METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING ELECTRIC MACHINE PACKETS MADE OF SHEET PLATES WITH DISPLACED CENTRE ANGLE, ESPECIALLY FOR ROTOR OR STATOR CORES

Abstract: 1. Process for manufacturing bundles, consisting of stacked laminations having centre openings and grooves, of electric machines, particularly of rotor or stator bundles, which grooves are twisted in such a way that they form helical through openings in bundles, in which process identical laminations are punched out of a strip and, by flow-embossing by means of punches with simultaneous counterforce action of counterpunches, are provided on one side with depressions and on the other side with elevations opposite to and matching the depressions, which elevations, during assembly of each bundle, engage with biasing in the depressions, the depth of which has reached at least fifty percent of the thickness of the lamination, a cylindrical hole in which the elevation of the adjoining lamination engages being perforated instead of the depression in one lamination, serving as a separating lamination, per bundle, and the depressions (10) and the elevations (11) having the shape of offsets are flow-embossed concentrically about the previously punched-out centre openings (12) in one single operation each as circular rings, whereafter each finished lamination thus formed and cut out of the punching strip (1), prior to assembly with the lamination following it, is automatically displaced about a continuously adjustable centre angle for the purpose of groove twisting.

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von aus Blechlamellen mit Zentrumwinkelversetzung bestehenden Paketen von elektrischen Maschinen, insbesondere von Rotor- oder Statorpaketen Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von aus aufeinandergeschichteten Blechlamellen mit kreisrunden Mittelöffnungen und länglichen Nuten bestehenden Paketen von elektrischen Maschinen, insbesondere von Rotor- oder Statorpaketen, welche Nuten so verdrallt sind, dass sie in Paketen schraubenlinienförmige Durchgangsöffnungen bilden, in welchem Verfahren aus einem Band identische Lamellen ausgestanzt und durch Fliessprägen mittels Stempel unter gleichzeitiger Gegenkrafteinwirkung von Gegenstempeln einseitig mit Vertiefungen und auf der anderen Seite mit mit den Vertiefungen übereinstimmenden und ihnen gegenüberliegenden Erhebungen versehen werden, welche Erhebungen beim Zusammenbau jedes Paketes in die Vertiefungen, deren Tiefe mindestens fünfzig Prozent der Lamellendicke erreicht hat, mit Vorspannung eingreifen, wobei bei einer Lamelle pro Paket, die als Trennungslamelle dient, anstelle der Vertiefung ein zylindrisches Loch gelocht wird, in welches die Erhebung der benachbarten Lamelle eingreift, sowie einer Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens, bestehend aus einem Folgewerkzeug mit Patritze und Matrize und mit mehreren Arbeitsstationen. Bei verschiedenen elektromagnetischen Aggregaten sind die Pakete mit schraubenlinienförmig verdrehten Nuten an der äusseren oder inneren Kontur üblich. Die Pakete bestehen aus einer Vielzahl von Einzellamellen, die aus einem Stanzband ausgestanzt werden, wobei sie mit kreisrunden Mittelöffnungen und länglichen Nuten versehen werden. Durch Fliessprägen mittels Stempel unter gleichzeitiger Gegenkrafteinwirkung von Gegenstem peln werden die Lamellen einseitig mit Vertiefungen und auf der anderen Seite mit mit den Vertiefungen übereinstimmenden und ihnen gegenüberliegenden Erhebungen versehen. Nachher werden die so gebildeten Lamellen mit Zentrumwinkelversetzung aufeinander geschichtet. Zur Unterbrechung der kontinuierlich fortlaufenden Verbindung der Lamellen, das heisst zur Auftrennung in Pakete, wird eine Trennungslamelle verwendet, bei welcher anstelle der Vertiefung ein zylindrisches Loch gelocht wird, in welches die Erhebung der benachbarten Lamelle eingreift. Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von aus aufeinandergeschichteten Blechlamellen mit kreisrunden Mittelöffnungen und länglichen Nuten bestehenden Paketen von elektrischen Maschinen vorzuschlagen bzw. zu schaffen, bei welchen das bekannte Verfahren bzw. die bekannte Vorrichtung in dem Sinne weiterverbessert werden, dass die Pakete in einer einzigen Durchlauffertigung präzis hergestellt werden. Man soll mit einer einzigen Vorrichtung eine viel grössere Arbeitsleistung als bei dem Stand der Technik erzielen. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass die Vertiefungen und die die Form von Absetzungen aufweisenden Erhebungen konzentrisch um die vorher ausgestanzten Mittelöffnungen fliessgeprägt werden, wobei die Höhe jeder Absetzung kleiner ist als die Tiefe jeder Vertiefung, wonach jede so gebildete und aus dem Stanzband ausgeschnittene fertige Lamelle vor dem Zusammenbau mit der ihr folgenden Lamelle zwecks Nutverdrallung automatisch um einen einstellbaren Zentrumwinkel versetzt wird. Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Matrizenträgers in der Ausschneidesta tion mit einer Schneckenradverzahnung, in welche eine angetriebene Schnecke rhythmisch intermittierend eingreift, oder mit einer Zahnradverzahnung versehen ist, in welche eine die Zahnrad transmission antreibende Zahnstange rhythmisch intermittierend eingreift. Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Streifenschema in Draufsicht bei der Herstellung einer Rotorlamelle aus einem Stanzband, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine aus dem Stanzband ausgeschnittene fertige Rotorlamelle, Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt der Rotorlamelle nach der Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt von untereinander verbundenen Rotorlamellen mit zwei Trennungslamellen, Fig. 5 eine Teilansicht im Schnitt einer drehbar gelagerten Ausschneidestation eines Folgewerkzeuges für die Herstellung von Rotorpaketen, Fig. 6 eine Teilansicht im Schnitt der drehbar gelagerten Ausschneidestation nach der Fig. 5, mit einer zu der Fig. 5 anderen Arbeitsphase des Stempels, Fig. 7 eine Ansicht im Schnitt eines Antriebsrades und einer Schneckenwelle mit der Schnecke, Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie Vill-Vill der Fig. 9, Fig. 9 eine Ansicht teilweise im Schnitt einer Zahnstange und des Antriebsrades nach der Fig. 7, Fig. 10 eine Draufsicht im Schnitt auf die drehbar gelagerte Ausschneidestation nach der Fig. 5 mit drei Bremselementen, Fig. 11 eine Ansicht im Schnitt eines Rotorpakets mit in gleichmässiger Steigung verdrallten Nuten und Fig. 12 eine Ansicht im Schnitt eines Rotorpakets mit in sich fortschreitend ändernder Steigung verdrallten Nuten. In einem Folgewerkzeug mit mehreren Arbeitsstationen werden Rotorlamellen 2 mit kreisrunden Mittelöffnungen 12 und länglichen Nuten 13 aus einem Stanzband 1 (siehe Fig. 1) ausgestanzt und aufeinander geschichtet, um Rotorpakete von elektrischen Maschinen zu bilden. Die identischen Rotorlamellen 2 werden gleichzeitig in dem gleichen Folgewerkzeug einseitig mit Vertiefungen 10 und auf der anderen Seite mit mit den Vertiefungen 10 übereinstimmenden und ihnen gegenüberliegenden Erhebungen 11 in Form von Absetzungen versehen (Fig. 3). Dies geschieht im Fliessprägen durch nicht dargestellte Stempel unter gleichzeitiger Gegenkrafteinwirung von Gegenstempeln. Die Absetzungen 11 werden beim Zusammenbau jedes Paketes in die Vertiefungen 10, deren Tiefe mindestens