DK142128B - Fremgangsmåde til fremstilling af statortænder til en stator for en roterende, elektrisk maskine, f.eks. en elektromotor. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆ66ELSESSKRIFT 142128 DANMARK («’)'« ci.= h 02 k 15/02 «(21) Anoeening nr. 2452/72 (22) Indleveret den 17. maj 1972 (24) Lebedag 17. maj 1972 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlægge! »eaehriftgt offentliggjort den 1 . S ep. 1 980 DIREKTORATET FOR ____ PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Pnontet begæret fra den

18. maj 1971, 6444/71, SE

24. apr. 1972, ϊ>366/72, SE

(72) SKE INDUSTRIAL TRADING AND DEVELOPMENT COMPANY N.V., Overtoom 141-145, 1msterdam, NL.

Opfinder: Stig Lennart Hallerbaek, Blodboksgatan 12, Vaestra Froelun*= da, SE.

% (74) Fuldmægtig under sager» behandling:

Dansk Patent Kontor ApS. __ (54) Fremgangsmåde til fremstilling af statortænder til en stator for en roterende, elektrisk maskine, f.eks. en elektromotor.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af statortænder til en stator for en roterende, elektrisk maskine, f.eks. en elektromotor, hvor statoren samles ved sammenstøbning af tænder, viklinger og åg til en fast enhed ved hjælp af lak eller støbemasse.

Ved fremstilling af elektriske maskiner frembyder især statorenheden adskillige vanskelige problemer, af hvilke nogle er uløselige med den foreliggende produktionsteknik. Statorenheden repræsenterer også hoveddelen af produktionsomkostningerne for elektriske maskiner.

Den almindeligt fremstillede statorkerne er lavet af dynamoplade med en permeabilitetsværdi på H max 3000. Der findes imidlertid en 162128 2 pladetype med en retningsbestemt flux, som anvendes ved fremstillingen af transformere. En sådan pladekan bave enpermeabilitetsværdipå cptE (jmax 20.000. Denne plade er særlig værdifuld til statorkonstruktion.

Til almindelige maskiner er denne imidlertid ikke brugbar, da ^værdi-en varierer betydeligt på langs og på tværs af pladen, og statorring med alle tænder udstanses i én arbejdsgang. Dette ville give anledning til varierende modstand i statortændeme. Motoren ville få en uensartet funktion. Prisen for denne fluxorienterede plade er ydermere så stor, at den sædvanligvis meget store spildprocent ville være af en stor økonomisk betydning. Spildprocenten af almindelig udstansede statorplader er meget stor, mellem 40 og 50$. En formindskelse af denne procent til 10-20$ ville betyde en yderst nyttig reduktion af materialeomkostningeme og kunne gøre de ekstra omkostninger for fluxorienteret plade acceptable.

Det er formålet med opfindelsen at anvise en fremgangsmåde til fremstilling af en stator, som udnytter kraftlinieorienteret plade samtidig med, at spildprocenten reduceres til den ovenfor nævnte stør-’ relsesorden.

Dette opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved, at statorkemens tænder udstanses hver for sig af kraftlinieorienteret plade og i deres endelige dimensioner, at disse pladeelementer samles i kontinuerlige stænger i de til montering i stator— kernen nødvendige længder, idet deres sammenhæftning i stænger ti l -vejebringes ved hjælp af med selvhæftende bindemiddel forsynede strimler af papir, formstof eller lignende, og at de således fremkomne statortænder fikseres mod et centralt, cirkulærcylindrisk organ i den stilling, de skal indtage i den færdige stator, og således, at der mellem tænderne dannes radialt udad og ved statorendeme åbne spor.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende ved nogle udførelseseksempler under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en stator i perspektiv, delvis i snit, fig. 2 en anden stator i perspektiv, delvis i snit, fig. 3 skematisk spiralformede statortænder, fig. 4 skematisk konstruktionen af en stator med statortænder og opdelt ågring, fig. 5 en del af statortænder monteret på en bøsning og dorn, fig. 6 del af statortænder monteret direkte på en central dorn, fig. 7 del af statortændeme med bevikling, 5 142128 fig. 8 del af statoren i fig. 7 med et omgivende, ringformet åg, fig.. 9 skematisk hvorledes statortænderne kan støbes af en magnetisk formstofmasse, fig.10 del af en stator ifølge fig. 8 og fig.ll skematisk længdesnit af en stator og en støbeform.

Fig. 1 er et delsnit af en statorenhed omfattende et antal statortæn-der 1 omgivet af et ringformet statoråg 2. Dette statoråg er monteret omkring statortænderne, efter at en vikling 3 er anbragt i statorslidser 4, der er udformet mellem statortænderne. Efter de ovenfor nævnte operationer, som vil blive beskrevet i detaljer nedenfor, er statorenheden blevet støbt sammen ved hjælp af lak eller støbemasse 5> hvorved også de til lejring af rotoren nødvendige styre- og anlægsf lader 6 og 7 er udformet. I ovenfor nævnte eksempel består såvel statortænderne som det ringformede åg af lamineringer. Statortænderne kan have en optimal form med hensyn til den magnetiske fum Der kan også være valgt et optimalt plademateriale med en flumorrenteret laminering. Ved udstansning af statortænderne, som kan udføres med meget lille spild, er der anvendt en automatisk stansemaskine, der direkte orienterer de udstansede plader i forhold til hverandre. Pladerne holdes sammen ved hjælp af lak, formstofstøbemasse eller klæbebånd linder samle- og vikleproceduren, idet pladerne til sidst bliver endeligt støbt sammen til en enhed bestående af statortænder, statoråg, vikling og støbemasse.

Fig. 2, som svarer til fig. 1, er et udsnit af en statorenhed, hvis statortænder 10 er udformet på en sådan måde, at de passer mod tra-pezformede ågelementer 11. Disse lukker statorens viklingsslidser 12 udvendigt samtidig med, at ågelementerne 11 går mod teenderne 10 tæt ved kontaktflader 13. Ved denne udførelsesform er det sædvanlige ringformede statoråg erstattet af et polygonalt åg udformet af et lige så stort antal ågelementer som antallet af viklingsslidser. Konstruktionen forklares i detaljer i forbindelse med fig. 7. Ved at samle stator-åget af elementer kan de enkelte ågelementer 11 udstanses med meget lille spild og efter samme principper som statortænderne 10. Ved at opdele statoråget i flere elementer opnås der en meget stor fordel, nemlig at man med fordel kan anvende magnetisk orienteret laminering også i statoråget, hvorved motorens effektivitet forbedres. Efter at vikling 14 er anbragt i viklingsslidserne, indsættes ågelementer 11 på deres plads, hvorved de holdes sammen af midlertidige forbindelsesmidler, dvs. lak- eller klæbebåndsforbindelser. Det på denne måde samlede statorlegeme støbes derefter sammen med lak- eller støbemasse 15 142128 4 i en speciel støbeform, således at statoren danner en massiv ended bestående af vikling, statortænder og statoråg. Yed denne operation skal der tilvejebringes styæe- og anlægsflader 16 og 17 egnet til at optage rotorlejeehhederne. I det i fig. 2 viste eksempel er disse flader formet i forbindelse med en meget tyndvægget bøsning 18, som desuden udgør en støtteflade for statortændeme under samle- og vikleoperationerne. Under disse operationer er den imidlertid udfyldt af en central dornindretning, der beskrives under henvisning til fig. 10.

