Elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen, bei welcher die Pol kerne mit einem zugehörigen Jochring sowie trennbare Polschuhe aus geschichteten Blechpaketen bestehen.
Es ist bekannt, Polkerne und Polschuhe eines Rotors von Wechselstromgeneratoren als zusammenhängendes Maschinenteil auszubilden und in einem Guss herzu stellen, wobei die Polkerne auf einer aufgepressten Ge windehülse festgezogen werden. Da das Gefüge der gegossenen Polkerne nicht homogen ist, treten erheb liche Gewichtsunterschiede zwischen den einzelnen Stük-. ken auf, so dass zur Beseitigung der Unwucht bei der Montage ein grosser Zeitaufwand -nötig wird.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Ro- torsterne, die aus den Polkernen mit einem dazugehöri gen Jochring bestehen, aus Vollmaterial gehobelt oder gefräst, wobei die Nabe und die Polkerne ein zusam menhängendes Stück bilden. Die Polschuhe werden nach der Montage der Polspulen mit Schrauben befestigt. Nachteilig bei dieser Ausführungsform sind der erheb liche Materialabfall und die grosse erforderliche Ge nauigkeit in der Bearbeitung der Werkstücke.
Es ist ferner bekannt, bei kleinen Synchronmaschi nen einen direkt auf der Welle sitzenden Jochring zu verwenden, der aus zusammengenieteten Blechen be steht und der mit eingestanzten Schwalbenschwanznuten versehen ist, die zur Befestigung von ebenfalls geschich teten, mit entsprechenden Schwalbenschwänzen verse- henen Polen vorgesehen sind. Hierbei werden die Schwalbenschwänze der Pole durch eingetriebene Bolzen gespreizt. Nachteilig ist hierbei, dass die Befestigung ungenau ist und die Bolzen sich lockern können.
Zweck der Erfindung ist, die genannten Nachteile zu vermeiden. Erfindungsgemäss ist die elektrische Ma schine mit ausgeprägten Polen dadurch gekennzeichnet, dass jeder Polkern mindestens eine axiale Bohrung mit einem eingepressten Stab aufweist, der radiale Gewinde löcher aufweist in denen Schrauben für die Befestigung des Polschuhes am Polkern vorgesehen sind. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach stehend anhand von Figurenerläutert.
Es zeigen: Fig. 1 Blechschnitte für eine Wechselstrommaschine mit ausgeprägten Innenpolen, Fig. 2 die Ausbildung der Blechschnitte von Fig. 1 für die Schraubbefestigung der Polschuhe, Fig. 3 einen Schnitt durch einen auf den Polkern geschraubten Polschuh, Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Blechpartie der zusammengestellten Wechselstrommaschine,
Fig. 5 Blechschnitte für eine Gleichstrommaschine mit Aussenpolen, Fig. 6 die Ausbildung der Blechschnitte von Fig. 5 für die Schraubbefestigung der Polschuhe, Fig. 7 einen Schnitt durch einen auf den Polkern geschraubten Polschuh, Fig. 8 einen Längsschnitt durch die Blechpartie der zusammengestellten Gleichstrommaschine, Fig. 9 einen Schnitt durch den Polkern eines Wende pols.
Die in Fig. 1 dargestellten Blechschnitte für einen Wechselstromgenerator bestehen aus einem einteiligen Rotorstern 1 mit Polkernen und einem Jochring, Pol schuhen 5 für die Polkerne und dem Stator 3. Das Blech des Rotorsterns 1 ist mit mehreren gestanzten Löchern 9 zur Aufnahme von Nieten, welche das aus den geschichteten Blechen gebildete Blechpaket zusam= menhalten, sowie mit einem Kreisausschnitt 7 zum Aufziehen des Blechpaketes auf eine Welle versehen.
Auch das Blech des Polschuhs 5 ist mit mehreren ge stanzten Löchern 15 zur Aufnahme von Nieten, welche die paketierten Bleche zusammenhalten, versehen. Das Statorblech 3 weist wie üblich über den ganzen Umfang verteilte Nuten 13 für die Aufnahme der Statorwick- lung auf.
Das Blech des Rotorsterns 1 ist in seinen Polkern teilen mit Löchern 11 versehen, in welche beim ge schichteten Blechpaket mit radialen Gewindebohrungen versehene zylindrische Stäbe eingepresst werden. Ferner ist das Blech des Rotorsterns 1 auf den Umfangsseiten, auf welche das Polschuhblech 5 zu liegen kommt, mit einer Nase 17 versehen, die in einen entsprechenden Einschnitt 19 des Polschuhblechs passt.
Während die Statorbleche 3 für die gesamte Ma schine gemäss Fig. 1 ausgebildet sind, weisen die Rotor bleche im Blechpaket an denjenigen Stellen, die zur Befestigung der Polschuhe vorgesehen sind, einen ande ren Schnitt auf, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Um die Bolzen radialer Befestigungsschrauben aufnehmen zu können, ist in den Polkernteilen des Rotorsterns 21 ein von jedem für das Einpressen des Stabes bestimm ten Loch 11 radial zum Rand des Polkerns verlaufen der Schlitz 29 angebracht.
Entsprechende Schlitze zur Aufnahme der Schraubenbolzen und Schraubenköpfe sind auch in den Blechen der Polschuhe angebracht, so dass diese aus drei Teilen 23, 25 und 27 bestehen, da im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Befesti gungsschrauben für jeden Polschuh vorgesehen sind. Die gegenüberliegenden Seiten der einzelnen Polschuh teile 23, 25 und 27 sind an der Trennstelle, also zwi schen den Polschuhteilen 23 und 25 bzw. 25 und 27, gestuft ausgebildet, so dass im zusammengestellten Blechpaket der Polschuh die Köpfe der radialen, von der Aussenseite der Polschuhe her eingesetzten Befe stigungsschrauben im Blechpaket versenkt sind und dort aufliegen.
Zum Festhalten der einzelnen Polschuhteile 23, 25 und 27 im gesamten Polschuhblechpaket mittels Niete sind wiederum Löcher 15 ausgestanzt, die natür lich den Löchern 15 der Polschuhbleche <B>5</B> gemäss Fig. 1 entsprechen. Wie aus den Fig. 1 und 2 ersicht lich ist, kann das beim Stanzen des Statorblechs 3 an fallende Abfallblech restlos zur Herstellung der Rotor sternbleche 1 bzw. 21 und der Polschuhbleche 5 bzw. 23, 25, 27 verwendet werden.
In Fig. 3 ist ein Schnitt durch einen auf einen Pol kern aufgeschraubten Polschuh dargestellt. In jedem der Löcher 11 des Rotorsternbleches 21 ist ein einge- presster zylindrischer Stab 31 ersichtlich, der sich über die Höhe des ganzen Blechpaketes erstreckt. Der Stab 31 ist mit mehreren radialen Gewindebohrungen 33 versehen, von welchen in Fig. 3 eine ersichtlich ist.
Befestigungsschrauben 35 liegen mit ihren Köpfen über Federscheiben 37 auf den Polschuhteüen 25 und 27 bzw. 23 und 25 auf und sind in die Gewindebohrun gen 31 eingeschraubt. Dadurch wird das Paket der Polschuhbleche fest gegen das Paket der Polkernbleche gepresst, wobei ein Ausreissen der Schrauben aus dem geschichteten Blechpaket ausgeschlossen ist.
Die zusammengestellte Blechpartie des Wechsel stromgenerators ist in einem Längsschnitt aus Fig. 4 ersichtlich. Die Rotorsternbleche 1 und 21, deren Schnittformen in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind, sind mittels axialer Niete 30 und den axialen Stäben 31 zu einem Paket zusammengepresst. Hierbei sind die Niete 30 und die Stäbe 31 mit den Endblechen des Paketes unter Druck verschweisst. Die Polschuhbleche 5 sowie die in der Schnittzeichnung nicht sichtbaren Pol schuhbleche 23, 25, 27 sind mit Nieten ebenfalls zu einem Paket zusammengestellt.
Die axial angeordneten Schrauben 3'5 liegen in den nicht sichtbaren Polschuh blechen 23, 25 bzw. 25, 27 auf und sind in radiale Gewindelöcher der Stäbe 31 eingeschraubt, so dass das gesamte Paket der Polschuhbleche fest mit dem Paket der Rotorsternbleche verbunden ist. Mit 3 sind wie derum die Statorbleche bezeichnet, die ebenfalls zu einem Paket zusammengefasst sind.
Zur Herstellung des Rotorkörpers werden die ge stanzten Rotorbleche 1 und 21 auf einen Lehrdorn paketiert, wobei die Niete 30 in die Löcher 9 und die Gewindestäbe 31 in die Löcher 11 eingepresst werden und mit den Endblechen des Paketes verschweisst wer den. Der Rotorkörper wird hierauf auf die Maschinen welle gepresst. Die Polschuhe werden nun ebenfalls durch Zusammenstellen der Bleche 5 bzw. 23, 25, 27 und Einpressen von Nieten in die Löcher 15 paketiert und mittels der Schrauben 35 auf den Rotorkörper montiert. Schliesslich werden die Polschuhe auf den tolerierten Durchmesser gedreht.
