DE2162231A1

DE2162231A1 - Schichtstruktur mit einem darauf gebildeten Isolierteil und Verfahren und Einrichtung zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2162231A1
Application number: DE19712162231
Authority: DE
Inventors: Ralph Edward Fort Wayne Ind. Church (V.StA.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-12-17
Filing date: 1971-12-15
Publication date: 1972-07-13
Also published as: JPS4712672A; DE2162231C2; GB1382056A; FR2118184A1; AU473328B2; AU3684071A; JPS5829705B2; US3709457A; GB1382055A; JPS52135001A; IT943938B; FR2118184B1

Description

1 River Road
SCHENECTADY, N.Y./U.S.A.

Schichtstruktur mit einem darauf gebildeten Isolierteil und Verfahren und Einrichtung zu ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrische Vorrichtungen mit einer oder mehreren gewickelten Spulen. Insbesondere betrifft die Erfindung Vorrichtungen der Art, die mit einem Isolierteil versehen sind, der auf einer Iamellierten, die Wicklung aufnehmenden Struktur gehalten ist, sowie Einrichtungen und Verfahren zur Herstellung derartiger Vorrichtungen und in diesen verwendbaren Strukturen. Die Erfindung wird im einzelnen und genauer in Verbindung mit elektrischen Motoren beschrieben.

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Viele relativ billige Elektrokleinmotoren mit Bruchteilen einer Pferdestärke sind normalerweise mit einem im allgemeinen U-förmigen lameliierten bzw. geschichteten Jochabschnitt versehen, der in der Einbuchtung des TJ eine den Rotor aufnehmende Bohrung aufweist, wie es beispielsweise in den US-Patenten 3014 140 und 3 024 377 beschrieben ist.

Da die allgemeinen Typen der in diesen US-Patenten beschriebenen Motorkonstruktion in der Technik bekannt sind, wird hier eine weitere detaillierte Beschreibung der allgemeinen Merkmale und Charakteristiken derartiger Motoren nicht gegeben; die Offenbarung dieser Patente wird jedoch durch diese Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.

Es ist allgemein anerkannt, daß Mittel vorgesehen sein müssen, um eine aus einer oder mehreren Spulen gebildete Motorwicklung gegenüber der die Wicklung aufnehmenden Motorstruktur zu isolieren. Verschiedene in der Vergangenheit verwendete Lösungen und Techniken umfassten die Anordnung eines Isoliermaterials um ausgewählte Abschnitte der die Spule aufnehmenden Struktur herum und beinhalteten in einigen Fällen Mittel, um die Spulenwindungen auf der die Spule aufnehmenden Struktur in die richtige Lage zu bringen.

Bei den in dem US-Patent 3 270 227 gezeigten und beschriebenen Motoren kann eine "integrale Isolation" auf der die WickLung aufnehmenden Struktur angeordnet werden, um für ein Isolationssystem gegen Masse oder Erde zu sorgen. Es können auch geeignete wärmehärtbare Kunstharze verwendet

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werden, um einen Überzug für die Wicklung zu bilden, ein äußeres Isolationssystem für die Wicklung zu liefern und auch die Wicklung auf der die Spule aufnehmenden Struktur fest und starr zu haltern.

In anderen Lösungen kann die Isolation gegen Masse oder Erde durch ein Isolierband oder durch einen ausgehärteten Überzug aus wärmeempfindlichem Material gebildet sein, das durch Bestreichen oder Eintauchen aufgetragen wird. Alle diese Lösungen haben sich jedoch in der tatsächlichen Ausführung als relativ teuer erwiesen.

Bei jedem dieser Lösungsvorschläge müssen gewisse Mittel vorgesehen sein, um ein Paket von Lamellen oder Blechen zusammenzuhalten, zumindest bis die Masse-Isolierung auf dem Blechpaket dauerhaft ausgebildet ist. Verschiedentlich sind für diesen Zweck Schweissraupen oder Nieten verwendet worden. Dies wiederum hat zu erhöhten Herstellungskosten und. im allgemeinen zu größeren Kernverlusten während des Motorbetriebes beigetragen.

Zu einer weiteren Lösung, die bisher bei Kleinmotoren mit Bruchteilen einer Pferdestärke verwendet wurde, gehörte die Verwendung eines Spulenkörpers, der aus einem, zwei oder mehreren gegossenen Teilen hergestellt wurde, die aui einem langgestreckten Blechpaket zusammengehalten wurden. Das US-Patent "3 189 772'zeigt einen dieser Lösungswege.

Die Verwendung vorgeformter isolierender Spulenkörper oder Teilen davon ist häufig aus wirtschaftlichen Gründen erstrebenswert. Aber auch diese Lösung befriedigt nicht vollständig. Wenn ochichtpakete aus Blechen bzw. Lamellen mit

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, nicht gleichförmigen Abschnitten hergestellt werden* indem diese beispielsweise vergrößerte Endabschnitte oder vergrößerte Abschnitte zwischen den Blechenden aufweisen (wie es beispielsweise deutlich in dem TJS-Patent 3 024 377 angegeben ist), führt die Verwendung.eines Körpers mit einer Hülse, die eine über die vergrößerten Abschnitte passende Bohrung aufweist, zur Bildung großer Lüftspalte zwischen dem Blechpaket und dem Spulenkörper. Dies wiederum verkleinert die Wärmeübergangsgeschwindigkeit von der Wicklung auf das Blechpaket und setzt die magnetische Hußdichte herab, die während der Erregung der Wicklung in den Blechen bzw. Lamellen induziert wird«

Aber selbst wenn im großen und ganzen rechtwinklig geformte Bleche verwendet werden,um die die Spule aufnehmende Struktur des Motors zu bilden (wie es beispielsweise in dein US-Patent. 3 189 772 vorgeschlagen wird), treten trotzdem zwischen dem Kern und dem Spulenkörper Luftspalte infolge der Toleranzen auf, die vorgesehen sein müssen, damit sichergestellt ist, daß ein Spulenkörper leicht auf einem-geschieh«-' teten Kern angebracht werden kann. Dieses Problem wird durch die relativ großen Unterschiede verstärkt, die während der Herstellung eines geschichteten Kerns auftreten» Dies tritt insbesondere in denjenigen Fällen auf, in denen die -tileche bzw. Lamellen zusammengeklebt werden. Dieser Lösungsvorschlag ist auch teuer, da die Spulenkörper vorgeformt, gehandhabt und dann auf dem Blechpaket angebracht werden müssen. Darüber hinaus sollten normalerweise trotzdem gewisse Mittel angewendet werden, um die Schichten vor einem Aufschieben des Spulenkörpers zusammenzuhalten.

Nachdem dann ein Spulenkörper auf das Blechpaket aufgescho-

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ben ist, werden Mittel, wie zum Beispiel ein Klebemittel oder ein durch Lackierbehandlung aufgetragener Lack verwendet, um den Spulenkörper an dem Blechpaket zu befestigen.

Auch wenn die vorstehend genannten Probleme insbesondere anhand von Kleinstmotoren erörtert wurden, so sei darauf hingewiesen, daß diese Probleme auch bei der Herstellung anderer Vorrichtungen auftreten können. Somit wird deutlich, daß die Lösung dieser und anderer Probleme besonders erstrebenswert sein würde.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel schafft die Erfindung eine die Wicklung aufnehmende Struktur, die ein die Wicklung aufnehmendes Paket bzw. eine entsprechende Schichtung aus magnetischen Lamellen mit einem Isolierteil aufweist, der an Ort und Stelle auf dem Blechpaket und in inniger Berührung mit ausgewählten Flächen -des Blechpaketes gebildet wird. Mit dem hier verwendeten Begriff "Wicklung" ist gemeint, daß eine oder mehrere Spulen eingeschlossen sein sollen, die jeweils eine oder mehrere Windungen eines einen elektrischen Strom leitenden Leiters einschließen sollen. Entsprechenderweise soll mit "die Wicklung aufnehmend" eine Struktur beschrieben werden, die zur Halterung oder sonstiger Aufnahme einer oder mehrerer Wicklungen verwendet werden kann, wobei es ohne Bedeutung ist, ob diese in Reihe oder parallel geschaltet ist und ob eine oder mehrere Wicklungen induktiv gekoppelt sind oder nicht.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das nun kurz beschrieben wird und in dem viele der Vorteile der vorliegenden Erfindung gesehen werden, hat ein Blechpaket eine unre-

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gelmäßige Form oder Konfiguration und ist mit einem an Ort und Stelle gebildeten Isolierteil zusammengehalten. Darüber hinaus weist der Isolierteil Mittel in Form von zwei "Bordwänden" oder Flanschen auf, um eine Wicklung in der gewünschten Lage auf der Struktur zu halten. Beide Flansche besitzen wenigstens einen Sammelraum zur Aufnahme und zum Schutz der Wicklungsenden.