fünfzig Prozent der Lamellendicke erreicht hat, mit Vorspannung eingepresst. Pro Paket wird jeweils eine Lamelle, die als Trennungslamelle 17 dient, anstelle mit einer Vertiefung 10 und einer Absetzung 11 mit einem zylindrischen Loch 18 versehen (siehe die Arbeitsposition C der Fig. 1). In das Loch 18 greift dann die Absetzung 11 der benachbarten Lamelle ein. In der Fig. 1 sind die einzelnen Arbeitspositionen wie folgt bezeichnet: A-Lochstanzen (Mittelöffnung 12), B-Rotornutenstanzen (Nuten 13), C-gesteuertes Lochen (Loch 18 der Trennungslamelle 17), D-Fliessprägen (Vertiefungen 10 und Absetzungen 11) und E-Rotorausschneiden. In einer Ausschneidestation werden die fertigen Rotorlamellen durch Aufeinanderschichtung zu Paketen verbunden. Jeweils nach einer vorgegebenen Lamellenzahl wird die Trennungslamelle 17 periodisch aufgelocht (Loch 18) wobei der Lochdurchmesser mit dem vorstehenden Teil der Absetzung 11 der benachbarten Lamelle 2 übereinstimmt. Die Paket länge entspricht somit der Anzahl der miteinander verbundenen Einzellamellen. Die Vertiefungen 10 und die Absetzungen 11 (Fig. 2 und 3) werden konzentrisch um die vorher ausgestanzten Mittelöffnungen 12 fliessgeprägt. Die Vertiefungen 10 und Absetzungen 11 können in beliebigem radialem Abstand von den Mittelöffnungen 12 ausgebildet werden. Sie können die Form eines Kreisringes oder die Form von Kreisbögen haben. Die Höhe H jeder Absetzung 11 ist kleiner als die Tiefe t jeder Vertiefung 10, so dass die nach dem Einpressen der Absetzungen 11 in die Vertiefungen 10 untereinander verbundenen Lamellen 2 flach aufeinander liegen (Fig. 4). In den Fig. 5 und 6 ist eine drehbar gelagerte Ausschneidestation 15 teilweise dargestellt. Diese Ausschneidestation 15 befindet sich im Unterteil 16 des Folgewerkzeuges. Im Werkzeugunterteil 16 sitzt ein Schneidring 6 auf einem drehbaren, rohrähnlichen Matrizenträger 3. Der Matrizenträger 3 ist auf seiner Mantelfläche mit einer Schneckenradverzahnung 4 versehen, in welche eine Schnecke 5 eingreift und die Schneidring Drehbewegung rhythmisch intermittierend im Pressentakt antreibt. Der Antrieb der Schnecke 5 kann für Pakete mit in gleichmässiger Steigung verdrallten Nuten 13 (siehe Fig. 11) von der nicht dargestellten Presse direkt über ihre Stösselbewegung erfolgen. Für Pakete mit in sich fortschreitend ändernder Steigung verdrallten Nuten 13 (siehe Fig. 12) kann die Schnecke oder eine nicht dargestellte, in eine auf der Mantelfläche des Matrizenträgers gebildete Zahnradverzahnung eingreifende Zahnradtransmission mit einem pressenseitig synchornisierten Eigenantrieb, z. B. mittels Schrittmotors, rhythmisch intermittierend angetrieben werden. Durch die Stösselbewegung wird ein Teil 21 im Werkzeugoberteil 14 hin- und herbewegt (Fig. 8 und 9). Mit diesem beweglichen Teil 21 steht ein Ende einer Zahnstange 7 in Verbindung, welches Ende im Schlitz 32 des Teiles 21 unter Federbelastung untergebracht ist. Das andere Ende der Zahnstange 7 weist eine Verzahnung 22 auf, die im Werkzeugunterteil 16 mit der Verzahnung eines Antriebsrades 23 in Eingriff steht. Auf der dem Antriebsrad 23 gegenüberliegenden Seite der Zahnstange 7 ist eine Andruckrolle 24 zum Führen der Zahnstange 7 vorgesehen. Die Hubgrösse der Zahnstange 7 ist mittels einer Schraube 25 einstellbar. Das Antriebsrad 23 ist mit einer nicht dargestellten Freilaufkupplung versehen und liegt auf einem Ende der Schneckenwelle 26, die die Schnecke 5 trägt (Fig. 7). Auf dem anderen Ende stützt sich die Schnekkenwelle 26 gegen eine Reibungsbremse 27 ab. Der Druck auf die Reibungsbremse 27 ist mittels einer Schraube 30 über eine Feder 29 und eine Scheibe 28 einstellbar. Die Schneckenwelle 26 ist in Kugellagern 31 