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Verfahren zur Herstellung eines ausgeprägte Pole aufweisenden Stators
einer elektrischen Maschine und nach diesem Verfahren hergestellter Stator Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ausgeprägte Pole aufweisenden Stators
einer elektrischen Maschine, bei welchem die aus Blechpaketen und Polwicklungen
bestehenden aktiven Teile des Stators in einem Statargehäuse untergebracht werden
und bei welchem mindestens die Hauptpolpakete mit aufgesetzten Hauptpolspulen an
wenigstens einem Jochpaket befestigt werden.
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Derartige Statoren werden in steigendem Masse für Gleichstrommotoren
verwendet, die über eine Phasenanschnittsteuerung aus einem ein- oder mehrphasigen
Wechselstromnetz gespeist werden. Die steilen Stromspitzen des dabei entstehenden,
pulsierenden Gleichstromes bewirken gegenüber der Speisung mit reinem Glcichstrom,
z.B.
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aus Batterien, höhere Kupfer- und Eisenverluste, erschweren die Stromwendung
und beanspruchen den Kollektor und die Isolationen in hohem Masse. Diesen Nachteilen
wird nun dadurch entgegengewirkt, dass die magnetflussführenden Ständerteile lamelliert
sind, d.h.
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aus Blechpaketen bestehen. Diese Blechpakete hat man bis jetzt durch
achsial gerichtete Nieten oder Schrauben zusammengehalten oder auch dadurch, dass
man die Bleche stellenweise miteinander verschweisst hat.
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Dies-e- Verbindungen haben aber den Nachteil, dass sie die -Entrstehung
von Wirbelströmen begünstigen, die eine unerwünschte Dämpfung und eine Verschlechterung
des Wirkungsgrades zur Folge haben. Um ein möglichst entdämpftes Magnetfeld zu erzielen,
hat man die zum Zusammenhalten der Blechpakete dienenden Schrauben oder Nieten von
den Blechen isoliert, was aber recht aufwendig ist, namentlich bei.kleineren M-aschinen.
Die Erfindung bezweckt,-eine noch bessere Entdämpfung des Magnetfeldes unter gleichzeitiger
Verminderung der +Ierstellungs-kosten des. Stators zu erzielen. Dies gelingt gemäss
der Erfindung dadurch, dass jedes Hauptpolpaket unter Pressdruck in die Hauptpolspule
eingefüllt wird, so dass es von le-tzterer fest zusammenyehalten wird, und dass
die aktiven Sta-torteile in das Statorgehäuse ein.gepre-sst oder von letzterem umpresst
werden, unter Vermeidung jeglicher Niet-, Schraub- oder Schweissverbindungen zwischen
den Blechen.
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-Das Verfahren ist nicht auf die Herstellung von Statoren von Gleichstrommotoren
beschränkt-,. obwohl es bei letzteren-besonders vorteilhaft fest, namentlich bei
kleineren Motoren, die mit Rücksicht auf die erwähnte Phasenanschnit tspeisung mit
lamellierten Wendepolen au-sgerüstet werden. Bei mehrpoligen Motoren ist es besonders
einfach, wenn man mehrere Jochpakete vorsieht, die längsseitig mi.t komplementären
Flächen ineinander greifen und je mit einem Hauptpol und mit einem Wendepol versehen
sind. Diese aktiven Statorteil.e werden dann als Ganzes durch achsialen -Pressdruck
in ein- z.B. aus Aluminiumpressguss bestehen-des Statorgehäuse eingeführt, das eine
leicht konische Eingangsinnenfläche aufweis-t, die bei der Einführung einen radial-en
Druck auf die aktiven -Teil-e ausüb.t.--Ausser der Entdämpfung und der Vereinfachun-g
des Zusammenbaues ergibt sich dabei noch als.zusä-t-zlicher Vorteil, dass- die-Stanzwerkzeuge
nur für einen- Sektor des Stators, d.h. ein Jochpa-= ket, ein Hauptpolpaket und
ein Wendepo-lpaket vorgesehen werden müssen, was eine weitere- b-edeutende Kostenersparnis
mit sich bringt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nacfifolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervorgehen. Die
E-rfindung
betrifft auch den nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Stator.
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Anhand der Zeichnung wird nun das Ausführungsbeispiel des Verfahrens
nach der Erfindung erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Teil des Stators eines vierpoligen
Gleichstrommotors, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den im Aufbau begriffenen Stator.
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Gemäss Fig. 1 weist der Magnetkreis des Stators eines vierpoligen
Gleichstrommotors vier lamellierte Jochpakete 1 auf, die sich je über einen Zentriwinkel
von 90° erstrecken. In eine schwalbenschwanzförmige Nut 2 des Jochpaketes 1 greift
ein entsprechender Fussteil 3 eines lamellierten Hauptpolpaketes 4 ein, auf dem
eine Hauptpolspule 5 sitzt. Die Hauptpolspule 5 besteht aus einem Spulenkörper 6
aus Isoliermaterial und einer darauf angebrachten Hauptpolwicklung 7. In eine kreisbogenförmige
Nut 8 des Jochpaketes 1 greift ein entsprechender Fussteil 9 eines lamellierten
Wendepolpaketes 10 ein, auf dem eine Wendepolspule 11 sitzt. Die Wendepolspule besteht
aus einem Spulenkörper 12 aus Isoliermaterial und einer darauf angebrachten Wendepolwicklung
13.
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Beim Aufbau des Stators wird wie folgt vorgegangen: Zuerst wird das
aus lose aufeinanderliegenden, in üblicher Weise durch Papier voneinander isolierten
gestanzten Eisenblechen bestehende Hauptpolpaket 4 in die Hauptpolspule 5 eingelegt,
so dass die Hörner 14 des Paketes 4 auf die entsprechenden Flanschen 15 des Spulenkörpers
6 zu liegen kommen. Dann werden an einem oder an beiden Stirnenden des Paketes 4
demselben noch weitere Bleche gleicher Art hinzugefügt, indem dieselben zwischen
den Spulenkörper 6 und die bereits in dessen Innerem befindlichen Bleche hin eingeschlagen
werden, so dass schliesslich der Spulenkörper das ganze Blechpaket nicht nur seitlich,
sondern auch in achsialer Richtung ganz fest zusammenhält. Der noch relativ leicht
deformierbare Spulenkörper 6 wird samt der Wicklung 7 nun durch radiales Pressen
so geformt,
dass seine Flanschen in die in Fig. 1 gezeigte Form
kamen, so dass hierauf der Fussteil 3 durch achsiales Pressen in die Nut 2 eingeführt
werden kann.
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Das Wendepolpaket 10 wird in entsprechender Weise los in den Spulenkörper
12 hineingesteckt und dann durch Einfügen von zusätzlichen Blechen soweit ergänzt,
dass es durch den Spulenkörper 12 in achsialer Richtung fest zusammengehalten wird.
Der Spulenkörper 12 wird dann, wenn nötig, durch radiale Pressung so deformiert,
dass seine Flanschen die in Fig. 1 gezeigte Form annehmen und der Fussteil 9 durch
achsiale Pressung in die Nut 8 eingeführt werden kann.
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Es ist ersichtlich, dass bei dem beschriebenen Verfahren die Spulen
5 und 11 die Funktion übernehmen, die bisher meistens durch Schrauben oder Nieten
erfüllt wurde, nämlich die Pakete 4 und 10 in achsialer Richtung fest zusammenzuhalten.
Der wesentliche Vorteil des beschriebenen Verfahrens ist erstens der, dass die dämpfende
Wirkung der bisherigen, Wirbelströme erzeugenden mittel wegfällt; und zweitens der,
dass die Fertigung des Stators vereinfacht und verbilligt wird.
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Die vier Jochpakete 1 sind an ihren aufeinander stossenden Langsseiten
mit komplementären Flächen 17 und 18 versehen. Nachdem die Jochpakete 1 mit den
Haupt- und Wendepolpaketen 4 und 10 und deren Spulen 5 und 11 bestückt und in Umfangsrichtung
zusammengebaut orden sind, werden diese in Fig. 2 als Ganzes mit 19 bezeichneten,
aktiven Statorteile in ein z.B. aus Aluminium-Pressguss bestehendes, zylindrisches
Statorgehäuse 20 eingepresst. Das Gehäuse 20 weist an seinem in Fig. 2 oberen Ende
eine leicht konische Innenfläche 21 auf, so dass beim achsialen Hineinpressen der
aktiven Statorteile 19 in das Gehäuse 20 diese Teile 19 eine radiale Zusammenpressung
auf den Durchmesser der zylindrischen Hauptinnenfläche 22 des Gehäuses 20 erfahren,
die unten durch eine Ringschulter 23 begrenzt ist. Schliesslich werden die aktiven
Statorteile 19 in ihrer strichpunktiert gezeichneten, mit 19' bezeichneten,
definitiven
Lage durch einen Sprengring 24 in achsialer Richtung festgehalten. Es ist ersichtlich,
dass auf diese Weise auch zum achsialen Zusammenhalten der Jochpakete 1 keine Nieten,
Schrauben o.dgl. erforderlich sind. Um beim Aufsetzen der einzupressenden, aktiven
Teile 19 auf den Stator 20 diese Teile zusammenhalten zu können, ist es zweckmässig,
sie mit einem Band o.dgl. aneinander zu befestigen. Sobald dann die Teile 19 etwas
von der konischen Fläche 21 erfasst worden sind, kann das Band entfernt werden.
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Die aktiven Statorteile 19 werden nach dem Einpressen in das Statorgehäuse
mit Lack imprägniert und im Ofen ausgehärtet, wobei sie miteinander verbacken.
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Das beschriebene Verfahren kann im Rahmen der Erfindung auf verschiedene
Weise abgewandelt werden. Es kann in gewissen Fällen, z.B. bei sehr kleinen zweipoligen
Gleichstrommotoren, vorteilhaft sein, die Wendepolpakete mit den Jochpaketen aus
einem einzigen Stück herzustellen, so dass dann nur die Hauptpolpakete 4 durch die
entsprechenden Spulen 5 zusammengehalten werden. Diese Hauptpolpakete 4 kann man
nicht mit den Jochpaketen 1 aus einem Stück herstellen, weil man die Spulen 5 wegen
der grossen Hörner 14 sonst nicht auf denselben anbringen kann. Die kleinen Wendepolspulen
11 kann man dagegen auch bei Wegfall der kleinen Hörner 26 der Wendepolpakete 10
in bekannter Weise auf letzteren festhalten, z.B. durch an den Hörnern 14 und den
Paketen 10 abgestützte Haltestreifen aus Hartpapier oder Pressspan. Die Spulen 5
und 11 müssen nicht unbedingt einen Spulenkörper 6 bzw. 12 aufweisen, indem die
Wicklungen 7 bzw. 13 die Pakete 4 bzw. 10 auch unmittelbar zusammenhalten können.
Bei kleinen Motoren kann es ferner vorteilhaft sein, das Joch aus einem einzigen
kreisförmigen Jochpaket herzustellen, wie dies früher auch bei grösseren Maschinen
üblich war, abgesehen von sehr grossen Motoren oder Generatoren, deren Stator zur
Verminderung der Transportschwierigkeiten aus mehreren Sektoren zusammengeschraubt
wurde, wobei aber auch das Statorgehäuse selbst entsprechend unterteilt war.
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Bei Gleichstrommotoren von weniger als etwa 20 KW, für welche sich
das anhand von Fig. 1 und 2 beschriebene Verfahren besonders gut eignet, hat man
noch den zusätzlichen Vorteil, dass man bedeutend billigere Stanzwerkzeuge verwenden
kann und auch beim Stanzen der Bleche weniger Abfall hat. Das Statorgehäuse kann
statt aus Aluminium auch aus Gusseisen oder Stahl bestehen.
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Statt die aktiven Statorteile in das Gehäuse hineinzupressen, kann,
man auch letzteres auf diese Statorteile aufpressen, z.B.
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durch Pressguss. Anstelle einer Schwalbenschwanzführung 2, 3 kann
auch für die Befestigung der Hauptpolpakete an den Jochpaketen eine Rundkopfführung
8, 9 vorgesehen sein, wie bei den sendepolpaketen 10 im Falle von Fig. 1. Der Fussteil
3 oder 9 mit Schwalbenschwanz- oder Rundko?fführung kann eventuell mit einem Schlitz
27 und einem Loch 28 versehen sein, die eine elastische Verkleinerung des Fussteils
3 bzw. 9 beim Einführen in die route 2 bzw. E gestatten. Dadurch wird es möglich,
auch mit dem gleichen Stanzwerkzeug gleichzeitig erzeugte Fussteile 3, 9 und Nuten
2,8 miteinander zusammenzusetzen.