Die beschriebene Ausbildung der Polkerne und Pol schuhe sowie die Befestigung der Polschuhe auf den Polkernen kann auch für Gleichstrommaschinen mit Aussenpolen angewendet werden. Die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Statorbleche 41 bzw. 51 für eine Gleichstrommaschine weisen Hauptpolkerne 43 bzw. 53 und Wendepolkerne 45 bzw. 55 auf. Die Hauptpol kerne 43 bzw. 53 sind mit je einem Loch 47 und die Wendepolkerne 45 bzw. 55 mit je einem Loch 48 zum Einpressen eines Stabes versehen.
Bei den Stator- blechen 51, die für die Befestigungsstellen von Pol schuhen vorgesehen sind, sind die Löcher 47 und 48 mit einem Schlitz 57 bzw. 59 zum Durchführen eines radialen Schraubbolzens versehen.
Die Polschuhe bestehen ebenfalls aus gestanzten Blechen 49 bzw. 61 und 63, die Löcher 50 zum Ein; pressen von Nieten zur Paketierung der Polschuhbleche 49, 61 und 63 aufweisen. An den für die Befestigung der Polschuhe an den Polkernen '51 vorgesehenen Stel len sind die Polschuhbleche, wie aus Fig. 6 ersichtlich, zweiteilig und bestehen aus den Blechausschnitten 61 und 63.
Die gegenüberliegenden Seiten der Polschuh- bleche 61 und 63 sind hierbei gestuft so ausgestanzt, dass im zusammengestellten Blechpaket radiale Schrau ben von der Innenseite her eingesetzt werden können, deren Köpfe im Blechpaket versenkt sind und dort aufliegen. Auch in diesem Falle können die durch Stan zen der Statorbleche 41 bzw. 51 anfallenden, inneren Blechteile zum Herstellen der Polschuhbleche und der in den Fig. 5 und 6 nicht dargestellten Rotorbleche verwendet werden.
Die Befestigung der Polschuhe auf den Polkernen ist aus Fig. 7 ersichtlich, welche einen Schnitt durch einen auf dem Polkern 53 aufgeschraubten Polschuh 61, 63 darstellt. Der in das Loch 47 eingepresste Stab 65 weist eine radiale Gewindebohrung 67 auf, in welche die Schraube 69 eingeschraubt ist. Der Kopf der Schraube 69 liegt über eine Federscheibe 71 auf den Polschuhblechen 61, 63 auf und presst dadurch das Paket der Polschuhbleche fest gegen das Paket der Polkernbleche 63.
Die zusammengestellte Blechpartie ist in Fig. 8 in einem Längsschnitt dargestellt. Das Rotorblechpaket 81 ist durch Niete 83 zusammengehalten. Das Stator- blechpaket weist die Bleche 41 und 51 auf, die eben falls durch .in Fig. 8 nicht .sichtbare Nieten sowie die Stäbe 65 zusammengehalten ist, die mit den Endblechen des Pakets verschweisst sind. Die Polschuhbleche 49 und 61, 63 sind ebenfalls paketiert.
Die Köpfe der Schrauben 69 liegen in den entsprechenden Ausschnit ten der Polschuhbleche 61, 63 (nicht sichtbar), wäh rend ihre Gewindebolzen in die radialen Gewindeboh rungen der Stäbe 65 eingeschraubt sind und auf diese Weise das Paket der Polschuhbleche fest gegen das Paket der Statorbleche pressen. Die zur Befestigung der Polschuhe in Fig. 7 dar gestellte Schraubverbindung kann auch bei den Wende polkernen 45 bzw.<B>5</B>5 (Fig. 5, 6) angewendet werden.
Gemäss Fig. 9 ist in die Löcher 48 der Wendepolkerne 55 und 45 ebenfalls ein Stab 73 eingepresst, der mit radialen Gewindebohrungen 75 versehen ist. Die in diese Bohrungen eingeschraubten Schrauben 77 dienen dazu, ein Blech 79 zur Halterung eines nicht darge stellten Spulenkörpers für die Wendepolwicklung am Wendepolkern 55 zu befestigen.
Electrical machine with salient poles The present invention relates to an electrical machine with salient poles, in which the pole cores with an associated yoke ring and separable pole pieces consist of laminated cores.
It is known to design pole cores and pole shoes of a rotor of alternators as a coherent machine part and to provide herzu in one cast, the pole cores being tightened on a pressed-on Ge threaded sleeve. Since the structure of the cast pole cores is not homogeneous, there are considerable differences in weight between the individual pieces. ken, so that a large amount of time -necessary to eliminate the imbalance during assembly.
In a further embodiment, the rotor stars, which consist of the pole cores with an associated yoke ring, are planed or milled from solid material, the hub and the pole cores forming a coherent piece. The pole shoes are fastened with screws after the pole coils have been assembled. Disadvantages of this embodiment are the considerable waste of material and the great accuracy required when machining the workpieces.
It is also known to use a yoke ring seated directly on the shaft in small Synchronmaschi, which is made of riveted metal sheets and which is provided with stamped dovetail grooves which are provided for attaching likewise geschich ended, provided with corresponding dovetail poles . The dovetails of the poles are spread apart by driven bolts. The disadvantage here is that the fastening is imprecise and the bolts can loosen.
The purpose of the invention is to avoid the disadvantages mentioned. According to the invention, the electrical machine with pronounced poles is characterized in that each pole core has at least one axial bore with a pressed-in rod which has radial threaded holes in which screws are provided for fastening the pole piece to the pole core. Embodiments of the invention are explained below with reference to figures.
1 shows sheet metal sections for an alternating current machine with pronounced inner poles, FIG. 2 shows the formation of the sheet metal cuts from FIG. 1 for screw fastening of the pole pieces, FIG. 3 shows a section through a pole piece screwed onto the pole core, FIG. 4 shows a longitudinal section through the sheet metal part of the assembled AC machine,
5 sheet metal sections for a direct current machine with external poles, FIG. 6 the formation of the sheet metal sections from FIG. 5 for the screw fastening of the pole pieces, FIG. 7 a section through a pole piece screwed onto the pole core, FIG. 8 a longitudinal section through the sheet metal part of the assembled pole piece DC machine, Fig. 9 is a section through the pole core of a reversing pole.
The sheet metal sections shown in Fig. 1 for an alternator consist of a one-piece rotor star 1 with pole cores and a yoke ring, pole shoes 5 for the pole cores and the stator 3. The sheet metal of the rotor star 1 is with several punched holes 9 for receiving rivets, which hold together the laminated core formed from the layered metal sheets, as well as provided with a circular section 7 for pulling the laminated core onto a shaft.
The sheet metal of the pole piece 5 is provided with several ge punched holes 15 for receiving rivets that hold the stacked sheets together. As usual, the stator lamination 3 has grooves 13 distributed over the entire circumference for receiving the stator winding.
The sheet metal of the rotor star 1 is sharing in its pole core provided with holes 11, into which cylindrical rods provided with radial threaded holes in the layered laminated core are pressed. Furthermore, the sheet metal of the rotor star 1 is provided with a nose 17 on the circumferential sides on which the pole shoe sheet 5 comes to rest, which nose fits into a corresponding cut 19 in the pole shoe sheet.
While the stator laminations 3 are designed for the entire Ma machine according to FIG. 1, the rotor laminations in the laminated core at those points which are provided for fastening the pole pieces have another section, as shown in FIG. In order to be able to accommodate the bolts of radial fastening screws, the slot 29 is mounted in the pole core parts of the rotor star 21, each of which is provided for a certain th hole 11 for pressing the rod inwardly to the edge of the pole core.
Corresponding slots for receiving the screw bolts and screw heads are also made in the metal sheets of the pole pieces so that these consist of three parts 23, 25 and 27, since in the illustrated embodiment two fastening screws are provided for each pole piece. The opposite sides of the individual pole shoe parts 23, 25 and 27 are stepped at the separation point, so between tween the pole shoe parts 23 and 25 or 25 and 27, so that in the assembled laminated core of the pole shoe the heads of the radial, from the outside of the Pole shoes used fastening screws are countersunk in the laminated core and rest there.
To hold the individual pole shoe parts 23, 25 and 27 in place in the entire stack of pole shoe lamination by means of rivets, holes 15 are punched out, which of course correspond to the holes 15 of the pole shoe plates 5 according to FIG. As ersicht Lich from FIGS. 1 and 2, the scrap sheet falling when punching the stator sheet 3 can be used completely for the production of the rotor star sheets 1 or 21 and the pole shoe sheets 5 or 23, 25, 27.
In Fig. 3 a section is shown through a pole piece screwed onto a pole core. In each of the holes 11 of the rotor star lamination 21 a pressed-in cylindrical rod 31 can be seen, which extends over the height of the entire laminated core. The rod 31 is provided with several radial threaded bores 33, one of which can be seen in FIG. 3.
