Verfahren zum Herstellen eines ferromagnetischen Nutenkeils für elektrische Maschinen und nach diesem Verfahren hergestellter Nutenkeil Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Nutenkeils für elektrische Maschinen und einen nach diesem Verfahren herge stellten Nutenkeil. Es sind verschiedene Konstruktionen solcher magnetischer Nutenkeile bekannt.
Es ist insbe sondere bereits bekannt, den ganzen Keil aus ferroma- gnetischem Pulvermaterial zu pressen oder ihn aus einem selbsthärtenden Plastmaterial zu giessen, in welchem Schienen aus ferromagnetischem Material angeordnet sind. Weiter ist es bekannt, den Keil aus ausgestanzten Blechlamellen zusammenzusetzen, die nacheinander in der Längsrichtung des Keils gestapelt und mit einem Bindemittel oder mit Hilfe eines durchgehenden Stabes aus unmagnetischem Material zusammengehalten wer den, und es ist dann üblich, die Blechlamellen mit einer verhältnismässig schmalen Mittelpartie auszuführen, um den Streufluss zu reduzieren.
Die bekannten Konstruktionen sind einerseits im Hinblick auf Festigkeit und anderseits im Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften wenig geeignet. Vor allem ist es nicht möglich, mit den bekannten Konstruktionen einen Keil zu schaffen, der zufrieden stellende magnetische und mechanische Eigenschaften hat und zu einem so niedrigen Preis hergestellt werden kann, dass die Mehrkosten bei Übergang von unmagneti- schen zu magnetischen Keilen durch die hierbei ge wonnene grössere Ausnützung der Maschine aufgewogen werden.
Mit dem Herstellungsverfahren nach der Erfindung ist es möglich, in einer rationellen und für die Automa tisierung gut geeignet Weise einen magnetischen Nuten keil mit den erforderlichen Eigenschaften zu schaffen.
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch ge kennzeichnet, dass ein Band aus dünnem, wenigstens teilweise ferromagnetischem Material in mehreren Win dungen um einen zylindrischen Körper aus unmagneti- schem Material gewickelt wird, wobei die Windungen aneinander und die innerste Windung an den genannten Körper geleimt werden, und dass der zylindrische Kör- per zusammen mit dem aufgewickelten ferromagnetischen Material, nachdem das Bindemittel erstarrt ist, durch paarweise praktischparallele Längsschnitte aufgeschnit ten wird, wobei zwischen jedem Paar von zueinander parallelen Schnitten ein Rohling für einen Keil gebildet wird,
der eine längs verlaufende Zone aus unmagneti- schem Material und an dieser liegende Zonen aus ferro- magnetischem Material enthält.
Ein nach dem obengenannten Verfahren hergestell ter magnetischer Keil enthält einen längs verlaufenden, mittleren Teil aus unmagnetischem Material und zwei ge trennte oder mittels eines Stegs aus ferromagnetischem Material verbundene, auf beiden Seiten des Mittelteils angeordnete Teile aus ferromagnetischem Material und ist dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Seiten teile je an dem genannten Mittelteil festgeleimt und aus mehreren längsgehenden, zusammengeleimten und zur Luftspaltseite des Keils schräg angeordneten Schichten aus ferromagnetischem Material aufgebaut sind.
Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben, in denen die Fig. 1, 3, 4, 5 und 6 im Querschnitt durch den genannten zylindrischen Körper zeigen, wie Nuten keile mit verschiedenen Formen hergestellt werden, in dem dem genannten Körper verschiedene Formen gege ben werden. Fig. 2 zeigt den Querschnitt einer Nute, die mit einem nach Fig. 1 hergestellten Nutenkeil versehen ist.
In den Figuren 1, 3, 4, 5 und 6 ist weiter gezeigt, wie ein kreis- oder polygonförmiger Hohlzylinder mit aufgewickeltem magnetischem Material so aufgeschnit ten wird, dass Nutenkeile gebildet werden, und ausser- dem sind in den Fig. 3 und 4 zwei Nutenprofile und in den Fig. 5 und 6 ein Nutenprofil eingezeichnet, um die Anordnung des Keils in der Nute einer elektrischen Ma schine zu zeigen.
In der Zeichnung bezeichnet 1 einen Hohlzylinder aus unmagnetischem Material, der mit Vorteil dadurch hergestellt werden kann, dass mehrere Windungen aus mit Epoxyharz imprägnierter Folie um einen Dorn 3 mit kreisförmigen oder polygonförmigem Querschnitt ge wickelt werden. Die Härtung des Zylinders 1 kann mit Vorteil gleichzeitig mit der Härtung des umgebenden Zylinders 2 erfolgen, der dadurch hergestellt wird, dass mehrere Windungen von magnetischer Folie aufeinander gewickelt und mit Epoxyharz zusammengebunden wer den. Mit Hilfe von Epoxyharz wird auch eine feste Bin dung zwischen den Zylindern 1 und 2 erreicht.
