WO2005107037A1

WO2005107037A1 - Statorpaket für magnetschwebebahnen

Info

Publication number: WO2005107037A1
Application number: PCT/DE2005/000607
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Hahn; Michael Tum
Original assignee: Thyssenkrupp Transrapid Gmbh
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2005-11-10
Also published as: DE102004021740A1

Abstract

Es wird ein Statorpaket für einen Langstator-Linearmotor beschrieben. Das Statorpaket ist aus einer Vielzahl von ferromagnetischen, durch Stanzen hergestellten Lamellen (1) zusammengesetzt und zumindest teilweise mit einer Korrosionsschutzschicht (14) umhüllt. Erfindungsgemäss gehen die Zahnfüsse (16) und Nutengründe (17) der Lamellen (1) in die Seitenwände über, die dazwischen liegenden Über gangsabschnitte (16a, 16b; 17a, 17b) haben Krümmungsradien grösser als 1,6 mm sind.

Description

Statorpaket für Magnetschwebebahnen

Die Erfindung betrifft ein Statorpaket der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bekannte Statorpakete dieser Art weisen abwechselnd Zähne und Nuten auf, in die eine dreiphasige Wechselstrom- Wicklung eingelegt wird. Die Zahn- und Nutenquer- schnitte dieser Statorpakete waren zunächst rechteckförmig ausgebildet (DE 27 21 905 C2). Später wurden die Seitenwände der Nuten an ihren den Nutenböden gegenüber liegenden, offenen Enden mit nach innen ragenden Vorsprängen versehen. Auf diesen Vorsprängen wurden an den Wicklungen befestigte Halbschalen abgestützt, um die Wicklungen dadurch in den Nuten gegen Herausfallen zu sichern, da die Nuten im eingebauten Zustand der Statorpakete nach unten geöffnet sind (DE 33 09 051 C2). Bei einer Weiterentwicklung dieser Statorpakete erfolgte die Sicherung der Wicklungen in den Nuten durch in diese eingelegte Formteile aus Kunststoff (DE 196 20 221 AI). Schließlich wurde bekannt, die Statorpakete durch Druckgelieren derart mit einer Korrosionsschutzschicht zu versehen, daß die elektromagnetischen Eigenschaften durch die Form der Blechlamellen bestimmt ist, während die Form der zum Einlegen und Halten der Wicklungen bestimmten Nutenquerschnitte durch die beim Druckgelieren aufgebrache Korrosionsschutzschicht festgelegt wird (DE 197 03 497 AI). Wegen der Herstellung der Blechlamellen durch Stanzen ist im Hinblick auf die Form der Nuten und Zähne eine Konstruktion besonders vorteilhaft, bei der die Zähne und Nuten im wesentlichen deckungsgleich sind, d. h. die Zähne im wesentlichen paßgenau in die Nuten passen. Hierdurch ist es möglich, durch Stanzen eines Blechstreifens jeweils zwei identisch ausgebildete Blechlamellen herzustellen und dabei den Blechabfall zu minimieren.

Bei der praktischen Anwendung der beschriebenen Lamellen hat sich u. a. herausgestellt, daß die ursprünglich gewählte Stanzkontur einen nachteiligen Einfluß auf die Stanzgratbildung und somit u.a. auch auf die Signalqualität der induktiven Abstandsmessung hat. Diese Stanzgrate können sich nach der Stapelbildung im Statorpaket gegeneinander legen und dadurch nach dem Aufbringen der Korrosionsschutzschicht, die gleichzeitig elektrisch isolierend wirken soll, zu elektrischen Kurzschlüssen und damit zu fehlerhaften Signalen in der Abstandsmessung führen.

Ausgehend davon liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, das Statorpaket der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß Stanzgrate weitgehend vermieden werden.

Zur Lösung dieses Problems dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß Stanzgrate aufgrund der großen Radien im Bereich der Übergänge der Nutengrände bzw. Zahnfüße in die Seitenwandungen weitgehend vermieden werden. Dadurch werden die elektromagnetischen Eigen- schaffen des Statorpakets wesentlich verbessert, und fehlerhafte Signale der Abstandsmessung oder dgl. können nicht mehr auftreten. Damit verbunden ist in vorteilhafter Weise ein geringer Verschleiß der Stanzwerkzeuge.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprächen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einzelner Lamellen für ein Statorpaket eines Langstator-Linearmotors ;

Fig. 2 in perspektivischer Ansicht ein fertiges Statorpaket aus den Lamellen nach Fig. 1 nach dem Aufbringen einer Korrosionsschutzschicht;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lamelle für das Statorpaket nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Einzelheit Z der Fig. 3; und

Fig. 5 und 6 zwei weitere mögliche Ausführungsformen für die Querschnitte der Nuten und Zähne der Lamellen nach Fig. 1 in je einer teilweisen Seitenansicht.

Nach Fig. 1 und 2 enthält ein Statorpaket 1 für einen Langstator-Linearmotor eines Magnetschwebefahrzeugs eine Vielzahl von z. B. ca. 0,5 mm starken Blechen oder Lamellen 1, die durch Ausstanzen aus einem ferromagnetischen Blechstreifen erhalten werden. Die Lamellen 1 haben im Ausfuhrungsbeispiel im wesentlichen identische Abmessungen und weisen je eine vordere und hintere Breitseite 2 und in Umfangs- richtung je eine schmale Oberkante 3, Unterkante 4 und zwei Seitenkanten 5 und 6 auf. Die Lamellen 1 werden in nicht näher dargestellter Weise zu Blechpaketen 7 (Fig. 2) gestapelt, indem sie mit ihren vorderen bzw. hinteren Breitseiten 2 aneinander gelegt und bündig aufeinander ausgerichtet werden. Die Zahl der verwendeten Lamellen 1 hängt von den für den Langstator-Linearmotor geforderten elektrischen und magnetischen Eigenschaften ab.

Die Lamellen 1 werden bei ihrer Herstellung durch Stanzen an ihren Oberkanten 3 mit Nuten 8, an ihren Unterkanten 4 dagegen mit Nuten 9 und dazwischen liegenden Zähnen 10 versehen. Nach der Stapelung dienen die Nuten 8 zur Aufnahme von im wesentlichen doppel-T-förmig ausgebildeten Traversen 11 (Fig. 2), während die Nuten 9 zur Aufnahme der aus elektrischen Leitungen 12 bestehenden Stränge einer Dreiphasen-Wechselstrom-Wicklung dienen.

Im übrigen ist das fertige Statorpaket 7 nach Fig. 2 ganz oder teilweise von einer nicht näher dargestellten Korrosionsschutzschicht 14 umhüllt.

Statorpakete 7 dieser Art sind allgemein bekannt (z. B. DE 196 20 221 AI,

DE 197 03 497 AI) und brauchen dem Fachmann daher nicht näher erläutert werden.

Fig. 3 und 4 zeigen eine einzelne Lamelle 1 mit weiteren Einzelheiten der Erfindung. Danach sind die Aussparungen bzw. Nuten 9 und Zähne 10 in einem vorgewählten Rastermaß R von z. B. ca. 86 mm angeordnet, das der Summe aus der Zahn- und der Nutbreite entspricht. Die Nuten 9 werden beidseitig durch Seitenwände 15 von zwei benachbarten Zähnen 10 begrenzt, wobei die Nuten 9 und Zähne 10 in Längsrichtung der Lamelle 1 abwechselnd aufeinander folgen. Die Seitenwände 15, die durch das Stanzen der rohen Blechlamellen 1 erhalten werden, sind im wesentlichen so geformt, wie es aus elektromagnetischen Gründen vorteilhaft ist. Dagegen erfolgt die endgültige Formgebung der Nuten 9 mittels einer auf die Nutenwandungen aufgebrachten Korrosionsschutzschicht 14, die vorzugsweise nach der Bildung des Statorpakets 7 durch einen Gieß Vorgang, z. B. einen Druckgeliervorgang, aufgebracht wird. Das ist in Fig. 4 durch einen gestrichelt angedeuteten Abschnitt 14a der Korrosionsschutzschicht 14 im Bereich der Nuten 9 und Zähne 10 angedeutet.

Aus stanztechnischen Gründen sind die Nuten 9 und Füße 10 in der Blechlamelle 1 im wesentlichen deckungsgleich ausgebildet. Das bedeutet, daß eine entsprechend Fig. 3 ausgebildete, jedoch in einer um 180° gedrehten Stellung befindliche, zweite Lamelle, deren Nuten 9 nach oben offen sind, so mit der Lamelle 1 verschachtelt werden kann, daß die Zähne der einen Lamelle in die Nuten der anderen Lamelle eintreten und Zahnfüße 16 an Nutengränden 17 zu liegen kommen. Bei identischer Ausbildung der Nuten 9 und Zähne 10 ist daher der beim Stanzen entstehende Abfall am kleinsten. Dabei ist klar, daß die Innenquerschnitte der Nuten 9 nach dem späteren Aufbringen der Korrosionsschutzschicht 14a entsprechend kleiner sind, was aber nicht die durch die Lamelle 1 bestimmten elektromagnetischen Eigenschaften ändert.

Um einen minimalen Stanzabfall zu erhalten, weisen die Lamellen 1 außerdem gleiche Nut- und Zahnhöhen h auf. Weiter ist ein Mittenabstand al der Nuten 9 gleich einem Mittenabstand a2 der Zähne 10 und gleich dem halben Rasterabstand R, gemessen in einer Ebene 18, die zwischen der Oberkante 3 und der Unterkante 4 bei der halben Höhe h und senkrecht zu den Breitseiten der Lamelle 1 verläuft. Schließlich sollten Mittel- bzw. Schnittlinien 19 der genannten Ebene 18 mit den Seitenwänden 15 gleichzeitig Linien sein, um die herum die Seitenwände 15 zentral- bzw. punktsymmetrisch sind, so daß z. B. obere Abschnitte 15a (Fig. 4) der Seitenwände 15 nach einer Drehung um 180° um die Schnittlinien 19 mit unteren Abschnitten 15b der Seitenwände 15 zusammenfallen.

Erfindungsgemäß sind einerseits die Zahnfüße 16 mit den Seitenwänden 15 und andererseits die Nutengrände 17 mit den Seitenwänden 15 jeweils durch Übergangsabschnitte 16a, 16b bzw. 17a, 17b verbunden, deren Krümmungsradien durchweg größer als 1,6 mm sind. Außerdem verlaufen die Seitenwände 15 längs bogenförmig gekrämmter Flächen, deren Krümmungsradien ebenfalls durchweg größer als 1,6 mm sind.

Fig. 4 bis 6 zeigen drei verschiedene mögliche Ausführungsformen für die Konturen der Seitenwände 15 und der Übergangsabschnitte 16a, 16b bzw. 17a, 17b. Fig. 4 zeigt Konturen, die im wesentlichen der Fig. 3 entsprechen. Dabei sind die Übergangsabschnitte 16a, 16b bzw. 17a, 17b mit vergleichsweise kleinen Krümmungsradien versehen. Dagegen verlaufen die daran anschließenden Seitenwandabschnitte 15a zwischen dem Nutengrund 17 und den Mittellinien 19 längs gekümmter Flächen, die mit Bezug auf die Nuten 9 konvex ausgebildet sind, während die Seitenwandabschnitte 15b zwischen den Zahnfüßen 16 und den Mittellinien 19 entsprechend konkav mit Bezug auf die Nuten 9 verlaufen. Die konvexen bzw. konkaven Abschnitte 15a, 15b weisen dabei im wesentlichen ebene Flächenteile auf, die an Übergangszonen 20 (Fig. 4) mit Krümmungsradien aneinander grenzen, die wesentlich größer als 1,6 mm sind.

Entsprechendes gilt für die Nut- und Zahnform entsprechend der Ausführungsform in Fig. 5. Hier sind allerdings einerseits Übergangsabschnitte 21, 22 vorgesehen, die im Vergleich zu den Übergangsabschnitten 16a, 16b bzw. 17a, 17b deutlich größere Krümmungsradien aufweisen. Andererseits sind die Seitenwandabschnitte 15a, 15b hier nicht durch ebene, sondern durch durchgehend gel immte Flächenabschnitte gebildet.

Während nach der Fig. 4 und 5 die oberen Seitenwandabschnitte 15a konvex und die unteren Seitenwandabschnitte 15b konkav ausgebildet sind, jeweils bezogen auf die zugehörige Nut 9, ist dies bei der Ausführungsform nach Fig. 6 umgekehrt. Hier sind die oberen Seitenwandabschnitte 15a konkav bzw. nahezu eben und die unteren Seitenwandabschnitte 15b entsprechend konvex bzw. nahezu eben ausgebildet. Im übrigen gilt für diese Ausführungsform dasselbe wie für die beiden anderen Ausführungsformen.

Wie Fig. 4 bis 6 weiter zeigen, sind innere, gestrichelt dargestellten Konturen 23 der endgültigen Nutquerschnitte, die sich nach dem Aufbringen der Abschnitte 14a der Korrosionsschutzschicht 14 ergeben, in allen drei Fällen gleich. Die unterschiedlichen Ausstanzungen in den Lamellen 1 wirken sich daher nur auf die elektromagnetischen, nicht aber auf die mechanische Anordnung der Leitungen 12 (Fig. 2) in den durch die Korrosionsschutzschicht 14a begrenzten Teilen der Nuten 9 aus. Daher ist es möglich, bei Anwendung gleicher Querschnitte der Leiter 12 unterschiedliche elektromagnetische Eigenschaften vorzusehen. Dies ist in Fig. 4 bis 6 dadurch kenntlich gemacht, daß die Zal nfüße 16 und die zugehörigen Nutengründe 17, in Längsrichtung der Lamelle 1 betrachtet, unterschiedliche Längen Ll, L2 und L3 aufweisen. Innerhalb der durch die Korrosionsschutzschicht 14a vorgegebenen Grenzen sind daher zahlreiche unterschiedliche Formgestaltungen möglich. Durch die Erfindung ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß auch stanztechnische Gesichtspunkte berücksichtigt werden, was bisher nicht der Fall war. Vorteilhaft ist ferner, daß aufgrund vergleichsweise großer Krümmungsradien im Zahn/Nut-Bereich eine erhebliche Reduzierung an Stanzgraten erzielt werden kann und an den Schnitt- konturen keine ungewollten Isolationsfehler auftreten. Außerdem wird die Standzeit der Stanzwerkzeuge vergrößert.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Insbesondere ist klar, daß die Zahl der pro Statorpaket 7 verwendeten, erfindungsgemäßen Lamellen 1 (Fig. 3 bis 6) und damit die Gesamtlänge der durch die Nuten 9 gebildeten Kanäle senkrecht zu den Breitseiten der Lamellen 1 von den Umständen des Einzelfalls abhängt. Unabhängig von der Zahl der Lamellen 1 stimmt jedoch stets die Form der durch Stanzen erhaltenen Nuten und Zähne im Paket mit denen in den einzelnen Lamellen überein, da gemäß Fig. 2 z. B. durch die Traversen 11 eine bündige Ausrichtung aller Lamellen sichergestellt wird. Weiter sind die aus Fig. 4 bis 6 ersichtlichen Zahn- und Nutformen nur als Beispiele aufzufassen, von denen insbesondere im Hinblick auf die Erzielung einer möglichst großen Zahnfußlänge abgewichen werden kann. Hierzu ist es vorteilhaft, die Seitenwandabschnitte 15b insbesondere dort, wo sie an die Über- gangsabschnitte 16a, 16b angrenzen, konvex auszubilden, wie in Fig. 6 angedeutet ist. Alternativ ist es aber auch möglich, den Seitenwänden 15 die Kontur einer Doppeloder Mehrfachwelle zu geben, so daß jeder Abschnitt 15a, 15b für sich einen wellenförmigen Verlauf hat. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen angewendet werden können.

Claims

Anspräche

1. Statorpaket für einen Langstator-Linearmotor mit einem Blechpaket (7), das aus einer Vielzahl von ferromagnetischen, durch Stanzen hergestellten Lamellen (1) zusammengesetzt und zumindest teilweise mit einer Korrosionsschutzschicht (14, 14a) umhüllt ist, wobei die Lamellen (1) in einem vorgewählten Rastermaß (R) eine Anzahl von abwechselnd aufeinander folgenden Zähnen (10) und Nuten (9) aufweisen, die durch Seitenwände (15) und Zahnfüße (16) bzw. Nutengründe (17) begrenzt sind und Konturen aufweisen, die zur Vermeidung von Stanzabfall im wesentlichen deckungsgleich ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zalinfuße (16) und Nutengrände (17) in die Seitenwände (15) längs Übergangsabschnitten (16a, 16b; 17a, 17b) übergehen, deren Krümmungsradien größer als 1,6 mm sind.

2. Statorpaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (15) bogenförmig und mit Krümmungsradien ausgebildet sind, die größer als 1,6 mm sind.

3. Statorpaket nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (15) zentralsymmetrisch zu ihren Mittellinien (19) sind und auf einer Seite der Mittellinien (19) konvex, auf der anderen Seite der Mittellinien (19) dagegen entsprechend konkav verlaufen.

4. Statoφaket nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (15) im Bereich der Nutengrände (17) zunächst konkav von den Nuten (9) weg und im Bereich der Zahnfüße (16) konvex zu den Nuten (9) hin gewölbt sind.