DE1563038C - Elektrische Maschine - Google Patents
Elektrische MaschineInfo
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Description
Bei elektrischen Maschinen sind im Ständer und im Läufer die aktiven Teile, wie das Ständerblechpaket
und das Läuferjoch (jeweils mit den Wicklungen), von Tragkonstruktionen gehalten, weiche die auftretenden
Kräfte aufnehmen müssen. Da sich die aktiven Teile während des Betriebes aufweiten, z. B. durch Erwärmung,
und da sie im allgemeinen ringförmig ausgebildet sind, handelt es sich also jeweils in konstruktiver
Hinsicht um die Befestigung eines Ringes, der sich dehnen kann, in einer starren Tragkonstruktion.
Um die Beanspruchung der starren Tragkonstruktion durch die Aufweitung des Ringes zu vermindern,
ist es schon bekannt (am 15. 2. 1951 bekanntgemachte Unterlagen der Patentanmeldung ρ 16 485 D VIII d/
21 α 1,45), die Befestigung des Ringes in der Tragkonstruktion über mehrere, radial nachgiebige, tangential
am Ring angeordnete Federn vorzunehmen. Bei der bekannten Anordnung sind die Federn plattenförmig
ausgebildet, und die äußeren Endpunkte der Platten sind am Ring und jeweils die Mitte ist an der Tragkonstruktion
befestigt. Dadurch ergibt sich bei der Aufweitung des Ringes eine verhältnismäßig große Verformung
der Feder, die insbesondere Zugbeanspruchungen in der Feder hervorruft. Die üblichen Festigkeitswerte
der als Feder verwendeten Materialien reichen bei dieser Konstruktion nur aus, um verhältnismäßig
geringe Wärmedehnungen des Ringes aufzunehmen, so daß die bekannte Anordnung daher
hauptsächlich für Ständerkonstruktionen geeignet ist. Das gleiche gilt für die aus der französischen Patentschrift
1 454 346 bekannte Konstruktion, bei welcher der sich dehnende Ring des Ständerblechpaketes
über mehrere austauschbare, ein geschlossenes PoIygon bildende, radial nachgiebige und tangential am
Ring angeordnete Federn lösbar mit der Tragkonstruktion des Ständers so verbunden ist, daß jeweils
die äußeren Enden der Federn an der Tragkonstruk- ,-tion liegen, während der als Festpunkt ausgebildete \
Angriffspunkt des sich dehnenden Ringes in der Mitte der Feder liegt. Bei der bekannten Anordnung ist die
Länge der Federn verhältnismäßig klein, und diese sind außerdem an ihren äußeren Endpunkten fest mit
der Tragkonstruktion verbunden, so daß keine Nachgiebigkeit in tangentialer Richtung vorhanden ist. Infolgedessen
kann diese bekannte Anordnung auch nur verhältnismäßig kleine Dehnungen des Ständerblechpaketes,
nämlich die Vibrationen, wie sie durch das Magnetfeld hervorgerufen werden, durch die Federung
der kurzen Federn aufnehmen. Diese geringen radialen Verlagerungen des mittleren Befestigungspunktes des Ständerblechpaketes rufen in der Feder
kaum nennenswerte Zugbeanspruchungen hervor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wesentlieh größere Verformungen der ringförmigen Elemente einer elektrischen Maschine aufzunehmen, nämlich die Dehnungen, wie sie durch die bei Betrieb der elektrischen Maschine auftretenden Temperaturen, dem magnetischen Zug und den Fliehkraftbeanspruchungen hervorgerufen werden. Derartige Aus- ( dehnungen können in der Größenordnung von mehreren Millimetern liegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wesentlieh größere Verformungen der ringförmigen Elemente einer elektrischen Maschine aufzunehmen, nämlich die Dehnungen, wie sie durch die bei Betrieb der elektrischen Maschine auftretenden Temperaturen, dem magnetischen Zug und den Fliehkraftbeanspruchungen hervorgerufen werden. Derartige Aus- ( dehnungen können in der Größenordnung von mehreren Millimetern liegen.
Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Schlupfkupplung,
bei welcher der sich dehnende Ring des Ständerblechpaketes bzw. Läuferjoches über mehrere austauschbare,
ein geschlossenes Polygon bildende, radial nachgiebige und tangential am Ring angeordnete
Federn lösbar mit der Tragkonstruktion des Ständers bzw. Läufers derart verbunden ist, daß jeweils die äußeren
Enden der Federn an der Tragkonstruktion liegen und der als Festpunkt ausgebildete Befestigungspunkt des sich dehnenden Ringes in der Mitte der Feder
liegt.
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist eine solche Maschine gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß
die Länge der Federn angenähert dem Radius des Kreises entspricht, auf dem ihre Befestigungspunkte
liegen, und daß von den Befestigungspunkten der Fedem an der Tragkonstruktion einer festgelegt und der
andere gleitend bzw. elastisch nachgiebig ausgeführt ist. Durch die verhältnismäßig große Länge der Federn
sind die bei Durchbiegungen auftretenden Zug-
beanspruchungen klein gehalten. Trotzdem steht noch genügend Raum für die Tragkonstruktion zur Verfügung.
Dies ist insbesondere für Läuferkörper, bei denen die Tragkonstruktion aus einem Nabenstern besteht,
wichtig. Da außerdem nur einer der beiden außeren Befestigungspunkte der Federn an der Tragkonstruktion
festgelegt ist und der andere durch Gleiten bzw. durch elastische Nachgiebigkeit sich in seiner
Lage verändern kann, wirkt sich die bei großen radialen Aufweitungen der Federn ergebene Verkürzung
zwischen den Endpunkten der Feder nicht in einer Erhöhung der Zugbeanspruchungen aus, da einer der
Endpunkte der Feder nachgiebig ist. Somit ist eine gewisse tangentiale Nachgiebigkeit des freien Befestigungspunktes
der Feder gegeben, obwohl dieser in radialer Richtung festliegt. Die Feder kann also große
radiale Aufweitungen aufnehmen, ohne daß dadurch die für die üblichen Werkstoffe zulässigen Zugbeanspruchungen
innerhalb der Feder überschritten werden. Die Konstruktion eignet sich daher insbesondere
für elektrische Schlupfkupplungen, bei denen beide Maschinenteile rotieren, und die außerdem mit sehr
hohen Erwärmungen (es können bis 250° C gefordert werden) betrieben werden.
Die Form und der Querschnitt der blattfederartigen Federn wird in geeigneter Weise so gewählt, daß das
gewünschte Federverhalten erzielt wird. Da die Federn lösbar befestigt und somit austauschbar sind,
können sie auch nachträglich den Eigenfrequenzen der Maschine angepaßt werden, die sich nicht immer
exakt vorausberechnen lassen, da sie unter anderem stark von den Aufstellungsbedingungen abhängig
sind. Besonders vorteilhaft ist die nachträgliche Anpassung der Eigenfrequenzen bei elektrischen
Schlupfkupplungen, bei denen jede beliebige Drehzahl im Dauerbetrieb gehalten werden muß. Da die
Schlupfkupplungen aber meist in langen Wellensträngen eingebaut werden, z. B. auf Schiffen, ist es bei ihnen
unmöglich, die Eigenfrequenz voraus zu berechnen.
Das vorausberechnete Federverhalten und die auftretende Beanspruchung treffen um so genauer zu, je
kleiner die Bearbeitungstoleranzen für die Feder und die Anschlußbauteile werden. Man kann größere Fertigungstoleranzen
mit Vorteil dadurch ausgleichen, daß jeweils ein Befestigungspunkt der Feder durch
Keile ausrichtbar ist. Mit der Verkeilung läßt sich außerdem, falls erwünscht oder erforderlich, eine tangentiale
Druck- oder Zugvorspannung auf die Federn aufbringen.
Es ist weiterhin vorteilhaft, jeweils zwei oder mehrere oder alle Federn miteinander zu verbinden, da
dadurch die Anzahl der erforderlichen schubfesten Befestigungen an der Tragkonstruktion reduziert werden
kann.
Ferner empfiehlt es sich, den Federn eine radiale Vorspannung zu geben, so daß sie in kaltem Zustand
der Maschine bei Stillstand radial zur Welle vorgebogen sind. Dadurch kann man erreichen, daß die
Durchbiegung der Feder im Normalbetrieb Null wird und im ungünstigen Betriebsfall eine nach außen gerichtete
Durchbiegung eintritt. Die Beanspruchungen der Feder werden also im normalen Betrieb am geringsten.
Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion entfällt
auch bei Läuferkonstruktionen die bisher übliche Befestigung des Ringes mittels Schrumpfen auf der Jochtragkonstruktion.
Die Tragkonstruktion wird nur noch mit der sehr viel kleineren radialen Federvorspannkraft
belastet. Daher kann der Materialaufwand für die Tragkonstruktion verringert werden.
Im folgenden sei die Erfindung an Hand der in den F i g. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert.
