Verfahren zur Herstellung des Ständers oder Läufers von elektrischen Maschinen mit genutetem Ständer bzw. Läufereisen Der magnetisch wirksame Eisenkörper des Ständers oder Läufers einer grossen Zahl von elektrischen Maschi nen ist mit Nuten versehen, in welchen die Wicklung einzubringen ist. Da nun die Nuten zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften der Maschinen gewöhnlich mehr oder weniger geschlossen sein müssen, sind die Wicklungsdrähte nacheinander in die Nuten einzuträu feln. Zur Durchführung dieser Arbeit sind zwar Maschi nen entwickelt worden, jedoch konnten sich diese aus vielen Gründen nicht allgemein durchsetzen. Man ist daher auch heute noch weithin auf Handarbeit angewie sen, die verhältnismässig viel Zeit beansprucht und bei der Gefahr einer Beschädigung der Isolation der Wick lungsdrähte recht gross ist.
Zur Erleichterung der Bewicklung von genuteten Ständern von Wechselstrommotoren ist es bereits be kannt, den Eisenkörper des Ständers in Sektoren mit je einem Zahn zu unterteilen und diese Sektoren nacheinan der um die zuvor fertiggestellte und durch Vorrichtungen in Lage gehaltene Wicklung herumzulegen und miteinan der zu verbinden. Dieser Vorschlag geht völlig andere Wege als die Erfindung und kann auch insofern nur eine spezielle Lösung des Wicklungsproblems bringen, als er ganz offene Nuten zur Voraussetzung hat, die im allge meinen nicht in Betracht kommen und bei denen auch gerade die oben genannten Schwierigkeiten hinsichtlich der Einbringung der Wicklung in die Nuten von Hause aus nicht bestehen.
Des weiteren sind zur Vereinfachung der Bewicklung von Ständern elektrischer Maschinen Verfahren bekannt, die durch die Verwendung von eisenklebenden Kunst stoffen gekennzeichnet sind. Es werden dabei Jochring und Zähne als getrennte Bauteile ausgebildet und die Zähne durch Kleben mit dem Jochring verbunden. Bei einem älteren Verfahren werden die Zähne zunächst innen durch einen Hilfsring zusammengehalten, so dass sie eine Art Läufereisen mit offenen Nuten bilden, in welche die Wicklung bequem eingelegt werden kann. Darauf wird der Zahnkörper samt Wicklung in den Jochring eingepresst und nun von aussen ein klebendes Imprägniermittel aufgebracht, das in die Trennflächen zwischen Zähnen und Jochring eindringen muss.
Nach Aushärtung des Klebemittels wird schliesslich der Hilfs ring, der die Zähne zusammenhielt, abgedreht. Es liegt auf der Hand, dass hier schon deshalb keine Gewähr für eine zuverlässige Verbindung der Zähne mit dem Joch- ring gegeben ist, weil die Verteilung des Klebemittels über die zu verklebenden Flächen notwendigerweise von unkontrollierbaren Zufälligkeiten abhängt. Diesen Nach teil vermeidet ein neueres Verfahren, indem es lose Zähne verwendet, die einzeln mit dem Jochring verklebt werden, nachdem in diesen vorher die Wicklung eingelegt wurde, was wiederum leicht zu bewerkstelligen ist.
Ande rerseits tritt aber nun hier die Gefahr auf, dass sich die Zähne infolge von Erschütterungen, Stössen und derglei chen vor dem Aushärten des Klebemittels lockern oder verschieben und dies um so mehr, als die Aushärtung des Klebemittels einen besonderen Arbeitsgang darstellt, zu dessen Durchführung die Ständer in einen Ofen gebracht, also bewegt werden müssen. Hinzu kommt, dass die bekannten Klebemittel vor Erreichung der Aushärtungs- temperatur zunächst einmal dünnflüssig werden und damit notwendigerweise vorübergehend in ihrer Klebe kraft nachlassen. Hiernach dürfte im allgemeinen ohne Haltevorrichtungen für die Zähne nicht auszukommen sein und dies bedeutet eine fühlbare Komplikation und Verteuerung des Verfahrens.
Am stärksten wirkt sich in dieser Hinsicht aber der Aushärtungsprozess an sich aus, der kostspielige Einrichtungen und grossen Raumbedarf erfordert und den Fabrikationsgang wiederum erheblich verlangsamt. Es ist aber auch nicht von der Hand zu weisen, dass die Notwendigkeit, die bewickelten Ständer längere Zeit hohen Temperaturen aussetzen zu müssen, eine Gefahr für die Wicklungsisolation darstellt.
Um ihr zu begegnen, ist die harte Forderung zu erfüllen. dass im Normalbetrieb die Ofentemperatur über den gesamten genutzten Ofenraum hinweg eine bestimmte Maximal temperatur mit Sicherheit nicht überschreitet. Schliesslich sei noch darauf hingewiesen, dass Klebemittel Alterungs- erscheinungen zeigen, die stark beschleunigt werden, wenn betriebsmässig hohe Temperaturen und starke Temperaturschwankungen auftreten, was hier der Fall ist, wo überdies die Temperaturschwankungen zu wech selndem Temperaturgefälle zwischen Zähnen und Joch- ring und damit zu einem Gegeneinanderarbeiten von deren Klebeflächen führen,
so dass eine Gefährdung des Klebemittels durch Zermürbung gegeben ist.
Ohne Eisenkleber kommt ein anderes bekanntes Verfahren aus, das ein Einschieben einzelner Bleche je Zahn in entsprechend ausgebildete Jochringe vorsieht, wobei die Zahnbleche in ihrer Endlage dadurch verriegelt werden, dass federnde Zungen an den Jochringen in geeignete Lochungen am Fuss der Zahnbleche einschnap pen.
Für elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen werden seit jeher lose Pole verwendet, die durch Schraubverbindungen und andere klassische Verfahren an den Jochringen befestigt werden. Auch am Fusse federnd ausgebildete Pole oder Poleinsätze, die in geeig net gestaltete Aussparungen am Jochring einschnappen, sind in diesem Zusammenhang bekannt.
Schliesslich sei noch eine andere bekannte Ausfüh rung erwähnt, bei der für elektrische Maschinen mit genutetem Ständer lose Zahnköpfe verwendet werden, die erst nach dem Einbringen der Wicklung auf die Zahnstümpfe aufgesetzt werden. Hierbei ist die Verwen dung vorgefertigter, in den glatten Jochring einzubringen der Wicklungen und die Verbesserung der magnetischen Eigenschaften der Zähne als Ganzes nicht möglich. Ausserdem kommt für die Befestigung der Zahnköpfe auf den Zahnstümpfen ein Presssitz deshalb nicht in Betracht, weil die Zahnstümpfe nicht genügend stabil sind.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des Ständers oder Läufers von elektrischen Maschinen mit genutetem Ständer- bzw. Läufereisen, bei denen Zahnstücke einzeln in den Jochring eingesetzt werden. Das Verfahren ist erfindungsgemäss dadurch gekenn zeichnet, dass das Ständer- oder das Läuferjoch aus einem Ringkörper mit Nuten gebildet wird, dass die Zahnstücke, die in axialer Richtung wenigstens aus einem Stück bestehen, am jochseitigen Ende mit Fuss- fortsätzen versehen werden und dass die Fussfortsätze mit einem solchen Presssitz in die Nuten des Ringkörpers eingedrückt werden,
dass Reibungshaftung bis Fressen zwischen den aneinanderliegenden Passflächen des Ring körpers und der Fussfortsätze bewirkt wird.
Bei einem Presssitz, der so eng ist, dass Reibungshaf tung besteht, kann leicht und in nicht beherrschbarer Weise Fressen eintreten, wenn man die Fertigungstole ranzen nicht extrem eng wählt, was übrigens zu einer ganz unnötigen Verteuerung der Herstellung führen würde, da im vorliegenden Fall ein Fressen gar nicht stört, sondern eher erwünscht ist.
Hierzu ist zu bemerken, dass ein Presssitz grundsätz lich nur zwischen zwei massiven Körpern oder Körpertei len hergestellt werden kann, die unter der Wirkung des Presssitzes senkrecht zu den Passflächen zusammenge drückt werden und nicht etwa federnd nachgeben kön nen. Bei entsprechender Einstellung des Presssitzes lassen sich ausserordentlich hohe Reibungskräfte erzielen, die eine betriebssichere Befestigung der Zahnstücke am Jochring gewährleisten. Es kann auch zu einem Fressen der Passflächen kommen, wobei praktisch unlösbare Verbindungen entstehen, insbesondere dann, wenn es sich bei den Passflächen um Schnitt- bzw. Stossflächen von Blechpaketen handelt.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass durch die betriebsmässige Erwärmung der elektri schen Maschinen keine Lockerung der Zahnstücke zu befürchten ist, da die nahezu allseitig von der Wicklung umschlossenen Zahnstücke stärker erwärmt werden als der Jochring und dieser andererseits stärker gekühlt wird. Bei betriebsmässiger Erwärmung besteht also ein Tempe raturgefälle von den Zahnstücken zum Jochring, so dass sich die Fussfortsätze der Zahnstücke stärker auszudeh nen suchen als die Nuten in den Jochringen.
Zur Erleichterung der Bewicklung von genuteten Ständern und Läufern von elektrischen Maschinen, ist es vorteilhaft, wenn in den Ringkörper des Ständerjochs bzw. auf den Ringkörper des Läuferjochs eine vorgefer tigte Wicklung in Teilen oder als Ganzes eingebracht oder aufgebracht wird, die Zahnstücke zwischen den Wicklungsspulen hindurchgesteckt und dann erst in die Nuten des Ringkörpers eingedrückt werden.
Die Erfin dung bietet jedoch auch eine Möglichkeit zu Verbesse rung der magnetischen Eigenschaften der elektrischen Maschinen, insofern, als für den Ringkörper und die Zahnstücke verschiedene Materialien, vor allem als sol che unterschiedlicher magnetischer Eigenschaften ver wendet und die magnetischen Vorzugsrichtungen der Materialien ausgenutzt werden können. Ferner ist es auch möglich, die Zahnstücke und/oder den Ringkörper aus ferromagnetischem Metallpulver aufzubauen.
Auf der Innenfläche des Ständereisens bzw. der Aussenfläche des Läufereisens können zylindrische Belä ge oder Ringe aufgebracht werden, wobei es vorteilhaft ist, diese in Form von Band- oder Drahtwickeln aufzu bringen. Ferner können zur Befestigung der Zahnstücke am Jochring zusätzlich Klebemittel oder Stoffe mit klebender Wirkung verwendet werden.
Es ist möglich, an der Wicklungs- bzw. Nutenisola- tion Ansätze zum Ausfüllen der Nutenschlitze vorzuse hen, falls vorgefertigte Wicklungen verwendet und die Zahnstücke nach dem Ein- bzw. Aufbringen der Wick lung in bzw. auf den Ringkörper eingesetzt werden.
Zum Einsetzen der Zahnstücke können mechanisch, hydraulisch, mit Pressluft oder elektrisch betriebene Einrichtungen verwendet werden, im besonderen Vibra- tionseinrichtungen. Es ist möglich, mehrere Zahnstücke gleichzeitig einzusetzen. Werden diese dabei gleichmässig über den Umfang verteilt, so halten sich die zum Einsetzen der Zahnstücke auszuübenden Kräfte gegensei tig im Gleichgewicht.
