DE1815287A1

DE1815287A1 - Dynamo-electric machine and process for its manufacture

Info

Publication number: DE1815287A1
Application number: DE19681815287
Authority: DE
Inventors: Bernard Huot; Claude Vinot
Original assignee: Telemecanique Electrique SA
Current assignee: Telemecanique SA
Priority date: 1968-01-10
Filing date: 1968-12-18
Publication date: 1969-10-09
Also published as: BE726688A; FR1572206A; NL6900248A; LU57594A1; GB1187746A

Description

Dynamo-elektrische Maschine und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft eine dynamo-elektrische Maschine mit axialem Luftspalt, wobei zumindest auf einer Seite des Ankers jeder der Statorpole aus einem Paket ebener, reonteckiger, magnetischer Bleche gebildet ist, die sich in radialer Itichtung erstrecken.Dynamo-electric machine and process for its manufacture The The invention relates to a dynamo-electric machine with an axial air gap, wherein at least on one side of the armature each of the stator poles from a package is flat, Reonteckiger, magnetic sheets are formed, which extend in the radial direction.

Dynamo-elektrische Maschinen mit axialem Luftspalt, bei denen die infolge der Bewegung eines sich drehenden Teiles entstehende Veränderung des magnetischen Flusses sich in einem Luftspalt abspielt, dessen Ebene senkrecht auf der Drehachse steht, sind bereits bekannt.Dynamo-electric machines with an axial air gap in which the change in the magnetic field caused by the movement of a rotating part Flow takes place in an air gap, the plane of which is perpendicular to the axis of rotation are already known.

Insbesondere sind Maschinen mit veränderlichem magnetischen Widerstand bekannt, bei denen die Erreger- und Ankerwicklungen von kraftschlüssig mit einem festen Joch verbundenen Polen getragen werden. Dabei kann der Anker als einfaches Polrad ausgeführt sein, dessen Zähne sich vor den mit dem Joch verbundenen Polen vorbeibewegen.In particular, there are machines with variable reluctance known, in which the exciter and armature windings of frictional connection with a fixed yoke connected poles are borne. The anchor can be used as a simple Pole wheel be executed, the teeth of which are in front of the poles connected to the yoke move past.

Derartige Maschinen können symmetrisch aufgebaut sein, so daß jede der beiden Gehäusehälften, die das Polrad umgeben, einen Teil der wicklung in sich aufnehmen kann.Such machines can be constructed symmetrically, so that each of the two halves of the housing that surround the pole wheel, part of the winding itself can accommodate.

Neben den Maschinen veränderlichen magnetischen wider standes sind auch Asynchronmaschinen mit Käfigläufer bekannt, bei denen der Luftspalt axial angeordnet ist.In addition to the machines there are variable magnetic resistance Asynchronous machines with squirrel cage are also known, in which the air gap is arranged axially is.

All diesen Maschinen ist ein magnetisches Joch aus Blechlamellen gemeinsam, wobei die Lamellierung hinsichtlich dem magnetischen Pluß so angeordnet ist, daß Wirbelströme vermieden werden. Die einzelnen Pole werden dabei im allgemeinen durch am Joch angebrachte Einschnitte gebildet. Derartige senkrecht zu den Blechen verlaufende Einschnitte sind jedoch schwierig auszuführen. Ferner besteht dabei die Gefahr, einzelne Bleche voneinander zu lösen. Weiterhin wird bei dieser Ausfahrung die Verwendung von Blechen mit in Vorzugsrichtung orientierten Kristallen verhindert, da es unmöglich ist, die Kristalle gleichzeitig in den Polen und in dem sie tragenden Joch in Vorzugsrichtung auszurichten.All these machines have a magnetic yoke made of sheet metal lamellas in common, wherein the lamination is arranged with respect to the magnetic plus that Eddy currents are avoided. The individual poles are generally through incisions made on the yoke are formed. Such perpendicular to the sheets However, incisions are difficult to make. There is also the risk of to separate individual sheets from each other. The use of of metal sheets with crystals oriented in the preferred direction prevented, as it is impossible is, the crystals are simultaneously in the poles and in the yoke supporting them in the preferred direction align.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine dynamoelektrische Maschine mit axialem Luftspalt, die eine möglichst einfache Ausführung ermöglicht, Magneteisenverluste vermeidet und den Wirkungsgrad erhöht.The object of the present invention is a dynamo-electric machine with axial air gap, which enables the simplest possible execution, magnetic iron losses avoids and increases the efficiency.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dynamo-elektrischen Maschinen mit axialem Luftspalt, bei denen zumindest auf einer Seite des Ankers die Statorpole aus Paketen von rechteckigen magnetischen Blechen mit sich radial erstreckenden Ebenen gebildet sind, dadurch gelöst, daß alle Pole aus selbständigen Kernen gebildet und mit den Polwicklungen in einen gegossenen Kranz aus isolierendem Material eingebaut sind, daß die Stirnflächen dieses Kranzes plan bearbeitet sind und die dem Anker gegenEiberliegende Stirnfläche an einer plan bearbeiteten Seitenwand eines Ringes anliegt, der durch das spiralige Aufwickeln eines magnetischen Metallbandes gebildet ist und einen Bestandteil des Stators darstellt.According to the invention, this object is achieved in dynamo-electric machines with an axial air gap, in which at least one side of the armature has the stator poles from packages of rectangular magnetic sheets with radially extending Levels are formed, solved in that all poles are formed from independent cores and installed with the pole windings in a cast ring made of insulating material are that the faces of this ring are machined flat and the anchor Opposite face on a machined flat side wall of a ring is applied, which is formed by the spiral winding of a magnetic metal tape and is part of the stator.