Die Gesamtabmessung der isolierten Struktur ist fest und die Dicke des Isoliermaterials neben einem Stirnblech ist ebenfalls fest. Die Höhe des Blechpaketes ist jedoch von Paket zu Paket variabel und die Dicke des Isoliermaterials neben dem anderen Stirnblech kompensiert die Abweichung der Blechpakethöhe gegenüber einem vorbestimmten Maximum einer zulässigen Pakethöhe.

Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung werden ein verbessertes Verfahren und eine Einrichtung zur Verwendung bei der Ausbildung eines Isolierteiles an Ort und Stelle neben ausgewählten Oberflächen eines Stapels bzw. Paketes von die Wicklung aufnehmenden Blechen bzw. Lamellen beschrieben. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gehört zu diesem Verfahren, daß ein Blechpaket in einem Gießraum angeordnet und das Paket unter Druck mit einer für diesen Zweck ausgewählten Kraft gegen eine Führungsfläche oder einen Anschlag gehalten wird, während die den geschlossenen Raum bildenden Gußformteile mit einer die Gußform schließenden Kraft zusammengehalten werden. Diese Kraft ist von der auf das Blechpaket innerhalb des Gießraumes ausgeübten Druckkraft im wesentlichen unabhängig und von dieser getrennt. Danach wird ungehärtetes Isoliermaterial in den geschlossenen Raum gegeben und ausgehärtet. Anschließend werden das

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Blechpaket lind ein darauf an Ort und Stelle gebildeter Isolierteil als eine einheitliche Struktur herausgenommen. Eine Einrichtung, die bei der Ausführung der Erfindung verwendet werden kann, umfaßt in einem Ausführungs-"beispiel eine Gußform mit zahlreichen Gußformteilen, die relativ zueinander bewegbar sindium einen geschlossenen Raum zu bilden, sowie Antriebsmittel zum Öffnen und Antriebsmittel zum Öffnen und Schließen der Gußform. "Ferner sind Kittel vorgesehen, um ein Blechpaket mit einer Pakethöhe innerhalb eines vorbestimmten pakethohenbereiches anzuordnen. Die Gußform enthält weiterhin Mittel, um Unterschiede in der Pakethöhe von Paketen, die der Hohlraum aufnehmen kann, im Verhältnis zu einem darin angeordneten Blechpaket zu kompensieren* In einem Ausführungsbeispiel trennt diese Vorrichtung im wesentlichen einen Stapel innerhalb des Raumes von den Schließkraften der Gußform und weist zahlreiche den Stapel haltende und festklemmende' Elemente auf, die über eine Verbindung mit totem Spiel mit einem der Gußformteile verbunden sind*

Die Erfindung wind nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben. In den Zeichnungen sind für identische leile gleiche Bezugszahlen gewählt.

Figur 1 ist eine Vorderansicht, in der einige Teile aufgebrochen dargestellt sind, eines Elektromotors, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpert.

Figur 2 ist eine Seitenansicht des in Fig.1 gezeigten Motors.

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Figur 3 ist eine Darstellung eines die Wicklung aufnehmen-· den Blecbpaketes mit einem an Ort und Stelle gebildeten Isolierteil, der "bei der Herstellung des in Pig« 1 gezeigten Motors verwendet werden' kann,-

Figur 4 ist eine Vorderansicht der in Fig, 3 gezeigten Struktur.

Figur 5 ist eine Stirnansieht der in Fig. 4 gezeigten Struktur.

Figur 6 ist eine Schnittdarstellung nach einem Schnitt entlang der linie VI-Vl in Fig. 4

Figur 7 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig* 6 und unterscheidet sich dadurch^ daß die Pakethöhe der die Wicklung aufnehmenden Schichtungen.kleiner ist als die Pakethöhe der die Wicklung aufnehmenden Schichtungen in Fig. 6

Figur 8 ist eine Darstellung eines weiteren Paketes von die Wicklung aufnehmenden Schichtungen mit einem darauf an Ort und Stelle gebildeten Isolierteil.-

Figur 9 ist eine Vorderansicht der in Fig.- 8 gezeigten Struktur.

Figur 10 ist eine Stirnansicht der in Fig. 9 gezeigten Struktur.

Figur 11 ist eine Darstellung eines weiteren Paketes von die Wicklung aufnehmenden Schichtungen mit einem darauf an Ort und Stelle gebildeten Isolierteil.

Figur 12 iat eine Vorderansicht der in Fig. 11 gezeigten Struktur,

Figur 13 ist eine Stirnansicht der in Fig. 12 gezeigten Struktur.

Figur 14 ist eine Darstellung einer weiteren Struktur, mit einem Paket der die Wicklung aufnehmenden Schichtungen und einem an Ort und Stelle gebildeten Isolierten.

Figur 15 ist eine Vorderansicht der in Fig. H gezeigten Struktur.

Figur 16 ist eine Stirnansicht der Struktur gemäß Fig. 15

Figuren zeigen schematisch eine Einrichtung und die Aus- ^- 18 führung der Erfindung gemäß einem Ausführungsbeispiel; genauer gesagt, ist Fig. 17 eine teilweise im Schnitt dargestellte schematische Ansicht der Einrichtung, 4ie zur Herstellung der in den Figuren 3 bis 7 gezeigten Strukturen verwendet werden kann.

Figur 18 ist eine Darstellung der Einrichtung gemäß Fig. 17, in der ein Paket der 4^ie Wicklung aufnehmenden Schichtungen angeordnet ist, das eine maximale Pakethöhe relativ zu einem Bereich von Pakethöhen aufweist, die von der Einrichtung aufgenommen werden köftnen*

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Figur 19 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig. 18 und zeigt ein Paket von die Wicklung aufnehmenden Schichtungen mit einer Pakethöhe, die kleiner als die in Fig. 18 dargestellte Pakethöhe ist.

Figur 20 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig. 18, die aber eine modifizierte Einrichtung zeigt. Diese kann Schichtungen in einem Bereich von .Pakethöhen aufnehmen, deren nominelle Höhe größer

. als diejenige ist, die von der Einrichtung ge

mäß Fig. 18 aufgenommen werden kann.

Figur 21 ist eine schematische Seitenansicht, in der einige Teile aufgebrochen dargestellt sind und zeigt eine Anordnung zum Einführen von Isoliermatenal in einen geschlossenen Hohlraum in die Einrichtung gemäß Fig. 18.

Figur 22 ist eine Schnittdarstellung nach einem Schnitt entlang der Linien XXII-XXII in Fig. 17.

Zur Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung ist in den Zeichnungen ein elektrischer Motor 10 in Form eiiies Spalwiotors dargestellt. Der Motor 10 enthält üblicherweise einen Stator 11 und einen Rotor 12, wobei der Rotor zwischen zwei gegenüberliegend angeordneten Polflächeijf. angeordnet ist, die sich auf einem HauptjoohabschnittJ-T3 des Stators 11 befinden. Der Rotor wird während des Biitriebes bekanntlich mittels eines magnetischen Flusses aktiviert, der durch Erregung einer elektrischen Wicklung 14 hervorgerufen wird, die auf einem Stapel bzw. einem Paltet von die Spule aufnehmenden magnetischen

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Lamellen gehalten ist. Diese sind zu Darstellungszwecken als ein Kernabschnitt 16 des Stators 1T gezeigt.

Zu Beginn des Betriebes des Motors 10 strömt der Magnetfluß durch den Jochabschnitt 13 hindurch und zwischen die Polflächen. An den freihängenden Enden der Statorpolflächen sind geeignete Kurzschlußspulen angeordnet. Dies kann beispielsweise die Spule 17 sein. Diese Spulen bewirken in bekannter Weise ein Anlaufmoment und ein Drehmoment des Motors.

Stirnrahmen oder Befestigungsarme 18* 19 tragen geeignete Lager für gegenüberliegende Endabschnitte einer Rotorwelle 21. Diese Lager können vorteilhafterweise so ausgebildet sein, wie es beispielsweise in dem US-Patent 3 168 663 beschrieben ist, die aber in den Figuren 1 und 2 durch Ölschutzdeckel 22, 23 verdeckt sind.

Andere strukturelle Einzelheiten des Motors 10, die nicht speziell beschrieben sind, sind wie in dem US-Patent 3 168 663 aufgebaut. Demzufolge wird die Offenbarung dieses US-Patentes durch die Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen. Somit weist der Rotor eine Käfigläuferwicklung auf, die durch geeignete Nuten in einem lameliierten Kern gehalten ist, und der Hauptjochabschnitt 13 des Stators wird von einem Paket magnetischer Bleche gebildet, die durch irgendwelche geeigneten Mittel, wie zum Beispiel die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Nieten 24, 26, 27 und 28, zusammengehalten sind.