Handelt es sich dabei insbesondere um das Einsetzen der Zahnstücke in einen Ständerjoch- ring; so sind dann zwar von aussen keine Kräfte aufzu nehmen, gleichwohl aber Vorkehrungen zu treffen, die Deformationen des Jochringes während des Einsetzens der Zahnstücke verhindern oder, besser noch, überkom pensieren, um eine gewisse Spreizung der Jochringnuten zu erzielen.
In Betracht kommen kann auch ein Einsetzen der Zahnstücke in zwei oder mehreren Stufen unter Steige rung der auf die Zahnstücke ausgeübten Kräfte von Stufe zu Stufe. Die letzte Stufe kann in einem Einwalzen der Zahnstücke bestehen.
Zum bequemen Halten der Zahnstücke beim Einset zen können Haltevorrichtungen benutzt werden, die mit Permanentmagneten oder Elektromagneten arbeiten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Figuren 1 bis 3 noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem nach der Erfin dung aufgebauten bzw. im Aufbau befindlichen Ständer, in Achsrichtung gesehen, bei bereits eingebrachter Wick lung; Fig.2 ein Ausführungsbeispiel für die Stossfläche von Jochring und Zahnstücken, in Achsrichtung gese hen; Fig. 3 eine Einrichtung zum Einsetzen der Zahnstük- ke in den Jochring eines Ständers, in den bereits die Wicklung eingebracht ist, schematisch in einem Schnitt, in zwei Arbeitsphasen.
In Fig. 1 stellt 1 den Jochring, 2 die bereits einge brachte Wicklung dar. Durch die Lücken 3 dieser Wicklung werden radial nach aussen die Zahnstücke 4 eingesetzt.
In Fig. 2 sind 7 die Fussfortsätze der Zahnstücke 4, die in entsprechende Nuten des Jochrings 1 mit dem zur Erzielung der gewünschten Reibungshaftung erforderli chen engen Sitz der zur Zahnachse parallelen Flächen passen. Die Ecken 8 am Fuss der Zahnstücke 4 sind zwecks Vermeidung einer Beschädigung der Wicklungs isolation während des Einsetzens der Zahnstücke abge rundet.
Die äusseren Ecken 9 der Fussfortsätze 7 der Zahnstücke 4 sind, wie dies in solchen Fällen üblich ist, abgeschrägt, wodurch eine gewisse Lenkung der Fuss- fortsätze 7 beim Eindringen in die Nuten des Jochrings 1 erfolgt, so dass hierbei Klemmungen ausgeschaltet wer den.
Die in Fig. 3 schematisch dargestellte Einrichtung 12 zum Einsetzen der Zahnstücke in den Jochring eines Ständers ist in horizontaler Richtung verschiebbar. Sie weist einen Arm 13 mit einem Elektromagneten 14 auf. Mittels dieser Elektromagneten kann ein Zahnstück 15 auf den Arm 13 aufgespannt werden. An einer Platte 16 ist das Ständergehäuse 17 mit dem Jochring 18 und der bereits eingebrachten Wicklung 19 befestigt. Die Platte 16 kann um die Achse des Jochrings 18 gedreht werden, und zwar, z.B. unter Verwendung einer nicht dargestellten Rasteinrichtung, jeweils um eine Zahnteilung. In Fig. 3a befindet sich die Einrichtung 12 ganz ausserhalb des Ständers.
In dieser Phase erfolgt das Aufspannen des Zahnstücks 15 auf den Arm 13 mittels des Elektroma gneten 14. Nach horizontaler Verschiebung der Einrich tung 12 in den Ständer hinein ergibt sich die in Fig. 3b dargestellte Lage, in welcher als Arbeitsphase durch Aufwärtsbewegung des Armes 13 das Zahnstück 15 zwischen Spulen der Wicklung 19 hindurch in den Jochring 18 eingesetzt bzw. eingerückt wird.