DE2805333A1

DE2805333A1 - Elektrische maschine mit mindestens einem durch energiezufuhr bewegbaren, z.b. drehbaren teil, wie elektromotor, generator o.dgl.

Info

Publication number: DE2805333A1
Application number: DE19782805333
Authority: DE
Inventors: Hugo-Werner Geschka
Original assignee: Blum Eisen & Metallind
Current assignee: E Blum GmbH and Co
Priority date: 1978-02-09
Filing date: 1978-02-09
Publication date: 1979-08-16

Description

Elektrische Maschine mit mindestens einem durch Energie-
zufuhr bewegbaren, z. b. drehbaren Teil, wie Elektromotor, Generator od. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Maschinen mit mindestens einem durch Energiezufuhr bewegbaren, z. B. drehbaren Teil, wie Elektromotor, Generator od. dgl., also dynamische elektrische Maschinen, die wenigstens einen Eisenkörper beinhalten, der aus einer Mehrzahl von Einzellagen gebildet ist.
Eisenkörper für derartige elektrische Maschinen, wie z. B.
der Stator für Motore werden, um Materialverluste zu vermeiden, dadurch gebildet, daß eine Vielzahl von Blechsegmenten zu einem Hohlzylinder geschachtelt wird. An den Stoßstellen der einzelnen Blechsegmente entstehen jedoch Luftspalte, aus denen Kraftlinien austreten können. Aus diesem Grunde werden die Blechsegmente versetzt zueinander geschichtet, so daß jeder LuftspaLt auf beiden Seiten von einem Segmentblech überdeckt wird. Dies erfordert jedoch einen sehr großen Arbeitsaufwand, und weiterhin ist nicht zu vermeiden, daß durch die Luftspalte zwischen zwei aneinander stoßenden Segmenten wegen der Spaltverluste eine erhebliche Erhitzung entsteht, was wiederum dadurch ausgeglichen werden muß, daß mehr Eisen eingesetzt wird,als für den magnetischen Vorgang an sich erforderlich wäre.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und einen Eisenkörper zu schaffen, der sich durch geringen Materialeinsatz,einfache und preiswerte Herstellung und hohen Wirkungsgrad auszeichnet.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß der Eisenkörper über seine Länge aus mehreren, je aus einer Vielzahl von untereinander zusammengehaltenen Eisenlagen gebildeten Einzelkernteilenvoder Paketen zusammensetzbar ist, und die Einzelkeinteile über an diesen angeformte Stoßstellen einander gegenüberliegen, wobei die Blechlagen wenigstens einzelner der Kernteile derart vorgesehen sind,daß sie sich an den Stoßstellen gitterartig kreuzen.
Durch die Verwendung von zu Einzelkernteilen zusammengefaßten Eisenlagen kann zunächst eine bedeutend schnellere und preiserfolgen.
günstigere Montage Außerdem werden die Fehler, die durch das manuelle Schachteln entstehen können, ausgeschaltet. Durch die ANordnung einzelner Blechpakete derart, daß sich die Blechlagen an den Stoß- bzw. Fügestellen gitterartig kreuzen, wird der effektive Eisenquerschnitt optimal genutzt und es steht an den Stoß- bzw. Fügestellen jedes Blech eines der Blechpakete mit jedem Blech des anderen Blechpaketes in magnetischer Verbindung.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens an einzelnen der Stoßstellen ein sich verändernder magnetischer Widerstand vorhanden, der im Bereich der kürzeren Kraftlinienwege am größten ist. Durch den sich verändernden magnetischen Widerstand in der oben beschriebenen Weise wird erzielt, daß die magnetischen Kraftlinien - die stets das Bestreben haben, den kleinsten Weg zu wählen, wodurch eine Konzentration an den entsprechenden Stellen entsteht, was wiederum eine Erhitzung und Wirbelstromverluste zur Folge hat -gezwungen werden, sich auf die gesamte Stoßstelle zumindest annähernd gleichmäßig zu verteilen. Dadurch werden Verdichtungen und die damit zusammenhängenden Übersättigungen und örtliche Sberhitztang)sowie Wirbelstromverluste vermieden.
