werden, weil durch kleine Material- und Dickenunterschiede unterschied liche Verformungen des Bleches während des Hoch kantbiegens entstehen, so dass Zahnbleche in den Nuten vorstehen, wodurch der verfügbare Nutquerschnitt stark beeinträchtigt wird. Diese Schwierigkeiten treten auch bei der Herstellung von Ständerpaketen auf, die durch Hochkantwickeln eines Blechstreifens gebildet werden, der aus zwei Blechen mit magnetischen Vorzugsrichtun gen derart zusammengeschweisst ist, dass im Bereich der Zähne eine magnetische Vorzugsrichtung in radialer Richtung und im Bereich der Joche eine magnetische Vorzugsrichtung in der Umfangsrichtung vorhanden ist.
Zudem werden die magnetischen Eigenschaften des Ma terials stark verschlechtert, weil durch den Schweiss- vorgang zwischen Zähnen und Joch eine Zone mit gros- sem magnetischen Widerstand auftritt.
Es ist daher schon versucht worden, für die Blech pakete einen Werkstoff mit zueinander senkrechten ma gnetischen Vorzugsrichtungen zu verwenden und dabei die Blechlagen aus kleinen Segmenten zusammenzuset zen, die so ausgeschnitten oder ausgestanzt sind, dass in der Mitte der Segmente die eine magnetische Vorzugs- richtung radial und die andere tangential verläuft. Bei dieser Anordnung treten aber an den vielen Trennfugen Abweichungen der magnetischen Eigenschaften in einer der Vorzugsrichtungen auf, die zu störenden Erschei nungen im Betrieb führen können.
Es ist weiter bekannt, das Ständerblechpaket von Induktionsmaschinen aus zwei konzentrisch ineinander geschobenen zylindrischen Teilen aufzubauen, die aus gestanzten Blechen geschichtet sind. Der innere Teil ist mit nach aussen offenen Nuten versehen und bildet den Zahnkranz. Auf die offenen Nuten des Zahnkranzes ist der äussere Teil aufgebracht, der den magnetischen Jochring bildet. Gegenüber der üblichen ungeteilten Ausführung wird durch die Zweiteilung das Einbringen der elektrischen Wicklungen in die Nuten wesentlich erleichtert, da sie nicht eingeträufelt werden müssen. Es treten jedoch unerwünscht grosse magnetische Streu flüsse dadurch auf, dass die Nuten nach der Seite der Ständerbohrung hin geschlossen sind.
Diese Streuflüsse hat man bisher dadurch zu vermindern versucht, dass der Zahnkranz nachträglich innen so weit abgedreht wird, dass die Nuten zum Läufer hin wieder geöffnet werden. In diesem Fall müssen jedoch die Zähne durch seitliche Pressringe gehaltert werden, was einen sehr grossen fertigungsmässigen Aufwand ergibt. Bei einer anderen Ausführung werden die Zähne nach dem Ein legen der Wicklungen in den Jochring unter Verwen dung eines Kunststoff-Metallklebers durch radial wir kende Druckkräfte in den Jochring eingepresst. Auch hierzu ist ein grosser Aufwand erforderlich.
Dabei kom men trotz Anwendung des Metallklebers die Stirnflä chen der Bleche der Zähne und des Jochringes im Spalt miteinander in Berührung, so dass Kurzschlussbrücken entstehen, in denen sich Wirbelströme ausbilden kön nen, die die Eisenverluste erhöhen. Solche Wirbelströme können auch bei Ständerblechpaketen entstehen, bei denen das Joch auf den Zahnkranz aufgeschrumpft wird und zur Gewährleistung einer verdrehungssicheren Verbindung zwischen Jochring und Zahnkranz Teile des Zahnkranzes in hutartige Vertiefungen des Jochringes hineinragen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines lamellierten Ständerblechpaketes für elektrische Maschinen, das aus einem inneren, mit nach aussen of fenen Nuten versehenen Zahnkranz und einem äusseren, auf die offenen Nuten aufgebrachten magnetischen Joch- ring besteht.
Gemäss der Erfindung wird Zahnkranz und Jochring durch wendelförmiges Hochkantwickeln von Blechstreifen gebildet, und nur der Jochring wird nachträglich einer Wärmebehandlung zur Wiederherstel lung der durch das Wickeln beeinträchtigten magneti schen Eigenschaften unterzogen.