Fastening screws 35 rest with their heads on spring washers 37 on the pole shoe parts 25 and 27 or 23 and 25 and are screwed into the threaded holes 31. As a result, the pack of pole shoe sheets is pressed firmly against the pack of pole core sheets, with the screws not tearing out of the layered sheet pack being ruled out.
The assembled sheet metal part of the alternating current generator can be seen in a longitudinal section from FIG. The rotor star plates 1 and 21, the sectional shapes of which are shown in FIGS. 1 and 2, are pressed together to form a package by means of axial rivets 30 and the axial rods 31. Here, the rivets 30 and the rods 31 are welded to the end plates of the package under pressure. The pole shoe plates 5 and the pole shoe plates 23, 25, 27, which are not visible in the sectional drawing, are also put together to form a package with rivets.
The axially arranged screws 3'5 rest in the non-visible pole piece sheets 23, 25 or 25, 27 and are screwed into radial threaded holes of the rods 31 so that the entire package of pole piece sheets is firmly connected to the package of rotor star sheets. With 3 as in turn the stator laminations are referred to, which are also combined into a package.
To manufacture the rotor body, the stamped rotor laminations 1 and 21 are packaged on a plug gauge, the rivets 30 being pressed into the holes 9 and the threaded rods 31 being pressed into the holes 11 and welded to the end plates of the package. The rotor body is then pressed onto the machine shaft. The pole shoes are now also packaged by assembling the sheets 5 or 23, 25, 27 and pressing rivets into the holes 15 and mounted on the rotor body by means of the screws 35. Finally, the pole pieces are turned to the tolerated diameter.
The described design of the pole cores and pole shoes and the fastening of the pole shoes on the pole cores can also be used for DC machines with external poles. The stator laminations 41 and 51 for a DC machine shown in FIGS. 5 and 6 have main pole cores 43 and 53 and reversible pole cores 45 and 55, respectively. The main pole cores 43 and 53 are each provided with a hole 47 and the reversible pole cores 45 and 55 each with a hole 48 for pressing in a rod.
In the case of the stator laminations 51, which are provided for the fastening points of pole shoes, the holes 47 and 48 are provided with a slot 57 and 59, respectively, for the passage of a radial screw bolt.
The pole shoes also consist of stamped sheets 49 or 61 and 63, the holes 50 for a; pressing of rivets for stacking the pole pieces 49, 61 and 63. At the points provided for fastening the pole pieces to the pole cores '51, the pole piece sheets are in two parts, as can be seen from FIG. 6, and consist of sheet metal cutouts 61 and 63.
The opposite sides of the pole shoe sheets 61 and 63 are punched out in a stepped manner in such a way that radial screws can be inserted from the inside in the assembled laminated core, the heads of which are countersunk in the laminated core and rest there. In this case, too, the inner sheet metal parts resulting from Stan zen of the stator laminations 41 and 51 can be used to produce the pole shoe laminations and the rotor laminations, not shown in FIGS.
The fastening of the pole pieces on the pole cores can be seen from FIG. 7, which shows a section through a pole piece 61, 63 screwed onto the pole core 53. The rod 65 pressed into the hole 47 has a radial threaded bore 67 into which the screw 69 is screwed. The head of the screw 69 rests on the pole piece sheets 61, 63 via a spring washer 71 and thereby presses the pack of pole piece sheets firmly against the pack of pole core sheets 63.
The assembled sheet metal section is shown in FIG. 8 in a longitudinal section. The laminated rotor core 81 is held together by rivets 83. The laminated stator core has the laminations 41 and 51, which are also held together by rivets (not visible in FIG. 8) and the rods 65 which are welded to the end plates of the core. The pole shoe plates 49 and 61, 63 are also packaged.
The heads of the screws 69 are in the corresponding Ausnit th of the pole piece sheets 61, 63 (not visible), while their threaded bolts are screwed into the radial threaded holes of the rods 65 and in this way press the pack of pole pieces firmly against the pack of stator sheets . The screw connection provided for fastening the pole shoes in FIG. 7 can also be used with the reversible pole cores 45 or 5 (FIGS. 5, 6).
According to FIG. 9, a rod 73, which is provided with radial threaded bores 75, is also pressed into the holes 48 of the reversible pole cores 55 and 45. The screws 77 screwed into these bores are used to attach a sheet metal 79 for holding a bobbin, not illustrated, for the reversible pole winding on the reversible pole core 55.