Die ge nannte magnetische Folie kann aus dünnem Eisenblech mit einer isolierenden Aussenschicht bestehen. Da jedoch nicht vermieden werden kann, dass ein Teil des Flusses, der durch das magnetische Material des Keils fliesst, winkelrecht zu den voneinander isolierten Schichten ver läuft, ist es doch besser, als magnetisches Folienmaterial eine dünne unmagnetische Folie zu verwenden, die mit festgeleimten Partikeln aus magnetischem Material über sät ist. Die genannten Partikel haben mit Vorteil dieselbe Form wie dünne Flocken, wei man dabei einen grossen Füllfaktor für den Hohlzylinder 2 hinsichtlich des ma gnetischen Materials erhält.
Ein aus unmagnetischer Folie, z. B. dünnen Papier und Eisenpartikeln zusammengesetztes Folienmaterial hat eine grosse Flexibilität und keine Federung, was beim Wickel des Zylinders 2 vorteilhaft ist, und ausser- dem gewinnt man den Vorteil, dass es möglich ist, den Zylinder 1 und Zylinder 2 in demselben Arbeitsgang und mit derselben Werkzeugausrüstung zu wickeln. Man verwendet dann ein und dasselbe kontinuierliche Band aus Folienmaterial für die beiden Zylinder.
Das Binde mittel wird z.B. durch Spritzen auf die eine Seite der Folie aufgebracht, und ehe das Bindemittel erstarrt, werden auf dem für den Zylinder 2 vorgesehenen Teil des Fo- lienbandes Pulver oder Flocken aus magnetischem Ma terial, z. B. durch Aufblasen oder dadurch, dass das Band durch einen Behälter mit Eisenpartikeln gezogen wird, angebracht.
Das mit Pulver belegte Band wird dann gewalzt, vorzugsweise mit einem so grossen Druck, dass Pulver und Bandmaterial nach dem Walzen eine homo gene Masse bilden, weil man in dieser Weise einen ver- hältnismässig grossen Eisenfüllfaktor erreichen kann.
Nachdem der Zylinder 2 fertiggewickelt und gehärtet ist, wird das von den Zylindern 1 und 2 bestimmte Rohr aufgeschnitten, z. B. wie in Fig. 1 gezeigt, wo I, 1I, 11I, IV die Schnittebenen für einen der vier gleichen Nuten keile bezeichnet, die beim Aufschneiden des Zylinders gebildet werden. Ein solcher Keil enthält eine längs gehende mittlere Zone 4 aus unmagnetischem Material und auf beiden Seiten von dieser liegende Zonen 5, die hauptsächlich magnetisches Material enthalten.
In den Fig. 2, 3, 4, 5, 6 bezeichnet 6 die Nute einer elektrischen Maschine; 7 sind die Zähne und 8 die Luftspaltfläche. In Fig. 4 sind zwei Alternativen für die Aufleitung des fertiggewickelten zylindrischen Körpers gezeigt. In dem einen Fall ist die Keilhöhe grösser als in dem anderen, und die magnetischen Seitenteile des Keils sind mit einem Verhältnismässig dünnen Steg verbunden.
In Fig. 5 ist gezeigt, wie man, indem man die Hohl zylinder 1 und 2 mit einem im wesentlichen sechskanti gen Querschnitt ausbildet, sechs gleiche Nutenkeile beim Aufschneiden erhält, und Fig. 6 zeigt, wie man, von einem achtkantigen Hohlzylinder ausgehend acht gleiche Nutenkeile erhält.
Method for producing a ferromagnetic slot wedge for electrical machines and slot wedge produced according to this method The present invention relates to a method for producing a magnetic slot wedge for electrical machines and a slot wedge produced according to this method. Various constructions of such magnetic keyways are known.
In particular, it is already known in particular to press the entire wedge from ferromagnetic powder material or to cast it from a self-hardening plastic material in which rails made of ferromagnetic material are arranged. It is also known to assemble the wedge from punched sheet metal lamellas, which are stacked one after the other in the longitudinal direction of the wedge and held together with a binder or with the help of a continuous rod made of non-magnetic material who, and it is then customary to use the sheet metal lamellae with a relatively narrow central section to reduce the leakage flux.
The known constructions are not very suitable on the one hand with regard to strength and on the other hand with regard to the magnetic properties. Above all, it is not possible to use the known constructions to create a wedge which has satisfactory magnetic and mechanical properties and which can be manufactured at such a low price that the additional costs for the transition from non-magnetic to magnetic wedges greater utilization of the machine must be outweighed.
With the manufacturing method according to the invention, it is possible to create a magnetic slot wedge with the required properties in a rational and well-suited for automation.
The method according to the invention is characterized in that a strip of thin, at least partially ferromagnetic material is wound in several turns around a cylindrical body made of non-magnetic material, the turns being glued to one another and the innermost turn to be glued to said body , and that the cylindrical body together with the wound-up ferromagnetic material, after the binding agent has solidified, is cut open by practically parallel longitudinal cuts in pairs, with a blank for a wedge being formed between each pair of mutually parallel cuts,
which contains a longitudinal zone made of non-magnetic material and adjacent zones made of ferromagnetic material.
A magnetic wedge manufactured according to the above-mentioned method contains a longitudinally extending, central part made of non-magnetic material and two parts made of ferromagnetic material, which are separated or connected by means of a web made of ferromagnetic material, and are arranged on both sides of the central part Sides parts each glued to the middle part and are made up of several longitudinal, glued together layers of ferromagnetic material arranged at an angle to the air gap side of the wedge.
The invention will now be described, for example, with reference to the accompanying drawings, in which Figs. 1, 3, 4, 5 and 6 show in cross section through said cylindrical body how groove wedges of various shapes are made in said cylindrical body Body can be given different shapes. FIG. 2 shows the cross section of a groove which is provided with a groove wedge produced according to FIG.
In FIGS. 1, 3, 4, 5 and 6 it is also shown how a circular or polygonal hollow cylinder with wound magnetic material is cut open in such a way that slot wedges are formed, and in addition there are two in FIGS Groove profiles and in Figs. 5 and 6 a groove profile shown to show the arrangement of the wedge in the groove of an electrical Ma machine.
In the drawing, 1 denotes a hollow cylinder made of non-magnetic material, which can advantageously be produced in that several turns of film impregnated with epoxy resin are wound around a mandrel 3 with a circular or polygonal cross-section. The hardening of the cylinder 1 can advantageously take place simultaneously with the hardening of the surrounding cylinder 2, which is produced by winding several turns of magnetic foil on top of one another and tying them together with epoxy resin. A firm bond between cylinders 1 and 2 is also achieved using epoxy resin.
The magnetic film mentioned can consist of thin sheet iron with an insulating outer layer. However, since it cannot be avoided that part of the flux that flows through the magnetic material of the wedge runs at right angles to the layers isolated from one another, it is better to use a thin, non-magnetic film with glued particles as the magnetic film material is made of magnetic material. Said particles advantageously have the same shape as thin flakes, since a large fill factor for the hollow cylinder 2 is obtained with regard to the ma magnetic material.
A non-magnetic film, for. Foil material composed of thin paper and iron particles, for example, has great flexibility and no resilience, which is advantageous when winding the cylinder 2, and one gains the advantage that it is possible to use the cylinder 1 and cylinder 2 in the same operation and with to wrap the same tooling equipment. One and the same continuous band of sheet material is then used for the two cylinders.
The binding agent is e.g. applied by spraying onto one side of the film, and before the binding agent solidifies, powder or flakes of magnetic material, z. B. material, are applied to the part of the film strip intended for the cylinder 2. B. by inflation or by pulling the tape through a container with iron particles attached.
The strip covered with powder is then rolled, preferably with such a high pressure that powder and strip material form a homogeneous mass after rolling, because in this way a relatively large iron fill factor can be achieved.
After the cylinder 2 has been fully wound and hardened, the tube determined by the cylinders 1 and 2 is cut open, e.g. B. as shown in Fig. 1, where I, 1I, 11I, IV denotes the cutting planes for one of the four identical grooves wedges that are formed when the cylinder is cut. Such a wedge contains a longitudinal central zone 4 made of non-magnetic material and on both sides of this lying zones 5, which mainly contain magnetic material.
In FIGS. 2, 3, 4, 5, 6, 6 denotes the grooves of an electrical machine; 7 are the teeth and 8 are the air gap area. In Fig. 4 two alternatives are shown for the line of the finished wound cylindrical body. In one case the wedge height is greater than in the other, and the magnetic side parts of the wedge are connected with a relatively thin web.
In Fig. 5 it is shown how, by forming the hollow cylinder 1 and 2 with a substantiallyhexagonal cross-section, six identical groove wedges are obtained when cutting, and Fig. 6 shows how one, starting from an octagonal hollow cylinder, eight identical Receives slot wedges.