DE19842948A1 - Elektromotor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Herstellverfahren eines Blechpakets eines Stators einer Elektromotors, mit mindestens einem durch aufeinander geschichtete Blechlamellen gebildeten Blechpaket eines Stators, aus mechanischen einzelnen Polen und in Umfangsrichtung des Stators zusammenhängenden Polen bestehende Blechlamellen, mit mindestens einem Polschaft und wenigstens einem einen Rotor zugewandten Polschuh, Eindrückungen der Blechlamellen, derart, daß die entgegengesetzten Seiten der Blechlamellen Vorsprünge aufweisen und dadurch die Blechlamellen durch Ineinandergreifen ihrer Eindrücke und Vorsprünge als Blechpaket des Stators bilden, Wicklungen der mechanischen Pole des Blechpakets des Stators, Stege zwischen den Polen, die die zusammenhängenden mechanischen Pole in Umfangsrichtung verbinden. Die axiale Zusammensetzung der Blechlamellen des Blechpakets des Stators weist ein vorgebbaren Wechsel von Polen mit Verbindungssteg und Polen ohne Verbindungssteg auf.
Description
Die Erfindung betrifft ein Blechpaket eines Stators eines
Elektromotors und dessen Herstellverfahren.
Geblechte oder lamellierte Eisenkörper dienen zur Führung des
magnetischen Feldes
Aus der Druckschrift GM 18 82 073 ist ein geblechter Schalt
magnet bekannt, dessen Blechlamellen einseitig mit vorzugs
weise kreisförmigen Eindrückungen derart versehen sind, daß
auf ihrer entgegengesetzten Seite Vorsprünge gebildet werden
und die Blechlamellen durch Ineinandergreifen ihrer Ein
drückungen und Vorsprünge zu einem Blechpaket für den Schaltma
gneten zusammensetzbar sind.
Schwierig ist es damit eine optimale Ausrichtung der Blechla
mellen zu erreichen, mit der sich eine akzeptable gegenseiti
ge Winkelstellung einstellt, die die magnetischen Eigenschaf
ten und damit das Betriebsverhalten des Elektromotors nicht
beeinträchtigt. Außerdem entstehen dadurch Probleme beim Ein
setzen der Wicklungen.
Ausgehend davon, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Aufbauform eines Blechpakets für einen Stator eines
Elektromotors zu schaffen, durch die die Fertigung verein
facht und verbilligt werden kann und dabei die magnetischen
Eigenschaften vergleichbarer Elektromotoren erreicht.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen Elek
tromotor, der folgende Merkmale aufweist:
- a) mindestens ein durch aufeinandergeschichteten Blechlamel len gebildetes Blechpaket eines Stators,
- b) aus mechanischen einzelnen Polen und in Umfangsrichtung des Stators zusammenhängenden Polen bestehende Blechlamel len, mit zumindest einem Polschaft und wenigstens einem einem Rotor zugewandten Polschuh,
- c) Eindrückungen der Blechlamellen derart, daß die entgegen gesetzten Seiten der Blechlamellen Vorsprünge aufweisen und dadurch die Blechlamellen durch Ineinandergreifen ih rer Eindrücke und Vorsprünge das Blechpaket des Stators bilden,
- d) Wicklungen der mechanischen Pole des Blechpakets des Sta tors,
- e) Stege zwischen den Polen, die die zusammenhängenden mecha nischen Pole in Umfangsrichtung verbinden,
- g) axiale Zusammensetzung der Blechlamellen des Blechpakets des Stators weist einen vorgebbarer Wechsel von Polen mit Verbindungssteg und Polen ohne Verbindungssteg auf.
Ein derartiger Elektromotor ist nach folgendem Verfahren her
gestellt:
- a) Herstellung der mechanischen einzelnen Pole und/oder der in Umfangsrichtung zusammenhängenden Pole durch Stanzen im Folgeschnittwerkzeug,
- b) die durch Stanzen gebildeten Blechlamellen werden in einer vorgebbaren Reihenfolge paketiert,
- c) die nach außen und/oder innen im wesentlichen radial ab stehenden Polschäfte werden durch vorab gewickelte Spulen bestückt,
- d) das gesamte Blechpaket des Stators wird vergossen und/oder getränkt.
Das erfindungsgemäße Blechpaket eines Stators eines Elektro
motors kann durch wenige und einfache Verfahrensschritte her
gestellt werden. Damit ist dieses Verfahren einfach automati
sierbar. Das Blechpaket des Stators weist aufgrund seines op
timierten konstruktiven Aufbaus gegenüber herkömmlichen Elek
tromotoren vergleichbare elektromagnetische Eigenschaften
auf, so daß keine Leistungseinbußen des Elektromotors zu ver
zeichnen sind. Das in einer vorgegebenen Reihenfolge der
Blechlamellen paketierte Blechpaket des Stators, bedarfsweise
unter Zuhilfenahme eines Montagedorns, weist nach innen (zum
Luftspalt) oder nach außen ragende Polschäfte auf; je nach
dem, ob die Blechlamellen der zusammenhängenden Pole an ihrem
Außenumfang oder ihren Polschuhen miteinander verbunden sind.
Diese Polschäfte werden demnach vorzugsweise von innen oder
außen mit Wicklungen versehen. Dabei sind sämtliche Wick
lungsformen, -verschaltungen und -arten, wie z. B. eine Zwei
schicht-Bruchlochwicklungen einsetzbar.
Durch den Aufbau des Blechpakets des Stators lassen sich vor
zugsweise als zu Zahnspulen entartete Polspulen auf die Pol
schäfte des Blechpakets setzen. Dabei können die Zahnspulen
in Umfangsrichtung nahezu beliebig auf den Polschäften posi
tioniert werden, um angestrebte Motoreigenschaften, wie z. B.
reduzierte Drehmomentenwelligkeit zu erhalten.
Die Fixierung der Wicklungen erfolgt vorzugsweise durch Ver
gießen und Tränken des Blechpakets. Damit wird neben der me
chanischen Fixierung und Kompaktierung des Blechpakets eine
elektrische Isolierung der Wicklungen untereinander erreicht.
Es sind ebenso statt dessen oder ergänzend, mechanische Fi
xierungen der Wicklungen z. B. in Form von Nutverschlußkeilen
und/oder Polschuhen bei den von innen zu bestückenden Pol
schäften einsetzbar.
Aus magnetischen Gründen u. a. um den Streufluß zu minimieren,
weisen nur einzelne Blechlamellen eine magnetisch leitende
Verbindung der Polschuhe auf. Andererseits weisen einzelne
Blechlamellen, deren Polschuhe nicht magnetisch verbunden
sind, eine derart optimierte Nutschlitzebreite zwischen den
Polschuhen auf, daß dadurch Sättigungserscheinungen der Pole
nahezu vermieden werden. Durch eine Schrägung der in axialer
Richtung verlaufenden Nuten des Blechpakets des Stators,
tritt außerdem eine Verringerung der Nutrastmomente ein. Au
ßerdem können durch die Verbindungsstege zwischen den Polen
einer derartigen Blechlamelle die im Betrieb des Motors zu
sätzlichen mechanischen und magnetischen Belastungen der ein
zelnen Pole dauerhaft in ihrer Position fixiert werden.
Durch die Anzahl von Eindrückungen pro Blechlamelle, läßt
sich eine optimale Ausrichtung des gesamten Blechpakets bei
gegenseitiger Winkelstellung der einzelnen Blechlamellen er
reichen. Dabei sind vorzugsweise zwei Eindrückungen vorhan
den, da weitere Eindrückungen eine statische Überbestimmtheit
erzeugen, die einer optimalen Ausrichtung und gegenseitiger
Winkelstellung der Blechlamellen entgegenwirkt.
Es ist aufgrund des modularen Aufbaus des Blechpakets keine
Nachbearbeitung der Ständerbohrung erforderlich. Damit wird
ein Bearbeitungsschritt eingespart, der in Form einer spanab
hebenden Bearbeitung die Gefahr in sich birgt, Metallspäne im
Blechpaket zu erzeugen. Derartige Metallspäne sind äußerst
umständlich und zeitaufwendig aus dem Blechpaket zu entfer
nen, so daß immer die Gefahr einer Beeinträchtigung des Be
triebs des Elektromotors besteht.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die Blechlamellen
einer ersten Schicht des Blechpaket eines Stators keine Ein
drückungen, und die Blechlamellen einer letzten Schicht des
Blechpaket des Stators keine Vorsprünge auf, so daß keine
konstruktiven Einschränkungen, z. B. bei Anbau eines Lüfters
oder einer Bremse in diesem Bereich notwendig sind, um opti
male Eigenschaften des Elektromotors bei einem kompakten Auf
bau zu realisieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Blech
paket in ein Rückschlußjoch eingesetzt. Dabei sind sämtliche
form-, kraft- und stoffschlüssigen Verbindungsarten oder de
ren Kombinationen möglich. Falls die Blechlamelle der zusam
menhängenden Pole die Verbindung dieser Pole am Außenumfang
aufweist, sind damit auch vorzugsweise gehäuselose Motoren
realisierbar. Sowohl im Rückschlußjoch als auch bei den
Blechlamellen selbst sind Kühlvorrichtungen für den Betrieb
des Elektromotors vorgesehen. Vorzugsweise handelt es sich
dabei um Kühlkanäle und/oder oberflächenvergrößernde Maßnah
men des Blechpakets.
Die Blechpakete sind in einer weiteren Ausführungsform in
axiale und/oder kreissegmentähnliche Pakete unterteilt. Damit
vereinfacht sich die Herstellung speziell großer Elektromoto
ren.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im fol
genden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele
in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines sternförmigen Blechpa
kets eines Stators,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines stern
förmigen Blechpaket eines Stators,
Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht des Blechpa
kets,
Fig. 4 eine weitere perspektivische Teilansicht des
Blechpakets.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines symmetrischen sternförmi
gen Blechpakets 1 eines Stators. Sternförmig angeordneten Po
le 2 einer Blechlamelle 6 sind an ihren Polschuhen 3 in Um
fangsrichtung durch Stege 4 verbunden und schließen dabei mit
den Polschuhen 3 bzgl. einer einem Rotor zugewandten Seite
bündig ab. Die Anordnung der Stege 4 ist auch radial weiter
außen denkbar, so daß Nutschlitzansätze dem Rotor zugewandt
sind. Ebenso entspricht vorzugsweise das Material der Stege
dem der Polschuhe 3.
Einzelne Pole 7 sind auch durch magnetische oder amagnetische
Klammern verbindbar.
Polschäfte 5 sind nach außen hin vorzugsweise dachförmig 10
ausgeführt, um so einen Wärmeschrumpfprozeß in ein nicht nä
her dargestelltes Rückschlußjoch zu ermöglichen und zu er
leichtern und damit ein Verdrehen des sternförmigen Blechpa
kets 1 des Stators zu verhindern. Für Schrumpf-, oder Preß
sitze sind die Polschäfte 5 radial nach außen derart geformt,
daß eine formschlüssige Verbindung mit dem Rückschlußjoch
entsteht. Zur Befestigung des sternförmigen Blechpakets 1 ei
nes Stators ist auch eine Drehschnappverbindung des sternför
migen Blechpaket 1 im Rückschlußjoch möglich. Vorzugsweise
sind dabei die Außenseiten der Polschäfte 5 ansatzweise kon
vex, vorzugsweise kreisbogenförmig ausgebildet, so daß das
Rückschlußjoch durch diese Verbindung nur im elastischen Be
reich verformt wird.
Durch Blechlamellen 6, die an den Polschuhen 3 in Umfangs
richtung verbunden sind, wird eine Vorabausrichtung der ein
zelnen Pole 7, die sich axial jeweils dazwischen befinden,
auf dem Montagedorn erreicht. Durch Zwischenschalten derarti
ger, in Umfangsrichtung durch Blechlamellen 6 mit zusammen
hängenden Polschuhen 3 kann im Blechpaket 1 eines Stators in
vorgebbaren Abständen eine Zwischenausrichtung erreicht wer
den, so daß die Gesamtausrichtung des Blechpaket 1 optimiert
wird. Eine Fixierung der Blechlamellen 6 des Blechpakets 1
erfolgt durch Vergießen und/oder Tränken.
Fig. 1 zeigt außerdem die vorzugsweise kreisähnlichen Ein
drückungen 8 bzw. Vorsprünge 9 an einer Blechlamelle 6 mit
zusammenhängenden Polschuhen 3.
Fig. 2 zeigt in perspektivische Darstellung das Blechpaket 1
des Stators die sternförmig Schichtung der Blechlamellen 6.
Dabei ist in einem Teilschnitt einiger sternförmig angeordne
ter Blechlamellen 6 die Schichtung zu sehen. Es greifen die
Eindrückungen 8 und Vorsprünge 9 einzelner Blechlamellen 6
ineinander, so daß ein dicht gepacktes radial unbewegliches
Blechpaket 1 des Stators entsteht. Eine Weiterverfestigung
des Blechpakets 1 entsteht durch Einfügung einzelner Blechla
mellen 6 mit zusammenhängenden Polschuhen 3. Durch Vergießen
und/oder Tränken des Blechpakets 1 erfolgt eine zusätzliche
Fixierung.
Die prinzipielle Schichtung gestaltet sich wie folgt:
An den Stirnseiten des Blechpaket 1 eines Stators befinden sich jeweils in Umfangsrichtung des Stators eine Blechlamelle 6 mit Polen 2 mit zusammenhängenden Polschuhe 3. Dazwischen befinden sich Blechlamellen 6 einzelner Pole 7, die in einem vorgebbaren axialen Abstand von vorzugsweise fünf Blechen durch eine Blechlamelle 6, die radial zusammenhängende Pol schuhe 3 aufweist, versteift werden. Pro Pol 2, 7 sind auch mehrere Eindrückungen 8 oder ein Wechsel von Eindrückungen 8 und Vorsprüngen 9 auf jeder Seite möglich, um so das Blechpa ket 1 des Stators radial zu fixieren. Die geometrische Form des Eindrucks 8 bzw. der Vorsprünge 9 spielt dabei eine un tergeordnete technische Rolle und richtet sich u. a. wirt schaftlichen und technischen Gesichtspunkten des Herstel lungsverfahrens. Es sind ebenso andere Verbindungen der Blechlamellen 6, wie z. B. hakenähnliche Verbindungen möglich.
