DE700030C - Elektrische Wechselstrommaschine mit einem polygonfoermigen Staenderblechpaket - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
11. DEZEMBER 1940

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JHS 700 KLASSE 2Id¹ GRUPPE

S113387

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. März 1934 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 14. November 1940

Bekanntlich wird bei elektrischen Wechselstrommaschinen, namentlich bei gehäuselosen Maschinen, häufig ein polygonförmig ausgebildetes Ständerblechpaket verwendet, das mittels durch seine Ecken hindurchgeführter und mit den Lagerschilden ein starres Gerippe bildender Tragbolzen aufgehängt ist. Nach der Erfindung werden für derartige Ständerblechpakete Bleche benutzt, die einen dreieckigen Umriß besitzen. Dadurch ergibt sich eine Reihe nicht unerheblicher Vorteile. An den Ecken der dreieckigen Bleche ist besonders viel Platz vorhanden für die Unterbringung der Bolzen, die zusammen mit den Lagerschilden das Maschinengerippe bilden.

Dieser Umstand fällt bei Maschinen, bei

denen ein eigenes Gehäuse nicht vorhanden ist und das Eisenblechpaket nur innerhalb eines aus Haltebolzen und den Lagerschilden bestehenden Gerippes eingespannt ist, besonders ins Gewicht. In einem derartigen Fall muß nämlich die Summe der Widerstandsmomente der Haltebolzen dem Widerstandsmoment entsprechen, welches in anderen Fällen das zylinderförmige, starre Maschinengehäuse besitzt. Gibt man beispielsweise den Blechen wie bei den meisten bisher bekannten Ausführungsformen den Querschnitt eines Vierecks oder Sechsecks, so kann trotz der in diesem Fall größeren Anzahl von Haltebolzen kein so großes Widerstandsmoment derselben in bezug auf die Welle erzielt werden, weil die Haltebolzen nur einen verhältnismäßig geringen Durchmesser haben können. Werden dagegen· die Bleche der Maschine nach der Erfindung mit einem dreieckigen Profil ausgeführt, so ergibt sich ein wesentlich größerer Durchmesser der Haltebolzen, wodurch eine ganz bedeutende Erhöhung des Widerstandsmomentes bedingt ist, weil dieses nicht linear mit dem Durchmesser, sondern mit der dritten Potenz des Durchmessers ansteigt. Ferner wird die Kühlfläche bei einem nach der Erfindung ausgebildeten Ständer besonders groß. Dies ergibt sich eindeutig auf Grund einer einfachen Überlegung:

Man geht von einem Kreis mit dem Durchmesser el aus, dem im Sinne eines häufig benutzten bekannten Blechqucrschnittes ein Quadrat und im Sinne des Blechqucrschnittes nach der Erfindung ein Dreieck umschrieben ist. Die Länge des Ständcrblcchpaketcs sei mit / bezeichnet. Die Abkühlungsoberiläche setzt sich nun sowohl für den dreieckigen

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

Dipl.-Ing. Dr. Josef Bohmann in Feucht.

als auch für den quadratischen Blechquerschnitt aus den beiden Stirnflächen und den Seitenflächen des Ständerblechpaketes zusammen, wobei von den beiden Stirnflächen die Ankeröffnung abzuziehen ist. Da jedoch diese Öffnung sowohl für den dreieckigen als auch für den quadratischen Querschnitt gleich groß ist, soll diese Öffnung im folgenden unberücksichtigt bleiben.

to Die Seitenlänge und die\Höhe des Dreiecks lassen sich nach bekannten Regeln aus dem Durchmesser^ errechnen. Die DreieckshöheIi ergibt sich zu:

Die Seitenlanges zu:

S=VJ.

Für den Ständer quadratischen Querschnitts errechnet sich die Gesamtoberfiäche zu:

2d-

= zd (d

Die Gesamtoberfläche des Ständers dreieckigen Querschnitts beträgt:

Die Gesamtoberfläche des Ständers dreieckigen Querschnitts zur Gesamtoberfläche des Ständers quadratischen Querschnitts verhält sich also wie:

3 V 3

■ = i,3.

d.h. mit anderen Worten, die Oberfläche des Ständers dreieckigen Querschnitts ist um 3 ο 0/0 größer als die Oberfläche des Ständers quadratischen Querschnitts. Die Abkühlung erfährt also, wie erwähnt, eine wesentliche Verbesserung. Allerdings ist auch der Blechaufwand um 300/0 größer, jedoch fällt dieses nicht ins Gewicht, da ja die Blechkosten den geringsten Anteil der Gesamtkosten für die Herstellung einer Maschine ausmachen.

