DE19844399C1

DE19844399C1 - Elektrische Aufwärmvorrichtung für ein ein geschichtetes Blechpaket aufweisendes elektrisches Bauteil

Info

Publication number: DE19844399C1
Application number: DE19844399A
Authority: DE
Inventors: Elke Baeuerle
Original assignee: Gottlob Thumm Maschbau GmbH
Current assignee: Gottlob Thumm Maschbau GmbH
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: DE19855731A1; DE19855731B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Aufwärmvorrichtung (10) für ein geschichtetes Blechpaket (1.1) aufweisende elektrische Bauteile (1), bei der die Aufwärmung zumindest teilweise mittels eines von einer Wechselstromeinkoppelvorrichtung (2) zugeführten Wechselstroms (i) bewirkt wird. Eine effiziente Energieeinkopplung zur Aufwärmung insbesondere größerer Bauteile mit geschichteten Blechpaketen wird dadurch erzielt, daß die Wechselstromeinkoppelvorrichtung (2) eine eigene Heizspule (2.1) aufweist, deren mindestens eine Windung quer zu der Schichtrichtung (r) des Blechpakets angeordnet ist (Figur).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Aufwärmvorrichtung für ein geschichtetes Blechpaket aufweisende elektrische Bauteile, bei der die Auf wärmung zumindest teilweise mittels eines von einer Wechselstromeinkoppel vorrichtung zugeführten Wechselstroms oder angelegten Wechselspannung be wirkt wird, sowie auf eine Anwendung der Aufwärmvorrichtung.

Eine elektrische Aufwärmvorrichtung dieser Art ist in der DE 41 39 541 A1 als bekannt ausgewiesen, die insbesondere zum Erwärmen von Zündspulen und Verbinden einer elektrischen Wicklung mit einem Eisenkern mittels eines durch Wärme aushärtbaren Klebers dient. Die Wicklung und der Kern werden zum Er wärmen einem hochfrequenten Wechselfeld ausgesetzt, dessen Frequenz bei spielsweise zwischen 20 und 40 kHz liegt. An die auf dem Bauteil vorhandene Wicklung wird zum Zuführen des Wechselstroms die Stromversorgung in Form eines HF-Generators angeschlossen.

In der US 3,904,785 ist eine elektrische Aufwärmvorrichtung angegeben, bei der eine mit Harz getränkte Wicklung mit einem hohen Gleichstrom erwärmt wird. Eine weitere elektrische Aufwärmvorrichtung mit Gleichstrom ist in der DE 33 23 154 A1 angegeben, um die Vernetzungsreaktion durch Stromwärme beim Imprägnieren und Einbetten der elektrischen Wicklung zu steuern. Bei die sen bekannten Verfahren wird häufig nicht eine genügend homogene Aufwär mung erzielt, und bei manchen Bauteilen erfordert die Aufwärmung auch eine zu hohe Energie und damit verbunden auch eine zu lange Aufwärmdauer.

In der DE 197 18 872 C1 ist eine elektrische Aufwärmvorrichtung für mit einer Wicklung versehene elektrische Bauteile beschrieben, bei der die Erwärmung des Bauteils gezielter mittels eines Gleichstroms und eines diesem überlagerten Wechselstroms steuerbar ist. Es hat sich gezeigt, dass diese Aufwärmvor richtung insbesondere für kleinere Bauteile in vielen Fällen hinsichtlich der Ener gieeinkopplung für eine gleichmäßige, gezielte Aufwärmung gute Ergebnisse liefert. Bei großen Bauteilen mit geschichteten Blechpaketen ist es aber wün schenswert, den Energieverbrauch zu verringern und die Aufwärmdauer zu ver kürzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Aufwärmvorrichtung der eingangs angegebenen Art bereitzustellen, mit der insbesondere bei größe ren elektrischen Bauteilen mit geschichteten Blechpaketen, und zwar vorzugs weise auch bei Läufen elektrischer Maschinen, eine effizientere Aufwärmung erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass die Wechselstromeinkoppelvorrichtung eine eigene Heizspule aufweist, deren mindestens eine Windung quer zu der Schichtrichtung des Blechpakets angeordnet ist. Umfangreiche Untersuchungen des Erfinders haben gezeigt, dass die Anordnung der Windungen der Heizspule quer zu der Schicht richtung des Blechpakets eine erheblich bessere Energieeinkopplung des elek trischen Stroms zur Aufwärmung des Bauteils ergibt als bisherige Verfahren. Beispielsweise konnten die Aufwärmzeiten mit diesen Maßnahmen um 50 bis 70%, und teilweise noch mehr reduziert werden, wodurch entsprechend höhe re Taktzeiten bei einem Fertigungsprozeß möglich sind.

Ein Fertigungsprozeß und eine vorteilhafte Anpassung an unterschiedliche Einsatzbedingungen werden dadurch begünstigt, dass eine Temperatureinstell vorrichtung vorgesehen ist, mit der eine Temperatur vorgebbar und einregelbar ist.

Eine einfache, günstige Anpassung an unterschiedlich aufgebaute Bauteile wird dadurch ermöglicht, dass mit der Wechselstromeinkoppelvorrichtung die Fre quenz, die Amplitude und/oder die Form des Wechselstroms einstellbar ist/sind.

Eine weitere gezielte Einflußnahme auf die Erwärmung unterschiedlich aufge bauter Bauteile, insbesondere auch in Abhängigkeit von der Wicklung und dem die Wicklung aufnehmenden Wicklungskörper wird dadurch geboten, dass eine zusätzliche Stromversorgung zum Anschließen an die mindestens eine Wicklung des Bauteils und zum Versorgen derselben mit einem Gleichstrom oder einem zusätzlichen Wechselstrom vorgesehen ist. Zum Regulieren der Erwärmung sind dabei weiterhin die Maßnahmen vorteilhaft, dass auch der zusätzliche Wechsel strom in seiner Amplitude, seiner Frequenz oder Form einstellbar ist.

Ein guter Wirkungsgrad der Energieeinkopplung zur Aufwärmung des Bauteils wird dadurch erzielt, dass die Frequenz des Wechselstroms bzw. der Wechsel spannung zwischen 1 kHz und 50 kHz variierbar ist. Auch höhere Frequenzen bis z. B. 100 kHz sind denkbar.

Für einen vereinfachten Aufbau des Wechselstrom- bzw. Wechselspannungs generators ist ein Frequenzbereich zwischen 1 kHz und 10 kHz günstig.

Neben der Verwendung bei einem Imprägniervorgang besteht eine vorteilhafte Verwendung zum Einsetzen einer Welle in einen Rotor mittels Warm-Fügens.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Be zugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine elektrische Aufwärmvorrichtung 10 mit einem elektrischen Bauteil 1, wie z. B. einem Läufer einer elektrischen Maschine, das ein ge schichtetes Blechpaket 1.1 aufweist, auf oder in dem eine Wicklung 1.2 ange bracht sein kann. Die Schichtrichtung r des Blechpakets 1.1 ist mit einem Pfeil angegeben.

Zur Aufwärmung des Bauteils 1 ist eine quer zur Schichtrichtung r positionierte Heizspule 2.1 einer Wechselstromeinkoppelvorrichtung 2 vorgesehen, die aus nur wenigen Windungen bestehen kann. Mittels eines Wechselstromformers 2.2 oder Wechselspannungsformers wird der vorzugsweise hochfrequente Wechsel strom i, etwa einer Frequenz zwischen 1 kHz und 40 kHz, beispielsweise zwi schen 1 kHz und 10 kHz, in die Heizspule 2.1 geführt. Der Wechselstrom i bzw. die Wechselspannung kann mittels des Wechselstromformers 2.2 in seiner Fre quenz, seiner Amplitude und/oder seiner Form (sinusförmig, rechteckförmig, dreieckförmig, sägezahnförmig) variiert werden, um in Abhängigkeit von dem Aufbau des Bauteils 1 eine optimale Energieeinkopplung zur Aufwärmung des Bauteils 1 zu erzielen.

