WO2012168238A2 - Elektrische maschine, synchrongenerator-polpaket, synchrongenerator-rotor mit einer mehrzahl von polpaketen und verfahren zum herstellen eines synchrongenerator-polpaketes einer elektrischen maschine - Google Patents

Elektrische maschine, synchrongenerator-polpaket, synchrongenerator-rotor mit einer mehrzahl von polpaketen und verfahren zum herstellen eines synchrongenerator-polpaketes einer elektrischen maschine Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an electric machine, more particularly to a synchronous generator pole stack, a synchronous generator rotor having a plurality of pole packs, and a method of manufacturing a synchronous generator pole stack.
  • Electrical machines eg. As electrical generators, in particular synchronous generators ren, have a generator rotor with a plurality of Polvolen on. These Polwee usually consist of a variety of stamped Polvolblechen. The Polvolbleche are then stacked and can for example be welded together.
  • GB 2 389 241 shows a stator of an electric motor with a plurality of pole heads.
  • the pole heads have a plurality of Polvolblechen.
  • EP 1 275 192 B1 shows a pole package and a method for producing a pole piece.
  • the Pol di consists of a plurality of punched and each mutually shifted Polkmün the Polvolbleche.
  • Each Polvolblech has a main body (substantially rectangular) and a pole head, wherein the pole head has a curvature and wherein the pole head protrudes laterally beyond the base body.
  • the punching device has a stationary tool, which serves to punch out the free ends of the pole head.
  • a second tool is movable in a straight line transversely to the conveying direction of the sheet relative to the first tool and serves to punch out all other contours of the Polvolbleches including the radius of the pole head and the side surfaces of the body.
  • the Polvolblech are produced in a three-stage process. First, a sheet is pushed into the first fixed tool of a punching device, where a first portion of the Polvolbleches is punched. Subsequently, a second section displaced relative to the first section is punched out with the second tool. Thereafter, the tool is moved transversely to the conveying direction of the sheet and the next Polvolblech can be stamped, with a base body is displaced relative to the Polvolblech.
  • the stamped Politherbleche can then be stacked and connected to each other for example by a weld.
  • the weld will then be provided in the region of the main body, so that the main body of the Politherbleche be secured together. This has due to the gradually shifted punching of the body with the result that the composite Politherbleche are formed arrow-shaped in plan view.
  • a synchronous generator Polmp is provided with a plurality of mutually offset Polvolsegmenten, each having a plurality of identical Polvolblechen.
  • Each pole-packet plate has a pole shank with a first center line and a pole head with a second center line.
  • the first and second centerlines or the spacing between the first and second centerlines may be different in adjacent pole segments.
  • the number of different Polvolbleche is less than or equal to the number of mutually offset Polvolsegmente.
  • the Polvolbieche in adjacent Polvolsegmenten each have a different angle or a distance between the first and second center line.
  • the arrangement of the Polvolseg- elements in the plan view is designed arrow-shaped and mirror-symmetrical.
  • the invention also relates to a method for the production of Polneten, each having a plurality of Polvolblechen.
  • the Polvolbleche each have a Polschaft and a pole head.
  • a plurality of first Polvolblechen is punched out by punching the first portion (pole head) of the Polvolbleche means of a first solid tool.
  • the second sections (Polschaft) of the Polvolbleche be punched by a second tool in a first pivot angle.
  • the second tool is pivotable about an angle relative to the first tool.
  • the second tool is pivoted relative to the first tool and a second number of Polvolblechen is punched out, wherein the second tool is in a second pivot angle.
  • the at least first and second Polvolbleche are each assembled into at least a first and second Polvolvolegment.
  • the at least first and second pole-packet segments are mounted offset relative to each other (aligned with the pole shaft).
  • the invention relates to the idea, instead of putting a plurality of only gradually shifted individual Polvolblechen together to form a Polp, several Polvolsegmente graded or offset to provide each other.
  • the Polpsegmente consist of a plurality of identical Polvolblechen.
  • the individual Polvolbleche but the Polvolsegmente are arranged offset from one another.
  • This has the advantage that the number of pole-plate sheet types to be produced can be considerably reduced, since only different types of pole-pack sheet metal must be produced in the maximum number of pole piece segments.
  • the Poldbleche are designed such that they can be (re) used by turning by 180 ° in another of the Polvolsegmente.
  • the actual number of pole package sheet types to be punched can be further reduced.
  • only three differently punched Polvolblechtypen be needed to map the entire Polvol.
