DE10112727A1 - Rotierende elektrische Maschine, deren Ständer eine axiale Schichtung von Blechplatten mit unterschiedlichen magnetischen Permeabilitäten umfaßt - Google Patents

Abstract

Die Erfindung schlägt eine um eine Achse (X - X) rotierende elektrische Maschine mit einem Läufer und einem Ständer (10) vor, wobei der Ständer (10) einen in etwa zylindrischen ringförmigen Körper (12) umfaßt, der aus einer axialen Schichtung von zugeschnittenen Blechplatten (14, 16) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Schichtung wenigstens drei Pakete (20, 22, 24) aus Blechplatten (14, 16) umfaßt und daß sich die magnetische Permeabilität der Blechplatten (14, 16) jedes Pakets (20, 22, 24) von einem Paket zum anderen unterscheidet, um gleichzeitig die Stromabgabe der elektrischen Maschine und die Verringerung der Eisenverluste in der Maschine zu begünstigen.

Description

Die Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine um eine Achse rotierende elektrische Maschine mit einem Läufer und einem Ständer, wobei der Ständer einen in etwa zylindrischen ringförmigen Körper umfaßt, der aus einer Schichtung von zugeschnittenen Blechplatten besteht.

Im allgemeinen umfaßt das Gehäuse des Ständers einer elektrischen Maschine ein einziges Paket aus Blechplatten, die alle gleichartig ausgeführt sind und daher die gleichen magnetischen Eigenschaften besitzen.

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß es sich bei der mit µ bezeichneten magnetischen Permeabilität eines Körpers um das Verhältnis der mit B bezeichneten Induktion zu der mit H bezeichneten Stärke des magnetischen Felds handelt, das sie erzeugt.

Die Blechplatten sind elektrisch gegeneinander isoliert, um der Entstehung von Foucaultschen Strömen oder Wirbelströmen entgegenzuwirken, die eine dem einwandfreien Betrieb der Maschine abträgliche Erhitzung verursachen könnten.

Diese Wirbelströme führen zu als Eisenverlusten bezeichneten Verlusten in der Maschine.

Es ist festgestellt worden, daß bei der Auswahl von Blechplatten mit einer hohen magnetischen Permeabilität µ die Eisenverluste in der elektrischen Maschine größer ausfallen als bei der Auswahl von Blechplatten mit einer weniger hohen magnetischen Permeabilität µ.

Je niedriger hingegen die magnetische Permeabilität µ der Blechplatten ausfällt, desto mehr verringert sich die Stromabgabe der elektrischen Maschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gestaltung einer elektrischen Maschine vorzuschlagen, die sich sowohl günstig auf die Stromabgabe der elektrischen Maschine als auch auf die Verringerung der Eisenverluste in der Maschine auswirkt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Dank der Erfindung werden die Wirbelströme minimiert, da sie sich im Mittelteil des Ständers entwickeln, der eine geringere magnetische Permeabilität und eine geringere Dicke aufweist, so daß die Stromabgabe der Maschine nicht beeinträchtigt wird.

Gleichzeitig wird die Stromabgabe der Maschine begünstigt, während die Eisenverluste in der Maschine verringert werden.

Um diese Wirbelströme noch weiter einzudämmen, hat das mittlere Blechpaket mit geringerer Permeabilität einen spezifischen Widerstand, der größer als der spezifische Widerstand der beiden anderen Blechpakete ausfällt.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird. Darin zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des gemäß den Lehren der Erfindung ausgeführten Ständers einer rotierenden elektrischen Maschine; und

Fig. 2 eine Seitenansicht zur Veranschaulichung der Unterschiede der axialen Dicke zwischen den Blechplattenpaketen der axialen Schichtung, die den Ständer von Fig. 1 begrenzt.

In der nachfolgenden Beschreibung wird ohne einschränkende Wirkung eine Ausrichtung von oben nach unten zugrundegelegt, die der Ausrichtung der Fig. 1 und 2 entspricht.

In Fig. 1 ist schematisch ein Ständer 10 einer (nicht dargestellten) rotierenden elektrischen Maschine dargestellt worden, etwa eines Wechselstromgenerators oder eines Elektromotors eines Anlassers.

Bekannterweise umgibt in einem Wechselstromgenerator der Ständer einen Läufer mit Vorhandensein eines Luftspalts zwischen dem Läufer und dem Ständer, wie dies beispielsweise in der Druckschrift EP-A-0 515 259 beschrieben wird, auf die zu weiteren Einzelheiten verwiesen werden kann.

Herkömmlicherweise umfaßt der Ständer 10 einen in etwa zylindrischen ringförmigen Körper 12 mit der vertikalen Achse X-X, dessen Struktur geblecht ist, das heißt, daß der ringförmige Körper 12 aus einer axialen Schichtung von Blechplatten 14, 16 besteht.

Die Blechplatten 14, 16 sind im allgemeinen aus Weichblech durch Ausschneiden aus großformatigen Blechtafeln ausgeführt.

In der Regel sind die Blechplatten 14, 16 elektrisch gegeneinander isoliert, indem beispielsweise (nicht dargestellte) Folien aus Isoliermaterial zwischen ihnen eingefügt sind.

Die Blechplatten 14, 16 enthalten in ihrem inneren Umfangsrand Ausnehmungen 18, die für die Aufnahme der (nicht dargestellten) Ständerwicklungen vorgesehen sind.

Gemäß den Lehren der Erfindung besteht der ringförmige Körper 12 des Ständers 10 aus der axialen Schichtung mehrerer Pakete 20, 22, 24 aus Blechplatten 14, 16 mit unterschiedlicher magnetischer Permeabilität µ.

In der Ausführungsart, die als Beispiel in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, umfaßt die axiale Schichtung des ringförmigen Körpers 12 drei Blechpakete, und zwar ein oberes 20, ein mittleres 22 und ein unteres Paket 24.

Das obere 20 und das untere Paket 24 umfassen gleichartige Blechplatten 14 mit hoher magnetischer Permeabilität µ1.

Das mittlere Paket 22 umfaßt Blechplatten 16 mit niedriger magnetischer Permeabilität µ2.

Der spezifische elektrische Widerstand des mittleren Blechpakets 22 ist größer als der spezifische elektrische Widerstand der beiden anderen Blechpakete 20, 24. Die Blechplatten ein und desselben Blechpakets haben hier die gleiche magnetische Permeabilität.

Unter Blechplatten 14 mit hoher magnetischer Permeabilität µ1 sind Blechplatten zu verstehen, die einen möglichst niedrigen Widerstand für den Durchgang der Feldlinien eines magnetischen Felds aufweisen, um die Stromabgabe der elektrischen Maschine zu begünstigen.

Unter Blechplatten 16 mit niedriger magnetischer Permeabilität µ2 sind Blechplatten zu verstehen, die eine deutlich niedrigere magnetische Permeabilität als die Blechplatten 14 mit hoher magnetischer Permeabilität µ1 besitzen, so daß sie die Eisenverluste in der Maschine verringern.

Die Wirbelströme, die hauptsächlich die Ursache der Eisenverluste darstellen, entstehen größtenteils im mittleren Teil des Ständers 10.

Infolgedessen ist vorzugsweise ein mittleres Paket 22 aus Blechplatten 16 mit niedriger magnetischer Permeabilität µ2 im mittleren Teil des Ständers 10 anzuordnen, wie dies im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

In Fig. 2 sind die axialen Dicken E1, E2 der Schichtung des oberen 20 und mittleren Blechpakets 22 dargestellt worden.

Das obere Paket und das untere Paket haben vorzugsweise die gleiche axiale Schichtungsdicke E1.

Als Variante fallen die Dicken der Pakete 20 und 24 unterschiedlich aus, wobei sie größer als diejenigen des Blechpakets 22 sind.

Außerdem hat das mittlere Blechpaket 22 vorzugsweise eine axiale Schichtungsdicke E2, die kleiner als die axiale Schichtungsdicke E1 des oberen und unteren Blechpakets ist, so daß die Stromabgabe der Maschine nicht durch eine zu große axiale Schichtungsdicke E2 von Blechplatten 16 mit niedriger magnetischer Permeabilität µ2 beeinträchtigt wird.

Nach einer (nicht dargestellten) Ausführungsvariante der Erfindung können in ein und demselben Blechplattenpaket Blechplatten mit unterschiedlicher magnetischer Permeabilität verwendet werden.

Dabei ist es natürlich notwendig, daß die Bleche der Pakete 20 und 24 eine höhere Permeabilität als die Bleche des Pakets 22 und einen niedrigeren spezifischen Widerstand als die Bleche des Pakets 22 aufweisen.

Bei der Maschine kann es sich natürlich um eine Umkehrmaschine handeln, das heißt um ein Maschine, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln kann und umgekehrt. Der Wechselstromgenerator kann daher auch einen Anlasser bilden, um den Motor des Fahrzeugs anzulassen.

Es ist zu beachten, daß die Lösung axial kompakt ist, da die Blechpakete miteinander in Kontakt stehen.

Claims (4)

1. Um eine Achse (X-X) rotierende elektrische Maschine mit einem Läufer und einem Ständer (10), wobei der Ständer (10) einen in etwa zylindrischen ringförmigen Körper (12) umfaßt, der aus einer axialen Schichtung von zugeschnittenen Blechplatten (14, 16) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Schichtung wenigstens drei Pakete (20, 22, 24) aus Blechplatten (14, 16) umfaßt, daß sich die magnetische Permeabilität (µ1, µ2) der Blechplatten (14, 16) jedes Pakets (20, 22, 24) von einem Paket zum anderen unterscheidet, um gleichzeitig die Stromabgabe der elektrischen Maschine und die Verringerung der Eisenverluste in der Maschine zu begünstigen, daß ein Paket (22) aus Blechplatten (16) mit niedriger magnetischer Permeabilität (µ2) zwischen zwei Paketen (20, 24) aus Blechplatten (14) mit hoher magnetischer Permeabilität (µ1) eingefügt ist und daß die axiale Schichtungsdicke (E2) des Pakets (22) aus Blechplatten (16) mit niedriger magnetischer Permeabilität (µ2) kleiner als die axiale Schichtungsdicke (E1) der Pakete (20, 24) aus Blechplatten (14) mit hoher magnetischer Permeabilität (µ1) ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pakete aus Blechplatten (14) mit hoher magnetischer Permeabilität (µ1) die gleiche Dicke aufweisen.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische elektrische Widerstand des Blechpakets mit niedriger magnetischer Permeabilität höher als der spezifische elektrische Widerstand der anderen Blechpakete ist.

4. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechplatten (14, 16) ein und desselben Pakets (20, 22, 24) unterschiedliche magnetische Permeabilitäten (µ1, µ2) aufweisen.