DE3110339A1

DE3110339A1 - Blechpaket fuer einen langstator-linearmotor und verfahren zu dessen kontinuierlicher herstellung

Info

Publication number: DE3110339A1
Application number: DE19813110339
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg 8012 Ottobrunn Raschbichler
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1981-03-17
Filing date: 1981-03-17
Publication date: 1982-09-30
Also published as: US4728382A; GB2095044A; FR2502413B1; JPS57202868A; JPS6251071B2; DE3110339C2; GB2095044B; FR2502413A1; SU1299525A3; US4665329A

Description

	- Jt".- I 6 W * O	* U · w \i ν u	3110339
	H	Essen,	den 12.3.1981
Thyssen Industrie Aktiengesellschaft
PK 2843

Blechpaket für einen Langstator-Linearmotor und Verfahren zu dessen kontinuierlicher Herstellung.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Blechpaket für einen Langstator-Linearmotor, insbesondere an einer Magnetbahn der Langstator-Magnetfahrtechnik, bestehend aus einzelnen gleich profilierten geschichteten streifenförmigen Lamellen, die auf einer Längsseite in wechselnder Folge und gleichem Abstand zueinander angeordnete, speziell ausgebildete Nuten für die Aufnahme einer dreiphasigen Kabelwicklung und Zähne besitzen und auf der anderen Längsseite spezielle Ausnehmungen zum Befestigen am Fahrwegträger aufweisen, ferner gegeneinander isoliert sowie fest miteinander verbunden sind.

Bei Magnetbahnen der Langstator-Magnetfahrtechnik ist der aktive Motorteil (Primärteil) als Blechpakete mit dreiphasiger Kabelwicklung im Fahrweg installiert. Die Blechpakete sind hierbei als Statorteil entlang des Fahrwegträgers verlegt und müssen mehrere Aufgaben übernehmen. Dies bedeutet, daß ein erheblicher Anteil der Fahrweginvestitionen für derartige Magnetbahnen von der Ausbildung und den Kosten der Blechpakete abhängt.

Die verschiedenen vom Blechpaket zu übernehmenden Funktionen können gleichzeitig oder getrennt auftreten. So wird das Blechpaket zur magnetischen Flußführung für den Langstator-Linearmotor, für das magnetische Tragen des Fahrzeugs und als mechanische Notgleitfläche für die Tragmagnete bei bestimmten Ausfallsituationen herangezogen.

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Ein Vergleich mit dem Stand der Technik ist unbefriedigend, weil Blechpakete als Statorteil eines Motors Voraussetzungen dieser Art bisher nicht zu erfüllen brauchten.

Ein ähnliches Blechpaket läßt sich beispielsweise der DE-OS 24 62 028 entnehmen. Die einzelnen Blechlamellen sind dort mit ausgestanzten Löchern versehen, in die die zum Paket zusammengefügten Blechlamellen mechanisch zusammenhaltende Verbindungselemente, wie z.B. Schrauben, eingeführt werden.

Zum Herstellen dieses Blechpakets sind die sich lose berührenden gegeneinander unkontrolliert verschiebbaren Blechlamellen genau auszurichten, damit die ausgestanzten Durchgangslöcher für die Verbindungsschrauben fluchten. Falls eine zusätzliche Verklebung vorgenommen wurde, erfordert das Freihalten der Durchgangslöcher im Blechpaket vom Kleber großen fertigungstechnischen Aufwand. Meist ist ein nachträgliches Freimachen dieser Durchgangslöcher vom Kleber vor dem Einführen der Verbindungsschrauben notwendig. Danach können in einem gesonderten Arbeitsgang die Verbindungsschrauben erst in die Durchgangslöcher eingesteckt und die Blechlamellen mittels dieser Schrauben gegeneinander zu einem Paket verspannt werden.

Nachteilig bei dieser bekannten Ausführung sind der hohe Arbeitsaufwand an den einzelnen BearbeitungsStationen und die sich dadurch ergebende Verminderung der Produktionsgeschwindigkeit bzw. Einschränkung der Automatisierbarkeit des Herstellungsprozesses. Außerdem entstehen verhältnismäßig hohe Kosten infolge der großen Anzahl von Verbindungsschrauben, die wegen der notwendigen Vermeidung von Kurzschlüssen zwischen den Lamellen zudem gegenüber diesen durchgehend isoliert sein müssen. Weiterhin ergeben sich wesentliche Schwierigkeiten bei diesem Blechpaket bei Anwendung höherer Betriebsfrequenzen des Langstator-Motors (bis 250 Hz), die für ein Hochgeschwindigkeits-Magnetbahnsystem unbedingte Voraussetzung sind.

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Die die Blechlamellen gegeneinander verspannenden, sich in der flußführenden Zone befindenden Verbindungsschrauben verursachen hierbei nicht unwesentliche Verluste im Wirkungsgrad des Langstator-Motors. Außerdem ist die magnetische Flußführung für die Tragfunktion des Magnetschwebefahrzeugs dadurch gestört. Hinzu kommt, daß durch den endlichen Abstand der Schraubverbindungen über die Blechpaketlänge nur annähernd punktförmig wirkende Verspannungskräfte erzeugt werden, die die notwendigen mechanischen Festigkeitseigenschaften, z.B. beim Notführen eines Tragmagneten, nicht gewährleisten. Ferner bilden sich durch diese punktförmige Vorspannung zwischen den einzelnen Lamellen Spalte, die über Kapillarwirkung Feuchtigkeit oder andere Medien aufnehmen und zur Korrosion im Inneren des Blechpakets und der Verbindungsschrauben führen.

Weitere Nachteile bestehen bei entlang des Fahrwegträgers angeordneten Blechpaketen darin, daß an der Übergangsstelle von jeweils zwei aneinandergrenzenden Blechpaketen der vorgegebene Abstand der Nuten für die Aufnahme der Kabelwicklungen nicht immer gewährleistet ist und Höhen- bzw. Seitendifferenzeri entstehen können. Diese machen sich beim Passieren des Fahrzeugs nachteilig bemerkbar.

Da die mittels eines Stanzvorgangs ausgeschnittenen Blechlamellen einen Stanzgrat axifweisen und dieser beim Verspannen des Blechpakets mittels Schrauben partiell aufeinander zu liegen kommen kann, können bei Betrieb des Blechpakets durch elektromagnetische oder mechanische Kräfte und Vibrationen Setzungserscheinungen auftreten, die zu einem teilweisen oder vollständigen Vorspannverlust der Schraubbolzen führen. In diesem Fall ist das Blechpaket nicht mehr in der Lage, seine elektromagnetischen und mechanischen Funktionen zu erfüllen, d.h. die Lamellen verschieben sich unkontrolliert zueinander.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Blechpaket für einen Langstator-Motor der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches jederzeit die elektrischen, magnetischen und mechanischen Funktionen der Langstator-Magnetfahrtechnik ermöglicht. Außerdem soll aufgrund der notwendigen wirtschaftlichen Herstellung eine hohe Produktionsgeschwindigkeit und vollständige Automation erreicht werden.

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Diese Aufgabe wird bei einem Blechpaket gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs aufgeführten Merkmale gelöst.

Ein zur Durchführung der kontinuierlichen Herstellung geeignetes Verfahren ist in den Ansprüchen 6 bis 7 gekennzeichnet.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden näher beschriebenen und in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel.
Es zeigen

Fig. 1 das erfindungsgemäße lamellierte Blechpaket mit mäanderförmiger dreiphasiger Kabelwicklung in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;

Fig. 2 eine Blechlamelle in Draufsicht;

Fig. 3 einen Endabschnitt einer Blechlamelle im größeren Maßstab mit aufgetragenem vorgehärteten Reaktionskleber;

Fig. 4 mehrere aneinandergereihte Blechpakete;

Fig. 5 einen Ausschnitt eines Querschnitts vom lamellierten verklebten Blechpaket mit einem Korrosionsschutzüberzug im größeren Maßstab

Fig. 6 eine Fertigungsanlage zum kontinuierlichen Herstellen der Blechpakete.

Bei der als Ausführungsbeispiel dargestellten Fertigungsanlage wird von einer Trommel 1 ein aufgewickelter dünner Elektroblechstreifen 2 mittels einer Rieht- und Vorschubeinrichtung 3 automatisch einer Stanze 4 zugeführt.

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Der aus siliziertem Elektroblech bestehende Streifen 2 weist eine Dicke von zwischen 0,35 bis 1,00 mm auf und ist beidseitig mit einem vorgehärteten duroplastischen Kleber 5, 5¹ beschichtet. Die Breite des Blechstreifens entspricht in etwa der Länge des zu fertigenden Blechpakets.

In der Stanze 4 werden aus dem Blechstreifen Lamellen 6 ausgeschnitten. Diese fallen in ein unterhalb der Schnittebene angeordnetes Magazin 7, in dem sie entweder gezählt oder gewogen und ausgerichtet zu einem Paket 9 gestapelt werden. Zum Ausstanzen der Blechlamellen kann ein Verbundwerkzeug 8 dienen. In diesem werden sowohl der Elektroblechstreifen weitertransportiert als auch im Polgeschrittverfahren die Lamellen durch eine besonders abfallarme Stanzform mit verschachteltem Schnitt.ausgestanzt. Dieses aus z.B. 360 aufeinandergestapelten Lamellen 6 bestehende Blechpaket wird mittels eines Förderers 10 zuerst durch eine Aushärtzone 11 und anschließend durch eine Abkühlzone 12 transportiert. Durch Erwärmen auf ca. 230 C werden die einzelnen mit dem vorgehärteten Kleber beschichteten Lamellen unter Druck im Magazin 7 zu einem Blechpaket 9 verklebt. Am Ende des Förderers 10 und nach der Abkühlzone 12 wird das lameliierte verklebte Blechpaket mittels einer Entnahmevorrichtung 13 (nicht ausführlich dargestellt) aus dem Magazin 7 genommen, in eine andere Bearbeitungslage geschwenkt und auf einem weiteren Förderer 14 abgelegt. Das auf diesem Förderer 14 befindliche Blechpaket wird einer Einrichtung 15 zugeführt, in der das gesamte Blechpaket mittels eines z.B. elektrostatischen Verfahrens mit einem Korrosionsschutzüberzug aus aushärtbarem Epoxidharz versehen wird. Die noch im Blechpaket vorhandene Restwärme von ca. 100°C wird hierbei zum Aushärten des Epoxidharzüberzugs verwendet. Das Verfahren nach der Erfindung kommt somit mit einem einzigen Aushärtevorgang aus.

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Die für die mechanische Funktion des Blechpakets erforderliche hohe Festigkeit der Lamellenverbindungen mit dem Kleber wird durch das kurzzeitige Aufheizen in der Aushärtezone 11 erreicht. Durch die Verwendung eines bereits vorgehärteten Klebers ist für den Verbindungsvorgang der Lamellen ein nur geringer Energiebedarf notwendig. Außerdem werden kurze Aushärtezeiten erreicht und ein Gleichlauf mit dem Stanz- bzw. Paketiervorgang erzielt, so daß für diese Arbeitsgänge keine zusätzlichen Fertigungszeiten notwendig sind.

Durch die spezielle Beschichtung des Elektroblechs mit dem Reaktionskleber vor dem Stanzvorgang läßt sich der zusätzliche Vorteil einer höheren Standzeit der Schnittwerkzeuge erzielen. ("Schmiereigenschaft" des Klebers).

Weitere Vorteile ergeben sich durch den beim Ausstanzen der Blechlamellen angewendeten verschachtelten Schnitt, bei dem die ausgeschnittenen Profile für die Nuten einer Lamelle gleich die Zähne der angrenzenden Lamelle sind und umgekehrt. Durch diese Verschachtelung entsteht ein Minimum an Blechabfall, wodurch wiederum eine wesentliche Kostenreduzierung erzielt wird.

Jede so hergestellte streifenförmige Blechlamelle 6 zum Aufbau des Blechpakets 9 besitzt auf einer Längsseite Nuten 17 für Kabelwicklungen und Zähne 18, die in wechselnder Folge und gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, und auf der gegenüberliegenden Seite Ausnehmungen 19 zum Befestigen am Fahrwegträger. Außerdem ist die Blechlamelle 6 an beiden Enden ihrer Schmalseite für ein formschlüssiges Aneinanderreihen entsprechend ausgebildet, wobei ein Ende mit einer Aussparung 20 und das andere Ende mit einer dieserAussparung entsprechenden Verlängerung 21 versehen ist. Durch diese spezielle Ausbildung sind die Stirnseiten jedes lamellierten Blechpakets entweder mit einer Nut oder Feder versehen, die eine formschlüssige Verklammerung der im Fahrweg ausgelegten einzelnen lamellierten Blechpakete ermöglichen und gleichzeitig eine Kraftverteilung bei einem etwaigen Anfahren des Tragmagneten von einem Statorpaket auf das andere bewirken.

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AO

Durch das flächige Verkleben der Blechlamellen miteinander wird eine elektromagnetisch ungünstige Berührung der Stanzgrate durch den am Lamellenrand austretenden Kleber verhindertFerner kann es auch bei mechanischen Kräften oder Vibrationen keine Setzungserscheinungen im lamellierten Blechpaket geben.

Damit an den Übergangsstellen von zwei aneinandergereihten lamellierten Blechpaketen 9 und 9' bzw. 9'¹ keine Betriebsstörungen auftreten können und der Nutabstand gewährleistet ist, sind die Endzähne 18' und 18·' jeder Lamelle 6 und somit von jedem Blechpaket besonders ausgebildet. Die Besonderheit besteht darin, daß jeder Endzahn 18", 18'' nur halb so breit ist wie die angrenzenden Zähne 18 und an seinem freien Ende schräg geschnitten ist, derart, daß die Schnittlinie 22 von der Nut 17 zum Ende der Schmalseite der Lamelle und somit zur Stirnseite des lamellierten Blechpakets hin geneigt verläuft. Durch diese Abschrägung am Kopf der Endzähne 18' und 18'' wird ein Verhaken von Tragmagnet und Langstator-Blechpaket beim mechanischen Notführen verhindert. Die den Nuten 17 abgewandte Längsseite der Blechlamelle 6 bzw. des lamellierten Blechpakets "9 ist an ihren beiden Endabschnitten mit je einem Ausschnitt 23, 23' versehen, der vorzugsweise T-förmig ausgebildet ist und für die Aufnahme eines Verbindungselements zum angrenzenden lamellierten Blechpaket 9' bzw. 9·' dient. Außerdem befindet sich auf dieser Lamellenlängsseite, beispielsweise in der Nähe der Ausnehmungen 19, 19', wenigstens ein Ausschnitt 24, 24', der zum Ausgleichen der beim Ausstanzen der Nuten 17 entstehenden Verformung "Bogigkeit" vorgesehen ist.

An

Leerseite

Claims

den 12.3.1981 PK 2843

Patentansprüche

( 1./Blechpaket für einen Langstator-Linearmotor, insbesondere an einer Magnetbahn der Langstator-Magnetfahrtechnik, bestehend aus einzelnen gleich profilierten geschichteten streifenförmigen Lamellen, die auf einer Längsseite in wechselnder Folge und gleichem Abstand zueinander angeordnete, speziell ausgebildete Nuten für die Aufnahme einer dreiphasigen Kabelwicklung und Zähne besitzen und auf der anderen Längsseite spezielle Ausnehmungen zum Befestigen am Fahrwegträger aufweisen, ferner gegeneinander isoliert sowie fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,

a) daß jede Lamelle (6) aus dünnem, silizierten Elektroblech mit einer Dicke von zwischen 0,35 bis 1,00 mm besteht und an einem Ende ihrer Schmalseite eine Aussparung (20) sowie am gegenüberliegenden Ende eine dieser Aussparung entsprechende Verlängerung (21) zum formschlüssigen Aneinanderreihen aufweist;

b) daß von den die Nuten (17) seitlich begrenzenden Zähnen (18) einer Lamelle (6) jeder Endzahn (18· bzw. 18'') eine Breite aufweist, die der halben Breite eines benachbarten Zahns (18) entspricht und an seinem freien Ende schräg geschnitten ist, wobei die schräge Schnittlinie- (22) von der Nut zum Ende der Schmalseite hin geneigt verläuft;

c) daß die deckungsgleich zusammengefügten Lamellen (6) an ihren gegenseitigen Berührungsflächen ganzflächig miteinander verklebt sind.

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2. Blechpaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blechlamelle (6) auf ihrer mit Ausnehmungen (19, 19^f) zum Befestigen am Fahrwegträger versehenen Längsseite Ausschnitte (24, 24') zur Kompensation der beim Ausschneiden entstehenden Bogigkeit der Blechlamelle aufweist.
3. Blechpaket nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blechlamelle (6) beidseitig mit einem duroplastischen, vorgehärteten Kleber (5, 5¹) überzogen ist, der eine Schichtdicke von 5 bis 8/um aufweist, gleichzeitig die Isolation und den Zusammenhalt der geschichteten Blechlamellen bewirkt und durch den die mechanische Festigkeit des lameliierten Blechpakets gegeben ist.
4. Blechpaket nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ausnehmungen (19, 19') zum Befestigen am Fahrwegträger aufweisende Längsseite des lameliierten Blechpakets (9) an ihren Enden mit je einem für ein Verbindungselement zum angrenzenden lameliierten Blechpaket (9' bzw.

9¹¹) geeigneten Ausschnitt (23, 23'), der etwa T-Form hat, versehen ist (Fig. 4).
5. Blechpaket nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das lamellierte Blechpaket (9) allseitig mit einem Korrosionsschutzüberzug (16) versehen ist.
6. Verfahren zum Herstellen des lamellierten Blechpakets für einen Langstator-Linearmotor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer Trommel abgewickelter, beidseitig mit einem duroplastischen Kleber beschichteter dünner Elektroblechstreifen mittels einer Vorschubeinrichtung einer Stanze zugeführt wird, danach aus dem Elektroblech Lamellen ausgestanzt und diese anschließend in einem Magazin aufeinandergeschichtet und miteinander zu einem Paket verklebt werden, daß danach das lamellierte Blechpaket z_tunächst durch hintereinander angeordnete verschiedene thermische Behandlungszonen gefördert und anschließend einer Einrichtung zum Überziehen des Blechpakets mit einem Korrosionsschutz zugeführt wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das lameliierte Blechpaket in den thermischen Behandlungszonen durch Erwärmen in einem Durchlaufofen oder mittels induktiver Erwärmung ausgehärtet und anschließend abgekühlt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Korrosionsschutzüberzug eine an sich bekannte aushärtbare Epoxidharzverbindung mittels eines elektrostatischen Lackierverfahrens auf das Blechpaket aufgebracht wird und die im Blechpaket vorhandene Restwärme aus dem Aushärtprozeß zur Aushärtung des Korrosionsschutzüberzugs mit herangezogen wird.

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