Vorteilhafterweise sind die Bleche der Pole und des den Ring bildenden Bandes mit ausgerichteten Kristallen versehen, denn bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Kristallorientierung in Vorzugs richtung bezüglich der übereinanderliegenden Polbleche und des aufgewickelten, den Ring bildenden Blechbandes möglich.Advantageously, the metal sheets are the poles and the one that forms the ring Band provided with aligned crystals, because in the arrangement according to the invention is a crystal orientation in the preferred direction with respect to the superimposed Pole plates and the wound sheet metal strip forming the ring are possible.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Ring in einer im Gehäuse angebrachten Nut verläuft und darin durch Verklebung befestigt ist. Dabei ist die Innenwand des Gehäuses und die Seitenfläche des Ringes gleichermaßen plan bearbeitet, so daß der Polkranz über einen Flansch und mittels Schrauben am Gehäuse befestigt werden kann.It has been found to be useful that the ring in one in the housing attached groove and is fixed therein by gluing. Here is the Inner wall of the housing and the side surface of the ring machined equally flat, so that the polar wreath via a flange and by means of screws on the Housing can be attached.

Zwar sind bereits magnetische Kreisç, die aus einem Paket von Blechlamellen, deren Ebenen senkrecht aufeinanderstehen bei rotierenden Ubertragern bekannt.Magnetic circles, which consist of a package of sheet metal lamellas, the planes of which are perpendicular to one another when rotating transformers are known.

Jedoch sind bei diesen bekannten Ausführungen die einzelnen Pakete ebener Bleche voneinander unabhängig und tragen keinerlei Ummantelung. Auch weisen sie eine völlig andere Anordnung und Orientierung auf als es bei der hier vorliegenden Erfindung der Pall ist. Ferner ist durch die französische Patentschrift 1 123 117 eine dynamo-elektrische Maschine bekannt, bei der die magnetischen Kreise des Stators einen starren Kranz bilden, wobei dieser Kranz die miteinander verbundenen Wicklungen trägt und als Gesamtheit in einen vergossenen Kunststoffüberzug eingebettet ist.However, in these known designs, the individual packages flat sheets are independent of each other and do not have any coating whatsoever. Wise too they have a completely different arrangement and orientation than this one Invention of Pall is. Furthermore, by the French patent specification 1 123 117 a dynamo-electric machine known in which the magnetic circuits of the stator form a rigid ring, this ring being the interconnected windings carries and is embedded as a whole in a molded plastic coating.

Diese Umhüllung dient jedoch lediglich zum Schutz vor atmosphärischen Einflüssen.However, this cover is only used to protect against atmospheric agents Influences.

Im Ge ensatz dazu werden beim Erfindungsgegenstand die einzelnen Kerne durch diesen Uberzug miteinander verbunden, so daß deren Stirnflächen als Ganzes plan bearbeitet werden können und die Verbindung dieser Kerne untereinander wie auch mit dem magnetischen Kreis des Stators verstärkt wird.In relation to this, the individual cores are used in the subject matter of the invention connected to one another by this coating, so that their end faces as a whole plan can be edited and the connection of these cores with each other like is also amplified with the magnetic circuit of the stator.