Zusätzlich zu der Wechselstromeinkoppelvorrichtung 2 ist eine weitere Strom versorgung 3 vorgesehen, an die die Wicklung(en) 1.2 unmittelbar zur Aufwär mung mit Strom, beispielsweise einem Gleichstrom I oder einem zusätzlichen Wechselstrom, angeschlossen werden kann (können).

Mit der derart aufgebauten Wechselstromeinkoppelvorrichtung 2 werden ins besondere größere elektrische Bauteile 1, insbesondere auch Läufer mit oder ohne Wicklung, die geschichtete Blechpakete und evtl. noch weitere Metallteile aufweisen, schnell aufgewärmt.

Die beschriebene Aufwärmvorrichtung 10 kann beispielsweise vorteilhaft bei einem Warm-Fügeverfahren zum Einsetzen einer Welle in einen Läufer einer elektrischen Maschine und Festlegen der Welle verwendet werden. Es kann sich dabei um Läufer mit oder ohne Wicklung (auch Kurzschlußläufer) handeln.

Durch das Warm-Fügeverfahren entfallen gegenüber einem Kalt-Einpreßverfah ren die genauen Passungs-Herstellungen zum Einpressen der Wellen. Außerdem entfallen die aufwendigen Rillen auf den Wellen zum Einpressen und die auf wendigen Wellen-Richtarbeiten. Beim Kalt-Einpressen werden nämlich die Wel len durch die großen Preßkräfte mehr oder weniger verformt, beim Warm-Fügen hingegen werden derartige Preßkräfte vermieden. Versuche der Anmelderin ha ben gezeigt, dass die erforderliche Aufheiztemperatur von z. B. 300°C mit der beschriebenen Aufwärmvorrichtung einfach und schnell erreicht wird. An Ver bindungsfestigkeit ist die Warmfügung der Preßfügung überlegen.

Claims

1. Elektrische Aufwärmvorrichtung (10) für ein geschichtetes Blechpaket (1.1) aufweisende elektrische Bauteile (1), bei der die Aufwärmung zumindest teilweise mittels eines von einer Wechselstromeinkoppelvor richtung (2) zugeführten Wechselstroms (i) oder einer angelegten Wech selspannung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselstromeinkoppelvorrichtung (2) eine eigene Heizspule (2.1) aufweist, deren mindestens eine Windung zur Aufwärmung des Bauteils (1) quer zu der Schichtrichtung (r) des Blechpakets angeordnet ist.

2. Aufwärmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatureinstellvorrichtung vorgesehen ist, mit der eine Temperatur vorgebbar und einregelbar ist.

3. Aufwärmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Wechselstromeinkoppelvorrichtung (2) die Frequenz, die Amplitude und/oder die Form des Wechselstroms (i) oder der Wechsel spannung einstellbar ist/sind.

4. Aufwärmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Stromversorgung (3) zum Anschließen an eine min destens eine Wicklung (1.2) des Bauteils (1) und zum Versorgen dersel ben mit einem Gleichstrom (I) oder einem zusätzlichen Wechselstrom vor gesehen ist.

5. Aufwärmvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auch der zusätzliche Wechselstrom in seiner Amplitude, seiner Fre quenz oder Form einstellbar ist.

6. Aufwärmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Wechselstroms (i) bzw. der Wechselspannung zwischen 1 kHz und 50 kHz variierbar ist.

7. Aufwärmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Wechselstroms (i) bzw. der Wechselspannung zwischen 1 kHz und 10 kHz liegt.

8. Aufwärmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselstrom (i) bzw. die Wechselspannung sinusförmigen, rechteckförmigen, dreieckförmigen oder sägezahnförmigen Verlauf be sitzt.

9. Verwendung einer Aufwärmvorrichtung zum Einsetzen einer Welle in einen Läufer einer elektrischen Maschine.