DE584995C - Laeufer fuer elektrische Maschinen mit auch ueber die Stirnseiten des Laeuferkoerpers verlaufenden Wicklungsnuten und angeflanschten Wellenstuempfen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
27. SEPTEMBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M584995 KLASSE 2Id¹ GRUPPE

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Februar 1931 ab

Es sind Läufer für elektrische Maschinen bekannt, bei denen Teile der Wicklung über die Stirnseiten des Läuferkörpers verlaufen. Bei solchen Läufern sind in der Regel an den Stirnflächen Wellenstümpfe angeflanscht. Hierbei begegnet die Anordnung der Befestigungsbolzen für die Wellenflansche insofern gewissen Schwierigkeiten, als es nicht ohne weiteres angängig ist, diese Bolzen möglichst gleichmäßig um den Umfang herum zu verteilen, weil dieselben im Bereiche der über die Stirnseiten verlaufenden Wicklungsteile bisher nur unter Preisgabe vom Wicklungsraum gebracht werden konnten.

Eine bekannte Konstruktion kommt der gestellten Aufgabe sehr nahe, indem dort die Befestigungsbolzen im Bereiche der die Stirnseiten überquerenden Wicklungsteile zum Teil in die die. Stirnnuten seitlich begrenzenden Zähne des Läuferkörpers, zum Teil in die die Stirnnuten nach außen abschließenden Nutenverschlüsse eingreifen.

Aber auch dieser Ausführung haften gewisse Schwierigkeiten hauptsächlich werkstattechnischer Art an, deren Beseitigung wünschenswert erscheint.

Die Erfindung ermöglicht dies, indem sie sich die Tatsache zunutze macht, daß an den Stirnseiten am Umfang des Läuferkörpers auch im Bereiche der Wicklungsnuten infolge der starken Abrundung der Spulenecken eine ringförmig um den Läuferkörper herumlaufende Zone von Wicklungsteilen gänzlich frei bleibt und auch, als magnetischer Querschnitt nicht benötigt wird. Der Form und Ausdehnung dieser Zone entsprechend wird der Läuferkörper an jeder Stirnseite über eine gewisse axiale Länge auf kleinerem Durchmesser abgesetzt. Diese Verjüngung des Läuferdurchmessers ist indessen in ihrer axialen Ausdehnung und in ihrem Zweck grundsätzlich verschieden von der üblichen Verkleinerung des Läuferkörperdurchmessers auf ein relativ kurzes Stück an den Stirnseiten, um hierdurch lediglich Zentrierleisten für die Wellenstümpfe zu schaffen. Über jenen abgesetzten Teil des Läuferkörpers greift erfindungsgemäß entweder der Wellenflansch unmittelbar mit einem ring- oder krempenförmigen Teil über und wird dort mit an sich bekannten Mitteln befestigt, oder es wird auf dem abgesetzten Teil des Läuferkörpers ein besonderer mit dem Wellenflansch nicht zusammenhängender Zwischenring befestigt, der als Bindeglied zwischen Läuferkörper und Wellenflansch die Aufgabe hat, die Befestigungsmittel für letzteren aufzunehmen.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Theodor Saehrig in Berlin.

Diese Anordnungen bieten den Vorteil, daß die Befestigungsmittel des Wellenflansches in einer für die Unterbringung von Wicklungsteilen und als magnetischer Ouerschnitt ohnehin nicht benötigten ringförmigen Zone des Läuferkörpers angeordnet sind, so daß sie dort weder wertvollen Raum beanspruchen, noch sonstwie störend in den Aufbau des Läufers eingreifen,
ίο An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen beschrieben werden. Die Abb. i, 2, 3, 5, 7, 9, 11, 15 und 17 stellen an verschiedenen Ausführungsbeispielen Längsschnitte durch die an einer Stirnseite gelegenen Teile eines Läufers dar, und zwar zeigt die obere Hälfte dieser Abbildungen einen Schnitt durch die Polmitte nach der Schnittlinie A-B, während die untere Hälfte einen Schnitt durch die neutrale Zone darstellt, derart, daß die Schnittlinie C-D zwischen dem mittelsten Läuferzahn und der innersten Spule hindurchgeht, so daß letztere freigelegt ist.

Abb. 4 stellt die Stirnseite des Läuferkörpers nach Abb. 2 in der Ansicht vor der Befestigung des Wellenflansches nach Abb. 1 dar. Auf der rechten Seite ist ein Teil ausgebrochen gedacht, um die Lage der Wicklung in den Axialnuten und ihre Befestigung durch die Nutenverschlußkeile zu zeigen.

Die Abb. 8, 10, 12 und 16 zeigen Querschnitte durch diese Anordnungen nach der Schnittlinie E-F. Die Abb. 13 stellt die Art des Eingriffes des Zwischenringes in den Läuferkörper und den Wellenflansch gemäß Abb. 11 in vergrößertem Maßstabe dar. Die Abb. 6, 14 und 18 zeigen Einzelheiten anderer Ausführungsbeispiele.

Die Abb. 1 bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel vor und nach der Vereinigung des Wellenflansches mit dem Läuferkörper. Abb. 2 stellt dabei in der oberen Hälfte eine Längsansicht des Läuferkörpers, in der unteren Hälfte einen Längsschnitt nach der Schnittlinie A-B der Abb. 4 dar. In den Abbildungen ist mit 1 der Läuferkörper, mit 2 die als Parallelnuten ausgeführten axialen Wicklungsnuten am Umfang des Läuferkörpers und mit 2' die über die Stirnseiten des Läuferkörpers geführten Stirnnuten bezeichnet. Die Nuten sind seitlich begrenzt durch die Läuferzähne 3 bzw. 3', wie dies die der Deutlichkeit halber von Wicklung frei gelassenen Nuten erkennen lassen. Die Form der Nuten ergibt sich insbesondere aus den Abb. 3 und 4. In die Nuten ist die Wicklung 4 eingebettet und mittels der Nutenverschlußkeile 5 bzw. S' in ihrer Lage gesichert, wobei zum Schütze der Isolation der Wicklung metallische Beilagen 6 bzw. 6' unter die Nutenverschlußkeile gelegt sind.

Abb. 2 zeigt ferner, wie der Läuferkörper am äußeren Umfang der Stirnseiten auf einen kleineren Durchmesser abgesetzt ist.

Über diesen abgesetzten Teil des Läuferkörpers greift ein ring- oder krempenförmiger Teil 7 des Wellenflansches 8. Zur Befestigung des Wellenflansches ist dieser Teil 7 wie eine Überwürfmutter mit Schraubengewinde versehen, das mit entsprechendem Gewinde auf dem abgesetzten Teil des Läuferkörper in Eingriff steht. Abb. 3 zeigt Läuferkörper und Wellenflansch im fertig zusammengeschraubten Zustande. Nach dem Zusammenschrauben wird der Wellenflansch gegen unbeabsichtigtes Lockern in irgendeiner bekannten Weise gesichert. Es kann dies beispielsweise, wie die Abb. 3 und 4 zeigen, mittels Wurmschrauben 9 geschehen, die zu mehreren um den Umfang herum verteilt sein können und zur Hälfte in den Läuferkörper, zur Hälfte in den Teil 7 des Wellenflansches eingreifen.

Statt den ringförmigen Teil 7 mit dem Wellenflansch 8 aus einem Stück herzustellen, kann man ihn auch gemäß Abb. 6 als gesonderten Ring ausbilden, ihn auf den auf kleineren Durchmesser abgesetzten Teil des Läuferkörpers aufschrauben und dann den Wellenflansch 8 mittels gesonderter Befestigungsorgane, beispielsweise Schraubenbolzen 9' bzw. 9", an ihn befestigen. Abb. S zeigt den Zusammenbau der Teile. Wie diese Abbildung erkennen läßt, durchdringen im Bereiche der Magnetpole die Befestigungsbolzen 9' den Ring 7 und finden ihr Muttergewinde im Magnetkörper i. Dann wird eine anderweitige Sicherung des Ringes 7 gegen Lockern durch Wurmschrauben o. dgl. überflüssig. Im Bereiche der neutralen Zone dagegen greifen die Befestigungsbolzen 9" nur in den Ring 7 ein. Abb. 6 zeigt den Ring mit seinen Bohrungen für die Befestigungsbolzen 9', 9" herausgezeichnet.

Die Befestigung des Ringes 7 auf dem Läuferkörper kann aber auch auf verschiedene andere Weise erfolgen, beispielsweise durch Aufschrumpfen, mittels Eingriffs von zahn- oder klauenartigen Vorsprüngen, Schwalbenschwänzen, bajonettverschlußartigen Organen sowie mittels Schraubenbolzen oder gleichwertiger Befestigungsmittel.

Um dem Ring 7 in Richtung der Läuferachse eine möglichst große Breite geben zu können, indem man ihn möglichst dicht an die Spulenecke heranrückt, kann die der Spulenecke zugekehrte innere Kante des Ringes abgeschrägt sein, wie dies in den Abb. 7, 9, Ii und 13 dargestellt ist.

Die Abb. 7 und 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Ring 7 durch Aufschrumpfen auf den auf kleineren Durch-

messer abgesetzten Teil des Läuferkörpers befestigt ist. An dem Ring ist der Wellenflansch 8 mittels der Befestigungsbolzen 9' und 9" angeschraubt. Es ist einleuchtend, daß infolge der vollkommen geschlossenen Form des Ringes 7 die Zahl und die Verteilung der Befestigungsbolzen eine ganz beliebige, also auch um den ganzen Umfang herum vollkommen gleichmäßige sein kann.

