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Blechpaket für elektrische Maschinen, das aus Blechteilen mit magnetischer
Vorzugsrichtung zusammengesetzt ist Es ist bekannt, daß man den Blechen, z. B. zum
Aufbau des Eisenkörpers von Transformatoren und Maschinen, eine gerichtete Struktur
geben kann, so daß die Bleche für den magnetischen Fluß eine Vorzugsrichtung besitzen.
Stimmt der Verlauf des magnetischen Flusses mit dieser Vorzugsrichtung überein,
so treten in den Blechen besonders geringe Verluste auf; außerdem ist eine höhere
magnetische Sättigung der Bleche erreichbar. Dieser Richteffekt an den Blechen wird
vor allem durch die Art der Herstellung, und zwar durch einen Kaltwalzprozeß erzielt.
Die Anwendung derartiger magnetisch gerichteter Bleche für das aktive Blechpaket
von elektrischen Maschinen ist nun insofern mit Schwierigkeiten verbunden, als der
magnetische Fluß im Jochteil des Blechpaketes im wesentlichen in der Umfangsrichtung,
d. h. also tangential verläuft, während er in den die Wicklung einschließenden Zähnen
einen radial gerichteten Verlauf aufweist. Es ist unter diesen Umständen unmöglich,
in der bisherigen Weise den Ständer aus Blechsegmenten oder Blechringen aufzubauen,
bei- denen die Zähne und der Jochteil zusammenhängen bzw. aus einem
einheitlichen
Blech herausgestanzt sind. Es ist nun bereits ein Vorschlag zum Aufbau des Ständers
von elektrischen Maschinen bekanntgeworden, bei denen die aus Material mit magnetischer
Vorzugsrichtung bestehenden Blechsegmente des Ständerjochkranzes sowie einzelne
Zahnsegmente für sich hergestellt sind und die Zahnsegmente durch schwalbenschwanzähnliche
Vorsprünge od. dgl. in entsprechende Nuten der Ständerjochsegmente eingelassen sind.
Diese Anordnung macht es zwar möglich, die Zahnteile und die Jochteile aus Material
mit magnetischer Vorzugsrichtung derart aufzubauen, daß der Kraftfluß in den Zähnen
bzw. im Joch in der magnetischen Vorzugsrichtung verläuft, so daß hierdurch die
Verluste herabgesetzt werden können. Diese Anordnung ist jedoch insofern noch verhältnismäßig
unvollkommen, als es große Schwierigkeiten bereitet, die sehr beträchtlichen mechanischen
Beanspruchungen unterworfenen Zähne genügend fest in dem Jochpaket, in dessen Nuten
sie eingeschoben sind, zu befestigen. Außerdem ist bei dieser Anordnung auch eine
gewisse Erhöhung des magnetischen Widerstandes beim Übertritt der Kraftlinien von
den Zähnen auf die Bleche des Joches nicht zu vermeiden, weil es praktisch unmöglich
ist, die schwalbenschwanzförmigen Vorsprünge od. dgl. an den Zahnblechen bzw. die
sie aufnehmenden Nuten so genau zu bearbeiten, daß Luftspalte vollkommen ausgeschlossen
sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Blechpaketkonstruktion
für elektrische Maschinen dieser Art zu schaffen, die sich insbesondere durch eine
höhere Festigkeit der Zahnverbindung mit dem Blechpaket und eine verbesserte Überleitung
der Kraftlinien von den Zähnen auf den Jochteil des Blechpaketes auszeichnet. Gegenstand
der Erfindung ist ein unter Verwendung von Blechteilen mit verschiedener magnetischer
Vorzugsrichtung in den Zähnen und im Jochteil aufgebautes Blechpaket für elektrische
Maschinen mit den Fußteil der Zähne umfassenden Ausnehmungen der Jochbleche, welches
sich dadurch auszeichnet, daß der Fußteil der Zahnbleche nur auf einer Seite breiter
ist als die Zahnbreite und daß an den in Richtung der Maschinenachse aufeinanderfolgenden
Blechen oder Blechpaketen die einseitigen Verbreiterungen der Zahnfüße abwechselnd
auf verschiedenen Seiten des Maschinenumfanges liegen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung hat zur Folge, daß die einzelnen Zahnlamellen
nicht nur innerhalb der sie aufnehmenden Nuten der Jochbleche geführt und gehalten
sind, sondern daß sie außerdem in wirksamster Weise zwischen den sie an den einseitigen
Verbreiterungen überdeckenden benachbarten Jochblechen gehalten und fest verspannt
sind. Diese Anordnung ergibt sowohl hinsichtlich der Festigkeit der Zähne wie bezüglich
der magnetischen Leitfähigkeit eine wesentliche Verbesserung, da die Zahnbleche
durch die seitliche Verspannung insbesondere gegen Kräfte in der Umfangsrichtung
zusätzlich gehalten werden und da der Kraftfluß zu einem erheblichen Teil unter
Umgehung der unvermeidlichen Spalte in den sie aufnehmenden Nuten aus den verbreiterten
Teilen unmittelbar in die daran angepreßten Jochbleche übertreten kann. Die Erfindung
eignet sich insbesondere für das einen Wechsel- oder Drehfluß führende Ständerblechpaket
von elektrischen Maschinen großer Wirk- oder Scheinleistung.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand des Ausführungsbeispiels der
Zeichnung näher erläutert. Fig. I zeigt eine Draufsicht auf einen Jochblechsektor,
Fig. a eine Draufsicht auf ein einzelnes Zahnblech und Fig. 3 eine axiale Draufsicht
auf einen Teil des zusammengebauten Ständerblechpaketes.
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Die Jochbleche 5 und die Zähne 6 werden aus fortlaufenden Streifen
von gerichtetem magnetischem Blechmaterial gestanzt, deren Faserorientierung etwa
mit der Richtung der in den Figuren eingezeichneten Pfeile 5' bzw. 6' übereinstimmt.
Man sieht, daß diese Faserrichtung an den Jochblechen 5 tangential zum Umfang der
Maschine liegt, so daß der in der Umfangsrichtung fließende magnetische Fluß im
Jochteil des zusammengebauten Kernes nicht mehr als um etwa I5° von der Faserrichtung
der Bleche abweicht. Die Faserrichtung 6' in den gestanzten Zähnen 6 stimmt mit
der Längserstreckung des Zahnes überein, so daß sie auch mit der Flußrichtung im
Zahn übereinstimmt.
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Der Fuß eines jeden Zahnes besitzt nun eine Gestalt, die sich für
die Herstellung einer ineinandergreifenden Verbindungsstelle mit einem der Jochbleche
5 eignet, und diese Verbindungsstelle ist vorzugsweise eine Winkelverbindungsstelle
7, wobei der Zahnfuß nur auf der einen Seite in der Umfangsrichtung über den Zahnschaft
hinaus verbreitert ist, so daß also der Fußteil des Zahnbleches mit seiner Längserstreckung
gegenüber dem Zahnblech selbst abgewinkelt ist. Die Jochbleche 5 besitzen dem Zahnfuß
entsprechende Öffnungen 8, mit denen sie den Zahnfuß allseitig umfassen. Diese Öffnungen
in den Jochblechen eignen sich daher dazu, die gestanzten Zähne an dem fertigen
Blechpaket an ihrem Platz zu halten.
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Bei der Anordnung nach der Erfindung werden vorzugsweise nur zwei
Stanzformen benötigt, und zwar die eine Stanzform für die untereinander gleichartigen
Jochbleche 5 und die andere Stanzform für die ebenfalls untereinander gleichartigen
einzeln gestanzten Zähne 6. Die Teile 5 und 6 können dabei aus einem fortlaufenden
Blechstreifen von magnetisch gerichtetem Blechmaterial mit sehr geringem Verlust
durch Abfall ausgestanzt werden. Dies'bedeutet einen wesentlichen Vorteil.
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Fig. 3 zeigt den Zusammenbau der Jochbleche mit den Zahnblechen im
aktiven Blechpaket. Man sieht, daß das ringförmige Joch des Blechpaketes aus einzelnen
Blechsektoren 5 zusammengesetzt ist, wobei in der axialen Aufeinanderfolge für die
Einzelbleche oder für mehrere unmittelbar aufeinanderfolgende Bleche die Stoßstellen
der Blech-
Sektoren in der Umfangsrichtung gegeneinander versetzt
sind, wobei in Fig. 3 die vollausgezogenen Linien 9 die Stoßstellen der obersten
Bleche veranschaulichen, während die strichlierten Linien Io die dagegen versetzten
Stoßstellen von Barunterliegenden Blechen bedeuten. Dadurch wird eine Überlappung
für die Jochbleche der aufeinanderfolgenden Lagen von Einzelblechen oder Blechpaketen
erhalten.
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` Aus Fig.3 ist ferner zu ersehen, daß an den in Richtung der Maschinenachse
aufeinanderfolgenden Blechen oder Blechpaketen die einseitigen Verbreiterungen der
Zahnfüße (Abwinklungen) abwechselnd auf verschiedenen Seiten des Maschinenumfanges
liegen. Dies kann in einfachster Weise dadurch erzielt werden, daß beim Aufbau des
Blechpaketes die aufeinanderfolgenden Lagen der ineinandergreifenden Joch- und Zahnbleche
umgekehrt aufgeschichtet werden, um eine überlappende Verbindung der aufeinanderfolgenden
Lagen an den Winkelverbindungsstellen 7 und 8 zu erhalten. In Fig.3 ist dies durch
die ausgezogenen und strichlierten Linien der Zahnfußteile II und 12 veranschaulicht.
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Die Reibung an den Stoß- und Überlappungsverbindungsstellen schafft
im Blechpaket eine genügende Festigkeit, um den festen Zusammenbau des Blechpaketes
betriebsmäßig (z. B. auch bei Kurzschlußbeanspruchungen) aufrechtzuerhalten und
irgendwelche Zahnbewegungen zu verhindern. Dabei ist es nicht erforderlich, bei
den Stanzarbeiten für die Jochbleche und die Zähne abnormal eng bemessene Toleranzen
und Spielräume einzuhalten. Die überlappenden Teile der Bleche der aufeinanderfolgenden
Lagen verringern die magnetischen Verluste an den Verbindungsstellen auf den geringstmöglichen
Betrag.