Dadurch, dass das Ständerblechpaket nicht aus übereinandergeschichteten, gestanzten Blechen aufgebaut ist, sondern aus Blech bändern wendelförmig gebogen ist und der Jochring allein einer Wärmebehandlung unterzogen ist, wird der Nutstreufluss in gewünschter Weise geschwächt, so dass es zur Verminderung des Streuflusses nicht erforderlich ist, einzelne Zähne unter grossem Aufwand im Jochring zu haltern.
Durch die Unterteilung des Blechbandes beim Hochkantwickeln wird im Zahnkranz nur ein schmaler Steg gebogen. Im Blechpaket kann daher eine saubere Nut ohne vorstehende Bleche erreicht werden, so dass ein Nacharbeiten der Nutflächen nicht erfor derlich ist. Auf diese Weise wird die Fertigung verein facht. Durch eine Unterteilung des Blechbandes für den Jochring kann das Hochkantwickeln weiter erleichtert werden, weil dann nur eine geringe Drehung an dem äusseren Rand bzw. eine geringe Stauchung an dem inneren Rand der Blechwendel eintritt.
Dadurch wird der Blechquerschnitt am Aussen- und Innenrand viel weniger verändert als bei den aus einem einzigen Band gewickelten Blechpaketen, so dass diesen gegenüber der Blech-Füllfaktor verbessert wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Er findung dargestellt. Es zeigen: Figur 1 einen Ausschnitt eines aus einem Zahn kranz und einem Jochring zusammengesetzten Ständer blechpakets, Figur 2 einen Zahnkranz während des Wickelvor ganges, Figur 3 einen Jochring während des Wickelvorgan ges, Figur 4 einen aus zwei Ringen zusammengesetzten Jochring, Figur 5 einen Winkelvorgang eines in der Höhe zweifach unterteilten Joches und Figur 6 einen Blechquerschnitt zweier Lagen bei einem in der Höhe dreifach unterteilten Joch.
Das in Figur 1 dargestellte Ständerblechpaket be steht aus einem Jochring 1 und einem Zahnkranz 3. Die Zähne 6 sind nach der Seite der Ständerbohrung hin jeweils durch einen Steg 4 miteinander verbunden, so dass nach aussen offene Nuten 5 entstehen, auf die der Jochring aufgebracht ist.
Zahnkranz 3 und Jochring 1 sind erfindungsgemäss durch wendelförmiges Hoch kantwickeln von Blechstreifen 2, 7 gebildet, und nur der Jochring 1 ist nachträglich einer Wärmebehandlung zur Wiederherstellung der durch das Wickeln beeinträchtig ten magnetischen Eigenschaften unterzogen. Zur Ver meidung von Wirbelströmen ist in vorteilhafter Weise zwischen Jochring 1 und Zahnkranz 3 eine Isolierschicht angeordnet.
Der zur Wiederherstellung der während der Verformung beeinträchtigten magnetischen Eigenschaf ten erforderliche Glühprozess ist dabei vorteilhafter weise mit einer Blaufümerzeugung zur gegenseitigen Isolation der Blechwendeln und zur Isolation gegen über dem Zahnkranz 3 kombiniert.
Zweckmässigerweise ist für die Streifen 2, 7 korn orientiertes Blech verwendet. Dabei kann der Zahnkranz 3 durch wendelförmiges Hochkantwickeln eines mit Nu ten 5 versehenen Streifens 7 gebildet werden, bei dem wenigstens senkrecht zur Streifenachse eine magnetische Vorzugsrichtung V1 liegt. Im gewickelten Zahnkranz 3 verläuft dann die oder eine magnetische Vorzugsrich tung parallel zur Zahnachse (Figur 2).
Der Jochring 1 kann durch Hochkantwickeln mindestens eines Streifens 2 gebildet werden, bei dem wenigstens parallel zur Strei fenachse eine magnetische Vorzugsrichtung V2 liegt (Figur 3). Bei Verwendung von kornorientiertem Blech ist gegenüber Normalblech eine Abstandshaltung zwi schen den Blechen des Zahnkranzes 3 und des Joch ringes 1 ohne Verschlechterung der Modellausnutzung möglich, weil der Magnetisierungsbedarf des kornorien tierten Bleches nur einen Bruchteil desjenigen von Nor malblech beträgt.