ίο Wie bei der Anordnung nach Abb. 5 durchdringen die im Bereiche der Magnetpole sitzenden Bolzen den Ring 7 bis in den Läuferkern i, während die im Bereiche der Wick-, lungsnuten sitzenden Bolzen 9" nur im Ring 7 ihren Halt finden. Durch besondere Maßnahmen kann der Ring 7 auch gegen Verdrehen in der Umfangsrichtung gesichert werden. Die Abb. 9 und 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel solcher Sicherung. Dort besitzt der Ring im -Bereiche der Magnetpole Vorsprünge io, die in entsprechende Ausnehmungen des Ringsitzes des Läuferkörpers passen. Da in diesen Abbildungen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Abbildungen versehen sind, erübrigt sich ein Eingehen im einzelnen auf dieselben. Zwischen dem Ring und den Ecken der Spulen verbleiben kleine Zwischenräume. Wo diese störend wirken, können sie mit Füllstücken 11 aus Leichtmetall, Holz oder geeignetem Isoliermaterial ausgefüllt werden.

In gewissen Fällen kann es erwünscht sein,

den Ring 7 statt durch Aufschrumpfen auf andere Weise mit dem Läuferkörper und dem Wellenflansch zu verbinden. Die Abb. 11, . 12 und 13 zeigen ein Ausführungsbeispiel für eine solche Befestigungsweise. Hier ist der Ring 7 an seinen mit dem Läuferkörper 1 und dem Wellenflansch 8 in Berührung stehenden Flanken mit kreisförmig gestalteten Rillen, beispielsweise von der in Abb. 13 in vergrößertem Maßstab dargestellten Querschnittsform ausgestattet. Diese Rillen greifen in entsprechend geformte Rillen in den Stirnflächen des Läuferkörpers 1 und des Wellenflansches 8 ein. Die Anordnung der Befestigungsbolzen ist hier dieselbe wie in den bisherigen Abbildungen, d. h. die Bolzen 9' durchdringen an den Magnetpolen den Ring und finden ihr Muttergewinde in dem massiven Läuferkörper 1, in den neutralen Zonen dagegen greifen die Bolzen 9" nur in den Ring" 7 ein.

Trotzdem bei der Anordnung nach den Abb. 11 bis 13 das Aufschrumpfen des Ringes wegen des genauen Einpassens der Rillen • in den drei Teilen nicht durchführbar ist, läßt der Eingriff der im Querschnitt sägezahnartigen Rillen eine gegenseitige Ver-Schiebung der drei Teile nicht zu, und letztere haben unter der Wirkung der Fliehkraft praktisch gleich große Dehnung, so daß der gute Eingriff auch bei der Betriebsdrehzahl und selbst bei gelegentlichen Übertouren erhalten bleibt. Die Querschnittsform der RiI-len kann'auch eine andere als die in Abb. 13 dargestellte sägezahnartige sein, beispielsweise rechteckig, schraubengangartig o. dgl. Man kann auch, w© dies zweckmäßig erscheint, diese Befestigungsweise mit derjenigen nach den Abb. 1 bis 6 zugleich anwenden.

Da bei Anordnungen dieser Art die Rillen in axialer Richtung den vollen tragenden Querschnitt des Ringes um einen wenn auch nicht erheblichen Betrag verkleinern, wird man danach streben, den Ring in axialer Richtung möglichst breit zu machen. Zu diesem Zwecke ist in Abb. 11 einerseits die innere, der Ecke der Spule benachbarte Kante des Ringes 7 in der bereits erwähnten Weise abgeschrägt. Andererseits kann man, wie aus Abb. 11 zu erkennen ist, die Ecke der Spule statt rund polygonal ausführen, wodurch man" den Ring noch etwas mehr verbreitern kann.

Statt der in den Abb. 9 bis 13 dargestellten als Mitnehmer dienenden Vorsprünge 10 kann man auch, wie Abb. 14 zeigt, in entsprechende Nuten des Ringes 7 einerseits und des Läuferkörpers 1 und des Wellenflansches 8 andererseits in Form der bekannten Federkeile ausgebildete Mitnehmerstücke 12 einpassen.

Die Abb. 15 und 16 zeigen noch eine andere Befestigung des Ringes 7, sowohl gegen Verdrehung in der Umfangsrichtung als auch gegen axiale Verschiebung. Es sind dort nämlich im Gebiete der Magnetpole radial durch den Ring 7 in den Läuferkörper 1 eindringende Schraubenbolzen 13 vorgesehen. Die Anordnung der Schraubenbolzen 9' und 9" bleibt jedoch, wie die Abb. 15 und 16 zeigen, zweckmäßig hiervon unberührt.

