DE2901751A1

DE2901751A1 - Lamellierter pol fuer elektrische maschinen mit ausgepraegten polen

Info

Publication number: DE2901751A1
Application number: DE19792901751
Authority: DE
Inventors: Josef Merki; Hans-Werner Stankowski; Franz Stoeckli
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1979-01-18
Publication date: 1980-06-26
Also published as: IT1127696B; FR2444360B1; ES8102428A1; ATA436079A; ES486814A0; FR2444360A1; BR7908117A; AT364411B; US4316111A; IT7928022A0; DE2901751C2; CA1138021A; CH632877A5

Description

- 3 - ·' ' 162/78

Lamellierter Pol für elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen

Die Erfindung bezieht sich auf einen lameliierten Pol für elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen, wobei der lameliierte Polkörper durch Polendplatten und Spannmittel verspannt ist, ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines lameliierten Poles.

Rotorpole von elektrischen Maschinen mit ausgeprägten Polen werden je nach mechanischer Beanspruchung massiv oder lamelliert (Schichtpol) ausgeführt. Massivpole aus geschmiedetem Stahl oder Stahlguss weisen infolge des relativ kleinen ohmsehen Widerstandes höhere ZusatzVerluste auf. Unter Zusatzverlusten sind in diesem Fall im wesentlichen die Wirbelstromverluste, hervorgerufen durch die vom Ankerstrom erzeugten höheren Feldharmonischen, sowie die vom Hauptfeld durch die Nutung verursachten Pulsationsverluste zu verstehen. Massivpole wirken wie Leiterstäbe einer Käfigankerwicklung, so dass bei asynchronen Betriebszuständen in ihnen grosse Ströme fliessen können. Durch das Führen grosser Ströme und die grosse Energieaufnahmefähigkeit eignet sich der Massivpol besonders- für asynchrones Anfahren grosser Synchron-Motor-Generatoren.

Lamellierte Pole haben einen grösseren ohmschen Widerstand in Längsrichtung, die Zusatzverluste sind entsprechend geringer» ebenso aber auch ihre dämpfende Wirkung. Für die erforderliche Betriebsstabilität ist der Schichtpol daher mit einer Dämpferwicklung versehen. Zur Herstellung von Schichtpolen wird von gestanzten Einzelblechen von etwa 2 mm Dicke -ausgegangen. Die Bleche werden in einer Presse über

030026/0543

- 4 - 162/78

einen Dorn geschichtet. Nach Erreichen des hohen axialen Pressdruckes wird der Dorn auf beiden Stirnenden mit massiven Polendplatten verschweisst. Die hohe Flächenpressung und zusätzliche Schweissnähte an den Aussenkonturen ergeben einen mechanisch kompakten Körper,der keiner weiteren Bearbeitung unterworfen werden muss, da die Ausbildung der Tragklauen, Belüftungsschlitze, Abstütznocken für die Polwicklung usw. in den Stanz- bzw. Schichtoperationen enthalten ist (Firmenschrift "Synchronmaschinen für Wasserkraftanlagen" CH-T 130 082 D aus dem Jahre 1977 der BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden/Schweiz, insbesondere S. 32).

Für langsamlaufende Synchronmaschinen und insbesondere für Hydrogeneratoren mit hohen Polzahlen erfordern die aus massiven Stahl hergestellten Polendplatten ein vergleichsweise aufwendiges Herstellungsverfahren. Sie beeinträchtigen darüber hinaus die aus der Lamellierung des Polkörpers resultierenden, im vorstehenden angedeuteten Wirkungen auf das Betriebsverhalten der Maschine.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen lamellierten Pol der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der die Nachteile des Bekannten nicht aufweist und sich durch einfache und wirtschaftliche Herstellung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Anspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst. Durch Lamellierung auch der Polendplatten vermindert sich der fertigungstechnische Aufwand um etwa 40 bis 50 % desjenigen bei Verwendung massiver Polendplatten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Polendplatte gewichtsmässig leichter ist, da durch die Lamellierung der Füllfaktor ^ 98 % ist.

Mit dieser Gewichtseinsparung geht die Verminderung der

030026/0543

- 5 - 162/78

Beanspruchungen der Polverankerungen einher. Auch sind die Pulsationsverluste der erfindungsgemäss laraellierten Endplatte geringer als diejenigen einer massiven Ausführung,

Gemäss Anspruch 2 weisen die Polplatten - abhängig von der axialen Länge des Polkörpers - eine Dicke zwischen 40 und 60 mm auf und sind aus bis zu 3 nun dicken Einzelblechen aufgebaut und zumindest an der Aussenkontur an mehreren Stellen miteinander verschweisst. Vorzugsweise entspricht die Blechstärke derjenigen der Polbleche des Polkörpers. Sie können somit ebenfalls mit den vorhandenen Stanzeinrichtungen aus Blechen herausgestanzt werden; sie können sogar gemäss einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, wie sie in Anspruch 3 gekennzeichnet ist, die selben Aussenkonturen wie die Polbleche des Polkörpers aufweisen, somit mit ein und demselben Stanzwerkzeug bearbeitet werden.