An den Stirnseiten des Blechpaket 1 eines Stators befinden sich jeweils in Umfangsrichtung des Stators eine Blechlamelle 6 mit Polen 2 mit zusammenhängenden Polschuhe 3. Dazwischen befinden sich Blechlamellen 6 einzelner Pole 7, die in einem vorgebbaren axialen Abstand von vorzugsweise fünf Blechen durch eine Blechlamelle 6, die radial zusammenhängende Pol schuhe 3 aufweist, versteift werden. Pro Pol 2, 7 sind auch mehrere Eindrückungen 8 oder ein Wechsel von Eindrückungen 8 und Vorsprüngen 9 auf jeder Seite möglich, um so das Blechpa ket 1 des Stators radial zu fixieren. Die geometrische Form des Eindrucks 8 bzw. der Vorsprünge 9 spielt dabei eine un tergeordnete technische Rolle und richtet sich u. a. wirt schaftlichen und technischen Gesichtspunkten des Herstel lungsverfahrens. Es sind ebenso andere Verbindungen der Blechlamellen 6, wie z. B. hakenähnliche Verbindungen möglich.
Fig. 3 zeigt in einer perspektivischen Teilansicht des Blech
pakets 1 des Stators die genauere Schichtung eines derarti
gen Blechpakets 1, wobei der Wechsel der unterschiedlichen
Blechlamellen 6, d. h. Pole 2 mit Stege 4, als auch einzelne
Pole 7 deutlich erkennbar ist.
Fig. 4 zeigt in einer weiteren perspektivischen Teilansicht
des Blechpaket 1 des Stators aus Sicht der Ständerbohrung die
Ausbildung der Stege 4. Es sind demnach sowohl Verbindungen
der Polschuhe 3 möglich, die bzgl. der Ständerbohrung eine
radiale Zurücksetzung der Stege 4 nach außen zulassen, als
auch einen bündigen Abschluß mit der Ständerbohrung aufwei
sen. Je nach Montageverfahren, bietet sich die eine oder an
dere Möglichkeit der Verbindungen der Polschuhe 3 an.
Claims (6)
1. Elektromotor, der folgende Merkmale aufweist:
- a) mindestens ein durch aufeinandergeschichteten Blechlamel len (6) gebildetes Blechpaket (1) eines Stators,
- b) aus mechanischen einzelnen Polen (7) und in Umfangsrich tung des Stators zusammenhängenden Polen (2) bestehende Blechlamellen (6), mit zumindest einem Polschaft (5) und wenigstens einem einem Rotor zugewandten Polschuh (3),
- c) Eindrückungen (8) der Blechlamellen (6) derart, daß die entgegengesetzten Seiten der Blechlamellen (6) Vorsprünge (9) aufweisen und dadurch die Blechlamellen (6) durch In einandergreifen ihrer Eindrücke (8) und Vorsprünge (9) das Blechpaket (1) des Stators bilden,
- d) Wicklungen der mechanischen Pole (2, 7) des Blechpakets (1) des Stators,
- e) Stege zwischen den Polen (2), die die zusammenhängenden mechanischen Pole (2) in Umfangsrichtung verbinden,
- g) axiale Zusammensetzung der Blechlamellen (6) des Blechpa kets des Stators weist einen vorgebbarer Wechsel von Polen (2) mit Verbindungssteg und Polen (7) ohne Verbindungssteg auf.
2. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest die Blechlamellen (6) einer axialen ersten und
letzten Schicht des Blechpakets (1) des Stators Verbindungs
stege aufweisen.
3. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
derartiges Blechpaket (1) in ein äußeres Rückschlußjoch ein
setzbar ist.
4. Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die radial nach außen weisen
den Polschäfte durch eine form-, kraft-, oder stoffschlüssige
Verbindung, oder eine Kombination dieser Verbindungsarten im
Rückschlußjoch fixiert sind.
5. Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets eines Stators
nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende
Schritte:
- a) Herstellung der mechanischen einzelnen Pole (7) und/oder der in Umfangsrichtung zusammenhängenden Pole (2) durch Stanzen im Folgeschnittwerkzeug,
- b) die durch Stanzen gebildeten Blechlamellen (6) werden in einer vorgebbaren Reihenfolge paketiert,
- c) die nach außen und/oder innen im wesentlichen radial ab stehenden Polschäfte werden durch vorab gewickelte Spulen bestückt,
- d) das gesamte Blechpaket (1) des Stator wird vergossen und/oder getränkt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Blechpaket (1) des Sta
tors in ein Rückschlußjoch eingesetzt wird.
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