F i g. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer elektrischen Schlupfkupplung im Längsschnitt;
F i g. 2 zeigt im Schema die erfindungsgemäße Befestigung eines Läuferjochringes an der Tragkonstruktion;
in der
F i g. 3 ist, auseinandergezogen gezeichnet, eine einzelne Feder mit den Befestigungselementen an der
Tragkonstruktion und am Läuferjochring dargestellt;
F i g. 4 und 5 zeigen einen Befestigungspunkt der Feder mit einer Verkeilung.
Die elektrische Schlupfkupplung 1 zur Verbindung der Wellen 2 und 3 besitzt zwei rotierende Läufer 4
und 5. Der Läufer 5 enthält den Jochring 6, der auf der Innenseite, d. h. in der Bohrung, die nicht dargestellte
Wicklung trägt. Da in die Bohrung des Jochringes 6 der Läufer 4 mit den Polen 7 und dem Jochring 8
hineinragt, ist der Jochring 6 einseitig mit seiner Tragkonstruktion 9 verbunden, die an der Welle 3 angeflanscht
ist. Die Tragkonstruktion 10 des Läufers 4 ist an der Welle 2 angeflanscht.
Beide Jochringe 6 und 8 unterliegen während des Betriebes der Schlupfkupplung einer Aufweitung infolge
der Fliehkraftbeanspruchung, die außerdem noch bei einem oder beiden Läufern durch die
Eigenerwärmung erheblich vergrößert werden kann.
Bei der Konstruktion von Schlupfkupplungen, bei denen der Jochring auf der Tragkonstruktion aufgeschrumpft
ist, wird insbesondere die Tragkonstruktion 9 besonders ungünstig beansprucht. Durch die
Einführung der am Außendurchmesser der Tragkonstruktion 9 befestigten Federn 11, die den Jochring
tragen, wird die Dehnung des Jochringes 6 in radialer Richtung nicht mehr behindert und damit die Tragkonstruktion
9 von Schrumpfkräften und auch von Stülpmomenten — herrührend von der einseitigen
Anordnung des Läuferjoches — entlastet.
Die Anordnung der Federn 11 zwischen der Tragkonstruktion 9 und dem Jochring 6 ist in der F i g. 2
schematisch dargestellt. Man hat die Tragkonstruktion 9 als sechsarmigen Nabenstern ausgebildet, an
dessen äußerem Umfang sechs Federn 11 jeweils den zwischen zwei Armen liegenden Raum überbrücken.
Die Federn 11, die eine blattfederartige Form haben, sind daher verhältnismäßig lang. Ihre Länge entspricht
ungefähr dem Radius des Kreises, auf dem ihre Befestigungspunkte liegen. Dadurch sind die Federn
11 in radialer Richtung sehr weich.
Die Federn 11 sind an ihren Enden in tangentialer und axialer Richtung an der Tragkonstruktion 9 eingespannt.
Mit dem Jochring 6 sind sie in der Mitte ebenfalls biegesteif verbunden. Die Feder 11 weist jeweils
an den als Festpunkt ausgebildeten Befestigungsstellen sowohl zum Jochring 6 als auch zur
Tragkonstruktion 9 paßfederähnliche Ansätze 13 auf, die quer zur Federlängsachse verlaufen und in entsprechend
in den Gegenteilen eingearbeitete Nuten 14 eingreifen. Diese Nuten 14 liegen also einmal in den
Aufnahmeflächen 15 für die Federn 11 an der Tragkonstruktion 9 und (nicht dargestellt) in den Auflageflächen
des Jochringes 6. Außerdem ist in den Aufnahmeflächen noch eine tangential verlaufende Nut
16 eingearbeitet, deren Breite der Breite der Feder 11
entspricht. Dadurch ist die Feder 11 also von den Auflageflächen teilweise seitlich umfaßt und somit auch
gegenüber Axialkräften biegesteif eingespannt.
Um ein Abheben der Federn 11 von dem Nabenstern bzw. den Jochringauflageflächen unter Einwirkung
von Biegemomenten zu verhindern, wird die Feder an den Befestigungsstellen jeweils von Spannelementen
17 gehalten, welche von den Befestigungsmitteln (Bolzen 18) durchsetzt werden. Die Spannelemente
17 haben eine Nut 19, die so breit wie die Feder 11 ist, so daß diese teilweise seitlich umfaßt wird. Die
Bolzen 18 mit den Spannelementen 17 drücken die Feder 11 jeweils fest an die Auflageflächen. Dabei liegen
die Bohrungen 20 zur Aufnahme der Bolzen 18 fluchtend in den Ansätzen 13 bzw. den Nuten 14, um
die Bolzen 18 von Biegekräften zu entlasten.
Die Befestigungspunkte der Federn 11 sind jeweils verstärkt ausgeführt, während die dazwischenliegenden
eingeschnürten Teile 21 mit dem Querschnitt 22 als aktiver Federteil wirken. Durch Veränderung des
Querschnittes 22 oder durch Lamellierung der Teile 21 lassen sich die Federkonstanten in den verschiedenen
Richtungen variieren.
In Abweichung von der in der F i g. 3 dargestellten Ausbildung des als Festpunkt ausgebildeten Befestigungspunktes
der Federn kann man aber auch eine Verkeilung an einem Befestigungspunkt vorsehen,
wodurch sich die Möglichkeit ergibt, Fertigungstoleranzen auszugleichen. Eine solche Ausführungsform
zeigen die F i g. 4 und 5, bei denen die F i g. 5 eine axiale Ansicht eines als Festpunkt ausgebildeten Befestigungspunktes
der Feder 11 an der Tragkonstruktion 9 zeigt, während die F i g. 4 einen Schnitt entlang
der Unterkante der Keile und der Feder darstellt.
Die Feder 11 hat an der Auflagefläche an dem Befestigungspunkt den paßfederähnlichen Ansatz 13,
der bei dieser besonderen Ausführungsform mit zwei schrägverlaufenden Seitenwände 23 der gleichen
ίο Steigung versehen ist. Die Nut 14 in den Auflageflächen
der Gegenteile ist breiter als der Ansatz 13 an seiner dicksten Stelle, so daß der Raum zwischen den
Nutwänden 24 und den Seitenwänden 23 des Ansatzes 13 durch zwei Keile 25 ausgefüllt werden kann. Diese
Keile 25 haben die gleiche Steigung wie die Seitenwände 23. Sie werden von einer Seite her so weit eingetrieben,
bis die Feder 11 festsitzt und genau ausgerichtet ist. Nachdem die überstehenden Enden der
Keile 25 abgeschnitten sind, verhindert die an der Seitenfläche befestigte Sicherungsplatte 26 eine Lageänderung
der Keile.
Die Feder 11 ist in axialer Richtung durch die überstehenden Seitenwände 27 einer tangential verlaufenden
Nut von der Breite der Feder gesichert. Man könnte aber zur Übertragung der Schubkräfte auf die
Feder und aus der Feder in die Anschlußteile jedoch beliebige andere zur Übertragung von Schubkräften
geeignete Bauelemente, wie eingesetzte Federn, eingeriebene Paßbolzen usw., verwenden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Elektrische Maschine, insbesondere elektrische Schlupfkupplung, bei welcher der sich dehnende
Ring des Ständerblechpaketes bzw. Läuferjoches über mehrere austauschbare, ein geschlossenes
Polygon bildende, radial nachgiebige und tangential am Ring angeordnete Federn lösbar mit
der Tragkonstruktion des Ständers bzw. Läufers derart verbunden ist, daß jeweils die äußeren Enden
der Federn an der Tragkonstruktion liegen und der als Festpunkt ausgebildete Befestigungspunkt des sich dehnenden Ringes in der Mitte der
Feder liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Federn (11) angenähert dem
Radius des Kreises entspricht, auf dem ihre Befestigungspunkte liegen, und daß von den Befestigungspunkten
der Federn (11) an der Tragkonstruktion (9, 10) einer festgelegt und der andere gleitend bzw. elastisch nachgiebig ausgeführt ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (11) an den
als Festpunkt ausgebildeten Befestigungspunkten in Maschinenachsrichtung verlaufende paßfederartige
Ansätze (13) tragen, die in entsprechend eingearbeitete Nuten (14) der gegenüberstehenden
Teile eingreifen.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Befestigungspunkten am Ring (6,8) bzw. an der Tragkonstruktion
(9,10) in tangentialer Richtung verlaufende Nuten (16) angeordnet sind, die der Breite der Feder
(11) entsprechen.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Befestigungspunkt
der Feder (11) durch Keile (25) ausrichtbar ist.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei oder mehrere
oder alle Federn (11) miteinander verbunden sind.
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (11) eine
radiale Vorspannung besitzen und im kalten Zustand der Maschine bei Stillstand radial zur Welle
(2,3) vorgebogen sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES0107611 | 1966-12-27 | ||
DES0107611 | 1966-12-27 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1563038A1 DE1563038A1 (de) | 1970-10-29 |
DE1563038B2 DE1563038B2 (de) | 1972-08-24 |
DE1563038C true DE1563038C (de) | 1973-03-22 |
Family
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