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Statorgehäuse für luftgekühlte elektrische Maschine - Dokument DE2948823C1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE2948823C1 07.07.1988
Titel Statorgehäuse für luftgekühlte elektrische Maschine
Anmelder Zschokke Wartmann AG, Brugg, CH
Erfinder Meier, Albert, Waltenschwil, CH
Vertreter Buschhoff, J., Dipl.-Ing.; Hennicke, A., Dipl.-Ing.; Vollbach, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 5000 Köln
DE-Anmeldedatum 01.05.1979
DE-Aktenzeichen 2948823
WO-Anmeldetag 01.05.1979
PCT-Aktenzeichen CH7900063
WO-Veröffentlichungsnummer 7901024
WO-Veröffentlichungsdatum 29.11.1979
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.07.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.07.1988
IPC-Hauptklasse H02K 15/14
IPC-Nebenklasse H02K 5/18   F16B 4/00   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Statorgehäuse für eine luftgekühlte elektrische Maschine, bestehend aus einem zum Aufsitzen auf den Statorkern bestimmten Blechmantel mit einer Mehrzahl angeformter, sich axial erstreckender, radial abragender, in Umfangsrichtung voneinander distanzierter Kühlrippen.

Ein solches Gehäuse ist bereits durch die CH-PS 92 809 bekanntgeworden. Hierbei hat sich aber gezeigt, daß der dabei verwendete Blechmantel in Achsrichtung nur unwesentlich länger als der Statorkern ausgeführt werden kann, so daß zusätzlich zum, nur der Kühlung dienenden, nicht tragenden Blechmantel axial beidseitig je ein Gehäuseteil notwendig ist.

Mit dem Aufkommen neuer Technologie, bei welcher die Gußgehäuseteile direkt durch einen verlängerten Blechkühlrippenmantel ersetzt wurden, hat dieser zusätzlich zu seiner Kühlfunktion noch teilweise oder ganz selbsttragend zu sein. Solche Ausführungen etwa gemäß CH-PS 3 37 266 oder gemäß DE-OS 22 33 860 sind zur Erreichung des notwendigen Flächenschlusses zur Wärmeableitung und Übertragung von Kräften mittels aufwendigen Schweißungen mit der Oberfläche des Statorkerns verbunden. So wird beispielsweise nach der FR-OS 21 45 704 eine Lichtbogenschweißung vorgenommen, während nach der DE-PS 15 38 727 der Blechmantel mit dem Blechpaket durch Hartlötung, Schweißung oder Nietung verbunden wird.

Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, von der Schweißtechnik wieder teilweise bzw. ganz abzurücken und auf die vorbeschriebene Einpreßtechnik zurückzukommen unter Vermeidung von deren Nachteilen und unter der Erfüllung der Forderungen nach Selbsttragefähigkeit des Statorgehäuses und einwandfreier Wärmeübertragung gleichmäßig über den gesamten Berührungsflächenbereich zwischen Kern und Gehäuse.

Dies wird nun erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die innere Mantelfläche des Blechmantels in axialer Richtung konvex ausgestaltet ist, wobei die inneren Randdurchmesser an beiden Enden des Blechmantels dem Außendurchmesser des zugeordneten Statorkerns entsprechen und der Blechmantel an beiden Enden ein Aufweiten der Randdurchmesser beim Einpressen des Statorkerns verhindernde Versteifungen aufweist.

Durch diese Maßnahmen ist es nunmehr möglich, daß dann bei eingepreßtem Statorkern im Statorgehäuse die innere Mantelfläche der zwischen den Kühlrippen liegenden Mantelpartien des Statorgehäuses derart gleichmäßig fest über ihre ganze Flächenausdehnung auf dem Statorkern aufsitzt, daß Statorgehäuse und Statorkern praktisch eine Einheit bilden, bei welcher eine optimale Wärmeübertragung gewährleistet ist und das Statorgehäuse die Forderung nach Selbsttragefähigkeit voll erfüllt.

Die konvexe Ausgestaltung des Statorgehäuses stellt dabei eine Vorspannung dar, welche beim Einpressen des Statorkerns dafür sorgt, daß ein genügender, praktisch gleichmäßig über die ganze Berührungsflächenausdehnung verteilter Anpreßdruck vom Statorgehäuse auf den Statorkern erreicht wird.

Die randnahen, ein Aufweiten der inneren Randdurchmesser des Statorgehäuses beim Einpressen des Statorkernes verhindernden Versteifungen können dabei äußere und/oder innere Stützringe sein, welche dann randnahe mit dem Blechmantel z. B. mit Schweißungen verbunden sind.

Diese Stützringe können dann Träger für die Lagerschilde der Maschine sein.

Es ist aber auch möglich, daß die Versteifungen durch randnahe Schweißverbindungen an der Basis der Kühlrippen gebildet sind.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung des erfindungsgemäßen Statorgehäuses an einer luftgekühlten elektrischen Maschine, welche sich dadurch auszeichnet, daß das Statorgehäuse auf den Statorkern so aufgepreßt ist, daß die innere Mantelfläche der zwischen den Kühlrippen liegenden Mantelpartien derart gleichmäßig fest über ihre ganze Flächenausdehnung auf dem Statorkern aufsitzt, daß Statorgehäuse und Statorkern zumindest wärme- und kräfteübertragungsmäßig angenähert eine Baueinheit bilden.

Hierbei besteht eine vorzugsweise Ausgestaltung darin, daß zwischen Statorgehäuse und Statorkern eine zusätzliche, sich axial erstreckende Keilverbindung vorgesehen ist zur Herstellung einer radialen Formschlüssigkeit.

Vorteilhaft ist es dann zudem, wenn die Maschinenfüße wenigstens teilweise durch das Statorgehäuse hindurch mit dem Statorkern verschweißt sind.

Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1a ein Statorgehäuse mit einem Stator, im Axialschnitt;

Fig. 1b getrennt ein Statorgehäuse und einen Stator, im Axialschnitt;

Fig. 2 ein Statorgehäuse mit Stützringen, im Axialschnitt;

Fig. 3 und 4 Stirnansichten von zwei unterschiedlichen Ausführungsformen von Statoranordnungen einer luftgekühlten elektrischen Maschine;

Fig. 5 ausschnittweise eine Fußkonstruktion an einer Statorgehäuse- und kernanordnung; und

Fig. 6, 7 und 8 ausschnittweise Ausführungsvarianten von Keilverbindungen zwischen einem Statorgehäuse und einem Statorkern.

Aus der Fig. 1a geht schematisch eine Anordnung eines Statorgehäuses 1 mit einem Statorkern 2 hervor, wie diese Anordnung für den Stator einer luftgekühlten elektrischen Maschine, etwa gemäß den in Fig. 3 und 4 veranschaulichten Ausführungsformen, Verwendung findet, wobei der Stator durch eine Fußkonstruktion 15 auf dem Fundament abgestützt ist. Aus den Fig. 3 und 4 geht ferner hervor, daß das Statorgehäuse 1 aus einem Blechmantel mit einer Mehrzahl angeformter, sich axial erstreckender, radial abragender und in Umfangsrichtung voneinander distanzierter Kühlrippen 6 bzw. 6&min; gebildet ist, wobei sich zwischen den Kühlrippen zur Anlage auf der Oberfläche des Statorkerns bestimmte Mantelpartien 7 bzw. 7&min; befinden, wie das im Einzelnen noch näher erläutert wird. Die Kühlrippen 6 können von offener Form (Fig. 3) oder von geschlossener (6&min;) Form (Fig. 4) sein, wie dies allgemein bekannt ist und praktiziert wird.

Für die Montage von Statorgehäuse 1 und Statorkern 2 wird letzterer in das vorgeformte Statorgehäuse 1 eingepreßt (Fig. 1b). Erfindungsgemäß ist hierfür die innere Mantelfläche 3 des Blechmantels 1 in axialer Richtung konvex ausgestaltet, wobei die inneren Randdurchmesser an beiden Enden des Blechmantels 1 dem Außendurchmesser des Statorkerns 2 entsprechen. Hierbei ist der Blechmantel 1 an beiden Enden mit nachfolgend noch näher zu bezeichnenden Versteifungen versehen, welche beim Einpressen des Statorkerns 2 in den Blechmantel 1 ein Aufweiten von dessen Randdurchmesser verhindern. Das vorgeformte Statorgehäuse 1 besitzt somit eine Vorspannung derart, daß sich beim Aufpressen die innere Mantelfläche der zwischen den Kühlrippen 6 liegenden Mantelpartien 7 absolut gleichmäßig und fest mit vorgegebenem Anpreßdruck über deren gesamte Flächenausdehnung an die Oberfläche des Statorkerns 2 anlegt, wodurch in vorgegebenem Maße die gestellten Anforderungen an Wärmeübertragungsfähigkeit und Momentaufnahme erfüllt werden. Zudem gestattet diese vorbeschriebene Technik eine De- und Wiedermontage zwischen Statorgehäuse 1 und Statorkern 2.

Die genannten Versteifungen können gemäß Fig. 1b randnahe Schweißpunkte 16 an der Basis oder über die ganze Höhe der Kühlrippen 6 sein. Gemäß Fig. 2 werden die Versteifungen durch einen äußeren Stützring 4 und einen inneren Stützring 5 gebildet, wobei natürlich auch entweder zwei äußere oder zwei innere Stützringe Verwendung finden könnten. Diese Stützringe dienen gleichzeitig als Träger der Lagerschilde der Maschine (nicht dargestellt).

Fig. 5 zeigt nun, daß zur Anbringung der Fußkonstruktion 15 zweckmäßig eine Kühlrippe am Umfang des Statorgehäuses 1 ausgelassen und dort der Maschinenfuß zweckmäßig durch das Statorgehäuse 1 hindurch mit dem Statorkern 2 verschweißt wird. Dies bildet natürlich nur eine von einer ganzen Reihe von Möglichkeiten der Ausgestaltung und Anbringung von Fußkonstruktionen.

Für größere Maschinen ist es oft zweckmäßig, zwischen Statorgehäuse 1 und Statorkern 2 eine zusätzliche, sich axial erstreckende Keilverbindung vorzusehen zur Herstellung einer radialen Formschlüssigkeit. In den Fig. 6, 7 und 8 sind solche Verbindungen veranschaulicht. Bei der Anordnung gemäß Fig. 6 sind am Umfang des Statorkerns 2 verteilt sich axial erstreckende Flachprofilstäbe 8 aufgeschweißt, welche dann bei der Montage in die betreffenden offenen Kühlrippen 6 eingreifen und gleichzeitig dazu dienen können, die einzelnen Blechlamellen des Statorkerns zusammenzuhalten. Diese Keilverbindung dient der axialen Führung bei der Montage und verunmöglicht Relativverdrehungen zwischen Statorgehäuse und Statorkern. Bei der Anordnung gemäß Fig. 7 hingegen greifen Flachprofilstäbe 9 sowohl in eine entsprechende Nut 17 im Statorkern 2 als auch in eine betreffende offene Kühlrippe 6 am Statorgehäuse 1 ein. Hierbei kann der Flachprofilstab 9 etwa mit der Kühlrippe 6 verschweißt sein. Bei der Anordnung gemäß Fig. 8 hingegen ragen vom Statorkern 2 Profilnocken 10 ab, welche in entsprechende Hohl-Kühlrippen 6 im Statorgehäuse 1 eingreifen.

Das vorbeschriebene Statorgehäuse wird in der Regel aus einem Blech vorgeformt, wobei die Kühlrippen durch Stempel- bzw. Prägewerkzeuge maschinell ausgebildet werden. Durch entsprechende Bombierung dieser Werkzeuge ist es nun möglich, die vorbeschriebene Konvexität der inneren Mantelfläche im gleichen Arbeitsgang herzustellen.


Anspruch[de]
  1. 1. Statorgehäuse für eine luftgekühlte elektrische Maschine, bestehend aus einem zum Aufsitzen auf den Statorkern bestimmten Blechmantel mit einer Mehrzahl angeformter, sich axial erstreckender, radial abragender, in Umfangsrichtung voneinander distanzierter Kühlrippen, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Mantelfläche (3) des Blechmantels (1) in axialer Richtung konvex ausgestaltet ist, wobei die inneren Randdurchmesser an beiden Enden des Blechmantels dem Außendurchmesser des zugeordneten Statorkerns entsprechen und der Blechmantel (1) an beiden Enden ein Aufweiten der Randdurchmesser beim Einpressen des Statorkerns verhindernde Versteifungen aufweist.
  2. 2. Statorgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungen äußere (4) und/oder innere Stützringe (5) sind, welche randnahe mit dem Blechmantel (1) mit Schweißungen verbunden sind.
  3. 3. Statorgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungen durch randnahe Schweißverbindungen an der Basis der Kühlrippen gebildet sind.
  4. 4. Statorgehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren und inneren Stützringe (4, 5) Träger für die Lagerschilde der Maschine bilden.
  5. 5. Verwendung des Statorgehäuses nach Anspruch 1 auf einer luftgekühlten elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechmantel (1) auf den Statorkern (2) so aufgepreßt ist, daß die innere Mantelfläche der zwischen den Kühlrippen (6) liegenden Mantelpartien (7) derart gleichmäßig fest über ihre ganze Flächenausdehnung auf dem Statorkern aufsitzt, daß Statorgehäuse und Statorkern zumindest wärme- und kräfteübertragungsmäßig angenähert eine Baueinheit bilden.
  6. 6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Blechmantel (1) und Statorkern (2) eine zusätzliche, sich axial erstreckende Keilverbindung (8, 9, 10) vorgesehen ist zur Herstellung einer radialen Formschlüssigkeit.
  7. 7. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenfüße (15) wenigstens teilweise durch den Blechmantel (1) hindurch mit dem Statorkern (2) verschweißt sind.






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