DE3007759C2 - Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Generators - Google Patents

Description

a) Stanzen einer Vielzahl von Zuschnitten aus magnetischem Blech, welche jeweils ein ringförmiges Teil aufweisen, von dem eine Anzahl von zur Bildung der Polschuhe bestimmten Armen ausgeht

b) Stapeln und Befestigen der Zuschnitte zu einem Paket,

c) Abdrehen der ringförmigen TeiJe an dem Paket zur Trennung der Polschuhe voneinander und zur Formung der dem Läufer zugewandten Oberfläche des Ständers.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete vor dem Abdrehen in die Zwischenräume zwischen benachbarten Polschuhen eingesetzt und federnd darin festgehalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer nach dem Einsetzen der Magnete und vor dem Abdrehen in ein schmelzflüssiges, nichtmagnetisches Material eingebettet wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Generators gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die DE-AS Π 73 178 zeigt eine permanent erregte elektrische Maschine, bei der der Läufer aus zwischen Blechsegmenten eingebauten Dauermagneten besteht. Die Blechsegmente sind so gestaltet, daß sie entweder um die Läuferwelle herumgreifen oder gegenseitig etwa schwalbenschwanzförmig ineinandergreifen. Bei der Montage dieses bekannten Läufers müssen die Blechsegmente der verschiedenen Pakete einzeln zusammengefaßt und dann die Pakete zusammen mit den Magneten um die Läuferwelle angeordnet werden.

Besondere Schwierigkeiten ergeben sich dann, wenn die Polschuhe nicht im Läufer, sondern im Ständer angeordnet sind, da sie dann um den Läufer herum angeordnet werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Generators vorzuschlagen, bei dem die Herstellung und Anordnung der Polschuhe des Ständers wesentlich vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem Stanzvorgang alle Polschuhe eines Bleches hergestellt. Es wird nur ein Paket gebildet, so daß eine genaue Ausrichtung der Polschuhbleche auf einfache Weise erreicht wird. Durch Abdrehen des Innenringes wird eine konzentrische Ausrichtung zum Läufer gewährleistet

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Teilschnittansicht eines Generators in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 eine grafische Darstellung zum Vergleich der

ίο Leistungs-Kennlinien von verschiedenen Generatoren, F i g. 3 ein Teil des Generators nach F i g. 1,

Fig.4 eine Teilansicht eines Generators in einer

gegenüber F i g. 1 abgewandelten Ausführungsform und F i g. 5 eine F i g. 1 entsprechende Teilansicht eines Generators in einer anderen Ausführungsform.

Ein in F i g. 1 dargestellter Generator hat einen Ständer 6 und einen (lediglich angedeuteten) Anker 7 welche relativ zueinander drehbar sind. Der Ständer 6 enthält eine Anzahl von parallelepipedförmigen Dauermagneten 8 aus keramischem Material. Die Magnete 8 sind in gleichen gegenseitigen Abständen entlang dem Umfang des Ständers 6 angeordnet so daß ihre größeren Oberflächen mit abwechselnd entgegengesetzter Polarität dem Anker 7 zugewandt sind. In der Ausführung nach F i g. 1 sind die Magnete 8 einander im wesentlichen paarweise gegenüberliegend angeordnet.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung

enthält der Ständer 6 eine Anzahl von Polschuhen 9, welche im wesentlichen in tangentialer Richtung zwischen die die gleiche Polarität aufweisenden Seiten jeweils zweier benachbarter Magnete 8 erstrecken. Wie man anhand der in Fig. 1 dargestellten Magnetflußlinien erkennt, ist auf diese Weise jeweils ein geschlossener Magnetstromkreis für die einzelnen Magnete 8 gebildet, so daß diese im wesentlichen unabhängig voneinander wirksam sind. Die Magnete sind somit als parallele Magnetflußerzeuger wirksam, so daß bei gleichen Abmessungen beträchtlich stärkere Magnetströme erzielbar sind als bei den vorstehend genannten bekannten Generatoren. Daher kann der erfindungsgemäße Generator bei gegebener Nennleistung mit höheren Spannungen im Leerlauf und mit niedrigeren Kurzschlußströmen arbeiten. Eine solche elektrische Leistungscharakteristik ermöglicht bekanntlich die Speisung eines Verbrauchers, welche bei Drehzahländerungen des Generators kaum irgendwelchen Schwankungen unterworfen ist. F i g. 2 zeigt in der Kurve A den Verlauf der Ausgangsspannung V in Abhängigkeit von der Drehzahl η eines bekannten Generators. Die Kurve B zeigt die Ausgangsspannung eines idealen Generators, und die Kurve C zeigt den in Untersuchungen ermittelten Verlauf der Ausgangsspannung eines Generators gemäß der Erfindung mit im wesentlichen gleichen Abmessungen und unter den gleichen Arbeitsbedingungen wie der vorstehend genannte Generator bekannter Ausführung. Die sehr flach verlaufende Kurve C ist dem idealen Verlauf der Kurve B weitgehend angenähert. Aus der Kurve C ist zu erkennen, daß der erfindungsgemäße Generator bereits bei niedrigen Drehzahlen eine relativ hohe Leistung abgibt. Daraus ergibt sich, daß bei Verwendung eines Gleichstromverbrauchers ein einfacher und allgemein bekannter Gegentaktgleichrichter anstelle eines sehr viel aufwendigeren Brückengleichrichters verwendet

b5 werden kann, um den erzeugten Strom gleichzurichten. Andersherum wird der erfindungsgemäße Generator bei gleichbleibender Drehzahl kaum Änderungen der Belastung beeinflußt.

Die in Fig. 1 dargestellten Polschuhe 9 sind aus übereinander gestapelten Magnetblechen gebildet und haben einen in Abhängigkeit von der Größe des Magnetflusses im Ständer zwischen zwei benachbarten Magneten 8 veränderlichen Querschnitt. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß jeder Polschuh 9 den die gleiche Polarität aufweisenden Magnetfluß der beiden benachbarten Magnete 8 sammelt und dem Anker 7 zuleitet Der veränderliche Querschnitt der Pakete oder Polschuhe 9 bewirkt eine optimale Leitung des Magneifiusses, da weder Einschnürungen noch übermäßig große Querschnitte vorhanden sind, welche anderenfalls zu unerwünschten Verlusten führen würden. Im Gegensatz dazu ist der Magnetfluß bei bekannten Generatoren der genannten Art nach außen durch den Ring aus magnetischem Material abgeschlossen. Da dieser einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist, findet die veränderliche Größe des Magnetflusses hier keine Berücksichtigung. Der Magnetstromkreis des Ständers 6 kann in einem nicht magnetischen Material, z. B. Zamac oder Aluminium, eingebettet, etwa eingegossen oder eingeformt sein. In diesem Falle hat der Ständer 6 einen besonders steifen Aufbau, da die Polschuhe 9 sicher in dem nicht magnetischen Material 10 eingebettet und dadurch festgehalten sind.

Der Ständer 6 mit den Polschuhen 9 ist vorzugsweise aus einer Vielzahl von Blechzuschnitten 12 zusammengesetzt, welche jeweils ein inneres, ringförmiges Teil 11 aufweisen, an welchem eine Anzahl von für die Bildung der Polschuhe 9 bestimmten Armen 91 hervorsteht. Ein solcher, in F i g. 3 dargestellter Zuschnitt 12 hat somit etwa die Form eines Kreissägeblatts mit einander teilweise überlappenden Zähnen bzw. Armen 91. Die Zuschnitte 12 werden in bekannter Weise übereinandergestapelt und miteinander zu einem Paket verbunden. In die Zwischenräume zwischen den einander überlappenden Teilen der Arme 91 bzw. Polschuhe 9 werden dann die Magnete 8 eingesetzt, so daß sie ohne irgendwelche zusätzliche Befestigung allein aufgrund der Elastizität des aus den Zuschnitten gebildeten Pakets festgehalten werden.