  • the Three Polvolblechtypen can be used for the first three segments and each rotated by 180 ° three Polvolblechtypen can then be used for the fourth, fifth and sixth segments.
  • the six pole-packet segments may be used for one branch of the pole-packet and the other branch of the pole-packet may be based on a corresponding mirrored order of the pole-packet segments of the first arm.
  • the punching device is pivoted in several stages or at several angles.
  • the head contour of the pole heads optionally has a first radius and the opposite end of the pole pack optionally has a second radius, the second radius being smaller than the first radius.
  • a stationary tool punches the contours of the pole head and a relatively movable (i.e., pivotable) second tool punches the other side surfaces of the pole shank.
  • the second movable tool is pivoted or pivoted relative to the first tool by a predetermined angle.
  • the centerline of the pole shaft does not have to coincide with the centerline of the pole head. Rather, an angle between these two center lines is present, which is achieved by the pivoting of the second tool relative to the first.
  • the pole packets are used in a synchronous generator rotor or in a ring generator rotor. Both the synchronous generator and the ring generator are a slowly rotating synchronous generator.
  • the diameter of the synchronous generator rotor or the ring generator rotor typically has several meters.
  • the synchronous generator or the ring generator has a power of at least 100 kW, preferably at least 1 MW and may well be 3 MW or up to 10 MW.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a synchronous generator rotor Polwees according to a first embodiment of the invention.
  • the pole pack 100 according to the first embodiment has a number of pole segments 101-106.
  • Each pole segment 101 - 106 has a plurality of identical Polvolblechen.
  • Each Polvolblech has a pole head 120 and a Polschaft 110.
  • the Polvolbleche are preferably each made in one piece and can be punched in particular.
  • the Polschaft 110 is configured substantially rectangular and may optionally have two lugs 1 16 in the lower region.
  • a plurality of welds 111, 112, 113 and 114 may be provided.
  • the first end 117 of the pole shank 110 may have a radius of R1.
  • the pole head 120 has on each side a portion 123 which projects beyond the pole shaft 110.
  • the top 121 of the pole head 120 has a radius of R2.
  • Each of the pole packet segments 101 - 106 has a plurality of identical pole packet plates.
  • the Polvolbleche within a Polvolsegmentes are not offset, but arranged one behind the other and aligned with each other on Polschaft. Only the pole heads of the Polvolsegmente 101 - 106 are arranged offset from one another.
  • Each of the Poiköpfe is preferably the same width and each of the Pol2020fte is also preferably the same width. But it is also possible that the pole heads and / or the Pol2020fte have different widths.
  • the different Poltransblechtypen differ from each other only by the relative position of the Polschaftes to the outer portions of the pole head.
  • Fig. 2 shows a schematic plan view of a Polever according to the first embodiment.
  • the pole packet in particular has a plurality of pole packet segments 101 - 106.
  • the pole-packet segments 101-106 in the upper arm are mirror-symmetrical to the pole-pieces 101-106 in the lower arm.
  • Each of the Polvolsegmente 101 - 106 consists of a plurality of identical Polvolblechen which are welded or connected together.
  • the pole pack can be constructed with, for example, only six different pole package sheet types (corresponding to the pole shoe segments 101 - 106).
  • Fig. 3 shows a further side view of the Polun according to the first embodiment example. Also in Fig. 3, the Polversegmente 101 - 106 are shown. The Polvolsegmente can be secured for example by means of the holes 130.
  • FIG. 4 shows a sectional view through the pole stack of FIG. 2 along the section BB.
  • the center line 128 of the pole head 120 deviates from the center line 118 of the pole shank by an angle W2 or a distance W2.
  • Fig. 5 shows a cross section of the Polvoles of Fig. 2 along the section CC.
  • a Polvolblech the Polvolsegmentes 103 is shown.
  • the position of the center line 128 of the pole head deviates from the position of the center line 118 of the pole shank by an angle W3.
  • the angle W3 is different from the angle W2.
  • the different pole packet segments shown in FIG. 2 each have identical pole packet plates.
  • the pole packet according to FIG. 2 can be constructed by 2 x 6 Polvolsegmente. Thus, a maximum of six different Polvolblechtypen needed.
  • the pole packet according to FIG. 2 can also be constructed with fewer than six different pole package sheet types.
  • the pole pack of FIG. 2 may be constructed with three different pole package sheet types, each of the pole package sheet types having a pole head and a pole shank, the pole package sheet types differing only in the relative position of the pole package shank with respect to the pole package header.
  • the pole packet segment 106 can be designed offset by 180 ° to the pole packet segment 101.
  • the pole packet segment 105 is arranged at 180 ° to the pole packet segment 102.
  • the Polvolsegment 104 is arranged offset by 180 ° to the Polvolsegment 103.
  • the pole packet according to a second embodiment which can be based on the first embodiment, can be manufactured with only three different pole packet plates.
  • a movable punching tool is pivoted about a pivot angle, for example, before the Polschuhschaft can be punched out.
  • a pivot angle for example, before the Polschuhschaft can be punched out.
  • six pole packet segments shown in FIG. 2 only three pole package sheet types are required. These Polvolbleche be enabled by three different pivot angle of the second punch, each angle can take a positive value, so that a total of six different Polvolbleche can be made.
  • the invention also relates to a punching device with a first fixed tool to which a sheet is fed in the conveying direction.
  • the first tool punches a first section, such as sections 123.
  • the punching device has a second, relative to the first tool relatively displaceable or pivotable tool, which is used to punch out the Polschaft and / or the Polkopfabêt of Polschuhabiteses.
  • the pole head ie the sections 121, 122 and 123
  • the second tool is given away relative to the first tool, and in a next punching step the pole shank is punched out.
  • the pole pack according to the first or second embodiment can be manufactured by three different punching methods. In the first punching method, first the pole head is at least partially punched out. Subsequently, a second punching tool is displaced relative to the first punching tool and the pole shaft 110 is punched out. Alternatively to a displacement of the second tool relative to the first, a pivoting of the second tool relative to the first tool can also take place.
  • the respective Polvolblechtypen can be punched separately, ie in its own punching machine.
  • a displacement or pivoting of a second punching tool is not necessary, but the Polvolblech can be punched out in a single punching step.
  • the pole head 121-123 can be punched out in a single step, so that the sections 121-123 can be punched out continuously and in one step.
  • a tangential transition from section 121 to section 122 is possible.
  • the pole packets according to the invention are each provided with a winding and the winding is supplied with electrical excitation, so that the pole packet and the corresponding winding together with an excitation current can generate a magnetic excitation, which can cause a magnetic pole.
  • One pole of an electrical machine is thus formed from a pole packet, a winding and an excitation current.
  • the Polwovene according to the invention can be used in a synchronous generator.
  • a Polvolsegment for a permanently excited synchronous generator can be configured, for example, rectangular in cross section, ie the Polvolsegmente can only have the shape of the Polschaftes according to the first and second embodiments.
  • a Polp for a permanent magnet synchronous generator a plurality of Polvolsegmenten offset from each other.
  • Each Polpsegment can be formed by a permanent magnet excited here.
  • a Polp can be formed from a plurality of mutually offset permanent magnets.
  • the Polvolbleche can be made by cutting.
  • the cutting may include punching, laser cutting, water jet cutting, cutting or casting.
  • the pole pack according to the invention may be provided on a rotor of a synchronous generator. This is in particular an externally excited synchronous generator. This is achieved in particular by achieving a magnetic pole by providing an electrical winding around a pole packet, which is supplied with an exciting current.

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Abstract

Es wird ein Synchrongenerator-Rotor-Polpaket mit einer Mehrzahl von zueinander versetzten Polpaketsegmenten (101-106) vorgesehen, welche jeweils eine Mehrzahl von identischen Polpaketblechen aufweisen. Jedes Polpaketblech weist einen Polschaft (110) mit einer ersten Mittellinie (118) und einen Polkopf (120) mit einer zweiten Mittellinie (128) auf. Die erste und zweite Mittellinie können in benachbarten Polsegmenten (101-106) voneinander verschieden sein.

Description

Elektrische Maschine, Synchrongenerator-Polpaket, Synchrongenerator-Rotor mit einer Mehrzahl von Polpaketen und Verfahren zum Herstellen eines Synchrongenerator- Polpaketes einer elektrischen Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere ein Synchrongenerator-Polpaket, einen Synchrongenerator-Rotor mit einer Vielzahl von Polpaketen und ein Verfahren zum Herstellen eines Synchrongenerator-Polpaketes.
Elektrische Maschinen, z. B. elektrische Generatoren, insbesondere Synchrongenerato- ren, weisen einen Generator-Rotor mit einer Mehrzahl von Polpaketen auf. Diese Polpakete bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von gestanzten Polpaketblechen. Die Polpaketbleche werden dann aufeinandergeschichtet und können beispielsweise miteinander verschweißt werden.
GB 2 389 241 zeigt einen Stator eines elektrischen Motors mit einer Vielzahl von Polköp- fen. Die Polköpfe weisen eine Mehrzahl von Polpaketblechen auf.
Ferner wird als allgemeiner technologischer Hintergrund auf die DE 11 2007 000 201 T5, US 4,616,151 , DE 41 14 989 A1 , DE 11 2008 002 686 T5 und JP 2007-060800 verwiesen.
EP 1 275 192 B1 zeigt ein Polpaket sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Polpake- tes. Das Polpaket besteht aus einer Mehrzahl von gestanzten und jeweils zueinander verschobenen Polköpfen der Polpaketbleche. Jedes Polpaketblech weist einen Grundkörper (im Wesentlichen rechteckförmig) und einen Polkopf auf, wobei der Polkopf eine Krümmung aufweist und wobei der Polkopf seitlich über den Grundkörper hinaus ragt.
Die Stanzvorrichtung weist ein feststehendes Werkzeug auf, welches dazu dient, die freien Enden des Polkopfes auszustanzen. Ein zweites Werkzeug ist auf gerader Linie quer zur Förderrichtung des Bleches relativ zum ersten Werkzeug beweglich und dient dazu, alle übrigen Konturen des Polpaketbleches inklusive des Radius des Polkopfes und der Seitenflächen des Grundkörpers auszustanzen. Die Polpaketbleche werden in einem dreistufigen Verfahren hergestellt. Zunächst wird ein Blech in das erste feste Werkzeug einer Stanzvorrichtung geschoben, wo ein erster Abschnitt des Polpaketbleches gestanzt wird. Anschließend wird ein zweiter, relativ zum ersten Abschnitt verschobener Abschnitt mit dem zweiten Werkzeug ausgestanzt. Da- nach wird das Werkzeug quer zur Förderrichtung des Bleches verschoben und das nächste Polpaketblech kann gestanzt werden, wobei ein Grundkörper relativ zu dem Polpaketblech verschoben ist.
Anschließend können dann die gestanzten Polpaketbleche gestapelt und miteinander beispielsweise durch eine Schweißnaht verbunden sein. Die Schweißnaht wird dann im Bereich des Grundkörpers vorgesehen werden, so dass die Grundkörper der Polpaketbleche aneinander befestigt werden. Dies hat aufgrund der schrittweise verschobenen Ausstanzung der Grundkörper zur Folge, dass die zusammengesetzten Polpaketbleche in der Draufsicht pfeilförmig ausgebildet sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Synchrongenerator-Polpaket und ein Verfahren zum Herstellen eines Synchrongenerator-Polpaketes, insbesondere für einen Synchron- oder Ringgenerator-Rotor, vorzusehen, welches eine kostengünstigere und einfachere Herstellung der Polpakete ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Polpaket nach Anspruch 1 , einen Synchrongenerator-Rotor mit einer Vielzahl von Polpaketen nach Anspruch 4 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Synchrongenerator-Polpaketes nach Anspruch 5 gelöst.
Somit wird ein Synchrongenerator-Polpaket mit einer Mehrzahl von zueinander versetzten Polpaketsegmenten vorgesehen, welche jeweils eine Mehrzahl von identischen Polpaketblechen aufweisen. Jedes Polpaketblech weist einen Polschaft mit einer ersten Mittellinie und einen Polkopf mit einer zweiten Mittellinie auf. Die erste und zweite Mittelli- nie bzw. der Abstand zwischen der ersten und zweiten Mittellinie können in benachbarten Polsegmenten voneinander verschieden sein.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der unterschiedlichen Polpaketbleche kleiner als oder gleich der Anzahl der zueinander versetzten Polpaketsegmente. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die Polpaketbieche in benachbarten Polpaketsegmenten jeweils einen unterschiedlichen Winkel oder einen Abstand zwischen der ersten und zweiten Mittellinie auf.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung der Polpaketseg- mente in der Draufsicht pfeilförmig und spiegelsymmetrisch ausgestaltet.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen von Polpaketen, welche jeweils eine Mehrzahl von Polpaketblechen aufweisen. Die Polpaketbleche weisen jeweils einen Polschaft und einen Polkopf auf. Eine Mehrzahl von ersten Polpaketblechen wird ausgestanzt durch Stanzen des ersten Abschnitts(Polkopf) der Polpaketbleche mittels eines ersten festen Werkzeuges. Die zweiten Abschnitte (Polschaft) der Polpaketbleche werden mittels eines zweiten Werkzeugs in einem ersten Schwenkwinkel ausgestanzt. Das zweite Werkzeug ist um einen Winkel relativ zu dem ersten Werkzeug schwenkbar ausgestaltet. Anschließend wird das zweite Werkzeug relativ zu dem ersten Werkzeug verschwenkt und eine zweite Anzahl von Polpaketblechen wird ausgestanzt, wobei sich das zweite Werkzeug in einem zweiten Schwenkwinkel befindet. Die mindestens ersten und zweiten Polpaketbleche werden jeweils zu mindestens einem ersten und zweiten Polpaketsegment zusammengesetzt. Die mindestens ersten und zweiten Polpaketsegmente werden relativ zueinander versetzt befestigt (ausgerichtet zum Polschaft).
Die Erfindung betrifft den Gedanken, anstatt eine Mehrzahl von lediglich schrittweise verschobenen einzelnen Polpaketblechen zu einem Polpaket zusammen zu setzen, mehrere Polpaketsegmente abgestuft bzw. versetzt zueinander vorzusehen. Die Polpaketsegmente bestehen dabei aus einer Mehrzahl von identischen Polpaketblechen. Somit sind nicht die einzelnen Polpaketbleche, sondern die Polpaketsegmente zueinander versetzt angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der zu produzierenden Polpa- ketblechtypen erheblich reduziert werden kann, da lediglich verschiedene Polpaketblechtypen in der maximalen Anzahl der Polschuhsegmente hergestellt werden müssen.
Optional sind die Polpaketbleche derart ausgestaltet, dass sie durch Drehen um 180° in einem anderen der Polpaketsegmente (wieder)verwendet werden können. Somit kann die tatsächliche Anzahl der zu stanzenden Polpaketblechtypen weiter reduziert werden. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden lediglich drei verschieden ausgestanzte Polpaketblechtypen benötigt, um das gesamte Polpaket abzubilden. Die drei Polpaketblechtypen können für die ersten drei Segmente und die jeweils um 180° gedrehten drei Polpaketblechtypen können dann für die vierten, fünften und sechsten Segmente verwendet werden. Somit können die sechs Polpaketsegmente für einen Zweig des Polpaketes verwendet werden und der andere Zweig des Polpaketes kann auf einer entsprechend gespiegelten Reihenfolge der Polpaketsegmente des ersten Armes basieren.
Zum Ausstanzen der Polpaketbleche, insbesondere zum Ausstanzen der Kopfkontur, wird die Stanzvorrichtung in mehreren Stufen bzw. um mehrere Winkel geschwenkt.
Die Kopfkontur der Polköpfe weist optional einen ersten Radius und das gegenüberlie- gende Ende des Polpaketes weist optional einen zweiten Radius auf, wobei der zweite Radius kleiner als der erste Radius ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung stanzt ein feststehendes Werkzeug die Konturen des Polkopfes und ein relativ dazu bewegliches (d. h. verschwenkbares) zweites Werkzeug stanzt die weiteren Seitenflächen des Polschaftes aus. Das zweite bewegliche Werkzeug wird relativ zu dem ersten Werkzeug um einen vorgegebenen Winkel geschwenkt bzw. verschwenkt. Die Mittellinie des Polschaftes muss nicht mit der Mittellinie des Polkopfes übereinstimmen. Vielmehr ist ein Winkel zwischen diesen beiden Mittellinien vorhanden, welcher durch das Schwenken des zweiten Werkzeuges relativ zum ersten erreicht wird.
Entgegen dem in EP 1 275 192 B1 beschriebenen Verfahren erfolgt somit keine Ver- Schiebung quer zu einer Zufuhrrichtung der Bleche, sondern es erfolgt ein Verschwenken in Bezug auf die Zufuhrrichtung der Bleche.
Gemäß der Erfindung werden die Polpakete bei einem Synchrongenerator-Rotor oder bei einem Ringgenerator-Rotor verwendet. Sowohl der Synchrongenerator als auch der Ringgenerator stellen ein sich langsam drehender Synchrongenerator dar. Der Durch- messer des Synchrongenerator-Rotors oder des Ringgenerator-Rotors weist typischerweise mehrere Meter auf. Der Synchrongenerator bzw. der Ringgenerator weist eine Leistung von mindestens 100 kW, vorzugsweise mindestens 1 MW auf und kann durchaus auch 3 MW betragen oder bis zu 10 MW.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. zeigt eine schematische Schnittansicht eines Polpaketes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
zeigt eine Draufsicht auf ein Polpaket gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
zeigt eine seitliche Ansicht eines Polpaketes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
zeigt einen Querschnitt eines Polpaketbleches für ein Polpaket gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
zeigt einen Querschnitt eines weiteren Polpaketbleches für ein Polpaket gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die nachfolgend beschriebenen Polpakete werden für einen Synchrongenerator-Rotor oder einen Ringgenerator-Rotor verwendet. Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Synchrongenerator-Rotor-Polpaketes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Polpaket 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist eine Anzahl von Polsegmenten 101 - 106 auf. Jedes Polsegment 101 - 106 weist eine Mehrzahl von identischen Polpaketblechen auf. Jedes Polpaketblech weist einen Polkopf 120 und einen Polschaft 110 auf. Die Polpaketbleche sind vorzugsweise jeweils einstückig hergestellt und können insbesondere ausgestanzt werden. Der Polschaft 110 ist im Wesentlichen rechteckförmig ausgestaltet und kann optional zwei Nasen 1 16 im unteren Bereich aufweisen. Des Weiteren können optional mehrere Schweißstellen 111 , 112, 113 und 114 vorgesehen sein. Das erste Ende 117 des Polschaftes 110 kann einen Radius von R1 aufweisen. Der Polkopf 120 weist auf jeder Seite einen Abschnitt 123 auf, welcher über den Polschaft 110 hinausragt. Die Oberseite 121 des Polkopfes 120 weist einen Radius von R2 auf.
Jedes der Polpaketsegmente 101 - 106 weist eine Mehrzahl von identischen Polpaketblechen auf. Die einzigen Unterschiede zwischen den jeweiligen Polpaketblechen in den unterschiedlichen Polpaketsegmenten bestehen in der Position des Polschaftes 110 relativ zu den beiden überstehenden Polkopfabschnitten 123. Die Polpaketbleche innerhalb eines Polpaketsegmentes sind nicht versetzt, sondern hintereinander und zueinander am Polschaft ausgerichtet angeordnet. Lediglich die Polköpfe der Polpaketsegmente 101 - 106 sind zueinander versetzt angeordnet.
Jeder der Poiköpfe ist vorzugsweise gleich breit und jeder der Polschäfte ist ebenfalls vorzugsweise gleich breit. Es ist aber auch möglich, dass die Polköpfe und/oder die Polschäfte unterschiedliche Breiten aufweisen.
Die verschiedenen Polpaketblechtypen unterscheiden sich voneinander lediglich durch die relative Position des Polschaftes zu den äußeren Abschnitten des Polkopfes.
Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Polpaket gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Hierbei weist das Polpaket insbesondere eine Mehrzahl von Polpaketsegmenten 101 - 106 auf. Optional sind die Polpaketsegmente 101 - 106 in dem oberen Arm spiegelsymmetrisch zu den Polpaketen 101 - 106 in dem unteren Arm angeordnet. Jedes der Polpaketsegmente 101 - 106 besteht aus einer Mehrzahl von identischen Polpaketblechen, welche miteinander verschweißt oder verbunden sind. Ferner lässt sich das Polpaket mit beispielsweise lediglich sechs verschiedenen Polpaketblechtypen aufbauen (entsprechend den Polschuhsegmenten 101 - 106).
Fig. 3 zeigt eine weitere Seitenansicht auf das Polpaket gemäß dem ersten Ausführungs- beispiel. Auch in Fig. 3 sind die Polpaketsegmente 101 - 106 gezeigt. Die Polpaketsegmente können beispielsweise mittels der Bohrungen 130 befestigt werden.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht durch das Polpaket von Fig. 2 entlang des Schnittes B-B. Die Mittellinie 128 des Polkopfes 120 weicht von der Mittellinie 118 des Polschaftes um einen Winkel W2 bzw. einen Abstand W2 ab. Fig. 5 zeigt einen Querschnitt des Polpaketes von Fig. 2 entlang des Schnittes C-C. Hierbei ist ein Polpaketblech des Polpaketsegmentes 103 gezeigt. Hierbei weicht die Position der Mittellinie 128 des Polkopfes von der Position der Mittellinie 118 des Polschaftes um einen Winkel W3 ab. Hierbei ist der Winkel W3 verschieden zu dem Winkel W2. Die in Fig. 2 gezeigten verschiedenen Polpaketsegmente weisen jeweils identische Polpaketbleche auf. Das Polpaket gemäß Fig. 2 kann durch 2 x 6 Polpaketsegmente aufgebaut werden. Damit werden maximal sechs verschiedene Polpaketblechtypen benötigt. Das Polpaket gemäß Fig. 2 kann jedoch auch mit weniger als sechs verschie- denen Polpaketblechtypen aufgebaut werden. Optional kann das Polpaket von Fig. 2 mit drei verschiedenen Polpaketblechtypen aufgebaut werden, wobei jedes der Polpaketblechtypen einen Polkopf und einen Polschaft aufweist, wobei sich die Polpaketblechtypen lediglich in der relativen Position des Polpaketschaftes bezüglich des Polpaketkopfes unterscheiden. Beispielsweise kann das Polpaketsegment 106 um 180° versetzt zum Polpaketsegment 101 ausgestaltet sein. Das Polpaketsegment 105 ist um 180° zum Polpaketsegment 102 angeordnet. Das Polpaketsegment 104 ist um 180° versetzt zum Polpaketsegment 103 angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Polpaket gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches auf dem ersten Ausführungsbeispiel beru- hen kann, mit lediglich drei unterschiedlichen Polpaketblechen hergestellt werden. Zur Herstellung der verschiedenen Polpaketbleche wird ein bewegliches Stanzwerkzeug um einen Schwenkwinkel verschwenkt, bevor beispielsweise der Polschuhschaft ausgestanzt werden kann. Um die in Fig. 2 gezeigten sechs Polpaketsegmente herzustellen, werden lediglich drei Polpaketblechtypen benötigt. Diese Polpaketbleche werden durch drei verschiedene Schwenkwinkel des zweiten Stanzwerkzeuges ermöglicht, wobei jeder Winkel einen positiven Wert einnehmen kann, so dass insgesamt sechs verschiedene Polpaketbleche hergestellt werden können.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Stanzvorrichtung mit einem ersten festen Werkzeug, dem ein Blech in Förderrichtung zugeführt wird. Das erste Werkzeug stanzt einen ersten Abschnitt, beispielsweise die Abschnitte 123, aus. Ferner weist die Stanzvorrichtung ein zweites, zum ersten Werkzeug relativ verschiebbares oder verschwenkbares Werkzeug auf, welches dazu verwendet wird, den Polschaft und/oder den Polkopfabschnitt des Polschuhabschnittes auszustanzen.
In einem ersten Schritt erfolgt ein Ausstanzen des Polkopfes, d. h. der Abschnitte 121 , 122 und 123. Anschließend wird das zweite Werkzeug relativ zu dem ersten Werkzeug verschenkt und in einem nächsten Stanzschritt wird der Polschaft ausgestanzt. Das Polpaket gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel kann durch drei verschiedene Stanzverfahren hergestellt werden. Im ersten Stanzverfahren wird zunächst der Polkopf zumindest teilweise ausgestanzt. Anschließend wird ein zweites Stanzwerkzeug relativ zu dem ersten Stanzwerkzeug verschoben und der Polschaft 110 wird ausgestanzt. Alternativ zu einem Verschieben des zweiten Werkzeuges relativ zum ersten kann auch ein Verschwenken des zweiten Werkzeuges relativ zum ersten Werkzeug erfolgen. Gemäß einem alternativen Stanzverfahren können die jeweiligen Polpaketblechtypen separat, d. h. in einer eigenen Stanzmaschine, ausgestanzt werden. In einer derartigen Stanzmaschine ist ein Verschieben oder Verschwenken eines zweiten Stanzwerkzeuges nicht notwendig, sondern das Polpaketblech kann in einem einzigen Stanzschritt ausgestanzt werden.
Gemäß der Erfindung kann der Polkopf 121 - 123 in einem einzigen Schritt ausgestanzt werden, so dass die Abschnitte 121 - 123 durchgängig und in einem Schritt ausgestanzt werden kann. Somit ist es möglich, einen Polkopf ohne eine Kante im Bereich des Übergangs zwischen dem Abschnitt 121 und 122 herzustellen. Somit ist ein tangentialer Übergang vom Abschnitt 121 auf den Abschnitt 122 möglich.
Die Polpakete gemäß der Erfindung werden jeweils mit einer Wicklung vorgesehen und der Wicklung wird eine elektrische Erregung zugeführt, so dass das Polpaket und die entsprechende Wicklung zusammen mit einem Erregerstrom eine magnetische Erregung erzeugen können, welche einen magnetischen Pol bewirken kann. Ein Pol einer elektrischen Maschine wird somit aus einem Polpaket, einer Wicklung und einem Erregerstrom ausgebildet.