Im Bedarfsfall weisen die Bleche der Polendplatten neben Durchgangsbohrungen zum Verspannen des gesamten Poles eine oder mehrere miteinander fluchtende Ausnehmungen auf, durch welche Bolzen entsprechenden Querschnitts gesteckt sind, die ihrerseits mit den Einzelblechen an den beiden Stirnflächen der Polendplatte verschweisst sind. Diese Ausgestaltung der Polendplatten ergibt einen mechanisch kompakten Körper, der allen Betriebsanspruchungen standhält.

Werden die Haltebolzen der Polendplatte gemäss Anspruch nach aussen in axialer Richtung verlängert, so können sie als stirnseitige Auflagen für die Polspulen herangezogen werden. Diese Massnahme bringt insofern eine weitere Gewichtseinsparung mit sich, als aufwendige und damit schwere Polspulenabstützsysterne entbehrlich sind.

030026/05A3

_ 6 - 162/78

In Pig. 1 besteht der Polkörper 1 einer elektrischen Maschine mit ausgeprägten Polen aus aufeinandergeschichteten Polblechen 2. Die Polbleche 2 sind beidseits durch Polplatten 3 (nur eine Polplatte ist in Pig. I dargestellt) und aus Spannbolzen 4 und Muttern 5 bestehende Spannmittel zusammengespannt. Alle für die Erfindung nicht wesentlichen Einzelheiten, wie Kühlluftbohrungen und dergl. sind fortgelassen worden.

Die Polendplatte 3 besteht aus aufeinandergeschichteten Einzelblechen 6. Die Einzelbleche 6 entsprechen hinsichtlich Blechstärke und Aussenkontur den Polblechen 2 des Polkörpers 1. Die mit den Bohrungen 7 für die Aufnahme des Bolzens 4 fluchtenden Bohrungen 8 in den Einzelblechen 6 der Polendplatte 3 sind gegenüber erstgenannten erweitert und dienen zur Aufnahme des schaftartigen Teils 5' der Mutter 5.

Neben der genannten Bohrung 8 weisen die Einzelbleche 6 im polkappennahen Bereich zusätzliche, im Querschnitt rechteckige Ausnehmungen 9 auf. In diese beim Zusammenbau der Polendplatte entstandene Durchgangsbohrung ist ein Haltebolzen 10 entsprechenden Querschnitts eingeschoben und auf der dem Polkörper 1 zugewandten Stirnfläche der Polendplatte 3 mit dem oder den äussersten Einzelblechen 6' verschweisstj was durch die Schweissstellen 11 veranschaulicht ist. Die axiale Dicke d der Polendplatte 3 ist vorzugsweise grosser oder gleich 2h, wenn h die radiale Dicke des Haltebolzens 10 ist. Das Ende des Haltebolzens 10 ist in sich axial verlängert und dient als Auflage bzw. Halteorgan für die schematisch angedeutete Polspule 12.

Das Verfahren zur Herstellung eines lameliierten Poles wird nachstehend unter Zuhilfenahme der Schnittdarstellungen der Figuren 1 und 2 näher erläutert.

030026/0543

- 7 - 162/78

Mit demselben Stanzwerkzeug, mit dessen Hilfe die Polbleche 2 des Polkörpers 1 gestanzt werden sollen oder gestanzt xrorden sind, werden aus dem gleichen Blechmaterial eine entsprechende Anzahl von Einzelblechen für die Polendplatten hergestellt. Diese Einzelbleche stimmen demgemäss bezüglich ihrer Aussenkontur und Lage und Anzahl der Ausnehmungen für die Bolzen 4 für das "Verspannen des gesamten Poles überein. In einem weiteren Arbeitsgang werden die genannten Ausnehmungen erweitert, zusätzlich werden im polkappennahen Bereich der Einzelbleche zusätzliche Ausnehmungen 9 ausgestanzt. Sofern nicht das Stanzwerkzeug für die Polbleche bereits Mittel zum Ausstanzen von über den Aussenumfang der Polbleche verteilten Schweisskerben aufwies, werden diese nunmehr ebenfalls ausgestanzt. Diese Schweisskerben sind in Fig. 2 mit der Bezugsziffer 13 gekennzeichnet und befinden sich seitlich am Pol und in den Klauen 14 des Pols.

Die so vorbereiteten Einzelbleche werden nun zu einem Paket von 40 bis 60 mm Dicke zusammengeschichtet, in einer nicht näher dargestellten (und im übrigen bekannten) Pressvorrichtung gepresst und unter Pressdruck in den Schweisskerben 13 verschweisst. Anschliessend werden die Bolzen in die durch die Ausnehmungen 9 gebildeten Durchgangsbohrungen gesteckt und auf der Rückseite der Polendplatte 3 mit dem oder den äussersten Einzelblechen 6 an den Stellen 11 verschweisst. Die auf die beschriebene Weise hergestellte Polendplatte kann jetzt ohne irgendwelche weitere Bearbeitung mit den Polblechen 2 zusammengeschichtet, gepresst und verschraubt und/oder verschweisst werden.

Zusätzlich können die Einzelbleche 6 der Polendplatte 3 miteinander verklebt werden. Es kann ferner zweckmässig sein, den gesamten Pol einschliesslich montierter Polspule mit Tränkharz unter Vakuum- und nachfolgender Druckanwen-

030026/0543

_ 8 - 162/78

dung zu imprägnierenj wodurch ebenfalls ein Verkleben der Einzelbleche erreicht wird.

030026/0543

Besug-szeichenliste

1 = Polkörper

2 = Polbleche des Polkörpers 1

3 = Polendplatte

4 = Spannbolzen

5 = Mutter für den Spannbolzen

5' = schaftartiger Teil der Mutter

6 = Einzelbleche der Polendplatte 6¹ = Endbleche

7 = Bohrungen im Polkörper 1

8 = Bohrungen in den Polendplatten

9 = Ausnehmungen im polkappennahen Bereich

der Polendplatten 3

= Haltebolzen

= Schweissstellen

= Polspule

= Schweisskerben

d ' = (axiale) Dicke der Polendplatte

h = (radiale) Dicke der Haltebolsen

030-02670543

~/tC ·

Leerseite

Claims

Patentansprüche

ί 1. jLamellierter Pol für elektrische Maschinen mit ausgepräg- \ 'ten Polen, wobei der lameliierte Polkörper durch Polendplatten und Spannmittel verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Polendplatten (3) ebenfalls lamelliert sind und aus axial aufeinandergeschichteten, miteinander verspannten Einzelblechen (6) bestehen.
2. Lamellierter Pol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polendplatten (3) - abhängig von der axialen Länge des Polkörpers (1) - eine Dicke von 40 bis 60 mm aufweisen und aus bis zu 3 mm dicken Einzelblechen (6) aufgebaut sind, welche Einzelbleche (6) zumindest an ' deren Aussenkontur an mehreren über die Aussenkontur verteilten Stellen miteinander verschweisst sind.
3. Lamellierter Pol nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichner, dass die Einzelbleche (-6) der Polendplatte (3) dieselbe Aussenkontur aufweisen wie die Polbleche (2) des Pclkörpers (1).
4. Lamellierter Pol nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelbleche (6) der Polendplatten (3) neben Ausnehmungen (7) für die Spannmittel (4) des Poles zusätzliche Ausnehmungen (9) aufweisen, durch die Haltebolzen (10) entsprechenden Querschnitts gesteckt und zumindest mit einem oder mehreren Einzelblechen (6¹) der Polendplatte (3) verschweisst sind.
5. Lamellierter Pol nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltebolzen (10) nach aussen in axialer Richtung verlängert sind und als Auflagen für die PoI-

030026/0543
ORIGINAL INSPECTED

BBC Baden

- 2 - I62/78

spule (12) heranziehbar sind.
6. Lameliierter Pol nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelbleche (6) miteinander verklebt sind
7. Verfahren zur Herstellung eines lamellierten Poles nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Stanzen der Polbleche des Polkörpers,

b) Stanzen der Einzelbleche der Polendplatten mit demselben Stanzwerkzeug,

c) Pressen und Verschweissen einer der gewünschten Polendplattendicke entsprechenden Anzahl von Einzelblechen zumindest an deren Aussenkontur,

d) Schichten der Polbleche des Polkörpers in einer Pressvorrichtung über Dorne,

e) Verschweissen und/oder Verschrauben der Dorne mit den lamellierten Polendplatten.
8. Verfahren nach Anspruch J₃ dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgtem Stanzen der Einzelbleche der Polendplatten in einem weiteren Stanzvorgang zusätzliche Ausnehmungen in die Einzelbleche eingebracht werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzen der Einzelbleche der Polen dp latt-en mit dem Stanzwerkzeug erfolgt, das gegenüber demjenigen zum Stanzen der Polbleche des Polkörpers durch eine Vorrichtung zum Ausstanzen zusätzlicher Ausnehmungen im polkappennahen Bereich erweitert worden ist.

Q30026/0543
ORIGINAL INSPECTED