Bei allen Ausführungsbeispielen wird man durch zweckmäßige konstruktive Durchbildung sowie durch Benutzung von nicht oder wenig magnetisierbarem Werkstoff für die Ringe 7 und den Wellenflansch 8 dafür sorgen, daß diese Teile nicht einen erheblichen magnetischen Nebenschluß zu dem Nutzfeld bilden. Zweckmäßig kann man die Ringe 7 no um ein angemessenes Stück über die Stirnfläche des abgesetzten Teiles des Läuferkörpers herausstehen lassen.

Während die in den Nuten 2 am Läuferumfang eingebetteten Wicklungsteile 4 wenigstens von dem vom Kühlmittel umspülten Läuferumfang her gekühlt werden, sind die in den Stirnnuten 2' eingebetteten Wicklungsteile ohne Kühlung. Eine solche kann gemäß einem weiteren in Abb. 17 und 18 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung leicht hergestellt werden, indem man den Wellen-

flansch 8 mit Bohrungen 14 und 15 ausstattet und in der Berührungsfläche des Wellenflansches mit dem Ring 7 ventilatorflügelartig wirkende, zweckmäßig gekrümmte Austrirtskanäle 17 für das Kühlmittel anordnet. Letzteres tritt dann gemäß den eingezeichneten Pfeilen durch die Kanäle 14 und 15, verteilt sich über den Stirnraum 16 und entweicht schließlich durch die gekrümmten Kanäle 17 nach außen, wobei der innere gekrümmte Pfeil die Drehrichtung angibt.

Die in der Zeichnung dargestellten und beschriebenen Anordnungen sind nur einige Ausführungsbeispiele, die in den Einzelheiten mannigfache Abänderungen zulassen, ohne daß durch solche Abweichungen am Wesen der Erfindung etwas geändert wird.

Claims (10)

Patentansprüche: 20

1. Läufer für elektrische Maschinen mit auch über die Stirnseiten des Läuferkörpers verlaufenden Wicklungsnuten und angeflanschten Wellenstümpfen, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuferkörper an jeder Stirnseite im Durchmesser so weit verkleinert ist, als es die Abrundung der Ecken der Wicklungsspulen zuläßt und an diesen abgesetzten Teilen des Läuferkörpers die Wellenflansche entweder unmittelbar mittels mit ihnen aus einem Stück bestehender ringförmig übergreifender Teile von kräftigem Querschnitt oder mittelbar mittels gesondert aufge-

setzter kräftiger Zwischenringe so befestigt sind,· daß diese Befestigungsmittel die axiale Länge des Läuferkörpers nicht vergrößern.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf kleineren Durchmesser abgesetzten Teile des Läuferkörpers mit grobem Außengewinde versehen sind und die übergreifenden mit entsprechendem Innengewinde versehenen ringförmigen Teile der Wellenflansche als Mutter über die abgesetzten Teile geschraubt sind.

3. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesondert aufgesetzten Zwischenringe mit Innengewinde versehen und auf die Außengewinde besitzenden abgesetzten Teile des Läuferkörpers als Muttern aufgeschraubt sind.

4. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenringe auf den abgesetzten Teilen des Läuferkörpers aufgeschrumpft sind.

5. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenringe mit konzentrischen Rillen versehen sind, die mit entsprechenden Rillen im Läuferkörper und im Wellenflansch in Eingriff stehen,

6. Läufer nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenflansche mittels axialer Schraubenbolzen an den Zwischenringen befestigt sind.

7. Läufer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Befestigungsbolzen für die Wellenflansche nur im Bereiche der Wicklungsnuten mit ihrem Gewinde in die Zwischenringe eingreifen, während sie im Bereich der magnetischen Pole durch die Zwischenringe hindurchgeführt und in die Polkerne eingeschraubt sind.

8. Läufer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenringe im Bereiche der Magnetpole auf diesen durch radial in den Läuferkörper geschraubte Bolzen, die Wellenflansche aber rund um· den Umfang herum durch axiale Bolzen befestigt sind, von denen die im Bereiche der Magnetpole befindlichen gegebenenfalls durch die Zwischenringe bis in den Läuferkörper eindringen.

9. Läufer nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenringe und gegebenenfalls auch der Läuferkörper und die Wellenflansche mit Einrichtungen zur Aufnahme von Tangentialkräften ausgestattet sind.

10. Läufer nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den WeI-lenflanschen, den Zwischenringen oder in beiden Teilen ventilatorartig wirkende Kanäle ausgespart sind, welche durch Bohrungen im Wellenstumpf Kühlluft für den Läufer ansaugen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen