DE2901751C2

DE2901751C2 -

Info

Publication number: DE2901751C2
Application number: DE2901751A
Authority: DE
Inventors: Josef Wuerenlingen Aargau Ch Merki; Hans-Werner Wettingen Aargau Ch Stankowski; Franz Birrhard Aargau Ch Stoeckli
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1979-01-18
Publication date: 1988-08-04
Also published as: DE2901751A1; ATA436079A; ES486814A0; ES8102428A1; FR2444360B1; BR7908117A; CH632877A5; US4316111A; IT1127696B; CA1138021A; FR2444360A1; AT364411B; IT7928022A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen lamellierten Pol für elektrische Maschinen mit ausge prägten Polen, dessen lamellierter Polkörper durch Polendplatten und Spannelemente verspannt ist, wobei die Polendplatten ebenfalls lamelliert sind und aus axial aufeinandergeschichteten, miteinander verschweißten Einzelblechen mit Ausnehmungen für Spannelemente zum Verspannen des Poles bestehen, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines lamellierten 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 ohmschen Widerstandes höhere Zusatz verluste auf. Unter Zusatzverlusten sind in diesem Fall im wesentlichen die Wirbelstromver luste, 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 Energie aufnahmefähigkeit eignet sich der Massivpol besonders für asynchrones Anfahren großer Syn chron-Motor-Generatoren.

Lamellierte Pole haben einen größeren ohmschen Widerstand in Längsrichtung, die Zusatzver luste 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 einen Dorn geschichtet. Nach Erreichen des hohen axialen Preßdruckes wird der Dorn auf beiden Stirnenden mit massiven Polendplatten verschweißt. Die hohe Flächenpres sung und zusätzliche Schweißnähte an den Außenkonturen ergeben einen mechanisch kompakten Körper, der keiner weiteren Bearbeitung unterworfen werden muß, da die Ausbildung der Trag klauen, Belüftungsschlitze, Abstütznocken für die Polwicklung usw. in den Stanz- bzw. Schicht operationen enthalten ist (Firmenschrift "Synchronmaschinen für Wasserkraftanlagen" CH-T 1 30 082 D aus dem Jahre 1977 der BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden/Schweiz, insbesondere S. 32).

Für langsamlaufende Synchronmaschinen und insbesondere für Wasserkraftgeneratoren mit hohen Polzahlen erfordern die aus massivem 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.

Die DE-PS 1 81 457 betrifft einen lamellierten Pol für elektrische Maschinen, bei der der lamellierte Polkörper durch Polendplatten und Spannmittel verspannt ist. Die Polendplatten sind ebenfalls lamelliert, bestehen aus axial aufeinandergeschichteten und miteinander flächig verlö teten Einzelblechen und sind von prinzipiell gleicher Außenkontur wie die Polbleche, werden jedoch nachgängig noch an den Außenkanten abgerundet.

Die Verlötung der lamellierten Polendplatten zu einer kompletten Einheit bedingt die bereits bei massiven Polendplatten beschriebenen Nachteile.

Die DE-AS 10 59 558 bezieht sich auf eine Anordnung zur Befestigung des Spulenkastens an ausgeprägten, lamellierten Polen mit verstärkten Endplatten für elektrische Maschinen. Die verstärkten Endplatten bestehen aus drei Einzelblechen, nämlich einem Endblech, einem Deckblech und einem Halteblech und weisen nur im Rohzustand vor der Endbearbeitung den gleichen Stanz schnitt auf wie die Polbleche. Das mittlere der drei Bleche, nämlich das Halteblech, ist unter teilt, abgeschnitten, um 180° verdreht aufgesetzt und über das verkleinerte Deckblech rechtwinke lig gebogen, so daß sich eine aus der Ebene des Endbleches vorspringende, abgewinkelte Halterung für den Spulenkasten ergibt. Durch diese Konstruktion wird keine Polendplatte ersetzt, sondern bloß die vorhandenen Randbleche des Poles so zugeschnitten, daß die gewünschte Spulenhalterung entsteht.

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 wirtschaft liche Herstellung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeich neten Merkmale gelöst.

Die durch die Erfindung sich ergebenden Vorteile gegenüber den bekannten Anord nungen sind insbesondere darin zu sehen, daß durch Lamellierung auch der Pol endplatten sich der fertigungstechnische Aufwand vermindert um etwa 40 bis 50% gegenüber dem Aufwand bei Verwendung massiver Polendplatten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Polendplatte gewichtsmäßig leichter ist, da durch die Lamellierung der Füllfak tor 98% ist.

Mit dieser Gewichtseinsparung geht die Verminderung der Beanspruchungen der Polveranke rungen einher. Auch sind die Pulsationsverluste der erfindungsgemäß lamellierten Endplatte ge ringer als diejenigen einer massiven Ausführung.

Die Polendplatten können - abhängig von der axialen Länge des Polkörpers - eine Dicke zwischen 40 und 60 mm aufweisen und aus bis zu 3 mm dicken Einzelblechen aufgebaut sein. Die Blechstärke entspricht derjenigen der Polbleche des Polkörpers. Sie können somit ebenfalls mit den vorhandenen Stanzeinrichtungen aus Blechen herausgestanzt werden.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Haltebolzen ergibt sich eine weitere Gewichtseinspa rung gegenüber den aufwendigen und damit schwereren Polspulenabstützsystemen.