Wie aus den Figuren 3 bis 7 in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 hervorgeht, weist die die Wicklung aufnehmende

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.Struktur, die bei der Bildung des Kernabschnittes 16 verwendet wird, einen Isolierteil auf, der an Ort und Stelle auf einem Paket der die Wicklung aufnehmenden Schichtungen bzw. Bleche und in innigem Eingriff mit ausgewählten Flächen des Blechpaketes gebildet wird. In dem Ausführungsbeispiel weist.dieser Isolierteil 30 einen Grundabschnitt 31 auf, der in innigem Kontakt mit den Oberflächen des benachbarten Blechpaketes 32 steht. Dies führt zu einer verbesserten Wärmeabfuhr von der Wicklung und zu verbesserten Streustromcharakteristiken, was im folgenden Teil dieser Beschreibung noch im einzelnen beschrieben werden wird. Ferner umfaßt der Teil 30 zwei vorstehende Elemente, die als Seitenborde der Flansche 33, 34 dargestellt sind und die ein oder mehrere Aufnahmeteile oder Sammelräume für die Wicklungsenden aufweisen können, wie es beispielsweise bei 35 und 36 dargestellt ist. Diese Flansche bilden ferner Mittel zur Halterung der Wicklung 14 in einer gewünschten Lage auf dem Kernabschnitt 16. Ferner wird deutlich, daß auch ein oder mehrere zusätzliche Flansche vorgesehen sein können, um zwei oder mehrere Wicklungen zu trennen, wenn beispielsweise eine Transformatorwicklung auf einem Kernabschnitt zusammen mit einer Motorwicklung angeordnet ist. In dem Motor 10 werden nach der Anordnung der Wicklung auf dem Kernabschnitt 16 Mittel in Form eines elektrischen Isolierbandes 37 verwendet, um die äußeren Windungen der Wicklung zu schützen.

Neben anderen besteht bei der Struktur gemäß Fig. 3 insbesondere der eine Vorteil, daß Nieten, Schweißungen oder , andere Befestigungsmittel zum Zusammenhalten der Bleche bzw. Lamellen 32 als ein geschichtetes Paket vermieden werden, * da der an Ort und Stelle gebildete Isolierteil als ein Be-

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festigungsmittel zum Zusammenhalten der Bleche 32 dient. Neben der Vermeidung der Arbeit, die mit dem Schweißen oder Befestigen von Nieten an den Blechpaketen verbunden ist, eliminiert die Verwendung des Isolierteilea 30 als ein Befestigungsmittel für den Stapel auch das Erfordernis, den effektiven magnetischen Querschnitt eines geschichteten Kernes zu verkleinern, wie es bei der Verwendung von Nietlöchern oder Ausrichtungsnuten entlang oder durch das Blechpaket hindurch auftreten würde. Somit wird bei Ausnutzung des Vorteiles, das Blechpaket mit dem Isolierteil 30 zusammenzuhalten, die Magnetflußkapazitat eines gegebenen Paketes im Vergleich zum Leistungsvermögen des gleichen Paketes mit hindurchführenden Nietlöchern verbessert.

Um eine Grundlage für die Bewertung dieses Vorteiles zu schaffen, wurde eine Untersuchung der SättigungsCharakteristiken eines Kernabschnittes, der entsprechend der in den Figuren 3 bis 6 gezeigten Struktur 16 aufgebaut war, einer ähnlichen Struktur mit darin befindlichen Nietlöchern und schließlich einer weiteren Struktur angestellt, die gemäß der bekannten Ausführung angeordnet war.

Bei den Strukturen, die dem Ausführüngsbeispiel gemäß Fig. 3 entsprechen, wurde ein Blechpaket 32 mit einer Pakethöhe von etwa 12,7 mm (1/2 Zoll) zusammengesetzt. Es wurden Eisenbleche verwendet, die jeweils eine Dicke von etwa 0,635 mm (0,025 Zoll) aufwiesen. Die Wicklung in dieser Versuchsstruktur umfaßte 1800 Windungen eines Kupferdrahtes mit einem Durchmesser von 0,2032 mm (0,0080 Zoll). In den Blechen waren keine Nietlöcher ausgebildet und ein an Ort und Stelle gebildeter Isolierteil hielt das Blechpaket zusammen. Die Versuchsergebnisse für diesen Strukturtyp

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sind in der mit "Type III" bezeichneten Spalte der unten folgenden Tabelle I aufgeführt.

Die mit "Type II" bezeichnete Spalte in Tabelle I enthält Werte, die empirisch erhaltenen Werten für eine ähnliche Konstruktion wie die mit "Type III" bezeichnete Struktur entsprechen, mit der Ausnahme, daß in dem Blechpaket von 12,7 mm (1/2 Zoll) zwei Nieten aufnehmende Durchgänge mit einem Durchmesser von etwa 3 mm (1/8 Zoll) vorgesehen waren. Diese Durchgänge erstreckten sich durch das Paket hindurch und waren in einem gegenseitigen Abstand von etwa 25,4 mm (1 Zoll) und in einem Abstand von etwa 12,7mm (1/2 Zoll) von den Ausrichtungswegen angeordnet, die den in Fig. 3 gezeigten Ausrichtungsvertiefungen 39»41 entsprechen. Es wurde ein dem Teil 30 ähnlicher, an Ort und Stelle gebildeter Isolierteil verwendet, um das Blechpaket gemäß Type II zusammenzuhalten, und die Struktur wurde mit 1800 Windungen eines Kupferdrahtes mit einem Durchmesser von 0,2032 mm (0,0080 Zoll) bewickelt.

Ferner wurden !Ergebnisse von einem anderen Konstruktionstyp erhalten, der als "Type I" in Tabelle I bezeichnet ist. In dieser Anordnung wurde ein Blechpaket von 12,7 mm. (1/2 Zoll), das dem Typ II-Paket ähnlich war, mit Stahlnieten von etwa 3 mm (1/8 Zoll) Durchmesser zusammengehalten, so daß die Nietlöcher im wesentlichen mit ferromagnetischem Material ausgefüllt waren. Dieses Blechpaket wurde dann mit einem Überzug einer "integralen Isolation" versehen, wie es vorstehend bereits angegeben wurde. Anschließend wurde eine Wicklung, die den für die Versuchsproben des Typs II und III vorgesehenen Wicklungen ähnlich war, auf den Vorrichtungen gemäß dem Typ I angebracht.

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Um während des Versuches Veränderungen zu vermeiden, wurde eine spezielle magnetische Struktur verwendet, um einen kontinuierlichen Magnetkreis durch die Kernabschnitte hindurch zu bilden.Diese spezielle magnetische Struktur umfaßte einen 12,7 mm (1/2 Zoll) hohen Stapel von im allgemeinen C-förmigen Blechen, mit dem jedes Versuchspaket während des Versuches zusammengebaut wurde, um variable Ergebnisse zu vermeiden, die anderenfalls infolge von .Veränderungen zwischenjden Rotoren, dem Luftspalt zwischen Rotor und Stator und Statorveränderungen in einer tatsächlichen Motorkonstruktion, aufgetreten sein könnten.

Die Versuche wurden in folgender Weise durchgeführt: Für jeden durchgeführten Versuch wurde einer der bewickelten Kernabschnitte mit der speziellen magnetischen Versuchsstruktur verbunden und die Enden der Wicklungen wurden an eine 60 Hz-Quelle angeschlossen.

Vier verschiedene Spannungswerte wurden angelegt und die Größe des Leistungseinganges in die Spulen wurde für jede Spannung in Watt gemessen. Die Versuchsspannungen waren 90 Volt, 115 Volt, 130 Volt und HO Volt. Es wurden verschiedene Ablesungen vorgenommen und das Ergebnis der EingangsIeistung für jede der untersuchten gewickelten Strukturen aufgenommen. Diese Ergebnisse wurden dann als Punkte einer graphischen Darstellung aufgetragen und die aufgetragenen Punkte wurden durch Kurven verbunden, wobei in der graphischen Darstellung die Spannung als Ordinate und die Leistungsaufnahmen als Abszisse aufgetragen wurden. Aus diesen Kurven entnommene Messwerte für Spannungswerte von90, 115, 130 und 140 Volt sind in der folgenden Tabelle I angegeben.

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1.15	1 .05	1	.00
1.95	1.90	1	.65
2.8	3.25	2	.25
3.75	5.50	2	.75

- 16 Tabelle I

Angelegte Spannung Eingangsleistung ( Watt ) bei 60 Hz ( Volt ) Type I Type II Type III

Da das obige Ergebnis unter Verwendung eines speziellen Magnetkreises erhalten wurde, kann das Ergebnis verständlicherweise nicht exakt mit einem tatsächlichen Motorleistungsvermögen verglichen werden. Es. wird jedoch angenommen, daß das Ergebnis die relativen Sättigungs charakteristikein der die vorliegende Erfindung in einer bevorzugten oder abgewandelten Ausführungsform verkörpernden Motoren und der Motoren üblicher Bauart unter Verwendung von Strukturen gemäß dem Typ I genau/ wiedergeben.

Aus einer Betrachtung der Ergebnisse in Tabelle I wird deutlich, daß,, wenn die Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform (Type III) ausgeführt wird,, eine kleinere Eingangsleistung erforderlich sein würde, um etwa die gleiche Flußdichte in dem Magnetkreis zu erzeugen, als sie für eine mehr konventionelle Konstruktion gemäß der Type I notwendig sein würde. Mit anderen Worten führt also, wenn alle anderen Variablen konstant gehalten werden, die Anordnung gemäß Type III zu einem effizienteren Betrieb. Weiterhin scheinen bei Betriebsspannungen von 115 Volt und weniger die Konstruktionen gemäß Type II, mit einem begrenzten

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Flußpfad, genauso effizient im Betrieb zu sein wie die konventionelle Type I mit genieteter Anordnung. Es wird angenommen, daß der Grund hierfür darin liegt, daß der Effekt des beschränkten Flußpfades in der Konstruktion gemäß Type II durch Wirbelstromverluste in den Nieten und durch die Nietung hervorgerufene innere Beanspruchungen ausgeglichen wird, die die Hysterese-Charakteristiken der Kerne gemäß Type I beeinflussen.

Obwohl die Vorrichtungen zur Aufnahme der Wicklungsenden in Form der Endkammern 35, 36 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es beispielsweise in den Figuren 1 bis. 7 dargestellt ist, gezeigt worden sind, können derartige Aufnahme fas sungen auch weggelassen und die Enden der Spuflen in konventioneller Weise angeschlossen werden, indem beispielsweise die Wicklungöleiter an externen Leiterdrähten angelötet oder auf andere Weise mit diesen verbunden werden. Wenn die Kammern bzw. Sammelräume . .

für die Wicklungsenden jedoch vorgesehen sind, ist es auch wünschenswert, Durchgangskanäle zur Aufnahme der Windungsleiter zu schaffen. Derartige Durchgänge sind bei 42, 43 dargestellt. Die inneren Wicklungsleiter können dann in der Weise in diesen Durchgängen angeordnet werden, daß ein Kontakt zwischen dem innersten Wicklungsleiter und den äußeren Schichten der Windungen vermieden wird.

Neben der Tatsache, daß ein an Ort und Stelle gebildeter Isolierteil das Erfordernis und die Unkosten für Nieten oder andere Befestigungsmittel vermeidet, schafft dieser die weiteren Vorteile, daß die relativ großen Unkosten für eine Inspektion und Reparatur von "integralen Isolations-" Überzügen eliminiert werden. Im Vergleich zu vorgeformten Wicklungskörpern vermeidet ein an Ort und Stelle gebildeter

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Isolierteil ferner das Erfordernis, daß getrennte, vorgeformt te Körperelemente gehandhabt werden müssen. Bei Blechen bzw.. Schichtungen 32 in der Form von "Hundeknochen" wird auch die Verwendung von getrennten Seitenborden vermieden. Darüber hinaus greift der an Ort und Stelle gebildete Isolierteil 30 an ausgewählten Oberflächen des Isolierpaketes 32 an (wodurch Luftspalte zwischen dem Spulenkörper und dem Kern vermieden werden) und scheidet die Blechpakethöhe als eine kritische Herstellungsabmessung aus.

Tatsächlich können, wie im folgenden noch ausführlicher beschrieben werden wird, Blechpakete, die bis zu nur plus oder minus eine Blechdicke einer nominellen Pakethöhe aufgeschichtet sind, in der Ausführung der Erfindung wirtschaftlich genutzt werden.

Ein zulässiger Bereich in den Pakethöhen von Blechen mit einer nominellen Dicke von etwa 0,635 mm (0,025 Zoll) ist schnell durch einen Vergleich der Figuren 6 und 7 verdeutlicht. In diesen Figuren ist die Gesamtabmessung OA einer die Wicklung aufnehmenden isolierten Struktur vorgewählt und fest. Darüber hinaus ist auch die minimale gewünschte Isolationsdicke für ein gegebenes Isoliermaterial fest. Jedochlkann die tatsächliche Pakethöhe eines Blechpaketes für eine Anordnung mit gegebener nomineller Pakethöhe innerhalb eines Höhenbereiches variieren, wobei der zulässige Bereich zwischen den oberen und unteren Pakethöhengrenzen vorzugsweise etwas mehr als zwei Siechdicken beträgt.

Figur 6 zeigt ein Paket mit einer tatsächlichen Pakethöhe Hl und einer Wanddicke Tl aus Isoliermaterial, die wenigstens gleich der minimalen gewünschten Isolationsdicke t ist.

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Aus der Betrachtung von Pig, 6 wird deutlieh, daß die tatsächliche isolationswanddicke Tl (gemessen entlang einer Messlinie in der Ebene von EIg. 6 und über das Blechpaket) im wesentlichen gleich (d.h. mit normalem Messfehler) der Gesamtabmessung QA minus der Summe der vorgewählten Dicke t und der tatsächlichen Pakethöhe Hl ist. Ferner ist die tatsächliche Isolationswanddicke entlang der gleichen Messlinie im wesentlichen gleich einer vorgewählten Solldicke plus der Differenz zwischen der tatsächlichen Pakethöhe des Blechpaketes und einer vorgewählten maximalen zulässigen Pakethöhe. In dem speziellen Fall der Struktur gemäß Fig. 6 ist die Pakethöhe Hl des Blechpaketes so dargestellt worden, daß sie etwa gleich der maximalen zulässigen Pakethöhe ist und demzufolge die Differenz dazwischen etwa Null sein würde.

In Fig. 7 wurde die tatsächliche Blechpakethöhe H2 so ausgewählt, daß sie etwa eine minimale annehmbare Pakethöhe und demzufolge die untere Grenze eines akzeptablen Pakethöhenbereiches wiedergibt. In diesem Beispiel würde die Dicke T2 der Isolationswand entlang einer vertikalen Messlinie in Fig. 7 nahe einem maximalen Sollwert liegen. Die Beziehungen zwischen den Messwerten H 2, T2, OA und t würden jedoch die gleichen bleiben wie die oben angegebenen Beziehungen zwischen den Messwerten Hl, TT, OA und t, die in Fig. 6 gezeigt sind. Durch die Festlegung und Einhaltung dieser Dimensionsbeziehungen wird nunmehr deutlich, daß eine Gruppe von Schichtungen mit einer Pakethöhe, die nahe einer gewünschten Nominalpakethöhe liegt, schnell zusammengeschichtet bzw. aufgestapelt werden kann und daß somit die Unkosten vermieden werden, die bei dem Versuch entstehen würden, eine feste, vorbestimmte Anzahl von Blechen bzw.

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Lamellen zu einer präzisen Schichthöhe aufzustapeln.

Die Art und Weise sowie das Verfahren, durch die die bevorzugten Anordnungen in der Praxis schnell und wirtschaftlich erreicht werden können» werden im folgenden in Verbindung mit den Fig« 17 bis 22 im einzelnen erläutert. Zunächst wird jedoch eine kurze Beschreibung der in den Fig* θ bis 16 gezeigten strukturellen Anordnungen gegeben.

In den Fig. 8 bis 10 let ein Paket 44 aus Blechen bzw. Lamellen 46 mit einer im allgemeinen rechtwinkligen Konfiguration anstatt einer ^Mttundeknoohen^ll-Konfiguratiön mit einem an Ort und Stelle gebildeten Isolierten gezeigt« der ein Masse- bzw. Grundisolationssegment 47 und ein Paar Seitenborden 48, 49 aufweist. Jedes dieser Seltenborde besitzt Bammelräume zur Aufnahme der Enden der Wioklungsleiter und der daran angeschlossenen Außenleiter. Diese Saffimelräume sind mit den Bezugszahlen 51, 52, 53 und 54 bezeichnet. Ferner sind Spulenleiter aufnehmende Durchgänge oder Nuten 56 bi» 59 enthalten, die für den gleichen Zweck wie die in Fig. 3 gezeigten Durchgänge oder Nuten 42, 43 verwendet werden können.

DidAufnähmeräume 51 bis54 sind mit unterschiedlich bemessenen Öffnungen an entgegengesetzten Stirnflächen 61, 62 des Absohlußblookes 63 bzw. Enden 64, 66 des Abschlußblokkes 67 versehen. Beispielsweise ist der Aufnähmeraum 51 mit einem ersten Durchmesser entlang einem ersten Segment 68 und mit einem zweiten, größeren Durchmesser entlang einem zweiten Segment 69 gezeigt. Es wird Jedoch deutlich, daß das beabsichtigte Ergebnis auch dadurch herbeigeführt werden könnte, daß eine leicht konische Innenfläche des AUf-

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nahmeraumes vorgesehen ist. Indem die Aufnahmeräume mit einer unterschiedlichen Konfiguration versehen werden, wenn man von den beiden Enden der Abachlußblöoke her sieht, können die Aufnahmeräume und Blöcke dazu verwendet werden, eine Entlastungaeinriohtung hinsichtlich me- · chanischer Beanspruchungen für die Verbindung zwisohen einem Wicklungsleiter und einem Außenleiter zu bilden.

Beispielsweise kann ein Außenleiter durch den Abschnitt 61 des Aufnahmeraumes 51 eingeführt und durch den größeren Abschnitt 69 des Aufnahmeraumes hindurchgezogen werden. DeiJAußenleiter kann dann durch eine übliche Lötverbindung oder ein gekröpftes Verbindungsglied an einen Wicklungsleiter angeschlossen werden. Die Verbindung würde dann in den Bereich 69 zurückgezogen werden und, da die Verbindung in dem verengten Teil des Aufnahmeraumdurchgangea zu liegen kommt, würden das Verbindungsglied und der Außenleiter in ihrer Lage gehalten, und der Wicklungsieiter würde von Beanspruchungen entlastet, die anderenfalls durch Ziehen an dem Außenleiter auf ihn ausgeübt würden.

Obwohl in den Pig. θ bis 10 nur vier Aufnahmeräume dargestellt sind, könnten auch drei oder mehr Aufnahmeräume in der Nähe jeder Ecke von jedem der Seltenborde 48, 49 vorgesehen seitn, um wenigstens 24 getrennte Wicklungsverbindungen aufzunehmen*.Dies könnte beispielsweise dann nützlich sein, wenn das Paket der die Wicklung aufnehmenden Bleche als Kernabeohnitt eines Motors mit mehreren Drehzahlstufen verwendet wird, der zahlreiche Wieklungsabeohnitte braucht. Andere Anwendungen würden der Kernabeohnitt eine· Traneformatora oder eine Kombination von Transformator und Motor der Art sein, wie sie beiepiele-

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weise als Antriebsmotoren und Lampenspeisungen in gewissen Filmprojektoren verwendet werden.

In Pig. 11 ist ein weiteres Ausftihrungsbeispiel dargestellt, in dem ein Paket 70 aus Blechen, die den Blechen 46 in den Pig. 8 bis 10.im wesentlichen identisch sind, mit einem darauf an Ort und Stelle gebildeten Isolierteil angeordnet iet. Der Isolierteil weist Seitenborde 71, 72 mit Aufnahmeräumen 73 und Durchgängen 74 für die Wicklungsleiter auf.

In den Pig. 14 bis 16 ist ein Paket 80 aus einzelnen Blechen, die mit den in den Pig. 1 bis 7 gezeigten Blechen 32 im wesentlichen identisch sind, mit einem an Ort und Stelle gebildeten Isolierteil vorgesehen, der einen ersten Abschnitt 81 aufweist, welcher mit ausgewählten Qberflächenabschnitten des Paketes 80 in inniger Berührung steht. Der Abschnitt 81 hält nicht nur das Paket 80 zusammen, sondern bildet auch einen zuverlässigen und ökonomiechen Massebzw, ßrundisolationateil. Weiterhin sind als Teil des Isolationsteiles Plansche 82, 83 enthalten, wobei die Aufnahmeräume und Durchgänge den in den Pig. 11 bis 13 gezeigten Aufnahmeräumen und Durchgängen 73,74 ähnlich sind.

In Jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele iat einjlsolierteil an Ort und Stelle gebildet und braucht keine Einrichtung zur Justierung der Wicklung aufzuweisen (die beispielsweise als Seitenborde dargestellt sind). Darüber hinaus weist in jedem der Auaführungsbeispiele das dargestellte Blechpaket eine tatsächliche Pakethöhe innerhalb eines vorgewählten Bereiches von Pakethöhen auf, wobei die Dicke von wenigstens einer Wand dee Isolierteiles variabel ist und während der Herstellung festgelegt wird, um so eine

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vorgewählte GesamthÖhe für die isolierte, die Wicklung aufnehmende Struktur "beizubehalten,.

Der an Ort und Stelle gebildete Isolierteil wurde ferner in jedem der Ausführungsbeispiele dazu verwendet, um ein Blechpaket ohne die Verwendung anderer Paketbefestigungsmittel zusammenzuhalten. Darüber hinaus sind dadurch, daß der Isolierteil an Ort und Stelle gebildet wird, verschiedene Beziehungen eliminiert worden, die sich bisher als kritisch erwiesen haben, aber nur unter großen Unkosten aufrecht zu erhalten waren (wie zum Beispiel die Beziehung der Blechpakethöhe zur Bohrungsabmessung eines vorgeformten Spulenkörpers). Schließlich ist ein weiterer, nun erkennbar werdender Vorteil die Leichtigkeit, mit der ein Isolierteil, der große Unterschiede in den Formen und Größen aufweist, an Ort und Stelle auf einem Blechpaket gebildet werden kann.

Somit erleichtert die vorliegende Erfindung die Erzielung praktisch aller Vorteile, die bisher mit der Verwendung eines vorgeformten Isolierkörpers verbunden waren, während die damit verbundenen Nachteile tatsächlich vermieden werden. Darüber hinaus können die mit den geformten Isolierteilen verbundenen Vorteile nun iii Strukturen realisiert werden, die mit unregelmäßigen Blechen hergestellt werden. Derartige Bleche können also beispielsweise auch die Form e?i-snes "Hundeknoctiens" besitzen.

Anhand der Fig. 17 bis 22 wird nun sowohl ein Verfahren als auch eine Einrichtung zur Ausführung der Erfindung beschrieben. In einem bevorzugten Verfahren und mit der dargestellten Einrichtung wird ein Paket^: dB aus Blechen bzw.

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lamellen 32 in eine Gießeinrichtung 90 gebracht, und ein Isolierteil mit einer vorbestimmten gewünschten Konfiguration wird an Ort und Stelle um das Paket 88 herum in einem geschlossenen Raum gebildet, der durch die Gießeinrichtung begrenzt ist.

Wie in Fig'. 17 gezeigt ist, weist die Einrichtung 90 eine untere Formhälfte 91» die von einem geeigneten Unterteil 92 getragen ist, eine obere Formhälfte 93 und eine Antriebsvorrichtung auf, die einen Presskopf 94 umfaßt, der Über eine Stange 96 durch geeignete Mittel, wie zum Beispiel einen nicht gezeigten Hydraulikzylinder, angetrieben wird, um so die Formhälften 91 und 93 zu öffnen und zu schließen. Die Formhälften 91» 93 bilden einen geschlossenen Hohlbereich. \fenn die Hälften 91» 93 zusammengehalten sind, bilden die Zwischenräume 97»98 einen geschlossenen Hohlraum.

Während des Betriebes der Einrichtung 90 hebt der Kopf 94 die Formhälfte 93 von der Formhälfte 91 ab und ein Blechpaket 88 mit einer Pakethöhe innerhalb eines vorgewählten Pakethöhenbereiches wird zwischen die Ausrichtungsstifte 99 und 101 für die Bleche abgesenkt, wobei die Führungswege 39»41» die am besten aus Fig. 3 ersichtlich sind, mit den Stiften 99» 101 zusammenwirken, um die Bleche auf der Formhälfte 91 auszurichten.

Die Bleche liegen dann an Anschlagmitteln an, die die Auflageflächen 102 umfassen. In der gezeigten Einrichtung führte dies zu einer unteren Isolationswand mit einer Dicke von 0,d1 ram (0,032 Zoll), die der Abmessung t in Fig. 6 entspricht und die als ausreichend befunden wurde/ wenn als Isoliermaterial Nylon verwendet wird. Die räumlichen Be-

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Ziehungen dieser Teile werden am leichtesten deutlich, wenn auf Pig. 17 in Verbindung mit Fig. 22 eingegangen wird. Uachdem ein Blechpaket in die Einrichtung 90 eingebracht ist, wird die obere Formhälfte 93 mit einer vorgewählten Kraft gegen die untere Formhälfte 91 geschlossen. Dabei ruhen Oberflächen 104 aufeinander, um den ungewünschten Austritt von Isoliermaterial aus dem geschlossenen Hohlraum zu verhindern. Bei der Herstellung der isolierten Struktur gemäß Fig. 3 wurden die Formhälften durch eine 30t-Presse geschlossen gehalten, während ein ungehärtetes Polyamidharz bei einer Temperatur von etwa 305⁰O (58O⁰F) unter einem Druck von etwa 850 kp/cm (12 000 pounds per sq. in.) in den geschlossenen Hohlraum gedrückt wurde. Genauer gesagt,. war das Kunstharz kommerziell erhältliches Nylonmaterial. Ein derartiges, leicht erhältliches üylonmaterial wird unter dem Handelsnamen ZYTEL 1OT Kunstharz von der du Pont de Hemours & Co., Inc., vertrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das für die Verwendung gewählte Material irgendein wärmeempfindliches Material sein kann, wie z.B. ein thermoplastisches oder hitzehärtbares, und die benutzte Druckkraft für die Gießform hängt u.a. von den Flächen des Hohlraumes, dem Innendruck in dem geschlossenen Hohlraum, der Viskosität des ungehärteten Gußmaterials und der zulässigen Verbrennungsmenge ab. Alle diese Faktoren sind jedoch dem Fachmann geläufig. Wenn somit ein Material mit geringer Viskosität unter Vakuum in den Gußraum gezogen wird, würde im allgemeinen eine kleinere Formdruckkraft verwendet, als ea bei dem speziellen Material und den Hohlraumdrucken der Fall ist, die oben angegeben sind.