Die nachfolgende Beschreibung anhand einer Zeichnung eines möglichen Ausführungsbeispieles zeigt weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes. Es zeigt: Figur 1 einen lLxialschnitt einer erfindungsgemäßen dynamo-elektrischen Maschine Figur 2 einen Schnitt längs der Linie I1-II der Figur 1 Figur 7 ein XYicklungsschema der an den Polen dieser Maschine angebrachten Spulen.The following description based on a drawing of a possible Exemplary embodiment shows further details of the subject matter of the invention. It shows: Figure 1 is an axial section of a dynamo-electric according to the invention Machine FIG. 2 a section along the line I1-II of FIG. 1 FIG. 7 an XY winding scheme of the coils attached to the poles of this machine.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Maschine wird durch ein aus zwei Hälften 1, 2 gebildetes Gehäuse verschlossen. Die Gehäusehälfte 1 ist mit einem Befestigungsflansch 1a verstehen, während die Gehäusehälfte 2 als Deckel ausgebildet ist.The machine shown in Figures 1 and 2 is accomplished by one of two Housing formed by halves 1, 2 closed. The housing half 1 is with a Understand mounting flange 1a, while the housing half 2 is designed as a cover is.

Die beiden Gehäusehälften tragen je ein Lager 15 bzw.The two housing halves each carry a bearing 15 or

16 zur Führung einer Welle 140 Die Welle 14 ist an ihrem Mittelteil mit lippen versehen, über die die beiden Nabenhälften 5a bzw0 Sb eines Polrades geschoben werden können. Die Befestigung erfolgt mittels einer Mutter 17. Die beiden Nabenhälften 5a und Sb schließen zwischen sich mehrere Zähne 18 ein. Jeder dieser Zähne besteht aus Blechlamellen 19 aus reinem Eisen und dazwischen liegenden Isolierlamellen 20 derselben Stärke und ist mit einem isolierenden über zuR 21 versehen. Ferner sind die Zähne 18 mittels Stifte 22, die durch den äußeren Umfang der beide Mabenhälften hindurchgehen an der Nabe befestigt.16 for guiding a shaft 140. The shaft 14 is at its central part provided with lips over which the two hub halves 5a or Sb of a pole wheel can be pushed. It is fastened by means of a nut 17. The two Hub halves 5a and Sb enclose a plurality of teeth 18 between them. Each of these Teeth consists of sheet metal lamellas 19 made of pure iron and insulating lamellae in between 20 of the same thickness and is provided with an insulating over zuR 21. Further are the teeth 18 by means of pins 22 which run through the outer circumference of the two halves of the hub pass through attached to the hub.

qsWahrend die beiden lfabenhalften und die Welle 14 aus praktisch nicht magnetischem Eisen, beispielsweise rostfreiem Stahl, hergestellt sind, befinden sich die Zähne während dem Lauf der Maschine im Zustand der magnetischen sättigung, wie dies an sih zur Erlangung eines hohen Wirkungsgrades durch die französische Patentschrift 1 258 306 und die zugehörigen Zusatzpatente 82 402, 82 903 utid 82 915, wie auch durch die französische Patentschrift 1 423 751 bekannt ist.qsWhile the two lfabenhalften and the shaft 14 from practical non-magnetic iron such as stainless steel the teeth are in a state of magnetic saturation while the machine is running, like this on sih to attainment high efficiency through the French patent specification 1 258 306 and the associated additional patents 82 402, 82 903 utid 82 915, as also known from French patent specification 1,423,751 is.

Jede der beiden Gehäusehälften trägt ein festes magnetisches Joch, das mit einem folkranz und Brregerspulen versehen ist. Im Innern der beiden Gehäuse hälften 1 und 2 (die beispielsweise aus Gußeisen oder Stahlguß hergestellt sein können) ist eine Nut angebracht zur wufnlhme eines Ringes 3. Dieser Ring besteht aus einem spiralförmig gewickelten Blechband aus Silizium mit in icklungsrichtung, d.h. in Tanr ntialrichtung des Ringes ausgerichteten Kristallen0 Die beiden Enden des Bandes sind innen bzw. außen am Ring angeschweißt oder gelötet.Each of the two halves of the housing carries a fixed magnetic yoke, which is provided with a folk wreath and Brregspulen. Inside the two housings halves 1 and 2 (made of cast iron or cast steel, for example can) a groove is attached to the satisfaction of a ring 3. This ring consists from a spirally wound sheet metal strip made of silicon with in the winding direction, i.e. crystals aligned in the tan direction of the ring0 The two ends of the band are welded or soldered on the inside or outside of the ring.