Dadurch, dass wesentlich niedrigere Eisenverluste auftreten, ist gegenüber Normalblech ein geringerer Wärmetransport von den Zähnen zum Joch erforderlich, so dass trotz eines höheren Wärmeüber- tragungswiderstandes zwischen Zahnkranz und Joch- ring eine unzulässige Temperaturerhöhung im Zahn kranz 3 nicht auftritt.
Der Jochring 1 kann in bekannter Weise mit Klam mern zusammengehalten werden. Um Blechvibrationen, die Geräusche hervorrufen, zu vermeiden und die Fe stigkeit des Paketes zu erhöhen, können die einzelnen Blechwendeln von Zahnkranz 3 und Jochring 1 mit einem Metallkleber untereinander verbunden werden.
Jochring und Zahnkranz kann man in an sich be kannter Weise durch eine Klebeschicht aus metallkle bendem Material miteinander verbinden. Dabei wird der Aussendurchmesser des Zahnkranzes kleiner bemessen als der Innendurchmesser des Jochrings, und in den verbleibenden Zwischenraum werden ein Isoliergewebe 8, insbesondere aus Glasfasern, und der Metallkleber 9 eingebracht (Figur 1).
Zum Wickeln des Jochringes 1 wird dabei ein Kern mit zumindest einem so viel grös- seren Durchmesser als der Aussendurchmesser des Zahnkranzes 6 verwendet, dass gerade noch eine hin reichende Isolation zur Verhinderung von Blechkurz schlüssen möglich ist. Durch die Isolierfasern 8 wird eine gute Abstandshaltung zwischen den Stirnflächen der Bleche von Jochring 1 und Zahnkranz 3 erzielt, so dass Wirbelströme und die damit verbundenen Eisenverluste sicher vermieden werden.
Als Metallkleber kann beispielsweise Epoxydharz dienen. Die Isolierschicht kann als Band 24 ausgebildet sein, das mit dem Metallkleber 9 auf die Zähne aufge klebt ist. Zugleich kann das Band als Nutisolation die nen (Figur 2).
Bei grossen Jochhöhen kann durch das Hochkant biegen eine derart starke Gefügeveränderung eintreten, dass durch eine nachträgliche Glühung die gewünschten magnetischen Eigenschaften nicht mehr wiederherge stellt werden können. Ferner wird beim Hochkant wickeln des Jochrings das Blech aussen dünner als an der dem Zahnkranz zugekehrten Seite. Um dies zu ver meiden, ist es vorteilhaft, das Joch in der Höhe zu unter teilen, d. h. das Joch 1 aus zwei oder mehr Jochringen 22, 23 zusammenzusetzen (Figur 4).
Dabei kann zur Verhinderung von Blechkurzschlüssen in dem Zwischen raum zwischen den koaxialen Jochringen ein dünner Film aus elektrisch nicht leitendem Material, z. B. ein bei der Glühbehandlung erzeugter Blaufilm oder ein dünnes Glasband, angeordnet sein. Die einzelnen Joch- ringe können dabei in an sich bekannter Weise auf einander aufgeschrumpft werden.
Um den magnetischen Widerstand in dem Zwischen raum der einzelnen Jochringe klein zu halten, kann man - wie die Figur 5 zeigt - ein unterteiltes Joch auch in einem Arbeitsgang aus mindestens zwei Lagen von ne beneinander liegenden Blechstreifen 10 bis 13 verschie dener Breite wickeln, wobei die Blechstreifen so ange ordnet sind, dass sich die Trennfugen 14, 15 überlappen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Blech mit zwei zueinander senkrechten magnetischen Vorzugsrich tungen V3, V4, sogenanntes Würfeltexturblech, ver wendet. Ein solches Blech kann auch beim Zahnkranz Verwendung finden.
Bei einer dreifachen Unterteilung des Joches werden zwei Lagen a, b mit zwei schmalen und einem breiten bzw. zwei breiten und einem schmalen Blechband 16, 17, 18 bzw. 19, 20, 21 verwendet. Ein Querschnitt einer solchen Anordnung ist in Figur 6 dargestellt.