Die Polpakete gemäß der Erfindung können in einem Synchrongenerator verwendet werden. Ein Polpaketsegment für einen permanent erregten Synchrongenerator kann beispielsweise im Querschnitt rechteckig ausgestaltet sein, d. h. die Polpaketsegmente können lediglich die Form des Polschaftes gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel aufweisen. Um ein Polpaket für einen permanent erregten Synchrongenerator zu erhalten, wird eine Mehrzahl von Polpaketsegmenten versetzt zueinander angeordnet. Jedes Polpaketsegment kann hierbei durch einen permanent erregten Magneten ausgebildet sein. Somit kann ein Polpaket aus einer Mehrzahl von zueinander versetzt angeordneten Permanentmagneten ausgebildet sein. Gemäß der Erfindung können die Polpaketbleche mittels Schneiden hergestellt werden. Das Schneiden kann dabei ein Ausstanzen, ein Lasern, ein Wasserstrahl-Schneiden, ein Ausschneiden oder ein Gießen beinhalten.
Das Polpaket gemäß der Erfindung kann auf einem Rotor eines Synchrongenerators vorgesehen sein. Hierbei handelt es sich insbesondere um einen fremd erregten Synchrongenerator. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass ein magnetischer Pol erreicht wird, indem um ein Polpaket herum eine elektrische Wicklung vorgesehen wird, die mit einem Erregerstrom versorgt wird.

Claims

Ansprüche
1. Synchrongenerator-Rotor-Polpaket, mit
einer Mehrzahl von zueinander versetzten Polpaketsegmenten (101 - 106), welche jeweils eine Mehrzahl von identischen Polpaketblechen aufweisen,
wobei jedes Polpaketblech einen Polschaft (110) mit einer ersten Mitteillinie (118) und einen Polkopf (120) mit einer zweiten Mittellinie (128) aufweist, wobei der Abstand zwischen der ersten und zweiten Mittellinie zumindest in benachbarten Polpaketsegmenten (101 - 106) unterschiedlich ist.
2. Polpaket nach Anspruch 1 , wobei die Anzahl der unterschiedlichen Polpaketbleche kleiner als oder gleich der Anzahl der zueinander versetzten Polpaketsegmente ist.
3. Polpaket nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Polpaketbleche in benachbarten Polpaketsegmenten jeweils einen unterschiedlichen Winkel oder einen unterschiedlichen Abstand zwischen der ersten und zweiten Mittellinie aufweisen.
4. Polpaket nach Anspruch 1 , wobei die Anordnung der Polpaketsegmente in der Draufsicht pfeilförmig und spiegelsymmetrisch ausgestaltet ist
5. Synchrongenerator-Rotor mit einer Mehrzahl von Polpaketen nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Verfahren zum Herstellen von Synchrongenerator-Rotor-Polpaketen, insbesondere für einen Synchrongenerator-Rotor, welche jeweils eine Mehrzahl von Polpaketblechen aufweisen, wobei die Polpaketbleche jeweils einen Polschaft (110) und einen Polkopf
(120) aufweisen, mit den Schritten:
Ausstanzen einer Mehrzahl von ersten Polpaketblechen durch Ausstanzen eines ersten Abschnittes der Polpaketbleche mittels eines ersten festen Werkzeugs und durch
Ausstanzen eines zweiten Abschnittes des Polpaketbleches mittels eines zweiten Werk- zeuges in einem ersten Schwenkwinkel, wobei das zweite Werkzeug um einen Winkel relativ schwenkbar zu dem ersten Werkzeug ausgestaltet ist,
Verschwenken des zweiten Werkzeuges relativ zu dem ersten Werkzeug,
Ausstanzen einer Mehrzahl von zweiten Polpaketblechen durch Ausstanzen eines ersten Abschnittes der Polpaketbleche mittels eines ersten festen Werkzeugs und durch Ausstanzen eines zweiten Abschnittes des Polpaketbleches mittels eines zweiten Werkzeuges, wobei sich das zweite Stanzwerkzeug in einem zweiten Schwenkwinkel befindet, Zusammensetzen der mindestens ersten und zweiten Polpaketbleche jeweils zu mindestens einem ersten und zweiten Polpaketsegment, und
relativ zueinander versetztes Befestigen des mindestens ersten und zweiten Polpaketsegmentes.
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