DE19842948A1

DE19842948A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE19842948A1
Application number: DE19842948A
Authority: DE
Inventors: Juergen Pawellek; Udo Schulz; Rolf Vollmer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-03-30
Also published as: EP1114500A1; EP1114500B1; JP2002526019A; US6483221B1; DE59905352D1; WO2000017986A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellverfahren eines Blechpakets eines Stators einer Elektromotors, mit mindestens einem durch aufeinander geschichtete Blechlamellen gebildeten Blechpaket eines Stators, aus mechanischen einzelnen Polen und in Umfangsrichtung des Stators zusammenhängenden Polen bestehende Blechlamellen, mit mindestens einem Polschaft und wenigstens einem einen Rotor zugewandten Polschuh, Eindrückungen der Blechlamellen, derart, daß die entgegengesetzten Seiten der Blechlamellen Vorsprünge aufweisen und dadurch die Blechlamellen durch Ineinandergreifen ihrer Eindrücke und Vorsprünge als Blechpaket des Stators bilden, Wicklungen der mechanischen Pole des Blechpakets des Stators, Stege zwischen den Polen, die die zusammenhängenden mechanischen Pole in Umfangsrichtung verbinden. Die axiale Zusammensetzung der Blechlamellen des Blechpakets des Stators weist ein vorgebbaren Wechsel von Polen mit Verbindungssteg und Polen ohne Verbindungssteg auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Blechpaket eines Stators eines Elektromotors und dessen Herstellverfahren.

Geblechte oder lamellierte Eisenkörper dienen zur Führung des magnetischen Feldes

Aus der Druckschrift GM 18 82 073 ist ein geblechter Schalt magnet bekannt, dessen Blechlamellen einseitig mit vorzugs weise kreisförmigen Eindrückungen derart versehen sind, daß auf ihrer entgegengesetzten Seite Vorsprünge gebildet werden und die Blechlamellen durch Ineinandergreifen ihrer Ein drückungen und Vorsprünge zu einem Blechpaket für den Schaltma gneten zusammensetzbar sind.

Schwierig ist es damit eine optimale Ausrichtung der Blechla mellen zu erreichen, mit der sich eine akzeptable gegenseiti ge Winkelstellung einstellt, die die magnetischen Eigenschaf ten und damit das Betriebsverhalten des Elektromotors nicht beeinträchtigt. Außerdem entstehen dadurch Probleme beim Ein setzen der Wicklungen.

Ausgehend davon, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Aufbauform eines Blechpakets für einen Stator eines Elektromotors zu schaffen, durch die die Fertigung verein facht und verbilligt werden kann und dabei die magnetischen Eigenschaften vergleichbarer Elektromotoren erreicht.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen Elek tromotor, der folgende Merkmale aufweist:

a) mindestens ein durch aufeinandergeschichteten Blechlamel len gebildetes Blechpaket eines Stators,
b) aus mechanischen einzelnen Polen und in Umfangsrichtung des Stators zusammenhängenden Polen bestehende Blechlamel len, mit zumindest einem Polschaft und wenigstens einem einem Rotor zugewandten Polschuh,
c) Eindrückungen der Blechlamellen derart, daß die entgegen gesetzten Seiten der Blechlamellen Vorsprünge aufweisen und dadurch die Blechlamellen durch Ineinandergreifen ih rer Eindrücke und Vorsprünge das Blechpaket des Stators bilden,
d) Wicklungen der mechanischen Pole des Blechpakets des Sta tors,
e) Stege zwischen den Polen, die die zusammenhängenden mecha nischen Pole in Umfangsrichtung verbinden,
g) axiale Zusammensetzung der Blechlamellen des Blechpakets des Stators weist einen vorgebbarer Wechsel von Polen mit Verbindungssteg und Polen ohne Verbindungssteg auf.

Ein derartiger Elektromotor ist nach folgendem Verfahren her gestellt:

a) Herstellung der mechanischen einzelnen Pole und/oder der in Umfangsrichtung zusammenhängenden Pole durch Stanzen im Folgeschnittwerkzeug,
b) die durch Stanzen gebildeten Blechlamellen werden in einer vorgebbaren Reihenfolge paketiert,
c) die nach außen und/oder innen im wesentlichen radial ab stehenden Polschäfte werden durch vorab gewickelte Spulen bestückt,
d) das gesamte Blechpaket des Stators wird vergossen und/oder getränkt.