Bezüglich der magnetischen Verhältnisse ist zu erwähnen, daß bei der Ausbildung der Blechlamellen nach der Erfindung der kleinste Querschnitt für den Durchgang der Kraftlinien ebenso groß gehalten werden kann wie bei Maschinen mit quadratischen Blechlamcllcn. Die Verhältnisse werden sogar bei dreieckigen Lamellen bedeutend günstiger, weil die größeren Lappen an den Ecken des Dreiecks eine größere Entlastung bringen als die Lappen an den Ecken des Vierecks. Der kleinste Querschnitt bei dreieckigen Blechen kann also mit Rücksicht auf die größere Entlastung an den Ecken sogar kleiner gehalten werden als bei viereckigen Blechen, so daß also der Mehraufwand an Blechmaterial gegenüber Maschinen mit viereckigen Ständerblechen herabgesetzt werden kann.

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden:

Fig. ι zeigt einen Schnitt, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Maschine.

ι bedeutet das Ständereisenpaket, das aus dreieckigen Blechen 2 besteht, welche auf kräftige Bolzen oder Rohre 3 aufgereiht sind. Die Rohre 3 liegen in Löchern 4 des Blechpaketes, welche sich in den Ecken der Bleche des Ständereisens befinden. Um die Ausbildung von Wirbelströmen in den Bolzen 3 zu verhindern, sind die Bleche zwischen den Löchern 4 und den Außenkanten an einer Stelle geschlitzt, damit sich kein Magnetfeld um die Bolzen 3 schließen kann. Die Eisenbleche 2 werden zwischen einem aufgeschweißten Ring 5 und einem Springring 6, der in eine Nut eingreift, auf den Bolzen 3 zusammengehalten. 'An ihren Enden sind die Bolzen 3 mit den Lagerschilden 7 und 8 verschweißt. 9 und 10 sind die Lagerbrillen bzw. -träger, welche in bekannter Weise durch Schrauben an den Lagerschilden 7, 8 befestigt werden können.

Zwecks Aufhängens der Maschine im Schwerpunkt kann das Eisenblechpaket in seinem mittleren Teil mit einer Aussparung 11 versehen sein, welche das obere Rohr 3 derart freigibt, daß um dieses eine Kette o. dgl. geschlungen werden kann. Es ist aber auch möglich, innerhalb der Aussparung 11 eine bekannte Aufhängeöse 12 an dem Bolzen 3 anzubringen. Die Maschinenfüße 13 zur Befestigung der Maschine sind in bekannter Weise an den Lagerschilden befestigt.

Einzelheiten der beschriebenen Maschine können selbstverständlich abgeändert werden. Mit Vorteil können beispielsweise die Bleche so aufgeschichtet oder ausgebildet werden, daß an den Außenflächen des Ständcrblcchpaketes Kühlrippen entstehen. Dabei kann man Bleche von verschiedenen Abmessungen verwenden. Es ist jedoch, wie in Fig. 3 und 4 angedeutet ist, auch möglich, Bleche von der >io gleichen Form zu verwenden, bei denen aber die Läuferbohrung und die Bohrungen für die Haltebolzen versetzt sind. Die einzelnen Bleche können einzeln oder schichtweise zwci- oder dreifach versetzt oder verdreht werden.

In vielen Fällen ist es vorteilhaft, die Bleche des Ständereisenpakets in bekannter Weise an den Ecken abzurunden.

Die Lagerschilde können entweder dreieckig ausgebildet werden wie die Ständerbleche, es ist jedoch auch möglich, den Lagcrschilden eine andere, etwa viereckige odor

ähnliche bekannte Form zu geben. Dies emp-

: fiehlt sich insbesondere dann, wenn die ■ Klemmenkästen der Maschine, wie es am I vorteilhaftesten ist, in bekannter Weise an · den Lagerschilden angeordnet werden.

Die gemäß der Erfindung ausgebildeten Maschinen können als unbelüftete Maschinen ausgeführt werden. Für eine bessere Ausnutzung empfiehlt es sich jedoch, eine künstliehe Belüftung vorzusehen. Die Belüftung kann in bekannter Weise derart erfolgen, daß, wie in Fig. ι angedeutet ist, durch an den Stirnseiten des Läufers vorgesehene Lüfterschaufeln 21 ein Luftstrom über die Stän-'5 denvickelköpfe 22 geblasen wird, der durch Öffnungen 23 in den Lagerschilden angesaugt wird. .,

Die Kühlluftführung kann aber auch in bekannter Weise derart getroffen werden, daß *o die Kühlluft über die Außenseite des Ständereisenpaketes hinweggeblasen wird. Zu diesem Zwecke ist eine Ummantelung der Maschine erforderlich, wobei der äußere Mantel mit Abstand von den Blechen so angeordnet ist, daß er Kühlkanäle einschließt. Im einfachsten Falle wird die Anordnung dann gemäß Fig. 5 und 6 ausgebildet. Die Kühlluft wird in bekannter Weise auf der einen Maschinenseite durch einen Lüfter 24 angesaugt und durch die Kanäle 25 zwischen dem Blechpaket und dem Maschinenmantel 14 hindurchgetrieben.