Zur Herstellung eines lamellierten Poles im Sinne der Erfindung wird wie folgt vorgegangen:

a) Stanzen der Polbleche des Polkörpers,
b) Stanzen der Einzelbleche der Polendplatten mit demselben Stanzwerkzeug,
c) Einbringen zusätzlicher Ausnehmungen in die Einzelbleche der Polendplatten in einem weiteren Stanzvorgang,
d) Pressen und Verschweißen einer der gewünschten Polendplattendicke entsprechenden Anzahl von Einzelblechen zumindest an deren Außenkontur,
e) Einbringen von Haltebolzen in axialer Richtung in die zusätzlichen Ausnehmungen der Polendplatten und Verschweißen mit einem oder mehreren Einzelblechen,
f) Schichten der Polbleche des Polkörpers in einer Preßvorrichtung über Dorne,
g) Verschweißen und/oder Verschrauben der Dorne mit den lamellierten Polendplatten.

Die Verfahrensschritte b) und c) können auch durch Stanzen der Einzelbleche der Polendplat ten mit einem Stanzwerkzeug, das gegenüber demjenigen zum Stanzen der Polbleche des Polkörpers durch eine Vorrichtung zum Ausstanzen zusätzlicher Ausnehmungen im polkappennahen Bereich er weitert worden ist, ersetzt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh rungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen lamellierten Pol einer elektrischen Maschine mit ausgeprägten Polen und

Fig. 2 einen Querschnitt durch diesen lamellierten Pol nach Fig. 1.

In Fig. 1 besteht der Polkörper 1 einer elektrischen Ma schine mit ausgeprägten Polen aus aufeinandergeschichteten Polblechen 2. Die Polbleche 2 sind beidseits durch Polplat ten 3 (nur eine Polplatte ist in Fig. 1 dargestellt) und aus Spannbolzen 4 und Muttern 5 bestehende Spannmittel zu sammengespannt. Alle für die Erfindung nicht wesentlichen Einzelheiten, wie Kühlluftbohrungen und dergl. sind fort gelassen worden.

Die Polendplatte 3 besteht aus aufeinandergeschichteten Einzelblechen 6. Die Einzelbleche 6 entsprechen hinsicht lich 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 recht eckige Ausnehmungen 9 auf. In diese beim Zusammenbau der Polendplatte entstandene Durchgangsbohrung ist ein Halte bolzen 10 entsprechenden Querschnitts eingeschoben und auf der dem Polkörper 1 zugewandten Stirnfläche der Polend platte 3 mit dem ober den äußersten Einzelblechen 6′ ver schweißt, was durch die Schweißstellen 11 veranschaulicht ist. Die axiale Dicke d der Polendplatte 3 ist vorzugsweise größer oder gleich 2 h, wenn h die radiale Dicke des Halte bolzens 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 eine lamellierten Poles wird nachstehend unter Zuhilfenahme der Schnittdarstellungen der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Mit demselben Stanzwerkzeug, mit dessen Hilfe die Polbleche 2 des Polkörpers 1 gestanzt werden sollen oder gestanzt wor den sind, wird aus dem gleichen Blechmaterial eine ent sprechende 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 Ausneh mungen erweitert, zusätzlich werden im polkappennahen Be reich der Einzelbleche zusätzliche Ausnehmungen 9 ausge stanzt. 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 be finden sich seitlich am Pol und in den Klauen 14 des Pols.

Die so vorbereiteten Einzelbleche werden nun zu einem Pa ket von 40 bis 60 mm Dicke zusammengeschichtet, in einer nicht näher dargestellten (und im übrigen bekannten) Preß vorrichtung gepreßt und unter Preßdruck in den Schweiß kerben 13 verschweißt. Anschließend werden die Bolzen 10 in die durch die Ausnehmungen 9 gebildeten Durchgangsboh rungen 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 herge stellte Polendplatte kann jetzt ohne irgendwelche weitere Bearbei tung 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 dung zu imprägnieren, wodurch ebenfalls ein Verkleben der Einzelbleche erreicht wird.

Claims

1. Lamellierter Pol für elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen, dessen lamellierter Polkörper durch Polendplatten und Spannelemente verspannt ist, wobei die Polendplatten ebenfalls lamelliert sind und aus axial aufeinandergeschichteten, miteinander verschweißten Einzelblechen mit Ausnehmungen für Spannelemente zum Verspannen des Poles bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelbleche (6) jeder Polendplatte (3) untereinander gleichen Umriß entsprechend dem Blechschnitt der Polbleche (12) aufweisen, daß in den Einzelblechen (6) zusätzliche Ausnehmungen (9) vorgesehen sind, in welchen die Polendplatten (3) überragende Haltebolzen (10) eingesteckt und zumindest mit einem oder mehreren Einzelblechen (6′) der Polendplatte verschweißt sind, und daß die die Polendplatte (3) überragenden Teile der Haltebolzen (10) nach außen in axialer Rich tung zur Bildung einer Auflage für die Polspule (12) verlängert sind.

2. Verfahren zur Herstellung eines lamellierten Poles nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

3. 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 einem Stanzwerkzeug, das gegen über denjenigen zum Stanzen der Polbleche des Polkörpers durch eine Vorrichtung zum Ausstanzen zusätzlicher Ausnehmungen im polklappennahen Bereich erweitert worden ist,
c) Pressen und Verschweißen einer der gewünschten Polendplattendicke entsprechenden Anzahl von Einzelblechen zumindest an deren Außenkontur,
d) Einbringen von Haltebolzen in axialer Richtung in die zusätzlichen Ausnehmungen der Polendplatten und Verschweißen mit einem oder mehreren Einzelblechen,
e) Schichten der Polbleche des Polkörpers in einer Preßvorrichtung über Dorne,
f) Verschweißen und/oder Verschrauben der Dorne mit den lamellierten Polendplatten.