Der sich verändernde magnetische Widerstand kann beispielsweise durch einen sich verändernden Abstand zwischen den benachbarten Stoßstellen erzielt werden, derart, daß im Bereich der kürzesten Kraftlinienwege der größte Abstand vorherrscht.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Produkt aus Kraftlienweglänge und magnetischem Widerstand über die Tiefe der Stoßstelle in jedem Bereich derselben zumindest annähernd gleich groß ist.
Wird der magnetische Widerstand durch einen sich verändernden Abstand erzielt, so hat siche in Winkel von 1 - 6, vorzugsweise 1,5 - 3 Winkelminuten zwischen dem benachbarten Stoßstellen als besonders vorteilhaft erwiesen.Zwischen den Stoßstellen kann aber auch Fremdmaterial-vorgesehen sein und dieses Freindinaterial zur Aufrechterhaltung eines definierten, vorher bestimmten Abstandes dienen.
Ober das Fremdmaterial kann aber auch der magnetische Widerstand erzielbar sein, indem Material verwendet wird, das einen sich verändernden spezifischen magnetischen Widerstand besitzt. Dabei kann das Fremdmaterial über die Tiefe der Stoßstelle eine gleichmäßige Stärke aufweisen.
Es kann aber auch keilförmiges Freindinaterial als Zwischenlage verwendet werden mit gleichmäßigem spezifischem magnetischem Widerstand.
Das Fremdmaterial, z. B. zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Abstandes kann aber auch durch eineFolienstreifen gebildet sein, der sich lediglich über einen Teilbereich der Tiefe der Stoßstelle erstreckt und aus unmagnetischem oder nur schwach magnetischem Material besteht.
Die Stoßstellen bzw. Zwischenlagen können derart ausgebildet sein, daß die Einzelkörper des Kernes im Bereich der größten Kraftlinienweglänge aneinander anstoßen.
Es kann weiterhin von Vorteil sein, wenn die Kernteile aus Blechen unterschiedlicher Permeabilität bestehen, wobei entweder Bleche unterschiedlicher Permeabilität im Einzelkernteil verwendet werden und/ oder die einzelnen Kernteile untereinander unterschiedliche Permeabilität besitzen können.
Die Blechlagen, aus denen die Einzelkernteile gebildet sind, werden vorteilhafterweise fest miteinander verbunden. Dies kann beispielsweise durch eine Schweißung erfolgen oder aker dadurch, daß die Blechlagen miteinander verklebt sind.
Die Herstellung kann in der Weise erfolgen, daß mehrere Blechlagen gewickelt und anschließend getrennt werden, wobei die Trennstellen zu Stoßstellen bearbeitet werden.
Das Wickeln eines solchen Kernes kann beispielsweise durch schraubenlinienförmiges Wickeln eines Blechstreifens erfolgen, wobei die Streifen Breite an Breite zu liegen kommen und die Trennung über die Breitseite der Lagen erfolgen.
Ein Blechwickel kann aber auch durch spiralförmiges Aufwickeln eines Blechstreifens gebildet werden.
Der Zusammenhalt der einzelnen Blechlagen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß ein-oder beidseitig mit Klebstoff beschichtetes Material gewickelt und vor dem Auftrennen der Klebstoff aktiviert wird, beispielsweise durch Zuführung von Hitze.