Selbstverständlich kann die wirksame Kühlfläche in diesem Falle dadurch vergrößert werden, daß bekannte, axial verlaufende Nuten 15, wie sie Fig. 6 zeigt, in die Bleche des Ständereisenpaketes eingearbeitet werden.

Eine andere Art der Luftführung zeigen Fig. 7 und 8, wobei durch Versetzen der Bleche gemäß Fig. 3 und 4 auf dem Umfang des Blechpaketes Kühlrippen bzw. Kanäle gebildet werden, die senkrecht zur Maschinenwelle verlaufen. In diesem Falle wird die Kühlluft, wie durch Pfeile angedeutet ist, von unten in den Schlitz zwischen dem Deckblech 16 und dem Boden angesaugt und strömt durch Kanäle 17, die in zur Maschinenwelle senkrechten Ebenen verlaufen, in einen axial verlaufenden Kanal 18 und aus diesem Kanal zu den auf beiden Seiten der Maschine angeordneten Lüftern 19. Die Maschine ist in diesem Falle nur auf zwei Seiten von Deckblechen 16 abgeschlossen. Selbstverständlich ist es auch bei dieser Maschine möglich, mit einem einzigen Lüfter für die Kühlung auszukommen. Der winkelförmig gebogene Blechmantel 16 ist bei dieser Anordnung in seinem Scheitel, wo der Kanal 18 verläuft, nach oben ausgeweitet. Der Strömungsquerschnitt für die Kühlluft kann bei dieser Anordnung dadurch vergrößert werden, daß die vorspringenden Blechteile, welche die Kühlrippen bilden, im Bereich des Kühlkanals 18 abgeschnitten werden.

Fig. 9 zeigt eine Abänderung der in Fig. 7 und S dargestellten Anordnung. Bei dieser Abänderung ist das Blechpaket allseitig von einem abnehmbaren Mantel 16 umschlossen. Der Mantel 16 ist etwa in der Mitte seiner drei Flächen mit Öffnungen oder Durchbrechungen versehen, durch die die Kühlluft.in die zwischen den Rippen liegenden Kanäle eintreten kann. Die Luft strömt dann nach ihrem Eintritt in die Ummantelung 16 in der durch Pfeile angedeuteten Art den an den Ecken liegenden Kanälen zu, durch welche sie genau wie in der in Fig. 7 gezeigten Weise einem oder zwei Lüftern zuströmt.

Fig. 10 zeigt schließlich die Ausnutzung der Lagerschildecken für die Befestigung zweier Klemmenkästen der Maschine.

Grundsätzlich kann die Erfindung bei allen Wechselstrom- und Drehstrommaschinen Anwendung finden, die einen geblätterten Ständer aufweisen. Mit Vorteil ist sie ferner bei Drehstromreglern anwendbar.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gehäuselose ein- oder mehrphasige elektrische Wechselstrommaschine mit einem polygonförmigen Ständerblechpaket, das mittels durch seine Ecken hindurchgeführter und mit den Lagerschilden ein starres Gerippe bildender Tragbolzen aufgehängt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche des Ständerblechpaketes einen dreieckigen Umriß besitzen.

2. Wechselstrommaschine nach Anspruch i, bei der die Bleche in axialer Richtung an einen Bund oder Absatz der Tragbolzen oder Tragrohre angepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche auf ihrer anderen Seite durch in Nuten der Bolzen oder Rohre (3) eingreifende Springringe (6) zusammengehalten werden.

3. Wechselstrommaschine nach Anspruch ι mit glatt durchgehender Läuferbohrung und schichtweise gegeneinander versetzten bzw. verdrehten dreieckigen Ständerblechen, deren nach außen hervorstehende Teile Kühlrippen bilden.

4. Mit einem Blechmantcl bedeckte Wechselstrommaschine nach Anspruch 3, bei der die die Kühlrippen bildenden hervorstehenden Teile der gegeneinander versetzten Ständerblcche gemeinsam mit dem Mantel (16) der Maschine senkrecht zur Maschinenachse verlaufende Kühlkanälc (17) einschließen, welche in einem an einer Ecke des Blcchpaketes liegenden,

zu einem oder zu zwei Lüftern an der Stirnseite der Maschine führenden Luftableitungskanal (18) einmünden (Fig. 81.

5. Von einem Blechmantel umschlossene Wechselstrommaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Blechmantel (16) Schlitze für den Eintritt der Kühlluft in die Kühlkanäle etwa in der Mitte der Mantelflächen vorgesehen sind (Fig. 9).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen