DE4109814A1

DE4109814A1 - Staender fuer eine elektrische maschine

Info

Publication number: DE4109814A1
Application number: DE19914109814
Authority: DE
Inventors: Egon Dipl Ing Mohrmann
Original assignee: Lloyd Dynamowerke GmbH
Current assignee: Lloyd Dynamowerke GmbH
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1992-10-01
Also published as: DE4109814C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Ständer mit Ständergehäuse und Blechpaket für elektrische Maschine.

Ein derartiger Ständer ist in dem "Taschenbuch der Technischen Akustik", herausgegeben von M. Heckl und A. Müller, Springer-Verlag, 1975, Seiten 168/169, dargestellt und beschrieben. Die Ständer sind bezüglich der Schallentstehung bei rotierenden elektrischen Maschinen von besonderer Bedeutung. Die Ständer bestehen hauptsächlich aus Bauelementen, deren Gestalt ring-, bogen- oder zylinderförmig sind. Allerdings sind diese Bauelemente meist keine einfachen, schlanken Ringe oder dünnen Zylinder. Ihre Zentrallinie ist kein exakter Kreis und ihre Querschnittsform ist in der Regel kompliziert.

Die Schallentstehung bei rotierenden elektrischen Maschinen hat in der Regel mehrere, gleichzeitig vorhandene Ursachen, nämlich aerodynamische Geräusche, magnetische Geräusche, Lagergeräusche und Bürstengeräusche. Bei Maschinen, die aus statischen Umrichtern gespeist werden, sind zudem die magnetischen Geräusche verstärkt, weil die Ströme und Spannungen einen hohen Oberwellengehalt aufweisen.

Der von einer elektrischen Maschine ausgehende Körperschall hat seine Ursache insbesondere im Blechpaket des Ständergehäuses und wird über die äußeren Bauteile der Maschine abgestrahlt. Bei den bisher üblichen Bauarten der Ständergehäuse erfolgt eine verhältnismäßig intensive Übertragung des Körperschalls an die Gehäuseoberfläche, z. B. durch Rippen, an denen sich das Blechpaket abstützt. Auch Stützwangen können eine Körperschallbrücke zwischen dem Blechpaket und der Oberfläche des Ständergehäuses bilden. Zur Reduzierung der Abstrahlung des Körperschalls werden z. B. die gesamte Maschine oder besonders stark schwingende Maschinenoberflächen mit einer Kapselung versehen. Diese Maßnahmen erhöhen jedoch nicht nur die Herstellungskosten, sondern behindern die Zugänglichkeit der elektrischen Maschine bei der Montage oder Wartung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ständer mit Ständergehäuse und Blechpaket für eine elektrische Maschine verfügbar zu machen, bei der die von dem Blechpaket ausgehenden Radialschwingungen mindestens im Frequenzbereich des störenden Körperschalls so stark abgedämpft sind, daß sie nicht an die Maschinenoberfläche übertragen werden und damit eine Kapselung der Maschine entfällt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der tragende Teil des Ständergehäuses ein Rohr aufweist, auf dessen Innenseite über einen Blechpaketsitz das Blechpaket befestigt ist und daß die Rohrwandung auf ihrem Umfang verteilte Durchbrüche aufweist.

Insbesondere durch die Ausbildung des Ständergehäuses wird primär eine Übertragung der in dem Blechpaket entstehenden Schwingungen nach außen stark gedämpft, da die freiliegende Rohrwandung nicht mit schallabstrahlenden Konstruktionsteilen in Verbindung steht. Die Übertragung des Körperschalls von dem Blechpaket zur Maschinenoberfläche läßt sich durch eine geeignete konstruktive Ausbildung des Rohres vermindern. Die Maschinenoberfläche wird von einer nicht tragenden, die Rohrwandung mindestens teilweise umschließenden Wandung gebildet, die nur an wenigen Stellen schalldämpfend mit dem tragenden Teil des Ständergehäuses in Verbindung steht. Die Vorteile des Ständers lassen sich insbesondere bei elektrischen Maschinen zur Geltung bringen, die aus statischen Umrichtern gespeist werden und stark oberwellenhaltige Ströme und Spannungen aufweisen. Besonders vorteilhaft wiederum ist die Verwendung eines Ständers bei einer elektrischen Drehfeldmaschine, deren Achshöhe oberhalb 40 cm liegt, da bei derartigen Maschinen die Kosten für die Kapselung besonders hoch sind.

Das Wesen der Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

In der Figur ist der Ständer in schematischer Darstellung als Explosionszeichnung dargestellt. Das den Läufer aufnehmende Rohr 2 ist mit über seinen Umfang verteilten Durchbrüchen 3 versehen. Die Durchbrüche dienen im wesentlichen als Luftdurchtritt und damit zur Wärmeabfuhr der im Inneren der Maschine entstehenden Verlustwärme. Auf der Innenseite des Rohrs 2 sind Blechpaketsitze 7 für das nicht dargestellte Blechpaket vorgesehen. An seinen beiden Stirnseiten ist das Rohr 2 mit Stützwänden 4 verbunden. Ferner sind Fußleisten 9 und Längsträger 10 vorgesehen, die zusammen mit den beiden Stützwänden eine nach vier Seiten offene, tragende Gehäusestruktur und zusammen mit dem Rohr 2 den tragenden Teil des Ständergehäuses bilden. Über die Fußleisten 9 kann die Maschine in einem Fundament verankert werden.

Das Rohr 2 ist vorteilhaft konstruktiv derart ausgebildet, daß die radiale Biegefestigkeit mindestens zwischen dem Blechpaketsitz 7 und den Stützwänden 4 möglichst gering ist, während die Torsionssteifigkeit und Torsionsfestigkeit für alle auftretenden Betriebsfälle ausreichend hoch ist. Eine derartige Ausbildung des Rohrs 2 ist über seine Wandstärke und die Ausgestaltung der Durchbrüche 3 möglich. Es ergibt sich somit eine verwindungssteife Gehäusestruktur, welche den Körperschall des Blechpaketes auf dem Weg zur Maschinenoberfläche erheblich abdämpft.

Die äußere Gehäusewandung der Maschine wird durch nicht tragende Wände 5 gebildet, die bevorzugt aus schalldämpfendem Material bestehen und unter Vermeidung von Schallbrücken mit der Gehäusestruktur I verbunden sind. Die Wände 5 dienen zur Luftführung im Inneren des Ständergehäuses und tragen durch ihre Materialauswahl und die Art ihrer Befestigung zu einer weiteren Schalldämpfung bei. Im Inneren der Gehäusestruktur 1 sind ferner Luftführungswände 6 vorgesehen. Diese Luftführungswände sind gegen die nicht tragenden Wände 5 gegen Luftdurchtritt körperschallisolierend abgedichtet. An den Stützwänden 4 sind in bekannter Weise noch Lagerschilde für den Läufer vorzusehen.

Zur Ableitung der Verlustwärme ist auf einer Seite der Gehäusestruktur 1 ein Kühlergehäuse aufgesetzt, das alternativ entweder als Luft-Luft-Wärmetauscher 11 oder Luft-Wasser- Wärmetauscher 8 ausgebildet sein kann und schwingelastisch mit der Gehäusestruktur 1 verbunden ist. Anstelle des Kühlergehäuses kann in bekannter Weise auch eine Anordnung für den Lufteintritt und Luftaustritt der Umgebungsluft vorgesehen werden, wobei gegebenenfalls Filter und/oder Kulissenschalldämpfer aufgesetzt werden. Klemmenkästen 12 werden bevorzugt an den nichttragenden Wänden 5 befestigt, deren schalldämpfender Werkstoff geeignet sein muß, die Schutzart der elektrischen Maschine sicherzustellen. Wie bereits erwähnt, hat die Ausbildung des Ständers besondere Bedeutung bei der Körperschalldämpfung von stromrichtergespeisten Maschinen, da infolge variabler Speisefrequenzen Resonanzschwingungen des Blechpaketes kaum vermeidbar sind.

Claims

Bezugszeichenliste 1 Gehäusestruktur
2 Rohr
3 Durchbrüche
4 Stützwände
5 nichttragende Wände
6 Luftführungswände
7 Blechpaketsitz
8 Kühler mit Luft-Wasser-Wärmetauscher
9 Fußleisten
10 Längsträger
11 Kühlergehäuse mit Luft-Luft-Wärmetauscher
12 Klemmenkasten

1. Ständer mit Ständergehäuse und Blechpaket für eine elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß der tragende Teil des Ständergehäuses ein Rohr (2) aufweist, auf dessen Innenseite über einen Blechpaketsitz (7) das Blechpaket befestigt ist und daß die Rohrwandung auf ihrem Umschlag verteilte Durchbrüche (3) aufweist.

2. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandung des Rohrs (2) mindestens teilweise von einer nichttragenden Wandung des Ständergehäuses umgeben ist.

3. Ständer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) an seinen beiden stirnseitigen Enden mit Stützwänden (4) verbunden ist.

4. Ständer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwände (4) rechteckförmig ausgebildet sind und einen kreisförmigen, dem Rohrdurchmesser angepaßten Ausschnitt aufweisen.

5. Ständer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwände (4) mittels Fußleisten (9) miteinander verbunden sind.

6. Ständer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwände (4) auf ihrer den Fußleisten (9) abgewandten Seite über Längsträger (10) miteinander verbunden sind, so daß die Kanten der Stützwände (4), die Fußleisten (9) und die Längsträger (Fig.10) eine kastenförmige, nach vier Seiten offene Gehäusestruktur (11) und diese mit dem Rohr (2) das tragende Teil des Ständergehäuses bilden.

7. Ständer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine offene Seite der kastenförmigen Gehäusestruktur (1) mit einer nichttragenden Wand (5) abgedeckt ist.

8. Ständer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite der Gehäusestruktur (1) mit einem Kühler (8; 11) in Verbindung steht.

9. Ständer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusestruktur (1) zwischen den beiden Stützwänden (4) und etwa parallel zu diesen verlaufend außerhalb des Rohres (2) Luftführungswände (6) aufweist.

10. Ständer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungswände (6) schalldämpfend gegenüber den nichttragenden Wänden (5) abgedichtet sind.

11. Ständer nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkästen (12) der Maschine an den äußersten Wänden (5) befestigt sind.

12. Ständer nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die nichttragenden Wände (5) aus schalldämpfendem Material bestehen.

13. Ständer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die nichttragenden Wände (5) unter Zwischenlage schalldämpfender Materialien mit der Gehäusestruktur (1) des Ständergehäuses verbunden sind.

14. Ständer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) mindestens in dem Bereich zwischen dem Blechpaketsitz (7) und den Stützwänden (4) in radialer Richtung biegeweich und in tangentialer Richtung torsionssteif ausgebildet sind.

15. Ständer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch seine Verwendung bei einer elektrischen Drehfeldmaschine.

16. Ständer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfeldmaschine eine Achshöhe von mehr als 40 cm aufweist.