Das erfindungsgemäße Blechpaket eines Stators eines Elektro motors kann durch wenige und einfache Verfahrensschritte her gestellt werden. Damit ist dieses Verfahren einfach automati sierbar. Das Blechpaket des Stators weist aufgrund seines op timierten konstruktiven Aufbaus gegenüber herkömmlichen Elek tromotoren vergleichbare elektromagnetische Eigenschaften auf, so daß keine Leistungseinbußen des Elektromotors zu ver zeichnen sind. Das in einer vorgegebenen Reihenfolge der Blechlamellen paketierte Blechpaket des Stators, bedarfsweise unter Zuhilfenahme eines Montagedorns, weist nach innen (zum Luftspalt) oder nach außen ragende Polschäfte auf; je nach dem, ob die Blechlamellen der zusammenhängenden Pole an ihrem Außenumfang oder ihren Polschuhen miteinander verbunden sind.

Diese Polschäfte werden demnach vorzugsweise von innen oder außen mit Wicklungen versehen. Dabei sind sämtliche Wick lungsformen, -verschaltungen und -arten, wie z. B. eine Zwei schicht-Bruchlochwicklungen einsetzbar.

Durch den Aufbau des Blechpakets des Stators lassen sich vor zugsweise als zu Zahnspulen entartete Polspulen auf die Pol schäfte des Blechpakets setzen. Dabei können die Zahnspulen in Umfangsrichtung nahezu beliebig auf den Polschäften posi tioniert werden, um angestrebte Motoreigenschaften, wie z. B. reduzierte Drehmomentenwelligkeit zu erhalten.

Die Fixierung der Wicklungen erfolgt vorzugsweise durch Ver gießen und Tränken des Blechpakets. Damit wird neben der me chanischen Fixierung und Kompaktierung des Blechpakets eine elektrische Isolierung der Wicklungen untereinander erreicht. Es sind ebenso statt dessen oder ergänzend, mechanische Fi xierungen der Wicklungen z. B. in Form von Nutverschlußkeilen und/oder Polschuhen bei den von innen zu bestückenden Pol schäften einsetzbar.

Aus magnetischen Gründen u. a. um den Streufluß zu minimieren, weisen nur einzelne Blechlamellen eine magnetisch leitende Verbindung der Polschuhe auf. Andererseits weisen einzelne Blechlamellen, deren Polschuhe nicht magnetisch verbunden sind, eine derart optimierte Nutschlitzebreite zwischen den Polschuhen auf, daß dadurch Sättigungserscheinungen der Pole nahezu vermieden werden. Durch eine Schrägung der in axialer Richtung verlaufenden Nuten des Blechpakets des Stators, tritt außerdem eine Verringerung der Nutrastmomente ein. Au ßerdem können durch die Verbindungsstege zwischen den Polen einer derartigen Blechlamelle die im Betrieb des Motors zu sätzlichen mechanischen und magnetischen Belastungen der ein zelnen Pole dauerhaft in ihrer Position fixiert werden.

Durch die Anzahl von Eindrückungen pro Blechlamelle, läßt sich eine optimale Ausrichtung des gesamten Blechpakets bei gegenseitiger Winkelstellung der einzelnen Blechlamellen er reichen. Dabei sind vorzugsweise zwei Eindrückungen vorhan den, da weitere Eindrückungen eine statische Überbestimmtheit erzeugen, die einer optimalen Ausrichtung und gegenseitiger Winkelstellung der Blechlamellen entgegenwirkt.

Es ist aufgrund des modularen Aufbaus des Blechpakets keine Nachbearbeitung der Ständerbohrung erforderlich. Damit wird ein Bearbeitungsschritt eingespart, der in Form einer spanab hebenden Bearbeitung die Gefahr in sich birgt, Metallspäne im Blechpaket zu erzeugen. Derartige Metallspäne sind äußerst umständlich und zeitaufwendig aus dem Blechpaket zu entfer nen, so daß immer die Gefahr einer Beeinträchtigung des Be triebs des Elektromotors besteht.

In einer weiteren Ausführungsform weisen die Blechlamellen einer ersten Schicht des Blechpaket eines Stators keine Ein drückungen, und die Blechlamellen einer letzten Schicht des Blechpaket des Stators keine Vorsprünge auf, so daß keine konstruktiven Einschränkungen, z. B. bei Anbau eines Lüfters oder einer Bremse in diesem Bereich notwendig sind, um opti male Eigenschaften des Elektromotors bei einem kompakten Auf bau zu realisieren.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Blech paket in ein Rückschlußjoch eingesetzt. Dabei sind sämtliche form-, kraft- und stoffschlüssigen Verbindungsarten oder de ren Kombinationen möglich. Falls die Blechlamelle der zusam menhängenden Pole die Verbindung dieser Pole am Außenumfang aufweist, sind damit auch vorzugsweise gehäuselose Motoren realisierbar. Sowohl im Rückschlußjoch als auch bei den Blechlamellen selbst sind Kühlvorrichtungen für den Betrieb des Elektromotors vorgesehen. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Kühlkanäle und/oder oberflächenvergrößernde Maßnah men des Blechpakets.

Die Blechpakete sind in einer weiteren Ausführungsform in axiale und/oder kreissegmentähnliche Pakete unterteilt. Damit vereinfacht sich die Herstellung speziell großer Elektromoto ren.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im fol genden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines sternförmigen Blechpa kets eines Stators,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines stern förmigen Blechpaket eines Stators,

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht des Blechpa kets,

Fig. 4 eine weitere perspektivische Teilansicht des Blechpakets.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines symmetrischen sternförmi gen Blechpakets 1 eines Stators. Sternförmig angeordneten Po le 2 einer Blechlamelle 6 sind an ihren Polschuhen 3 in Um fangsrichtung durch Stege 4 verbunden und schließen dabei mit den Polschuhen 3 bzgl. einer einem Rotor zugewandten Seite bündig ab. Die Anordnung der Stege 4 ist auch radial weiter außen denkbar, so daß Nutschlitzansätze dem Rotor zugewandt sind. Ebenso entspricht vorzugsweise das Material der Stege dem der Polschuhe 3.

Einzelne Pole 7 sind auch durch magnetische oder amagnetische Klammern verbindbar.

Polschäfte 5 sind nach außen hin vorzugsweise dachförmig 10 ausgeführt, um so einen Wärmeschrumpfprozeß in ein nicht nä her dargestelltes Rückschlußjoch zu ermöglichen und zu er leichtern und damit ein Verdrehen des sternförmigen Blechpa kets 1 des Stators zu verhindern. Für Schrumpf-, oder Preß sitze sind die Polschäfte 5 radial nach außen derart geformt, daß eine formschlüssige Verbindung mit dem Rückschlußjoch entsteht. Zur Befestigung des sternförmigen Blechpakets 1 ei nes Stators ist auch eine Drehschnappverbindung des sternför migen Blechpaket 1 im Rückschlußjoch möglich. Vorzugsweise sind dabei die Außenseiten der Polschäfte 5 ansatzweise kon vex, vorzugsweise kreisbogenförmig ausgebildet, so daß das Rückschlußjoch durch diese Verbindung nur im elastischen Be reich verformt wird.

Durch Blechlamellen 6, die an den Polschuhen 3 in Umfangs richtung verbunden sind, wird eine Vorabausrichtung der ein zelnen Pole 7, die sich axial jeweils dazwischen befinden, auf dem Montagedorn erreicht. Durch Zwischenschalten derarti ger, in Umfangsrichtung durch Blechlamellen 6 mit zusammen hängenden Polschuhen 3 kann im Blechpaket 1 eines Stators in vorgebbaren Abständen eine Zwischenausrichtung erreicht wer den, so daß die Gesamtausrichtung des Blechpaket 1 optimiert wird. Eine Fixierung der Blechlamellen 6 des Blechpakets 1 erfolgt durch Vergießen und/oder Tränken.

Fig. 1 zeigt außerdem die vorzugsweise kreisähnlichen Ein drückungen 8 bzw. Vorsprünge 9 an einer Blechlamelle 6 mit zusammenhängenden Polschuhen 3.

Fig. 2 zeigt in perspektivische Darstellung das Blechpaket 1 des Stators die sternförmig Schichtung der Blechlamellen 6. Dabei ist in einem Teilschnitt einiger sternförmig angeordne ter Blechlamellen 6 die Schichtung zu sehen. Es greifen die Eindrückungen 8 und Vorsprünge 9 einzelner Blechlamellen 6 ineinander, so daß ein dicht gepacktes radial unbewegliches Blechpaket 1 des Stators entsteht. Eine Weiterverfestigung des Blechpakets 1 entsteht durch Einfügung einzelner Blechla mellen 6 mit zusammenhängenden Polschuhen 3. Durch Vergießen und/oder Tränken des Blechpakets 1 erfolgt eine zusätzliche Fixierung.

Die prinzipielle Schichtung gestaltet sich wie folgt:
An den Stirnseiten des Blechpaket 1 eines Stators befinden sich jeweils in Umfangsrichtung des Stators eine Blechlamelle 6 mit Polen 2 mit zusammenhängenden Polschuhe 3. Dazwischen befinden sich Blechlamellen 6 einzelner Pole 7, die in einem vorgebbaren axialen Abstand von vorzugsweise fünf Blechen durch eine Blechlamelle 6, die radial zusammenhängende Pol schuhe 3 aufweist, versteift werden. Pro Pol 2, 7 sind auch mehrere Eindrückungen 8 oder ein Wechsel von Eindrückungen 8 und Vorsprüngen 9 auf jeder Seite möglich, um so das Blechpa ket 1 des Stators radial zu fixieren. Die geometrische Form des Eindrucks 8 bzw. der Vorsprünge 9 spielt dabei eine un tergeordnete technische Rolle und richtet sich u. a. wirt schaftlichen und technischen Gesichtspunkten des Herstel lungsverfahrens. Es sind ebenso andere Verbindungen der Blechlamellen 6, wie z. B. hakenähnliche Verbindungen möglich.

Fig. 3 zeigt in einer perspektivischen Teilansicht des Blech pakets 1 des Stators die genauere Schichtung eines derarti gen Blechpakets 1, wobei der Wechsel der unterschiedlichen Blechlamellen 6, d. h. Pole 2 mit Stege 4, als auch einzelne Pole 7 deutlich erkennbar ist.

Fig. 4 zeigt in einer weiteren perspektivischen Teilansicht des Blechpaket 1 des Stators aus Sicht der Ständerbohrung die Ausbildung der Stege 4. Es sind demnach sowohl Verbindungen der Polschuhe 3 möglich, die bzgl. der Ständerbohrung eine radiale Zurücksetzung der Stege 4 nach außen zulassen, als auch einen bündigen Abschluß mit der Ständerbohrung aufwei sen. Je nach Montageverfahren, bietet sich die eine oder an dere Möglichkeit der Verbindungen der Polschuhe 3 an.

Claims

1. Elektromotor, der folgende Merkmale aufweist:

a) mindestens ein durch aufeinandergeschichteten Blechlamel len (6) gebildetes Blechpaket (1) eines Stators,
b) aus mechanischen einzelnen Polen (7) und in Umfangsrich tung des Stators zusammenhängenden Polen (2) bestehende Blechlamellen (6), mit zumindest einem Polschaft (5) und wenigstens einem einem Rotor zugewandten Polschuh (3),
c) Eindrückungen (8) der Blechlamellen (6) derart, daß die entgegengesetzten Seiten der Blechlamellen (6) Vorsprünge (9) aufweisen und dadurch die Blechlamellen (6) durch In einandergreifen ihrer Eindrücke (8) und Vorsprünge (9) das Blechpaket (1) des Stators bilden,
d) Wicklungen der mechanischen Pole (2, 7) des Blechpakets (1) des Stators,
e) Stege zwischen den Polen (2), die die zusammenhängenden mechanischen Pole (2) in Umfangsrichtung verbinden,
g) axiale Zusammensetzung der Blechlamellen (6) des Blechpa kets des Stators weist einen vorgebbarer Wechsel von Polen (2) mit Verbindungssteg und Polen (7) ohne Verbindungssteg auf.

2. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Blechlamellen (6) einer axialen ersten und letzten Schicht des Blechpakets (1) des Stators Verbindungs stege aufweisen.

3. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein derartiges Blechpaket (1) in ein äußeres Rückschlußjoch ein setzbar ist.

4. Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radial nach außen weisen den Polschäfte durch eine form-, kraft-, oder stoffschlüssige Verbindung, oder eine Kombination dieser Verbindungsarten im Rückschlußjoch fixiert sind.

5. Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets eines Stators nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Herstellung der mechanischen einzelnen Pole (7) und/oder der in Umfangsrichtung zusammenhängenden Pole (2) durch Stanzen im Folgeschnittwerkzeug,
b) die durch Stanzen gebildeten Blechlamellen (6) werden in einer vorgebbaren Reihenfolge paketiert,
c) die nach außen und/oder innen im wesentlichen radial ab stehenden Polschäfte werden durch vorab gewickelte Spulen bestückt,
d) das gesamte Blechpaket (1) des Stator wird vergossen und/oder getränkt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechpaket (1) des Sta tors in ein Rückschlußjoch eingesetzt wird.