Jeder ting 3 ist in seiner Nut mittels einem Kleber auf Epoxyharz-Basis befestigt. Seine ins Gehäuseinnere weisende Seitenwand ist gleichzeitig mit den angrenzenden Gehäuseinnenwandteilen plan bereitet.Each ting 3 is in its groove by means of an epoxy resin based adhesive attached. Its side wall pointing into the interior of the housing is at the same time as the adjacent housing inner wall parts prepared flat.

Jeder der Pole 11 eines der beiden Polkränze besteht aus einem Paket rechtecki;er Bleche, vorzugsweise Siliziumblech mit in Längsrichtung ausgerichteten Kristallen. Das Blechpaket eines einzelnen Poles kann durch Schweißpunkte oder isolierte Nieten oder durch direktes Übergießen des jeden Pol umgebenden rahmens 12 zusammengehalten werden. Da zunächst die bletle zusammengefügt werden, Kann der Rahmen 12 vorgeformt und einfach über das Blechpaket geschoben werden.Each of the poles 11 of one of the two pole rings consists of a package Rectangular sheets, preferably silicon sheets with aligned in the longitudinal direction Crystals. The laminated core of a single pole can be welded or isolated Riveted or held together by directly overmolding the frame 12 surrounding each pole will. Since the bletle are first put together, the frame 12 can be preformed and simply pushed over the laminated core.

Jeder Rahmen 12 trägt eine Spule 9 (beispielsweise aus einem Draht mit Lacküberzug). Die einzelnen Spulen sind, wie es Figur 3 schematisch für die Spulen 9a, 9b, 9c zeigt, aus einem einzigen fortlaufenden Draht aufgewickelt. Auf diese Weise werden die Wicklungen aller Pole des Polkranzes durchgeführt und man schließt den Stromleiter am Ausgang des letzten Poles mit dem in die erste Spule eintretenden Leiterteil kurz. Dabei sind die außen befindlichen Anschlußklemmen an die Drahtteile angeschlossen, die die aufeinander folgenden Spulen miteinander verbinden.Each frame 12 carries a coil 9 (for example made of a wire with lacquer coating). The individual coils are, as shown schematically in FIG Fig. 9 shows coils 9a, 9b, 9c wound from a single continuous wire. on in this way the windings of all poles of the pole ring are carried out and one closes the conductor at the output of the last pole with the one in the first coil entering ladder section short. The terminals located on the outside are here connected to the wire pieces that hold the successive coils together associate.

Die so mit pulen versehenen Pole sind an ihren beiden äußeren Enden in rechtwinkligen Aussparungen der beiden ringförmigen Scheiben 8a und 8b untergebracht. Die beiden Scheiben 8a und 8b werden durch Zwischenstücke 7 auf Abstand >-ehalten. Dabei können die Zwischenstücke aus Metall hergestellt und mit dem äußeren Rand der Scheiben 8a und 8b vernietet sein oder sie können isoliert mit den Scheiben verklebt sein.The poles thus provided with coils are at their two outer ends housed in right-angled recesses of the two annular discs 8a and 8b. The two disks 8a and 8b are kept at a distance by spacers 7. The intermediate pieces can be made of metal and with the outer edge the disks 8a and 8b can be riveted or they can be isolated with the disks be glued.

Der durchdie Scheiben 8a und 8b und die Zwischenstücke 7 gebildete Rahmen enthält zusätzlich eine rregerspule 10, die sämtliche Pole umgibt.The one formed by the disks 8a and 8b and the intermediate pieces 7 The frame also contains an excitation coil 10 which surrounds all poles.

Der Rahmen mit seinen Spulen tragenden Polen und der Erregerwicklung befindet sich in einer Ausnehmung, die zum Verkleiden durch einen vergossenen Kunststoff, zweckmäßigerweise einem hitzefesten Kunststoff, geeignet ist. Der Kunststoff kann in flüssigem Zustand vergossen werden oder aber in die Ausnehmung eingespritzt werden.The frame with its coil-carrying poles and the excitation winding is located in a recess that can be clad by a molded plastic, expediently a heat-resistant plastic is suitable. The plastic can be poured in the liquid state or be injected into the recess.

Der Kunststoff kann auf Polyester- oder Epoxyharz-Basis beruhen, wobei es gleichgültig ist, wie groß die Polzahl bei gegebenem Statordurohmesser ist.The plastic can be based on polyester or epoxy resin, whereby it does not matter how large the number of poles is for a given stator diameter.

Der so erhaltene Kranz 6 wird an seinen beiden Seitenflächen, d.h. an der Seitenfläche, die den Zähnen des Ankers zugewandt ist und an der Seitenfläche, die an dem Ring 9 und der Innenwand der entsprechenden Gehäusehälfte anliegt, plan bearbeitet. Dadurch lassen sich auf vollkommene Weise diese Seitenflächen und die beiden freiliegenden Polenden herstellen. Durch einen kreisförmigen metallischen Flansch 4, der zweckmäßig nicht megnetisch ist und durch Schrauben 29 gehalten wird, läßt sich der Polkranz schließlich befestigen.The ring 6 thus obtained is attached to both of its side faces, i.e. on the side face facing the teeth of the armature and on the side face, which rests against the ring 9 and the inner wall of the corresponding housing half, flat processed. This allows these side surfaces and the both exposed pole ends. By a circular metallic Flange 4, which is expediently not megnetic and is held by screws 29, the pole wreath can finally be attached.

Durch diese platzsparende Unterbringung der Pole an dem magnetischen Ring, durch die Kristallausrichtung der Siliziumbleche, die stets in Vorzugsrichtung orientiert sind und durch die Tatsache, daß die Verluste durch Wirbelströme infolge der orthogonalen Anordnung der Blechoberflächen - sowohl der Pole als auch der Ringe - vollkommen vermieden werden erhält man einen außerordentlich hohen elektromagnetischen Wirkungsgrad.This space-saving placement of the poles on the magnetic Ring, thanks to the crystal alignment of the silicon sheets, which are always in the preferred direction are oriented and by the fact that the losses are due to eddy currents the orthogonal arrangement of the sheet metal surfaces - both the poles and the rings - be avoided completely you get an extraordinarily high electromagnetic Efficiency.

Aus der Beschreibung und aus der Zeichnung hervorgehende Einzelheiten sind Bestandteil der vorliegenden Erfindung, wobei diese Einzelheiten selbstverständlich im Rahmen technischer Äquivalente abgewandelt werden können, ohne dadurch den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung zu verlassen.Details emerging from the description and the drawing are part of the present invention, these details being understood can be modified within the framework of technical equivalents without affecting the scope of protection of the present application.

Claims

1. Dynamo-electric machine with axial air gap, with at least on one side of the armature each of the stator poles from a package of flat, rectangular, magnetic sheets is formed, which extend in the radial direction thereby characterized in that all poles (11) are formed from independent cores and have pole windings (9, 10) are built into a cast ring made of insulating material that the end faces of this ring are machined flat and those opposite the anchor End face rests against a machined side wall of a ring (3) which (3) is formed by spirally winding a magnetic metal tape and is part of the stator.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the metal sheets the poles (11) and the band forming the ring (3) have aligned crystals, which are oriented in the longitudinal direction of the poles or in the winding direction of the tape,

3. Machine according to claim 1, characterized in that the ring (3) in an in the housing (1, 2) attached groove extends and is fixed therein and that the Inner wall of the housing (1, 2) and the corresponding side surface of the ring (3) are machined flat at the same time in one plane to the flat end wall of the pole rim to record.

4. Machine according to claim 1, characterized in that each of the Pole lamination stacks in a frame (12) is that this frame (12) is the carrier of the Excitation coil (9) is and that the various frames between two annular Disks (8a, 8b) are guided, these two annular disks for receiving the magnetic poles (11) are recessed and by spacers (7) on a Be kept at a distance that is equal to the length of this pole frame.

50 machine according to claim 3, characterized in that the cast, insulating wreath has a flange (6) with which the wreath by means of a screw (23) can be attached to the flat end wall of the housing.

6. Method of making a dynamo-electric machine with axial air gap according to the preceding claims, characterized in that a magnetic ring (3), which is formed from a magnetic sheet metal strip, in the inside of the housing is installed so that the side wall of the housing (1, 2) and that of the ring (3) sanded or turned off at the same time in the same plane is that on the flat machined side wall a wreath also machined flat Side faces is placed, this wreath having magnetic poles (11), which are composed of packages of rectangular sheets, the levels of these Sheets extend radially and their length is equal to the thickness of the rim and that these sheets are flush with the two side walls of the wreath.