Dieses einfache Verfahren für den Zusammenbau ist besonders vorteilhaft bei der Verwendung von keramischer. Magneten, welche bekanntlich sehr spröde sind und bei der Befestigung auf bekannte Weise, z. B. durch Nieten, leicht brechen können. Außerdem ermöglicht dieses Verfahren eine sehr genaue Einhaltung der Abstände 14 zwischen den einzelnen Magneten 8 (Fig. 1), was für den optimalen Betrieb des Generators von großer Bedeutung ist. Die besondere Form des Ständers 6 ermöglicht insbesondere auch im Hinblick auf die begrenzten Abmessungen die Verwendung von Magneten 8 von äußerst einfacher Form, einer größeren Dicke und insgesamt kleinerem Querschnitt als in herkömmlichen Ausführungen. Die Magnete weisen daher eine höhere Festigkeit auf und erleichtern die Einhaltung von Maßtoleranzen.

Nach dem Einsetzen der Magnete 8 in das aus den Zuschnitten 12 gebildete Paket wird dieses gegebenenfalls in das nicht magnetische Material 10 eingebettet und kann dann an der Innenseite abgedreht werden, um die ringförmigen Teile 11 zu entfernen und die Innenseite des Ständers 6 entsprechend der gestrichelten Linie 13 in F i g. 3 zu formen. Nach dem Abdrehen ι ο sind die Polschuhe 9 dann voneinander getrennt, und der Ständer hat die in F i g. 1 dargestellte Form.

Um eine besonders sichere Befestigung der Magnete 8 zu erzielen, können diese ein besonderes Profil erhalten, beispielsweise an einer Seite gewölbt sein, wie in Fig.4 dargestellt, wobei die entsprechenden Angriffsflächen der Polschuhe 9 ebenfalls gewölbt sind, um einen festen Sitz der Magnete zu gewährleisten.

Eine weitere Abflachung der in Fig.2 gezeigten Kurve C ist dadurch erzielbar, daß wenigstens ein Polschuh 9 mit wenigstens einer Kurzschlußwindung 15 versehen wird (Fig. 1). Die Windung 15 braucht dabei nicht besonders befestigt zu werden, daß sie vom jeweiligen Magnet 8 am Abgleiten gehindert ist.

Die erzielbaren starken Magnetströme ermöglichen

die Erzeugung hoher Spannungen in jeder Windung des

Ankers 7, se daß für dessen (nicht dargestellt) Wicklung

eine verringerte Kupfermenge notwendig ist. Der von dem erfindungsgemäßen Generator erzeugte sehr niedrige Kurzschlußstrom verringert darüber hinaus die thermische Belastung der Wicklung, wodurch sich die Betriebssicherheit des Generators erhöht.

Der vorstehend beschriebene Generator kann im Rahmen der Erfindung auf verschiedene Weise abgewandelt werden.

So können die Polschuhe 9 des Ständers 6 aus einzelnen Blechteilen geformt sein, wie in Fig.5 dargestellt. In diesem Falle können die Blechteile 9 zunächst an einzelnen Punkten 17 an der Außenseite eines Metallrings 16 angeschweißt werden. Nach dem Einsetzen der Magnete 8 zwischen die einander übergreifenden Teile der Polschuhe 9 und gegebenenfalls Einbetten des Ständers in einem nicht magnetischen Material kann der Ring 16 dann wie vorstehend beschrieben durch Abdrehen entfernt werden.
Anderenfalls können die Polschuhe 9 auch zunächst an einzelnen Punkten 18 an der Innenseite eines (gestrichelt dargestellten) Außenrings 20 angeschweißt werden, welcher gegebenenfalls aus einem nicht magnetischen Material sein kann und dann nicht so entfernt zu werden braucht.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, daß der Ständer 6 als das innere Element eines Generators ausgebildet und von einem als ringförmiges äußeres Element ausgebildeten Anker 7 umgeben ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Generators bei dem keramische Dauermagnete mit einander abwechselnd entgegengesetzten Polaritäten in gegenseitigen Abständen an den einem Läufer zugewandten Seiten entlang dem Umfang eines Ständers angeordnet sind, der Polschuhe aufweist, welche sich zwischen die einander zugewandten Seiten gleicher Polarität der einander benachbarten Magnete erstrecken, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: