DE2337776C2 - Ständerblechpaket - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aus Lamellenblechen mit einer Außenkontur in Form eines regulären Vielecks mit abgeflachten Ecken zusammengesetztes Ständerblechpaket für einen Elektromotor gemäß detn Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Ständerblechpakete mit zwei Polen sind bisher aus Lamellenblechen mit einer Außenkontur in Form eines Kreises, eines Rechtecks oder eines Quadrats, gegebenenfalls mit abgeflachten Ecken, zusammengesetzt worden.

Ständerblechpakete für Elektromotoren mit mehr als zwei Polen sind, soweit sie nicht aus Lamellenblechen mit kreisförmiger Außenkontur zusammengesetzt sind, aus Lamellenblechen mit einer Außenkontur in Form eines Vielecks gebildet, dessen Eckenzahl aus Symmetriegründen durch die Polzahl bestimmt ist. So sind für Elektromotoren mit drei bzw. sechs Polen Ständerblechpakete aus Lamellenblechen mit einer Außenkontur in Form eines regulären Sechsecks mit oder ohne abgeflachten Ecken gebildet. Beispiele hierfür sind die US-PS 12 47 650, 27 92 512, 31 24 735 und die FR-PS 62 193.

Im Hinblick auf den Raumbedarf wird der Kreisform gegenüber der Sechseckform der Vorzug gegeben (US-PS 31 24 735, Spalte 3, Zeilen 10 bis 12).

Ausgehend von einem Ständerblechpaket für einen Elektromotor gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 (DE-OS 19 00 238) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Form der Lamellenbleche im Hinblick auf eine Erhöhung der maximalen Ausgangs

leistung bei vorgegebenem Raumbedarf zu optimieren.

Erfindungsgemäß sind zu diesem Zweck die Lamellenbleche sechseckig ausgebildet

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Ständerblechpaket gewährleistet nicht nur ausreichend Platz für die Statorwicklungen, sondern stellt bei begrenztem zur Verfügung stehendem Platz auch eine günstige Form für die Kühlung dar. Damit läßt sich bei vorgegebener Motorgröße die Leistung des Motors erhöhen. Schließlich wird bei dieser Form der Lamellenbleche eine hohe Materialausnützung erzielt

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von 10 Figuren näher erläutert

F i g. 1 zeigt ein Lamellenblech in Form eines regulären Sechsecks mit spitzen Ecken.

Fig.2 zeigt dieses Lamellenblech mit abgeflachten Ecken.

Fig.3 zeigt ein Lamellenblech gemäß einer bevorzugten s-!Ü5l uttFUngSiOt ill.

F i g. 4 zeigt in einer Teildarstellung einen Blechstreifen, aus dem sich die Art der Stanzung des Lamellenbleches gemäß F i g. 3 ergibt

F i g. 5 zeigt in einer Seitenansicht eine Werkzeugmaschine mit teilweise aufgebrochenem Gehäuse.

Fig.6 zeigt in perspektivischer Darstellung ein mit Wicklungen versehenes Ständerblechpaket

F i g. 7,8 und 9 zeigen senkrechte Schnitte, wobei die Befestigung des Ständerblechpaketes in verschiedenen Gehäusen erkennbar ist

Fig. 10 zeigt schematisch einen Blechstreifen zur Herstellung von Lamellenblechen.
F i g. 1 zeigt ein Lamellenblech 10 mit einem geschlossenen Joch 11, das sechs gleiche Seiten 12,13,14,15,16 und 17 hat, die jeweils unter Winkeln von 120° aneinanderstoßen. Die Pole 18 und 19 haben Halsbereiche, die sich in der Mitte der einander gegenüberliegenden Seiten 14 und 17 befinden. Von den »Jalsbereichen gehen zur Erzielung einer guten Flußverteilung durch den Anker Polschuhspitzen 20 aus. Bei zusammengesetztem Motor dreht sich der Anker innerhalb der von den Polen und den Polschuhspitzen umschlossenen öffnung. Zwischen den Polschuhspitzen und den benachbarten Teilen des Joches sind jeweils Nuten 21, 22, 23 und 24 vorgesehen. Zur Herstellung eines Ständers für einen Elektromotor wird eine Anzahl derartiger Lamellenbleche zu einem Ständerblechpaket zusammengsetzt und die Wicklungen werden in die Nuten gewickelt, wie dies

so später dargestellt werden wird. Die Löcher 25 dienen zur gegebenenfalls erforderlichen Aufnahme von Befestigungsschrauben.

Das in F i g. 1 dargestellte Lamellenblech hat eine idealisierte Form, da seine Umfangsform genau hexagonal ist. In der Praxis können die Lamellenbleche etwas von dieser exakten Form abweichen, wenngleich die hexagonale Form im wesentlichen beibehalten wird. So entspricht das Lamellenblech 110 gemäß F i g. 2 im wesentlichen dem Lamellenblech 10 aus Fig. 1, weist jedoch zwei Abwandlungen auf. An jedem Schnittpunkt der Seiten des hexagonalen Joches 111, beispielsweise am Schnittpunkt der Seiten 117 und 112, ist eine abgeflachte Ecke 126 vorgesehen, die eine Befestigung des aus diesen Lamellenblechen aufgebauten Motors in einem anderen Gehäuse ermöglicht. Eine weitere Abwandlung besteht in den Nuten 127, die in jeder der Seiten 117 und 114 vorgesehen sind. Wenn die Lamellenbleche zu einem Ständerblechpaket zusammenge-

setzt werden, so dienen diese Nuten als durchgehende Kanäle, entlang denen das Ständerblechpaket zu einer Einhei» zusammengeschweißt wird. Wie bekannt, verbessert der Kanal die Festigkeit der Schweißnaht und bildet einen Aufnahmebereich für das Schweißmaterial, so daß dieses nicht Ober die Ebene der Seiten 117 und 114 hinausragt Trotz dieser Abwandlungen weist das Lemellenblech 110 die wesentlichen Merkmale der hexagonalen Font-, und der mittig an Seiten angeordneten Pole auf. Die Seiten 112, 113, 114, 115, 116 und 117 schließen unter Winkeln von 120° jeweils aneinander an und ihre wirksame Länge ist gleich. Auch befinden sich zwischen den Polschuhspitzen 120 und den diesen benachbarten Bereichen Nuten 121,122,123 und 124, die jeweils eine innere Ecke des Joches enthalten.

Fig.3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Lamellenbleches. Dieses Lamellenblech 210 hat ebenfalls sechs Seiten 212,213,214,215,216 und 217, die das Joch bilden, sowie Pole 218 und 219, die jeweils mittig an den Seiten 217 und 214 angeordnet sind. Die Nuten 227 an den Seiten 214 und 217 dienen dem gleichen Zweck, wie die Nuten 127 gemäß F i g. 2.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 weist an den äußeren Schnittpunkten der hexagonalen Begrenzungen des Jochs abgeflachte Ecken 226 auf, die auf einem Kreis konzentrisch zur Öffnung innerhalb der Poischuhspitzen liegen. Dadurch wird das Einsetzen in ein im Querschnitt rundes Gehäuse möglich. Da das Stanzen derartiger Lamellenbleche die Herstellung einer Vielzahl von Lamellenblechen über die Breite eines einzelnen Blechstreifens erfordert, würde die Bildung von exakt abgerundeten Kanten die Benutzung eines extrem spitzen Stanzwerkzeuges erfordern, das einer schnellen Abnutzung ausgesetzt wäre. Um dieses Problem anzudeuten, sind in F i g. 4 die benachbarten Ecken von drei Lamelienbieehen 31, 32, 33 dargesteüi, die gleichzeitig aus einem Blechstreifen herausgestanzt werden. Bei 34 würde eine Fortsetzung der abgeflachten Ecken 226 zu einem Schnitt mit den Jochseiten der Lamellenbleche 31 und 32 das Ausstanzen eines sehr spitzen Bereiches erfordern. Um dies zu verhindern und damit die Lebensdauer des Stanzwerkzeuges zu erhöhen, sind die Enden aller drei Bögen hinterschnitten, wie dies bei 35 und 36 dargestellt ist Diese Hinterschneidungen führen zur Bildung von kleinen Nuten 228 nahe jeder der abgeflachten Ecken 226 in Fig.3. Es sei wiederum darauf hingewiesen, daß die Grundform des in F i g. 3 dargestellten Lamellenbleches 210 ein hexagonales Joch 211 mit sechs gleichen Seiten und zwei mittig an gegenüberliegenden Seiten angeordneten Polen 218 und 219 aufweist.

Eine Werkzeugmaschine mit einem Elektromotor, der Lamellenbleche gemäß F i g. 3 enthält, ist in F i g. 5 dargestellt Obwohl diese Werkzeugmaschine aus einer Bohrmaschine 40 besteht, ist es klar, daß der Motor für irgendeinen der vielen Anwendungsfälle von Elektromotoren benutzt werden kann. Die Bohrmaschine 40 weist wie üblich einen Griff 41, ein Gehäuse 42, ein Getriebegehäuse 43 und ein Futter 44 auf. Die Spannung wird über eine Leitung 45 und einen Schalter 46 an den Motor 47 gelegt. Dieser Motor enthält einen Anker 48 mit entsprechenden Wicklungen, die mit einem Kommutator 49 verbunden sind und denen der Strom über Bürsten zugeführt wird, von denen eine bei 50 angedeutet ist.

Der Motor 47 enthält einen Ständer 51 (Fig.6), der aus einem Paket von Lamellenblechen aufgebaut ist, die den Lamellenblechen 210 aus F i g. 3 entsprechen. In der Ansicht gemäß F i g. 5 ist. von jedem der Lamellenbleche die Kante zu erkennen, beispielsweise in einer Ansicht von oben ?.uf das Blech gemäß F i g. 3. Somit erkennt man in Fig. 5 die Seitenbereiche 312 und 313, die den Seiten 212 und 213 jedes Lamellenbleches entsprechen, sowie die drei abgeflachten Ecken 326 entsprechend den abgeflachten Ecken 226. Entsprechende Leitungsanschlüsse sind in üblicher Weise zwischen den Ständerwicklungen 52, den Bürsten 50 und den Kontakten des Schalters 46 vorgesehen. Diese Verbindungen sind in F i g. 5 zur besseren Übersichtlichkeit weggelassen. Die Ständerwicklungen 52 wurden in der Zeichnung geschnitten, um den Anker 48 erkennbar zu machen.

Der Ständer 51 aus F i g. 5 ist im einzelnen in F i g. 6 dargestellt, wobei zur Bezeichnung der Teile des Ständerblechpaketes, die den Teilen des Lamellenbleches 210 entsprechen, Bezugszeichen mit der Hundertziffer 3 gewählt wurden, während die beiden i'etzten Ziffern die gleichen wie in F i g. 3 sind. Ferner sind die isolierenden Nutenabdeckungen 53, die in die Nuten 321, 322, 323 und 324 des Ständerblechpaketes eingesetzt sind, sowie die in diese Nuten gewickelten Wicklungen 52 dargestellt

Das Ständerblechpaket nach der Erfindung bedingt einen wesentlichen Vorteil gegenüber bisherigen Ständerform^n. Vergleicht man diesen Aufbau beispielsweise mit einem Aufbau mit kreisförmigem Joch, so ergibt sich, daß bei Verwendung eines kreisförmigen Joches zwar der Außendurchmesser des Motors geringer wird, jedoch nur ein minimaler Platz für die Ständerwicklungen zur Verfügung steht, wodurch das bei vorgegebenem Anker zur Verfügung stehende Drehmoment verringert und die Funkenbildung am Kommutator erhöht wird. Außerdem ist bei kreisförmigem Joch die Kühlung schwieriger, da Strömungswege für das Kühlmittel um und innerhalb des Joches fehlen. Darüber hinaus ergeben sich bei. Verwendung von Lamelienbiechen mit kreisförmigem Joch Schwierigkeiten bei der Befestigung, da alle Bereiche innerhalb des äußeren Umiangs des Joches für die notwendigen Motorteile benötigt werden. Ältere, übliche Jochformen erfordern größere Materialmengen und ergeben trotzdem ein schlechteres Motorverhalten. Sie erfordern zudem große Gehäuse, wodurch sich die Herstellungskosten der Maschinen erhöhen und diese unhandlicher werden.

Im Gegensatz dazu werden durch das hexagonale Joch und die Polanordnung gemäß der Anmeldung diese Nachteile vermieden, ohne daß der wesentliche Vorteil der kreisförmigen Lamellenbleche, nämlich der minimale äußere Durchmesser, nennenswert beeinträchtigt würde. So kann man beispielsweise anstelle eines Ständers aus kreisförmigen Lamellenblechen einen solchen aus hexagonalen Lamellenblechen benutzen und dahei (,'en identischen Anker und die gleiche Bürstenhalterung verwenden, wobei sich bei gleicher Geschwindigkeit ohne Last die maximale Ausgangsleistung um 10% erhöht. Außerdem wird die Kommutierung wesentlich verbessert.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß sich der Motor insbesondere bei Verwendung für tragbare Maschinen, wie Werkzeugmaschinen sehr einfach festsitzend in Gehäusen befestigen läßt und dabei immer ein entsprechender Raum für Befestigungsschrauben, Kühlmitteldurchlässe usw. verbleibt. In den F i g. 7, 8 und 9 sind verschiedene Möglichkeiten für die Motoranordnung im Gehäuse dargestellt. So ist beispielsweise in F i g. 7 ein Metallgehäuse 60 mit einer inneren Isolierbeschichtung 61 (selbstverständlich könnte auch das Gehäuse aus Isoliermaterial bestehen) und einem hexa-

gonalen Ständer 62 vorgesehen, der aus Lamellenblechen gemäß F i g. 2 aufgebaut ist und genau in die Beschichtung paßt. Das Ständerblechpaket weist Löcher 125 für Befestigungsschrauben auf; die Lamellenbleche haben entsprechenden Raum für diese Löcher, ohne daß dadurch die für jedes Blech benötigte Stahlmenge unnötig erhöht wird. Die hexagonalc Form der Lamellenbleche ermöglicht außerdem einen strammen Sitz und eine stabile Befestigung des Ständers entlang zweier Seiten sowie an den beiden oben und unten liegenden abgeflachten Ecken 126. Gleichzeitig ergeben sich durch die Form automatisch Durchlässe 63, die Kühlluft über die Endbereiche der Wicklungen 64 leiten.

F i g. 8 zeigt eine andere Befestigungsart, bei der das aus Isoliermaterial bestehende äußere Gehäuse 65 einen kreisförmigen Querschnitt hat und sein Innendurchmesser an die abgeflachten Ecken 126 des Ständers 62 angepaßt ist. Wiederum ist zu erkennen, daß die hexa- aiynalp Form des Ständers eine mehr kompakte und zweckmäßige Befestigung ermöglicht, bei der Kühldurchlässe 66 zur Führung von Kühlluft um die Enden der Wicklungen 64 gebildet werden.

F i g. 9 zeigt eine weitere Möglichkeit für die Befestigung, wobei der Ständer 62 in einem Gehäuse 67, das entweder aus Metall oder Kunststoff besteht, mittels Stegen 68 gehalten wird, die an entsprechenden ebenen Bereichen der Außenfläche des Ständers 62 angreifen. Wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist der Ständer gut an ein vorgefertigtes Gehäuse angepaßt, und es ergeben sich wiederum Kühldurchlässe 69 zur Führung von Kühlluft über die Enden der Wicklungen. In jedem dieser Ausführungsbeispiele können andere offene Abschnitte um den Ständer mittels Prallblechen gesperrt werden, um den Luftstrom gegebenenfalls zu konzentrieren.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Lamellenbleche beschrieben. Fig. 10 zeigt eine Blechbahn 7ü, aus der die Lamellenbleche herausgestanzt werden. Zur näheren Beschreibung sind drei Lamellenbleche 71 vollständig gezeichnet, als wenn sie ausgestanzt wären, während in der übrigen Blechbahn 70 die weiteren Lamellenbleche gestrichelt angedeutet sind. Bei der Herstellung erfolgt das Stanzen derartiger Lamellenbleche mittels verschiedener Stanzformen und -stempel, die nacheinander die Öffnungen, Nuten und Löcher herstellen und dann die aufeinanderfolgenden Lamellenbleche ausschneiden. Die Darstellung zeigt jedoch die vollständige Blechausnutzung, die sich durch die richtige Anordnung der Stanzformen und -stempel ergibt.

Wie F i g. 10 zeig·, sind die Lamellenbleche in der vorstehend beschriebenen Weise geformt und haben im wesentlichen hexagonale Form und abgeflachte Ecken. Mehrere Reihen werden aus einem Blechstreifen ausgestanzt, wobei diese Reihen um etwa die Hälfte der Breite eines Lamellenbleches gegeneinander versetzt sind. Jede Seitenkante eines Lamellenbleches, die beim Ausstanzen gebildet wird, ist zwischen den Trennlinien zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lamellenblechen der benachbarten Reihe eingeschachtelt, ausgenommen die äußeren Seitenkanten der äußeren Reihen. Dieses Verfahren ermöglicht eine wesentlich bessere Materialausnutzung als die bisher bekannten Verfahren. Bei einer Drehung des Stanzmusters, beispielsweise um 90°, wird der Blechverlust an den Streifenkanten geringfügig er- es höht In jedem Fall wird im wesentlichen die gesamte Breite des Blechstreifens zur Herstellung der Lamellenbieche ausgenutzt, und es fallen nur die Eckbereiche 72 als Abfall an. Innerhalb jedes Lamellenbereiches ergibt sich nur das aus den Nuten herausgestanzte Material als Abfall, da die Mittelteile zur Herstellung der Lamellenbleche für den Anker verwendet werden können.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß sich durch die dargestellten Lamellenbleche verschiedene Vorteile bei der Herstellung und im Betrieb eines Gleichspannungsmotors ergeben. Unter anderem läßt sich eine sehr hohe Materialausnutzung erzielen und der Motor sowie seine Bürstenhalterungen, Befestigungsmittel, Kühlmitteldurchlässe usw. lassen sich sehr einfach an eine Vielzahl von einfachen und billigen Gehäuseformen anpassen. Zudem ergibt sich ein besseres Motorverhalten, sowohl in der Ausgangsleistung als auch in der Kommutierung. Trotz bereits umfangreicher Entwicklungen ai'f dem Gebiet der Elektromotoren handelt es sich bei dem Ständer und damit bei den um ihn gebauten Werkzeugmaschinen und Geräten um wesentliche Verbesserungen gegenüber den bisher bekannten Kon struktionen.

Es können Abwandlungen von der geometrisch exakten Hexagonalform vorgesehen werden, durch die Ungleichheiten der Seiten und/oder der eingeschlossenen Winkel entstehen, wenn nur im wesentlichen eine Hexagonalform erhalten bleibt und die Vorteile der Erfindung ausgenutzt werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Aus Lamellenblechen mit einer Außenkontur in Form eines regulären Vielecks mit abgeflachten Ekken zusammengesetztes Ständerblechpaket für einen Elektromotor mit zwei Polen, die in der Mitte von sich gegenüberliegenden Seiten des Vielecks angeordnet sind, und jeweils Polschuhe aufweisen, deren Spitzen sich in Umfangsrichtung des Ständerblechpaketes bis über den Eckbereich zwischen zwei Außenseiten des Ständerblechpaketes erstrecken, sowie mit Nuten zwischen den Polschuhspitzen und dem jeweiligen benachbarten Jochbereich zur Aufnahme von Ständerwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenbleche (110, 210) sechseckig ausgebildet sind.

2. Ständerblechpaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der zwischen den Polschubea (118; 218) liegenden Ecken der Lamellenbleche (110; 210) Löcher (125) zur Aufnahme von Befestigungseinrichtungen vorgesehen sind.

3. Ständerblechpaket nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede abgeflachte Ecke (226) von zwei Nuten (228) eingegrenzt ist

4. Ständerblechpaket nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei diametral gegenüberliegenden Außenseiten des Lamellenbleches (110; 210), den die Polschuhe (118; 218) tragenden Seiten, eine Nut (127; 227) vorgesehen ist. die sich bei zum Ständerblechpaket zusammengesetzten Lamellenblechen (110; 210) zu einem Kanal ergänzen, der Verbindungsmittel für die Lamellenbleche untereinander aufnimmt.