gelagert. Durch den Hub der Zahnstange 7, dessen Grösse vorgewählt wurde, wird das Antriebsrad 23 und somit die Schneckenwelle 26 mit der Schnecke 5 um einen gewünschten Winkel rhytmisch intermittierend verdreht. Diese Drehbewegung wird über die Schneckenradverzahnung 4 auf den Matrizenträger 3 übertragen. Dadurch wird die zuletzt ausgeschnittene und mit dem Paket verbundene Rotorlamelle um den gewünschten Zentrumwinkel versetzt, bevor die im Ausschneiden begriffene, folgende Lamelle mit dieser vorher ausgeschnittenen Lamelle verbunden wird. Das Antriebsrad 23 dreht sich und damit die Schneckenwelle 26 beim Rückhub der Zahnstange 7, nicht aber bei ihrem Niedergang, weil dann das Antriebsrad durch die Freilaufkupplung entkuppelt wird. Die fertigen Lamellen 2 werden in der Ausschneidestation 15 durch den vom Stempel 34 ausgeübten Druck untereinander verbunden, welcher Stempel sich in seiner untersten Lage befindet. Auf diese Weise wird vor dem Zusammenbau der Pakete eine Zentrumwinkelversetzung zwischen den einzelnen Lamellen 2 erreicht. Die Zentrumwinkelversetzung zwischen den Lamellen bei Paketen mit schraubenlinienförmig verdrehten Nuten 13 ist gering. Eine vielfach grössere Zentrumwinkelversetzung bis 900 oder sogar 1800 kann für Pakete aus Lamellen mit erheblichen Dickenunterschieden des Stanzbandes 1 gefragt sein. Im Stanzband 1 kann nämlich die Dicke quer zur Walzrichtung variieren, das heisst, der Stanzbandquerschnitt ist keilförmig. Pakete aus gleichsinnig aufeinandergeschichteten Lamellen 2 von derartigen Stanzbändern sind-krumm, weshalb zum Ausgleich solche Lamellen einzeln oder gruppenweise um einen Symmetriewinkel versetzt verbunden werden. Für derartige Arbeitsaufgaben wird der Matrizenträger 3 anstelle der Schneckenradverzahnung mit der Zahnradverzahnung versehen. Zum Antrieb der rhythmisch intermittierenden Drehbewegung beim Pakettieren der Einzellamellen 2 mit grosser Winkelversetzung ist dann z.B. ein maschinenseitig angetriebenes Kurvenschneckengetriebe oder auch ein maschinenseitig synchronisierter Eigenantrieb geeignet. Die Herstellung von Paketen mit zueinander um 1800 Drehwinkel versetzten Lamellengruppen verlangt nur noch periodische Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des Matrizenringträgers 3. Für diesen Fall genügt schon ein maschinenseitig gesteuerter, doppelt wirkender Zahnstangenantrieb. Im Matrizenträger 3 nach der Fig. 5 sind auch drei radial auf die ausgeschnittenen Lamellen 2 einwirkende Bremselemente 19 eingebaut (Fig. 10). Diese erzeugen den zum Einpressen der vorstehenden Absetzung 11 an der im Ausschneiden begriffenen Lamelle 2 in die Vertiefung 10 der vorher ausgeschnittenen Lamelle 2 erforderlichen Widerstand. Die Bremselemente sind durch Tellerfedern 33 belastet. Am Ausgang des Matrizenträgers 3 ist auch ein Paket-Abführkanal 20 mitdrehend mit dem Matrizenträger 3 angeflanscht, in den ebenfalls Brems elemente eingebaut sein können. Mit 8 ist ein Rotorpaket mit in gleichmässiger Steigung verdrallten Nuten und mit 9 ein Rotorpaket mit in fortschreitend ändernder Steigung bezeichnet (Fig. 11 und 12). Bei dem oben beschriebenen Verfahren und der oben beschriebenen Vorrichtung werden die fertigen Lamellen mit Zentrumwinkelversetzung in einem einzigen Folgewerkzeug zu fertigen Paketen verbunden. Die axiale Verbindungskraft zwischen den Lamellen gewährleistet dabei, dass die Pakete bei der Weiterverarbeitung gefahrlos gehandhabt werden können. Darüber hinaus sind die früher üblichen, zusätzlichen Verbindungen, z. B. durch Schweissen oder Nieten, überflüssig. Die Steigung der schraubenlinienförmigen Nutverdrehung, also die Zentrumwinkelversetzung von Lamelle zu Lamelle, ist einstellbar bzw. steuerbar.

Claims: PATENTANSPRUECHE 1. Verfahren zur Herstellung von aus aufeinandergeschichteten Blechlamellen mit kreisrunden Mittelöffnungen und länglichen Nuten bestehenden Paketen von elektrischen Maschinen, insbesondere von Rotor- oder Statorpaketen, welche Nuten so verdrallt sind, dass sie in Paketen schraubenlinienförmige Durchgangsöffnungen bilden, in welchem Verfahren aus einem Band identische Lamellen ausgestanzt und durch Fliessprägen mittels Stempel unter gleichzeitiger Gegenkrafteinwirkung von Gegenstempeln einseitig mit Vertiefungen und auf der anderen Seite mit mit den Vertiefungen übereinstimmenden und ihnen gegenüberliegenden Erhebungen versehen werden, welche Erhebungen beim Zusammenbau jedes Paketes in die Vertiefungen, deren Tiefe mindestens fünfzig Prozent der Lamellendicke erreicht hat, mit Vorspannung eingreifen, wobei bei einer Lamelle pro Paket, die als Trennungslamelle dient, anstelle der Vertiefung ein zylindrisches Loch gelocht wird, in welches die Erhebung der benachbarten Lamelle eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (10) und die die Form von Absetzungen aufweisenden Erhebungen (11) konzentrisch um die vorher ausgestanzten Mittelöffnungen (12) fliessgeprägt werden, wobei die Höhe (H) jeder Absetzung (11) kleiner ist als die Tiefe (t) jeder Vertiefung (10), wonach jede so gebildete und aus dem Stanzband (1) ausgeschnittene fertige Lamelle vor dem Zusammenbau mit der ihr folgenden Lamelle zwecks Nutverdrallung automatisch um einen einstellbaren Zentrumwinkel versetzt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (10) und Absetzungen (11) kreisring- oder kreisbogenförmig im beliebigen radialen Abstand von den Mittelöffnungen (12) gebildet werden. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Loch (18) mit einem solchen Durchmesser gelocht wird, der mit dem Durchmesser des vorstehenden Teiles der Absetzung (11) übereinstimmt. 4. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Patentanspruch 1, bestehend aus einem Folgewerkzeug mit Patritze und Matrize und mit mehreren Arbeitsstationen, dadurch gekennzeichent, dass die Mantelfläche des Matrizenträgers (3) in der Ausschneidestation (15) mit einer Schneckenradverzahnung (4), in welche eine angetriebene Schnecke (5) rhythmisch intermittierend eingreift, oder mit einer Zahnradverzahnung versehen ist, in welche eine die Zahnradtransmission antreibende Zahnstange rhythmisch intermittierend eingreift. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichent, dass im Matrizenträger (3) radial auf die ausgeschnittenen Lamellen (2) einwirkende Bremselemente (19) eingebaut sind, um den erforderlichen Widerstand bei der Verbindung der einzelnen fertigen Lamellen (2) untereinander zu leisten.

Inventors: GUIDI, ALFONS, JOST, BERNHARD
Applicants: ESSA FABRIQUE DE MACHINES S.A.
Application year: 1983
Main classification: H02K15
IPC codes: B21D28, H02K1, H02K15