Pig. 3 viser skematisk en statordel omfattende statortænder 60 og 61, som ved støbning er samlet med den omgivende, ringformede ågdel 22 og med viklingspolerne 62. Som vist i figuren omslutter disse viklingsspoler flere statortænder (tre) på en sådan måde, at midterstatortan-den 60 ikke er påvirket af tangential kraft af viklings spolen 62, medens statortanden 61 er underkastet tangentiale kræfter i begge retninger, som vist ved pilen 65- Por at lette viklingen og forøge udfyldningen af viklingsslidsen er statortændeme 61 stærkt buet udadtil som ved 64. Dette forøger yderligere kontaktfladen mod stator-åget 22 og giver således en bedre magnetisk flux gennem statortanden, som vist ved pilen 65- Indadtil mod luftgabet ved rotoren er flankerne 26 af statortændeme udformet på en optimal måde.

Pig. 4 viser skematisk en statordel omfattende statortænder 70» vikling 71 og en omgivende ågdel, som er opdelt i et antal segmenter 72 svarende til antallet af statorens viklingsslidser, igsegmenterne 72 har et trapezformet tværsnit, i hvilke de skrå flanker 73 bar den samme vinkel og er udformet til at gå mod de radialt udragende statortænder. Igsegmenterne kan være samlet ved laminering ligesom stator-tænderne. Der kan med fordel også anvendes fluxorienterede statorla-mineringer i ågdelen, som vist ved fluxpile 7^· Hele stator enheden med vikling, statortænder og statoråg er samlet ved hjælp af støbning med lak- eller støbemasse 75·

Pig. 5 er en del af et antal statortænder 21 vist i perspektiv og monteret på en central bøsning 50, som er understøttet af en central dorn 51· Efter denne samling udføres viklingsproceduren som vist i ^ fig. 7·.

c 142128 5

Fig. 6 er en del af en vikleindretning ifølge opfindelsen, set i perspektiv, hvor statortænderne 21 ved hjælp af en todelt, central dorn 55 og 56 er fikseret i stilling egnet for viklingsproceduren. Dorn-halvdelene er forsynet med passende formede kiler 57, som fikserer statortænderne i stilling både aksialt, radialt og periferisk under vikle- og støbeoperationerne, hvorefter dornen og kilerne fjernes, idet der derved tilvejebringes nødvendige styre- og anlægsflader for placering af rotorens lejeenheder.

Fig. 7 viser et perspektivisk billede af statortænderne 21 med på-monterede viklingsspoler 23·

Fig. 8 er også et perspektivisk billede af statortænder 21 og et ringformet statoråg 22. Rundt om statorviklingerne 23, statortænderne 21 og statoråget 22 er der støbt lak- eller støbemasse 5, således at der opnås en stiv samlet statorenhed.

Fig. 9 viser skematisk, hvorledes statortænderne 21 er formet i deres ydre ende for at tilvejebringe passende fastgørelsesmidler 80 og passende magnetisk fluxgennemgang fra den omgivende ågdel 81, idet denne er støbt af magnetisk formstofmateriale. For at forhindre det magnetiske forrnstofmateriale i at trænge ind i viklingsspolerne 23 under støbeoperationen, kan spolerne beskyttes udadtil ved hjælp af en tynd plade 82 af isolerende materiale. Fastgørelsesmidler 83 kan let indpasses i støbeformen.

Fig. 10 er en del af en statorenhed i perspektiv og udført efter de i fig. 9 skitserede principper. Viklingen 23 og statortænderne 21 er støbt sammen til en enhed ved hjælp af den omgivende ågdel 22 og magnetisk formstofmateriale. Med hensyn til fluxen er det magnetiske formstofmateriale den fluxorienterede laminering klart underlegen, men til trods for dette kan det være økonomisk acceptabelt i visse motortyper at erstatte det dyre åg med magnetisk, støbt formstof. Naturligvis må der tages hensyn til kompensering af dimensionerne, dvs. forøge skulderhøjden af åget.

Fig. 11 viser meget skematisk, hvorledes en støbeform kan anbringes rundt om statortænderne 21, ågdelen 22 og viklingen 23 i overensstemmelse med udførelsesformen for opfindelsen i fig. 1. De centrale dorne 55 og 56 er indesluttet af støbeformshalvdele 85 hhv. 86, som også indeslutter statorelementerne og aksialt styrer disse. Derved ud-