Für eine einfache Beschreibung ist die Formhälfte 91 in der Weise dargestellt worden, daß sie von einem festen Ba-

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sisteil 92 getragen wird. Dieser Basisteil könnte jedoch auch "bewegbar sein und sich aui' einer geeigneten Strecke verschieben, um höhere Produktionsgeschwindigkeiten zu erleichtern. Daneben können auch zahlreiche Hohlgußforrnen oder Formenteile verwendet werden, obwohl nur eine einzige Hohlraumanordnung gezeigt worden ist, um für eine deutliche Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles zu sorgen.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist das Blechpaket im wesentlichen "schwimmend" in dem geschlossenen Grießhohlraum zwischen den die Lage des Paketes bestimmenden Oberflächen 102 und den, das Paket aufnehmenden Vorrichtungen angeordnet, zu denen die Paketklemmstifte 103 gehören. Somit wird das Paket 88 in dem Gießhohlraum durch die gesteuerte Applikation einer Kraft über die Stifte 103 gehalten. Vorzugsweise ist diese Kraft im wesentlichen unabhängig von der Schließ- und Haltekraft der Gußform.

Der Wunsch, die Größe der verwendeten Kraft, durch die das Blechpaket gegen die Auflageflächen in dem geschlossenen Hohlraum gedrüakt wird, zu begrenzen, wird am besten dadurch verständlich, daß gewisse Charakteristiken von geschichteten Kernen in Erinnerung gerufen werden, die dazu benutzt werden, um magnetische Flußpfade in induktiven Geräten zu bilden.

Bekanntlich wird bei einer gegebenen Flußdichte in einem gegebenen geschichteten Magnetkern unter einem festen Leistungseingartg Wärme in dem Kern erzeugt. Diese Erscheinung ist eine der erkennbaren Ergebnisse der unerwünschten Eigenschaft, die als "Kernverlust¹¹ bezeichnet wird. Es ist

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bekannt, daß für eine gegebene Kernkonstruktion in einer gegebenen Applikation erhöhte mechanische Beanspruchungen in der Schichtstruktur des Kernes im allgemeinen den Kernverlust in dieser Konstruktion vergrößern. Die meisten bekannt gewordenen Magnetkernstrukturen sind, vergütet, um Spannungen innerhalb der einzelnen Bleche bzw. Lamellen und/oder der Kernstruktur zu beseitigen. Aus diesen und anderen Gründen würde es höchst unerwünscht sein, das Paket 88 mit einer wesentlichen Kraft zusammenzudrücken, d.h. mit' Klemmkräften in der Größenordnung von vielen tausend kp, während ein Isolierteil an Ort und Stelle auf dem Paket gebildet wird. Es wird somit angenommen, daß eine permanente Deformation der Kernstruktur entstehen würde, falls das Paket übermäßig zusammengepresst würde, wodurch ein Anstieg der inneren Beanspruchung und eine damit verbundene Vergrößerung des Kernverlustes herbeigeführt würde. Es wird auch vermutet, daß ein Isolierteil, der an Ort und Stelle auf einer Kernstruktur aushärtet, die durch Schließkräfte der Gießform unter Druck zusammengehalten wird, dazu neigen würde, die Struktur nach einer Entfernung aus einem Gießhohlraum unter einer übermäßigen Druckbeanspruchung zu halten, und dadurch zu erhöhten Kernverlusten beitragen würde. Obwohl der tatsächliche Kernverlustanstieg, der aus dem Zusammendrücken des Blechpaketes 88 mit einer Schließkraft der Gußform von vielen Tonnen resultieren könnte, für die¹"' hier beschriebenen Applikationen nicht quantitativ analysiert worden ist, werden andere Vorteile der Ausbildung von Aufnahmemitteln für ein Blechpaket innerhalb eines geschlossenen Hohlraumes leicht deutlich. Beispielsweise können Blechpakete mit einer Höhe innerhalb eines vorgewählten Bereiches einen Isolierteil haben, der durch Ausführung der vorliegenden Erfindung an Ort und Stelle darauf

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gebildet w.ird_r ©tee auf die kostspielige Ereacis zurückzugreifen, die Festlegung giiier Sleefcpakethöhe mit enger !Eolexanzgenauigkeit zu versuchen»

Das ^irSchwimmen^w eines Blechpaketes Innerhalb dee besohriebenen geschlossenen Hohlraumes wird nun anhand! 4er Figuren. 17 und 18 beschrieben, liachdem die Formhälften 91» 93 getrennt worden sind, um die Anordnung eines Blechpaketes auf der Oberfläche 102 zu gestatten, bewegt eich die obere Formhälfte 93 in Sichtung auf die Formhälfte 91, Unmittelbar vor dem Schließen der Formhälften drücken die Paketklemmstifte 103 das Paket 88 mit einer vorgewählten resultierenden Kraft gegen die Oberflachen 102. Biese resultierende vorgewählte Kraft ist wesentlich kleiner alp die resultierende Kraft, mit der die Formhälften 93* 91 gegeneinander gehalten werden.

In der in den Figuren 17 und 18 gezeigten Struktur werden 4ie Stifte 103 durch eine Zwischenverbindung getragen* die eine tote Bewegung zwischen den Stiften und der oberen Formhälfte 93 gestattet» Bie Stifte sind durch Federn 104 gegen dae Blechpaket gedrückt, welche in Federn aufnehmende Kammern 106 in der oberen Formhälfte 93 eingefaßt sind. Wenn sich die Formhälfte 93 auf der Formhälfte 91 schließt und die Stifte 103 auf dem Blechpaket ruhen, werden die Federn zwischen den Halteschrauben 107 und den an der Feder angreifenden Enden der Stifte zusammengedrückt. Obwohl in den Figuren 17 bis 20 nur zwei Brückstifte 103 gezeigt sind, werden von der Formhälfte 93 vier Stifte in der gleichen relativen Lage getragen, wie die in der Figur 22 gezeigten Ausstoßstifte 127·

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Somit weist die dargestellte Struktur eine Druckentlastungsvorrichtung auf, die zwischen einem eine Schließkraft auf die Gußform ausübenden Glied und einer das Paket aufnehmenden Vorrichtung eingefügt ist. Es wird jedoch deutlich, daß auch Magnetkräfte oder andere Aufnähmevorrichtungen, die das Blechpaket gegenüber den Schließkräften der Gußform im wesentlichen vollständig trennen, verwendet werden können.

Auch wenn Anschlagmittel für das Blechpaket, die von einem Formteil getragen werden und die Pakethöhe aufnehmende Mittel gezeigt worden sind, die von einem anderen Formteil mit einem dazwischen sandwichartig angeordneten Blechpaket getragen sind, wird deutlich, daß mehr als zwei Formteile verwendet werden können und daß die Anschlagmittel und die das Paket aufnehmenden Mittel von einem einzigen Formteil getragen werden können. Ferner wird deutlich, daß ein Blechpaket mit geeigneter Konfiguration, auch hochkant in einem Gießteil, wie z.B. dem Gießteil· 91» geschichtet werden könnte, anstatt auf einer Oberfläche des Bleches bzw. der Lamelle, wie es hier gezeigt ist.

Bei der Einrichtung 90 wurde gefunden, daß für nominelle Pakethöh.en von 12,7 mm (1/2 Zpll)₃/undⁱⁿ?5,4 mm (1ZoIl) zufrie* denstellende Ergebnisse erhalten werden, wenn die Stifte mit einer Ktaft von.etwa 22,5 kp (5Q lbs.) pro Stift gegen das Blechpaket gedrückt..werden.. .Sel.bf^fW^nn^^s.pmi.t _?di_te Fö.rm·^. teile mit einer resultierenden Kraft von etwa 30 Tonnen gegeneinander geschlossen werden, werden die Paketschichten .. mit einer resultierenden Kraft von nur etwa 90 kp (200 lbs) zusammengedrückt.. Dies kann durch mechanische, hydraulische oder Luftfedern erzielt werden.

Die Figuren.21 und 22 zeigen ein geeignetes Trichtersystem, da· zur Einführung von ungehärtetem'thermoplastischem Mate-

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ORIGINAL INSPECTED

rial wie z.B. Nylonharz in die Einrichtung 90 verwendet werden kann» Mit der dargestellten Anordnung .wird das Material durch, die Durchlässe 111, 114 und 116 hindurch an vier voneinander beabstandeten Stellen in den geschlossenen Hohlraum eingeführt. Nachdem das ungehärtete Isoliermaterial um das Blechpaket 88 und die die Aufnahmeräume bildenden Einsätze 118, 119 herum ausgebildet ist, die von dem Formteil 91 getragen werden, wird das Isoliermaterial wenigstens im ausreichenden Maße gehärtet, um eine Entfernung des Blechpaketes mit einem an Ort und Stelle darauf ausgebildeten Isolierteil aus dem Hohlraum der Gießform heraus zu gestatten.

Um die Herausnahme der isolierten .Struktur aus der Gießform heraus zu unterstützen, kann ein Ausstoßmechanismus verwendet werden. In den Figuren 17 - 20 sowie 22 ist dieser Mechanismus in der Weise dargestellt, daß er vier Ausstoßstifte 127 aufweist, die durch ein Betätigungsglied 12.9 entgegen der Vorspannkraft von zwei spiralförmigen Rückhohlfedern 128 gegen die untere Lamelle in dem Paket 88 gedruckt wird. Das Betätigungsglied 129 kann mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden.

In Pig. 19 ist die gleiche Einrichtung 90 dargestellt, wie sie in den Figuren 18 und 19 gezeigt ist. In dieser Figur ist jedoch-ein^5a,kß,t^. 132 aus Lamellen bzw. Blechen 32 dargestellt, um zu zeigen, wie die Einrichtung ein Blechpaket mit einer Pakethöhe aufnimmt, die der minimalen Pakethöhe in dem aufzunehmenden Höhenbereich nahe kommt.

Wenn man sich die vorstehende Beschreibung bezüglich der

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Fig. 6 und 7 vergegenwärtigt,, wird deutlich, daß, wenn das Paket der ScTaI chtungen- 52: in dem Formteil 9;1! angeordnet ist,; die Druckst if te T03 die Schichtungen gegen die Auflageflacken 102 drücken, und es entstellt dann ein großer Hohlraum innerhalb des oberen Formteiles 93 in Fig. 19 in Vergleich zu Fig. 18. Die Stifte 103- üben jedoch fortgesetzt eine Kraft von jeweils etwa 22,5 kp (50 Pounds) auf das Paket 132 aus. Der größere Hohlraum gemäß Fig. 19 wird dann mit Isoliermaterial gefüllt.

Es wird somit deutlich, daß das "bevorzugte Verfahren die Schritte umfaßt, daß ein ^Blechpaket mit einer Pakethöhe innerhalo eines vorgewählten Pakethöhenbereiches in einem Gießformhohlraum angeordnet und das Paket gegen einen Anschlag gesetzt wird, das Blechpaket unter Druck gegen den Anschlag gehalten wird, während die Schichtungen bzw. Bleche gegenüber der Applikation der Gießform-Sehließkräfte im wesentlichen getrennt sind und auf dem Blechpaket an Ort und Stelle mit einem gießbaren Material ein Isolierteil gebildet wird.

In Fig. 20 ist ein Paket aus Schichtungen bzw. Blechen mit etwa der doppelten Pakethöhe des Paketes 88 dargestellt. Demzufolge wird ein oberes Gießformteil 135 ^m^ einem tieferen Hohlraum darin verwendet, zusammen mit dem Gießformteil 91 anstelle des Gießformteiles 93· Das Gießformteil 135 ist in allen Aspekten ähnlich dem Gießformteil 93, außer daß die Stifte 150 während der Bildung eines Isolierteiles mit einer Kraft von etwa 90 kp (200 Pounds) pro Stift gegen das Blechpaket vorgespannt sind. Dies wird durch Verwendung von relativ steifen Federn 151 bewirkt und hat sieh als

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hilfreich erwiesen, um zu verhindern, daß ein isoliertes Paket 133 an dem Gießformteil 135 anhaftet, wenn die Gießform geöffnet wird.

Etwas überraschend zeigten die erfindungsgemäß gebildeten Strukturen verbesserte Charakteristiken im Vergleich zu bekannten Strukturen. Eine der wichtigeren dieser Charakteristiken beinhaltet den Stromverlust von einer Wicklung (beispielsweise der Wicklung H in Fig. 1) nach Erde bzw. Masse über einen geschichteten Kern (beispielsweise den Kernabschnitt 16 in Pig. 1).

In e nem speziellen Testverfahren zur Bestimmung des Verluststromes wurden Motoren, die dem in Fig* 1 gezeigten Motor 10 ähnlich sind, und kommerziell erhältliche, konkurrenzfähige Motoren dadurch getestet, daß zunächst eine Spannung von 115 Volt und 60 Hz über jeden Wicklungsleiter und eine Masseverbindung gelegt wurde, die durch Einschrau-* ben einer selbstechneidenden Schraube in das Blechpaket des gewickelten Kernabschnittes hergestellt worden war. Zwischen den Wicklungsleiter und die Quelle wurde in Reihe ein Ohm¹scher Widerstand von genau einem Ohm geschaltet, und der Spannungsabfall über dem Widerstand wurde mit einem eine hohe Eingangsimpedanz aufweisenden Voltmeter gemessen, das dem Widerstand parallelgeschaltet war. Die Verlustströme wurden dann in Mikroampere, direkt von dem Messgerät abgelesen. Dieser Versuchsaufbau und die verwendete Ausrüstung war dem Testverfahren und der Ausrüstung sehr analog, die von wenigstens einem sehr bekannten, nicht auf Profit arbeitenden Untersuchungslabor angegeben werden. Jeder Spannungsabfall über dem präzisen Widerstand wurde direkt

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von dem Voltmeter als Verluststrom von der Wicklung nach Erde abgelesen.

Alle Anfangsversuche wurden in einer lufturagebung von etwa 21⁰G (70⁰P) und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 35 # · durchgeführt. Die Versuchseinheiten wurden dann in einen Peuchtigkeitsrauin gebracht, der auf 38⁰C (1OO°P) und einer relativen Feuchtigkeit von 95 bis 100 </o gehalten wurde. Die Einheiten wurden dann nach 24 Stunden herausgenommen und der Verluststromtest wurde in der Luftumgebung wiederholt. Nach jedem Versuch wurden die Versuchseinheiten wieder in den Peuchtigkeitsraum gebracht und zusätzliche Verluststrointests am Ende von 3» 7, 9 und 15 Tagen einer im wesentlichen kontinuierlichen Aussetzung auf 95 bis 100 $ige relative Luftfeuchtigkeit bei 38⁰C (100⁰P) durchgeführt.

Nur die Verluststromanzeigen am Ende von 24 Stunden und 7 Tagen sind unten tabelliert, da die bestimmten untersuchten Vorrichtungen speziell für eine Verwendung in zirkulierender Luft in der Kühlkammer von Kühlgeräten vorgesehen waren, und es wurde angenommen, daß bei einer tatsächlichen Anwendung die Vorrichtungen wahrscheinlich nicht einer hohen Luftfeuchtigkeit für Zeiträume von mehr als 7 Tagen ausgesetzt sein würden. Darüber hinaus ist das unten angegebene Ergebnis auf Motoren beschränkt, die dem in Pig. 1 gezeigten Motor höchöt-ähnlich sind und die konkurrierenden Motoren waren mit einem einstückigen "Aufsteck"-Spulenkörper versehen, wie es beispielsweise in dem US-Patent 2,010,869 beschrieben ist.

Die minimale Dicke der Masseisolation, die die Motorwicklung

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und die Schichtoberflächen in den die Erfindung verkörpernden Motoren trennte, betrug etwa 0,81 mm (0,032 Zoll), und es wird angenommen, daß dies auch die minimale Dicke des ^!lAufsteck"-Spulenkörpers in den konkurrierenden Motoren war.

Das Ergebnis dieser Versuche ist unten in Tabelle II aufgeführt, die den arithmetischen Durchschnittswert von Anzeigen für jede Versuchsgruppe zeigt. Die Versuchsgruppe A bestand aus 11 erfindungsgemäßen Einheiten; die Versuchsgruppe B bestand aus 16 erfindungsgemäßen Einheiten; die Versuchsgruppe C bestand aus 10 konkurrierenden Motoren, die einstückige "Aufsteck"-Spulenkörper aus Nylon als Isolierteile verwendeten; die Versuchsgruppe D bestand aus 5 konkurrierenden Motoren, die einstückige "Aufsteck"-Spulenkörper aus Nylon als Isolierteile verwendeten.

Tabelle II

Mikroampere

Gruppe η = Anzahl der zu Beginn 24 Std. bei 7 Tage bei

Einheiten in der 21°C (70OF) 38oc(iü0op) 38 C (100⁰P)

Versuchsgruppe 35 ^ rel. ,95-100$ 95-1 OO5&

Feuchte rel.Feuchte rel.Feuchte

	A	11
	B	16
t I	C D	10 5

6.75	17.4	48.	9
4.17	7.87	27.	6
5.8	19.8	238.	7
4.56	141.2	260*

Dies ist ein Durchschnittswert für 3 der 5 Versuchseinheiten für den angegebenen Versuch; Versuche zur Messung des VerLuststroiiies für die anderen 2 Einheiten der G-ruppe

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D unter diesen Bedingungen führte zu einer Zerstörung der Sehutzsicherungen von 500 Mikroampere.

Die Bedeutung dieses Ergebnisses wird noch deutlicher, wenn daran erinnert wird, daß der Wert der menschlichen Wahrnehmung eines elektrischen Schlages unter Durchschnittsbedingungen etwa 200 Mikroampere und unter speziellen Bedingungen 50 Mikroampere beträgt. - "

Somit wird aus dein in der obigen Tabelle II angeführten Ergebnis deutlich, tfeß die erfindungegemäßen Versuchseinheiten, nachdem sie für 24 Stunden einer relativen Feuchtigkeit von 100$ ausgesetzt waren, einen durchschnittlichen Verluststromwert zeigten, der gut unter dem Wert der Wahrnehmbarkeit liegt, selbst unter speziellen Bedingungen, während der durchschnittliche Verluststrom für die Versuchsmotoren in Gruppe D über dem Wert der Wahrnehmbarkeit lag. Einige der noch überraschenderen Ergebnisse, die der vorliegenden Gruppe zuzuschreiben sind, sind die Versuchsergebnisse nach 7 Tagen bei einer relativen Feuchtigkeit von 95 bis M)Of₀. Nach 7 Tagen war der durchschnittliche VerluststroiiiWert der Einheiten in den Versuchsgruppen A und B selbst unter speziellen Bedingungen noch unter dem Wert der Wahrnehinbarkeit, wogegen der Durchschnittswert des V-srluststroiiies für die Konkurrenzmotoren tatsächlich über dem ufert de.'.· vährnehiubarkeit unter durchschnittlichen Bedingungen lag. In der Tat konnte der Verluststrom in einigen Einheiten der Gruppe D nicht gemessen werden, da die Schutzsicherungen zerstört wurden.

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BAD ORJGINAL

Claims

Ansprüche

Verfahren zur Bildung eines Isolierteiles an Ort und Stelle auf einem Paket aus eine Wicklung aufnehmenden Schichtungen -bzw, Blechen, wobei der Isolierteil einen Hauptteil, der mit ausgewählten Öberflächenabschnitten des Paketes der die Wicklung aufnehmenden Schichtungen bzw. Blechen in inniger Berührung steht, und ferner Mittel zur Begrenzung der Bewegung der von den Schichtungen bzw» Blechen aufgenommenen Wicklung aufweist, dadurch gekenn- ZB i chne t , daß ein im wesentlichen geschlossener Hohlraum um das Paket (88, 132, 133) der die Wicklung aufnehmenden Schichtungen bzw. BIeehe herum hergestellt wird und das Paket mit einer Pakethaltekraft, die auf das Paket ausgeübt und vorher so ausgewählt ist, daß eine Bewegung des Paketes innerhalb des geschlossenen Hohlraumes verhindert ist, in einer vorbestimmten Lage innerhalb des geschlossenen Hohlraumes gehalten wird, beim Herstellen des im wesentlichen geschlossenen Hohlraumes eine Relativbewegung zwischen zahlreichen, den Hohlraum begrenzenden Teilen. (91» 93) ausgeführt wird, ein Isoliermaterial neben die ausgewählten Abschnitte des Blechpaketes (88, 132, 133) gebracht wird, während die den Hohlraum begrenzenden Teile (91, 93) mit einer auf diese ausgeübten Kraft in einer festen Lage zueinander gehalten werden, das Isoliermaterial innerhalb des geschlossenen Hohlraumes wenigstens in einem so ausreichenden Maße gehärtet wird, daß die Schichtungen bzw. Bleche und das Isoliermaterial als eine einheitliche Struktur aus dem geschlossenen Hohlraum herausnehmbar sind, und diese einheitliche Struktur aus dem ge-

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- 37-schlossenen Hohlraum herausgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beim Einführen des Isoliermaterials dieses Material mit einem größeren Druck in den geschlossenen Hohlraum gedrückt wird als der Druck der innerhalb des geschlossenen Hohlraums unmittelbar vor dem Einführen des Isoliermaterials in den Hohlraum besteht.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Halterung des Paketes (88, 132, 133) in einer vorbestimmten Lage innerhalb des geschlossenen Hohlraums das Paket in dem geschlossenen Hohlraum·federnd befestigt ist.

Einrichtung zur Verwendung bei dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 zur Herstellung eines Isolierteilös auf einem Paket aus Schichtungen bzw. Blechen mit einer Pakethöhe innerhalb eines vorgewählten Bereiches, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Teile (91, 93), die jeweils eine Oberfläche zur Begrenzung wenigstens eines Abschnittes eines geschlossenen Hohlraumes zur Aufnahme eines gießbaren Isoliermaterials aufweisen und von denen wenigstens einer zur Herstellung des geschlossenen Hohlraums in Richtung auf den anderen der zwei Teile ( 91, 93) beweg-

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bar ist, Auflagemittel (102) zur Begrenzung der Bewegung des Blechpaketes (88, 132, 133) in wenigstens einer Richtung in dem geschlossenen Hohlraum, Antriebsmittel (96) zum Zusammendrücken der zwei Teile (91»93), so daß ein Austritt des Isoliermaterials aus dem geschlossenen Hohlraum verhinderbar ist, und das Blechpaket akkommodierende Mittel (103) zur Halterung des Blechpaketes (38, 132, 133), in einer vorbestimmten Relation zu den Auflagenitteln (102), während das gießbare Isoliermaterial neben den Oberflächen der Schichtungen bzw. Bleche in der., geschlossenen Hohlraum gebildet ist, so daß die Schichtungen bzw. Bleche von den beim Zusammendrücken der zwei Teile (91, 93) auftretenden Kräften im wesentlichen getrennt sind.

Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die das Blechpaket (88, 132, 133) akkommodierenden Mittel wenigstens ein Element (103), das derart angeordnet ist, daß es an dem Blechpaket innerhalb des geschlossenen Hohlraumes angreift, und ferner Mittel (104) zur Verbindung dieses Elementes (103) und einem der zwei Teile (91, 93) für eine Relativbewegung umfassen.

Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch kennzeichnet , daß die Auflagemittel eine auf wenigstens einem der zwei Teile (91, 93) gebildete Oberfläche (102) und die das Blechpaket akKoromodierenden Mittel zahlreiche Elemente (103) umfassen, die über eine Verbindung (IO4, 106, 107) mit totem Spiel mit wenigstens einem der zwei Teile (91, 93) verbunden sind, so daß das Paket (88, 132, 133) der die

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BAD ORjGiN_AL

Wicklung aufnehmenden Schichtungen bzw. Bleche innerhalb des geschlossenen Hohlraumes durch die zahlreichen Elemente (103) gegen die Oberfläche (102) drückbar ist.

7. Dynamoelektrische Maschine mit einem Paket aus eine Wicklung aufnehmenden Schichtungen bzw. BIe-

. chen, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß eine Wicklung (14) und ein gegossener Körper (30) aus Isoliermaterial vorgesehen sind, der an Ort und Stelle auf dem Paket der die Wicklung aufnehmenden Bleche gebildet ist und der einen Masseisolatiorisabschnitt (31), der mit ausgewählten Oberflächen auf dem Paket der die Wicklung aufnehmenden Bleche in inniger Berührung steht, und Mittel zur Halterung wenigstens eines Teiles der Wicklung neben einem ausgewählten Bereich der Bleche aufweist, die wenigstens einen von dem Masseisolationsabschnitt (31) vorstehenden Isolierteil -{33»- 34) umfassen.

8. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 7» d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Halterungsmittel ein Paar Flansche umfassen, die als Teil des Masseisolationsabschnittes gegossen sind.

9. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 7, da du r c h g;e k e η η ζ e i c h η e t , daß der gegossene Körper (30) aus Polyamidharz gebildet ist.

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