DE19629383A1 - Ständerblech für den feststehenden Teil einer elektrischen Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ständerblech für den feststehenden Teil einer elektrischen Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Der Begriff "Ständer" beschreibt den elektromagnetisch wirksamen, feststehenden Teil einer elektrischen Maschine, der entweder in einem Gehäuse befestigt ist wie bei Asynchron- und Synchronmaschinen und dann auch als Stator bezeichnet wird oder zusätzlich noch die Rolle eines Gehäuses übernimmt wie bei Gleichstrommaschinen.

Wo der Ständer für den magnetischen Fluß ständig ummagnetisiert wird, wie zum Beispiel bei Asynchron- und Synchronmaschinen, ist er laminiert, d. h. aus Ständerblechen zusammengesetzt. Auf diese Weise werden Verluste beim Ummagnetisieren aufgrund von Wirbel strömen erheblich reduziert, da die Bleche im allgemeinen gegeneinander isoliert sind.

Bei z. B. Synchronmotoren umfaßt der Ständer in der Regel einen Rahmen, der einen magnetischen Kreis bildet und innerhalb des Rahmens angeordnete Polschuhe. Auf den Polschuhen können zur Anregung eines Rotors stromführende Wicklungen aufgebracht sein.

Die Ständerbleche werden bei einer Ausführungsform einstückig aus einer Blechtafel oder einem Blechband herausgestanzt. Bei dieser Vorgehensweise ist die Fläche des verbleibenden ungenutzten Bleches vor allem durch den Innenbereich des Ständerblechrahmens erheblich. Um den Verschnitt beim Ausstanzvorgang zu reduzieren, wird bei einer anderen Ausführungsform das Ständerblech in der Regel entlang einer Symmetrielinie in zwei Teilstücke geteilt, die dann unter einem geringeren Flächenbedarf ineinandergeschoben werden können. Doch auch in diesem Fall erhält man einen vergleichsweise hohen Blechverschnitt, der nicht weitergenutzt werden kann und die Herstellungskosten mitbestimmt.

Die z. B. ausgestanzten Teilbleche des Ständers werden im Anschluß daran aufeinandergestapelt und bilden Ständerpakete, die mittels Schrauben miteinander verbunden werden. Derartige Schraubenverbindungen haben jedoch den Nachteil, daß neben einem erhöhtem Montageaufwand die Kosten weiter ansteigen.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ständerblech für insbesondere eine Synchron- oder Asynchronmaschine bereitzustellen, das aus beispielsweise einer Blechtafel oder einem Blechband mit möglichst wenig Verschnitt, also mit bestmöglichster Ausnutzung der Tafel- bzw. Bandfläche und damit reduzierten Kosten herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.

Die Erfindung geht von einem Ständerblech aus, das einen Ständerblechrahmen, der einen magnetischen Kreis bildet und innerhalb des Rahmens angeordnete Polschuhe umfaßt. Auf den Polschuhen können beispielsweise stromführende Wicklungen positioniert werden. Das Einsatzgebiet sind insbesondere Synchron- und Asynchronmaschinen. Der Kerngedanke der Erfindung liegt darin, daß zwischen den Polschuhen und dem Ständerblechrahmen jeweils eine Fügestelle vorgesehen ist und der Ständerblechrahmen ebenfalls wenigstens zwei aneinandergefügte Teilstücke aufweist. Auf diese Weise kann das Ständerblech in Teilflächen zerlegt werden, die sich bei der Herstellung auf einer Blechtafel oder einem Blechband so anordnen lassen, daß der Blechverschnitt in Vergleich zu bekannten Ständerblechgeometrien deutlich reduziert ist. Somit kann Ausgangsmaterial eingespart werden und darüber hinaus lassen sich die Herstellungskosten verringern.

In einer bevorzugten Bauform kann der Ständerblechrahmen eine rechteckige bzw. quadratische Grundstruktur aufweisen. Zur Erzielung einer besonders günstigen Flächennutzung bei der Herstellung wird im weiteren vorgeschlagen, in wenigstens zwei diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen Fügestellen vorzusehen. Um dabei auf zusätzliche Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben, Klammern oder dergleichen, beim Aneinanderfügen von aufeinandergestapelten Ständerblechteilen verzichten zu können, wird überdies vorgeschlagen, an den Fügestellen der Teilstücke des Ständerblechrahmens jeweils ein Schnappmechanismus zur Verrastung anzubringen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Schnappmechanismus eine hinterschnittene Verzahnung und eine Federzunge. Die hinterschnittene Verzahnung nimmt dabei Kräfte auf, die die Teilstücke des Rahmens wieder auseinanderdrücken wollen. Durch die Verwendung der einrastbaren Federzunge wird vermieden, daß sich die Teilstücke gegeneinander verschieben und dabei aus der Verzahnung springen.

Um einen möglichst guten thermischen Übergang der Polschuhe zum Rahmen zu erhalten, wird außerdem vorgeschlagen, die Polschuhe an der Fügestelle zu einem Teilstück des Rahmens mit einer Hinterschneidung versehen, die in eine dazu passende Aussparung am Teilstück des Rahmens eingepreßt werden kann.

Zur Erzielung einer vergleichsweisen einfachen und funktionellen Verbindung an der Fügestelle zwischen einem Polschuh und einem Teilstück des Rahmens wird darüber hinaus vorgeschlagen, eine Schwalbenschwanzverbindung einzusetzen.

Um auch ein Paket von übereinandergelegten Ständerblechen ohne zusätzliche Hilfsmittel fest fixieren zu können, wird schließlich vorgeschlagen, die Bleche durch Druckfügen miteinander zu verbinden.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Ständerblech für eine einpolige Synchronmaschine in der Draufsicht,

Fig. 2 erfindungsgemaß zerlegte Teilflächen des Ständerblechs aus Fig. 1 auf einem Blechband angeordnet,

Fig. 3 eine Vergrößerung des Einrastmechanismus an diagonal gegenüberliegenden Fügestellen des Ständerblechs aus Fig. 1 und

Fig. 4 eine Vergrößerung der Fügestelle eines Polschuhs zum Ständerblechrahmen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein komplettes Ständerblech 1 mit einer erfindungsgemäßen Segmentierung dargestellt. Das Ständerblech 1 umfaßt einen Ständerblechrahmen, mit rechteckiger Grundstruktur, der aus zwei Teilstücken 2a, 2b zusammengefügt ist. Im Innern des Rahmens ist an den kurzen Seiten der Teilstücke jeweils mittig ein Polschuh 3, 4 eingefügt. Weiterhin sind auf den Ständerblechrahmenteilen 2a, 2b sowie auf den Polschuhen 3, 4 eine Reihe von Prägungen 5 angeordnet, über die mehrere aufeinandergelegte Ständerbleche sich durch Druckfügen miteinander fest verbinden lassen. Zur besseren Ableitung der Wärme von auf den Polschuhen 3, 4 sitzenden Spulenwicklungen (nicht gezeigt) weist der Ständerblechrahmen 2a, 2b eine Reiche von Kühlrippen 6 auf der Außenseite sowie auf der Innenseite auf. Bei der Herstellung des Ständerblechs 1 werden die Ständerblechrahmenteile 2a, 2b und die Polschuhe 3, 4 erfindungsgemäß separat angefertigt, beispielsweise ausgestanzt oder ausgeschnitten. Dazu lassen sich die Teilflächen 2a, 2b, 3, 4, wie in Fig. 2 dargestellt, in besonders platzsparender Weise auf einem Blechband 7 anordnen. Im Ausführungsbeispiel sind die Polschuhe 3 und 4 sowie die Ständerblechrahmenteile 2a, 2b vollkommen identisch, was jedoch für die erfindungsgeinäße Positionierung auf dem Band nicht zwingend ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Fügestellen im Ständerblechrahmen an zwei diagonal gegenüberliegenden Ecken der rechteckigen Grundstruktur entstehen L-förmige Ständerblechrahmenteile 2a, 2b, die sich besonders eng ineinanderlegen lassen. Indem zusätzlich die Ecken der rechteckigen Grundstruktur des Rahmens abgerundet sind, lassen sich die Polschuhe 3, 4 besonders dicht an die Rahmenteile positionieren. Dazu werden die abgerundeten Eckbereiche 8 in die Aussparungen 9 der Polschuhe 3, 4, die die Form von Kreisabschnitten haben, eingeschoben (s. hierzu Fig. 2). Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Ständerblechsegmente auf dem Blechband 7 läßt sich in vorteilhafter Weise ein Wert des Verschnitts von wenigstens kleiner 15% in Bezug auf die Gesamtfläche erzielen.

Eine auf den Polschuhen 3, 4 im allgemeinen sitzende Spulenwicklung erzeugt während des Betriebs des Synchronmotors eine nicht unerhebliche Verlustleistung, die in Form von Wärme abgeleitet werden muß. Dazu müssen insbesondere die Fügestellen der Polschuhe 3, 4 zu den Ständerblechrahmenteilen so genau wie möglich ausgeführt werden. Exemplarisch ist in Fig. 4 die mit A bezeichnete Vergrößerung der Fügestelle 10 des Polschuhs 3 zum Rahmenteilstück 2a dargestellt. Die Fügestelle 10 ist als Schwalbenschwanzverbindung ausgeführt. Wie in Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Ecken 11 der Verzinkung jeweils abgerundet, damit die Berührungslinie des Polschuhs zum Rahmen nicht aufgrund eines Grates oder einer ungebogenen Ecke einen Luftspalt aufweist. Ein Luftspalt würde den Wärmetransport vom Polschuh in Richtung Rahmen erheblich behindern. Um eine gut funktionierende Verbindung zu erhalten, werden die Polschuhe nach ihrer Herstellung in die entsprechenden Rahmenteilstücke eingepreßt.

Derartige Ständerblechteilstücke mit eingepreßten Polschuhen werden zu einem Ständerpaket übereinander gestapelt, bis eine gewünschte Pakethöhe erreicht ist. Die Blechteile werden durch Druckfügen verbunden, wobei ein ausgestülpter Blechbereich der Prägungen 5 sich mit dem jeweils übernächsten darunterliegenden Blechteilstück verkeilt. Nach diesem Herstellungsabschnitt besteht der Ständer nun aus zwei Teilpaketen. In bequemer Weise lassen sich erforderliche Spulenwicklungen auf das jeweilige Polschuhpaket aufstecken.

Anschließend werden die Ständerblechpakete miteinander verrastet. In Fig. 3 ist die mit B in Fig. 1 bezeichnete Vergrößerung der Fügestelle mit einem Schnappmechanismus aufgezeigt. Der Schnappmechanismus weist eine hinterschnittene Verzahnung 12 auf, die durch eine einrastbare Federzunge 13 fixiert wird. Die Verzahnung 12 verspannt auf diese Weise gegenseitig die Ständerblechrahmenteile 2a und 2b. Zur Verrastung der Ständerblechteilpakete ist vorzugsweise ein spezielles Werkzeug einzusetzen, da ein erheblicher Kraftaufwand für das Ineinanderfügen notwendig ist.

Somit werden zum Aufbau eines vollständigen Ständers aus Blechpaketen keine Hilfsmittel, wie Schrauben oder Klammern, zur Halterung benötigt. Insgesamt wird dadurch die Herstellung unter dem besonderen Aspekt des geringen Materialverschnitts vergleichsweise kostengünstig.

Bezugszeichenliste

1 Ständerblech
2a, 2b Ständerblechrahmenteile
3 Polschuh
4 Polschuh
5 Prägung
6 Kühlrippe
7 Blechband
8 abgerundeter Eckbereich
9 Aussparung
10 Fügestelle
11 abgerundete Ecke
12 hinterschnittene Verzahnung
13 Federzunge

Claims (8)

1. Ständerblech für den feststehenden Teil einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Synchron- oder Asynchronmaschine, das einen Ständerblechrahmen (2a, 2b) und innerhalb des Rahmens angeordnete Polschuhe (3, 4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Polschuhen und dem Rahmen jeweils eine Fügestelle (10) vorgesehen ist und der Rahmen ebenfalls wenigstens zwei aneinandergefügte Teilstücke (2a, 2b) umfaßt.

2. Ständerblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen eine rechteckige bzw. quadratische Grundstruktur aufweist, wobei in wenigstens zwei diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen (8) Fügestellen vorgesehen sind.

3. Ständerblech nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Fügestellen der Teilstücke des Rahmens jeweils ein Schnappmechanismus zur Verrastung vorgesehen ist.

4. Ständerblech nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnappmechanismus eine hinterschnittene Verzahnung (12) umfaßt.

5. Ständerblech nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnappmechanismus eine einrastbare Federzunge (13) beinhaltet.

6. Ständerblech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe an der Fügestelle zu einem Teilstück des Rahmens eine Hinterschneidung aufweisen, die in eine dazu passende Aussparung am Teilstück des Rahmens einpreßbar ist.

7. Ständerblech nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügestelle (10) zwischen einem Polschuh und einem Teilstück des Rahmens ein Schwalbenschwanzverbindung umfaßt.

8. Ständerpaket aus Ständerblechen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche durch Druckfügen verbunden sind.