Der Eisenkörper einer elektrischen Maschine, z. B. der Stator kann aber auch aus mindestens einem Abschnitt eines bandwickelförmigem , unterteilten Kernteiles, dessen Unterteilungsstellen als Stoßstellen ausgebildet sind, hergestellt werden, wobei diese Stoßstellen auf einen aus mehreren Einzelblechen lamellierten Pol schuh weisen, der an den entsprechenden Stellen ebenfalls Stoßstellen angeformt hat. Der Polschuh ragt also zwischen die Unterteilungsstellen des baiidwickelförmigen Kernteiles hinein. Dabei können der oder die bandwickelförmigen Kernteile durch spiralförmiges Wickeln und anschließendes Trennen hergestellt sein und der oder die Polschuhe, die zwischen die Stoßstellen eingeschoben werden,aus einem entsprechend geformten und hergestellten Polschuhpaket bestehen, wobei die einzelnen Blechlagen des Polschuhes rechtwinklig, also sich gitterartig kreuzendlzu denen des wickelartig hergestellten Kernes zu liegen konanen.
Es hat sich weiterhin als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die durch die Materialabtragung, wie Schneiden, Schleifen od. dgl. an den Stoßstellen gebildeten Verbindungen zwischen den einzelnen Blechen,z. B. ein Schleifgrad, entfernt wird. Dies kann z. B . elektrolytisch erfolgen oder mechanisch durch Läppen, Scheuern od. dgl. bzw. in besonders vorteilhafter Weise durch Sandstrahlen.
Anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung am Beispiel eines Stators für eine elektrische Maschine, wie einen Motor oder Generator, näher erläutert.
Der zu bildende Statorkörper 1 gemäß Figur 1 wird aus zwei verschiedenen, zusammensetzbaren Blechpaketen 2 und 3 gebildet.
Die bandwickelförmigen Blechpakete 2 bestehen aus Einzelblechlagen 2 a, die. durch spiralförmiges Aufwickeln eines Blechstreifens und gegebenenfalls anschließendes Verkleben aneinander liegen.
Dieser Bandwickelwirdanschließend getrennt, wobei Trenn- bzw.
Stoßstellen 2 b entstehen.
Anstatt durch Kleben können die Einzelblechlagen aber auch - gegebenenfalls zusätzlich zum Kleben - durch eine Schweißnaht 4 zusammengehalten werden.
Das Polschuh-Blechpaket 3 kanrs durch Stanzen der einzelnen Blechlagen 2 a und anschließende Hitzebehandlung - falls ein Blech mit Klebeschicht verwendet wird - zu einem Paket zusammengefaßt werden und gegebenenfalls zusätzlich oder aber auch alleine durch eine Sciiweißnaht 5 dieses Blechpaket zusammengehalten werden.
Das Blechpaket 3 hat ebenfalls Stoßstellen 3 b, die den Stoßstellte@ 2 b der Blechpakete 2 gegenüberliegen, d. h. der Blechkern - Polschuh 3 ist zwischen die Trenn- bzw. Stoßstellen 2 b der bandwickelförmigen Eisenkerne 2 eingefugt. Dabei sind die Einzelblechlagen 2 a n. 3 a an den Stoßstellen rechtwinklig zueinander vorgesehen, d. h. sie kreuzen sich gitterartig.
Zwischen den Stoßstellen 2 b und 3 b der einzelnen Blechpakete 2,3 ist ein sich verändernder magnetischer Widerstand vorgesehen, der hier durch einen sich entsprechend verändernden Abstand 6 erzielt wird. Der Abstand ist so bemessen, daß im Bereich der größten Kraftlinienxçege der geringste Abstand und illi Bereich der kleinsten Kraftlinienwege der größte Abstand vorllanden ist. Durch diesen sich ver-Sndernden magnetischen Widerstand werden die sich bildenden Kraftlien gezwungen, sich gleichmäßig auf die Tiefe der Stoßstellen zu verteilen, wodurch eine Übersättigung und die damit zusammenhängenden Nachteile nicht mehr auftreten können.
Zur Einhaltung des Abstandes ist eine Folie 7 übercinen Teilbereich der Tiefe der Stoßstelle vorgesehen. Diese Folie kann aus nicht magnetischem Material bestehen und selbstklebend sein.
Die Stoßstellen, die durch einen Materialabtragungsprozeß, wie durch Schleifen gebildet sein können, sind zweckmaßigenveise einer Behandlung untenforfen, durch die die elektrischen bzw.
magnetischen Verbindungen, die dadurch zuvor gebildet wurden, entfernt sind. Hierfür hat sich in besonders vorteilhafter Weise in Sandstrahlprozeß geeignet.

Claims

Patentansprüche Elektrische Maschine mit mindestns einem durch Energiezufahr bewegbaren, zum Beispiel drehbaren Tell, wie Elektromotor, Generator od. dgl., beinhaltend wenigstens einen Ei.senkörper} der aus einer Mehrzahl von Einzellagen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkörper (1) über seine Länge aus mehreren, je aus einer Vielzahl von untereinander zusammengehaltenen Blechlagen (2 a> 3 a) gebildeten Einzelkernteilen oder -Paketen (2, 3) zusammensetzbar ist und die Einzelkernteile über an diesen angeformten Stoßstellen £2 b,-3 b) einander gegenüberliegen, wobei die Blechlagen wenigstens einzelner der Kernteile derart vorgesehen sind daß sie sich an den Stoßstellen gitterartig kreuzen.
2. Elektrische Maschine nach ANspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwischen einzelnen der Stoßstellen (2 b - 3 b) ein sich verändernder magnetischer Widerstand gebildet wird> der im Bereich der kürzeren Kraftlinienwege am größten ist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verändernde magnetische Widerstand durch einen sich verändernden Abstand (6) zwischen den benachbarten Stoßstellen (2 b, 3 b) erzielbar ist, wobei im Bereich der längsten Kraftlinienwege der kleinere Abstand vorherrscht.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt aus Kraftlinienweg und magnetischem Widerstand über die Tiefe der Stoßstelle in jedem Bereich derselben zumindest annähernd gleich groß ist.
5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Stoßstellen (2 b, 3 b) in einem Wickel von 1 - 6, vorzugsweise von 1,5 - 3 Minuten zueinander verlaufen.
6. Elektrische Maschine naul einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet« daß zwischen den Stoßstellen ein Fremdmaterial (7) vorgesehen ist.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fremdmaterlal (7) zur Aufrechterhaltung des Abstandes vorgesehen ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 6 bzw. 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fremdmaterial (7) über die Tiefe der Stoßstelle (2 b, 3 b) einen sich verändernden magnetischen Widerstand besitzt.
9. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fremdmaterial über die Tiefe der Stoßstelle (2 b, 3 b) zumindest annähernd gleich stark ist.
10. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 6 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stärke des Fremdmaterials über die Tiefe der Stoßstelle (2 b, 3 b) verändert.
11. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 6 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fremdmaterial durch einen Folienstreifen (7) gebildet ist, der sich lediglich über einen Teilbereich der Tiefe der Stoßstelle (2 b, 3 b) erstrecken und aus unmagnetischem oder nur schwach magnetischem Material bestehen kann.
12. Elektrische Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernteile (2, 3) aus Blechen unterschiedlicher Permeabilität bestehen.
13. Elektrische Maschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Blechlagen (2 a, 3 a) der einzelnen Kernteile (2, 3) zueinander fest verbunden sind.
14. Elektrische Maschine nach Anspruch T3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechlagen ( 2 a, 3 a) durch eine Schweißung (4, 5) miteinander verbunden sind.
15. Elektrische Maschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechlagen (2 a, 3 a) miteinander verklebt sind.
16. Elektrisc.e Maschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kernteile (2) durch Wickeln von Blechlagen und durch Tonnen des Wickels gegebildet ist und die Trennstellen zu Stoßstellen (2 b, 3 b) bearbeitet sind, über die wtitere Kernteile (3) mit ebenfalls angeformten Stoßstellen (3 a) anlegbar sind.
17. Elektrische Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickel durch schraubenlinienförmiges Wickeln eines Blechstreifens gebildet-ist und wobei die Streifen Breite an Breite zu liegen kommen und die Trennung über die Breitseite der Lagen erfolgt.
18. Elektrische Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickel durch spiralförmiges Wickeln eines Blechstreifens gebildet ist.
19. Elektrische Maschine mit Stator, insbesondere nach einem der vorhergehenden 4nsprüche, wie Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkörper (1) des Stators aus mindestens einem Abschnitt eines bandwickelfönriigen , unterteilten Kernteiles (2) , dessen Unterteilungsstellen (2 b) als Stoßstellen ausgebildet sind, die auf Stoßstellen (3 b) eines aus lamellierten Blechen (3 a) bestehenden Polschuhes (3) weisen, zusammensetzbar ist.
20. Elektrische Maschine nacheinem der Ansprüche 1 - 19, dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine Materialabtragung, wie durch Schleifen gebildeten Verbindungen zwischen den einzelnen Blechen, z. B. ein Schleifgratlan aen Stoßstellen (2 b, 3 b) entfernt sind.
21. Elektrische Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstellen (2 b, 3 b) sandgestrahlt sind.