DE2757305C2

DE2757305C2 - Stator für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE2757305C2
Application number: DE19772757305
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7230 Schramberg Ganter
Original assignee: Gebr Junghans 7230 Schramberg De GmbH
Current assignee: Gebr Junghans 7230 Schramberg De GmbH
Priority date: 1977-12-22
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1985-07-18
Also published as: FR2412974A1; FR2412974B1; DE2757305B1; CH633136A5

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solcher Stator ist aus der US-PS 39 78 651 bekannt. Als erste Schicht des dort zweilagig aufgebauten Stators dient eine Montageplatte für die zwei gesondert -»5 ausgebildeten Stator-Hälften, die in gegenseitiger Ausrichtung auf der Montageplatte fixiert werden müssen, wofür Befestigungsschrauben und Schiebesitz-Schlitzlöcher vorgesehen werden müssen. Das stellt ersichtlich einen erheblichen Montageaufwand dar, zumal es sich 5» um sehr kleine und sehr genau in Relation zueinander zu justierende Teile handelt. Außerdem ist ein solcher Stator-Aufbau vergleichsweise störanfällig, da sich aufgrund von Erschütterungseinwirkungen die beiden Stator-Hälften im Laufe der Zeit gegeneinander verlagern können, was die Funktionsiüchtigkeit des Schrittmotors beeinträchtigt, weil sein Wirkungsgrad und womöglich auch seine Anlaufsicherheit verschlechtert werden.

In der DE-OS 25 09 883 ist ein gattungsähnlicher Stator beschrieben. Dieser ist aus einem Lamellenpaket mi gefertigt. An den äußersten Lamellen sind die beiden Statorhälften verbindende Stege vorgesehen. Die mittleren Lamellen weisen anstelle der Stege einen Luftspalt auf. Als günstig ist dabei anzusehen, daß die beiden Statorhälften mittels der Stege verbunden sind, (,5 so daß ein schwieriges Einjustieren der Statorhälften bei der Montage entfällt. Der Querschnitt der Randstege ist so bemessen, daß bei einer bestimmten Stromstärke in diesem Teil des magnetischen Kreises Sättigung eintritt Es ist dann die magnetische Permeabilität dort beträchtlich verringert Und es entsteht ein Streufluß, der zu einer Drehung des Rotors führt Einerseits soll zum Antrieb des Rotors der Streufluß möglichst groß sein. Andererseits darf aber der Querschnitt der Randstege nicht zu kiein ausgelegt werden, da darunter die mechanische Festigkeit leiden würde. Es muß somit ein Kompromiß zwischen den beiden Forderungen gefunden werden. In jedem Fall ist aufgrund der magnetischen Kurzschlüsse über die Randstege der Wirkungsgrad des Rotors gegenüber einer Ausführung mit Luftspalten zwischen den Rotorhälften verringert

Aus der DE-OS 25 59 635 ist bekannt, die beiden Polschuhe eines Stators jeweils über ein Zwischenstück zu verbinden. Die Zwischenstücke bilden zusammen mit den Statorhälften ein einteiliges StatorteiL Der Querschnitt der Zwischenstücke ist so bemessen, daß bei Erregung einer Statorwicklung diese magnetisch gesättigt sind. Zur Verbesserung des Selbstanlaufs und des Wirkungsgrads ist ein auf dem Stsior zu befestigendes Blech mit als Hilfspole dienenden Ansätzen vorgeschlagen. Das Blech trägt nichts zur mechanischen Verbindung der Statorhälften bei. Diese wird über die Zwischenstücke erreicht Das Blech muß seinerseits dem Stator gegenüber justiert werden.

Nachteilig ist in beiden genannten Fällen, daß die die Statorhälften verbindenden Randstege bzw. Zwischenstücke aus dem gleichen Material wie der Stator bestehten und somit mehr oder weniger starke magnetische Kurzschlüsse zwischen den beiden Statorhälften unvermeidlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stator vorzuschlagen, bei dem einerseits ein justieren der Statorhälften überlüssig ist und andererseits kein ins Gewicht fallender magnetischer Kurzschluß zwischen den Statorhälften auftritt

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Stator gattungsgemäßer Art dadurch ge&fct. daß er gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches I ausgestaltet ist.

Bei dieser Lösung fallen keinerlei Justage- und BcFcstigungserfordernisse zwischen den Einzelteilen des Stators mehr an, somit entfallen auch die in der Praxis bedeutsamen Störeinflüsse infolge gegenseitiger Verlagerung von solchen Einzelteilen. Die Fertigung schließlich ist wesentlich vereinfacht und verbilligt, weil sämtliche Montage- und Justagemittcl wie Führungszapfen und Befestigungsschrauben entfallen.

Für die erste Schicht, beispielsweise von plattiertem Stahlblech als für die Formgebung benutztem Ausgings-Werkstoff, wird ein Material ausgewählt, dessen Permeabilität im interessierenden Strom-/Spannungsbereich so niedrig ist, daß sich in dieser Schicht praktisch kein Magnetfluß einstellt. Damit ist erreicht. duU die einstückig ausgebildete erste Schicht als Trägerschicht die beide Statorhälfte ohne zusätzliche Justicrarbeiten fixiert, jedoch keinen magnetischen Fluß parallel zu den Luftspalten zuläßt. Die magnetischen Verhältnisse des Stators werden durch das Material der zweiten Schicht, die Luftspalte und die Öffnung bestimmt.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist als Stator ein Stück eines zweischichtigen, plattierten Materials verwendet, dessen erste Schicht praktisch unmagnetisch ist. Als erste Schicht eignet sich beispielsweise V2A-Stahl. Als Material für die zweite Schicht werden Stahlbleche eingesetzt, die die im Einzelfall gewünschte Permeabilität aufweisen. Für die

zweite Schicht kann z. 3. auch Mu-Metall eingesetzt werden. Zweischichtiges plattiertes Material der vorbeschriebenen Axt ist handelsüblich.

Zur Herstellung des Stators wird aus dem zweischichtigen Material die öffnung für den Rotor ausgestanzt und in die zweite Schichi werden die Luftspalte geschnitten oder gesägt Ein Ausrichten von Einzelteilen bezüglich der der Aufnahme des Rotors dienenden öffnung entfällt.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Stator im Schnitt längs der linie I-I nach Fig.2,

F i g. 2 den Stator nach F i g. 1 in Aufsicht,

F i g. 3 ein weiteres Ausfßhrungsbeispiel eines Stators im Schnitt längs der Linie IH-III nach F i g. 4 und

F i g. 4 den Stator nach F i g. 3 in Aufsicht

Ein Stator 1 weist eine Öffnung 2 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Rotors auf. In den dargestellten Aüsführungsbeispielen ist der Rand der öffnung aus zwei gegeneinander versetzten Halbkreisen gebildet Die beidseitig der Öffnung 2 liegenden Statorbälften 3 und 4 sind durch Luftspalte 5 und 6 magnetisch getrennt Die Luftspalte 5 und 6 sind an ihren der öffnung 2 gegenüberliegenden Seiten mit Aufweitungen 7 und 8 versehen. Hierdurch sind am Rand der Öffnung 2 definierte Magnetpole 9 und 10 ausgebildet

Der Stator 1 ist weiterhin mit Bohrungen 11 und 12 zur Befestigung eines eine Spule tragenden Kerns versehen.

Der Stator 1 besteht aus einem aus zwei Schichten 13 und 14 plattierten Material. Für die Schicht 13 ist eine unmagnetische Legierung gewählt Es kommen beispielsweise Chrom-Nickel-Stähle, Handelsbezeichnung z. B. V2A, in Frage. Eisen-Nickel-Legierungen können dann geeignet sein, wenn die unmagnetischen Eigenschaften nur bei Raumtemperatur gegeben sein müssen.

Die Schicht 14 besteht aus einer weichmagnetischen Legierung. Die Auswahl erfolgt entsprechend der gewünschten Permeabilität

Die Luftspalte 5 und 6 erstrecken sich nicht über die gesamte Höhe des Stators 1. Vielmehr verlaufen sie nur in der Schicht 14 aus weichmagnetischem Material und enden in der unmagnetischen Schicht 13 an Randstegen

15 und 16. Die Randstege 15 und 16 stellen in der Schicht 13 den Bereich des Stators mit der geringsten Statorfläche dar und bilden die mechanisch starre Verbindung zwischen den Statorhälften 3 und 4. Der Querschnitt der Randste^e 15 und 16 ist so bemessen, daß eine ausreichende Stabilität dieser Verbindung gewährleistet ist Die magnetischen Eigenschaften des Stators 1 werden durch mehr oder weniger starke Randstege nicht beeinflußt Um sicherzustellen, daß am Grund der Spalte 5 und 6 — bei den Randstegen 15 und

16 — keine magnetischen Brücken verbleiben, werden die Luftspalte 5 und 6 etwas tiefer als die Dicke der Schicht 14 ausgebildet. Dies ist in F i g. 1 angedeutet

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2 erstreckt sich die unmagnetische Schicht 13 über die gesamte Statorfläche.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4 liegt die unmagnetische Schicht 13 nur in der Umgebung der öffnung 2. Dadurch ist die unmagnetische Schicht 13 von den freien Endin des Stators, an denen im Betrieb der magnetische Fluß eingeleitet wird, abgesetzt. Abgesehen von der Materialersparnis durch die verringerte Breite der Schicht 13 ist im Bereich der

Bohrungen 11 und 12 Platz gewonnen. Die magnetische Schicht 14 ist dicker als die unmagnetische Schicht 13. Das Dickenverhältnis wird dabei so gewählt, daß einerseits die dem Antrieb des Rotors dienenden Polflächen der Schicht 14 möglichst groß sind und andererseits die Stege 15 und 16 in der Schicht 13 noch ausreichend stabil sind.

Der beschriebene Stator ist einfach zu fertigen. Ausgehend von einem plattierten Material, das entweder durchgehend (vgL F i g. 1 und 2) oder nur streifenweise (vgL Fig.3 und 4) plattiert ist wird der Stator und aus diesem die Öffnung 2 ausgestanzt Anschließend werden die Luftspalte 5 und 6 gesägt Danach werden die Aufweitungen 7 und 8 angebracht Damit ist ein Stator geschaffen, bei dem ohne weitere Justierarbeiten der Querschnitt der Öffnung 2 und die Lage der Pole 9 und 10 festliegt Ins Gewicht fallende magnetische Kurzschlüsse brauchen hierfür nicht in Kauf genommen zu werden.

Im Rahmen der Erfindung liegen zahlreiche weitere AüSfuhnjugSIüGgiiChkciicn. So Ϊ3Ϊ die ί ΟΓΤΠ dC~ öffnung

2 und die Lage der Pole 9 und 10 vielfältig variierbar. Es kommt für die Erfindung nicht darauf an, daß die Schicht 13 absolut unmagnetisch ist Sie muß lediglich bei den jeweiligen Betriebsdaten des Stators, bezogen auf die Schicht 14, so viel weniger magnetisch sein, daß ins Gewicht fallende magnetische Kurzschlüsse nicht auftreten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Schrittmotor, der als einstückige Einheit aus wenigstens zwei Schichten mit einer offnung zur Aufnahme eines Rotors, mit Randstegen zur Verbindung zweier Statorhälften und mit Luftspalten im Bereiche der Randstege ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einstükkige Einheit aus einer ersten mit einer zweiten plat- "' tierten Schicht (13 mit 14) aus Materialien unterschiedlicher magnetischer Permeabilität besteht, wobei die Randstege (15, 16) in der die niedrigere Permeabilität aufweisenden ersten Schicht (13) liegen.

2. Stator nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, nicht von Luftspalten (5,6) unterbrochene Schicht (13) nahezu unmagnetisch ist

3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, sa3 die erste Schicht (13) nur in der Umge- ²⁽¹ bung der öffnung (2) auf der zweiten Schicht vorgesehen ist

4. Stator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (14) dicker als die erste Schicht (13) ist.

5. Stator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftspalte (5, 6) durch Einschnitte in die zweite Schicht (14) gebildet sind.

6. Stator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- ■*· net, daß die 'Aiftspalte (5,6) in die erste Schicht (13) hineinreichen.

7. Stator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den der öffnung (2) .ibgewandten Enden der Luftspalte (5,6) in der zweiten Schicht (14) Auf- -¹^ Weitungen (7,8) vorgesehen sind.