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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine. Elektrische Maschinen, insbesondere große elektrische Maschinen, wie z.B. Elektromotoren oder Generatoren, die eine größere Leistung aufweisen, werden häufig in segmentierter Bauweise ausgeführt. Dabei können entweder der Rotor der Maschine, der Ständer der Maschine oder sowohl Ständer als auch Läufer segmentiert ausgeführt sein. Beim Zusammenbau der Segmente zu einem kompletten Rotor- oder Ständerring entstehen durch Fertigungstoleranzen der Segmente bedingt Probleme beim Zusammenbau der Segmente. So können z.B. Schwierigkeiten beim Zusammenbau durch die Toleranzen der Teilungswinkel der Segmente oder durch Versatz der Durchgangsbohrungen von zwei in Rotationsrichtung des Rotors hintereinander angeordneter Segmente, die miteinander verbunden werden sollen, auftreten.
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Die beim Zusammenbau von den Segmenten entstehenden Spalte zwischen den Segmenten wurden bisher deshalb entweder besonders, z.B. durch eine spanende Bearbeitung des Spaltes mit erhöhten Genauigkeitsanforderungen zur Minimierung der Toleranzen, bearbeitet. Es ist weiterhin bekannt, den Spalt zwischen den zu verbindenden Segmenten z.B. mittels Beilagen auszufüttern und durch eine konventionelle einfache Schraubverbindung, die Druck auf die zu verbindenden Segmente ausübt, die Segmente zu verbinden. Insbesondere die zuletzt genannte Ausführung ist auf einer Baustellen Endmontage meist nicht durchführbar.
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Aus der
DE 28 21 108 A1 ist eine elektrische Maschine mit einem Ständer und einem Läufer bekannt, wobei der Ständer in Umfangsrichtung benachbart angeordnete Segmente aufweist, welche mittels Verbindungen miteinander verbunden sind.
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Aus der
DE 10 2005 022 202 A1 ist eine Vorrichtung zum kraftschlüssigen Verbinden von zwei Bauteilen bekannt, wobei die Vorrichtung ein erstes Bauteil mit einer ersten Ausnehmung, ein zweites Bauteil mit einer zweiten Ausnehmung, eine Schraube und eine Gewindehülse aufweist, welche mit dem ersten Bauteil verschraubt und zur Anlage an das zweite Bauteil bringbar ist.
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Aus der
DE 24 49 897 A1 ist eine justierbare Unterlagscheibe zur Verwendung in Verbindung mit einem Befestigungselement bekannt, das in einem ersten Teil befestigt ist, und zwar außerhalb der Mittelachse einer aufnehmenden Bohrung in einem zweiten Teil, wobei die aufnehmende Bohrung einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit einem wesentlich größeren Durchmesser als das Befestigungselement aufweist.
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Aus der
DE 939 058 B ist eine Vorrichtung zum Justieren von Getrieben oder Bauteilen bekannt, mittels einer einstellbaren geschlitzten Hülse und einer diese durchgreifenden Befestigungsschraube, wobei die geschlitzte Hülse mittels des Senkkopfes der Befestigungsschraube einerseits im Bauteil durch Auseinanderspreizen und andererseits am Bauteil durch Anpressen festklemmbar ist.
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Aus der
DE 10 2008 027 123 A1 ist eine Vorrichtung zum Befestigen eines Bauteils an zumindest einem Tragteil bekannt, wobei zumindest eine Anschlussfläche des Bauteils an Anschlussflächen des Tragteiles anliegt und mittels die Anschlussflächen durchdringender Schrauben befestigt ist und wobei zwischen den Anschlussflächen in einer Bohrung für eine der Befestigungsschraube ein Einstellelement mit einer Gewindehülse eingesetzt ist, die mittels einem angeformten Werkzeugaufnahmebereich zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen bis zur Anlage an der korrespondierenden Anschlussfläche des Tragteiles einschraubbar ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine zu schaffen, bei der die Segmente des Rotors und/oder des Ständers der elektrischen Maschine auf einfache Art und Weise zusammengebaut werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 7.
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Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Es erweist sich als vorteilhaft, wenn in den Löchern von den an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flanschen eine Exzenterspannvorrichtung angeordnet ist, wobei durch die Löcher der zueinander gegenüberliegenden Flansche ein Bolzen hindurchgeführt ist, wobei zwischen den zueinander gegenüberliegenden Flanschen ein Abstandselement, das eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche bewirkt, angeordnet ist, wobei die Exzenterspannvorrichtungen ineinandergreifende Kegelringe aufweisen, wobei der Bolzen an seinen beiden Enden eine Gewinde aufweist, wobei auf den Gewinden eine Mutter aufgeschraubt ist, wobei die Muttern und das Abstandselement eine Kraft auf die Exzenterspannvorrichtungen ausüben und die Exzenterspannvorrichtungen den Bolzen mit den zueinander gegenüberliegenden Flanschen verspannen. Hierdurch wird eine besonders einfache Schraubverbindung zwischen zwei zu verbindenden Segmenten ermöglicht.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Abstandselement integraler Bestandteil des Bolzens ist und das Abstandselement und der Bolzen solchermaßen als ein einstückiges Element vorliegen, da eine Ausbildung des Abstandselements und des Bolzens als einstückiges Element auf besonders einfache Art und Weise gefertigt werden kann.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn in den Löchern von den an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flanschen eine Exzenterspannvorrichtung angeordnet ist, wobei durch die Löcher der zueinander gegenüberliegenden Flansche eine Schraube hindurchgeführt ist, wobei die Exzenterspannvorrichtungen ineinandergreifende Kegelringe aufweisen, wobei die Schraube an ihrem einen Ende eine Gewinde und an ihrem anderen Ende einen Schraubenkopf aufweist, wobei auf das Gewinde eine Mutter aufgeschraubt ist, wobei die Mutter und der Schraubenkopf eine Kraft auf die beiden Exzenterspannvorrichtungen ausüben und die Exzenterspannvorrichtungen die Schraube mit den zueinander gegenüberliegenden Flanschen verspannen, wobei mindestens einer der Kegelringe eine in Achsrichtung der Schraube hervorstehende Nase aufweist, die eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche bewirkt. Hierdurch wird eine besonders einfache Schraubverbindung zwischen zwei zu verbindenden Segmenten ermöglicht.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn in dem Loch von einem der an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche eine Exzenterspannvorrichtung angeordnet ist, wobei durch die Löcher von den an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche eine Schraube hindurch verläuft ist, wobei die Exzenterspannvorrichtung ineinandergreifende Kegelringe aufweist, wobei die Schraube an ihrem einen Ende eine Gewinde und an ihrem anderen Ende einen Schraubenkopf aufweist, wobei das Loch des einen Flanschs ein Innengewinde aufweist und die Exzenterspannvorrichtung im Loch des anderen Flanschs angeordnet ist, wobei die Schraube in das Innengewinde hineingedreht ist, wobei der Schraubenkopf eine Kraft auf die Exzenterspannvorrichtung ausübt und die Exzenterspannvorrichtung die Schraube mit dem Flansch, der die Exzenterspannvorrichtung aufweist, verspannt, wobei einer der Kegelringe eine in Achsrichtung der Schraube hervorstehende Nase aufweist, die eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche bewirkt. Hierdurch wird eine besonders einfache Schraubverbindung zwischen zwei zu verbindenden Segmenten ermöglicht.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn in den Löchern von den an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flanschen eine Exzenterspannvorrichtung angeordnet ist, wobei durch die Löcher der zueinander gegenüberliegenden Flansche eine in einen ersten und einen zweiten Schraubenteil geteilte Schraube hindurchgeführt ist, wobei der erste und der zweite Schraubenteil ein Gewindeelement, einen Kegel und ein Eingreifelement aufweisen, wobei die Exzenterspannvorrichtung aus dem Kegel und einem im Loch angeordneten Kegelring besteht, wobei der Kegel und der Kegelring ineinandergreifen, wobei die Form der Eingreifelemente derart ausgebildet ist, dass die Eingreifelemente ineinander eingreifen, wobei die Eingreifelemente eine Beabstandung der beiden zueinander gegenüberliegenden Flansche bewirken, wobei die Gewindeelemente ein Gewinde aufweisen, wobei auf den Gewinden eine Mutter aufgeschraubt ist, wobei die Muttern eine Kraft auf die Exzenterspannvorrichtungen ausüben und die Exzenterspannvorrichtungen die Schraube mit den zueinander gegenüberliegenden Flanschen verspannen. Hierdurch wird eine besonders einfache Schraubverbindung zwischen zwei zu verbindenden Segmenten ermöglicht.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Loch von mindestens einem der an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche ein Innengewinde aufweist, wobei in das Innengewinde des Lochs die Hülse hineingedreht ist, wobei die Hülse eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche bewirkt, wobei durch die Löcher von den an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche und die Hülse eine Schraube hindurch verläuft, wobei die Schraube auf die Hülse eine Kraft ausübt und über die Hülse die zueinander gegenüberliegenden Flansche verbindet. Hierdurch wird eine besonders einfache Schraubverbindung zwischen zwei zu verbindenden Segmenten ermöglicht.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Loch von mindestens einem der an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche ein Innengewinde aufweist, wobei in das Innengewinde des Lochs die Hülse hineingedreht ist, wobei die Hülse eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche bewirkt, wobei durch die Löcher von den an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche und die Hülse eine Schraube hindurch verläuft, wobei die Schraube einen Schraubenkopf aufweist, wobei zwischen dem Schraubenkopf und dem Flansch in den die Hülse hineingedreht ist, eine Scheibe angeordnet ist, wobei die Schraube, über die Scheibe auf den Flansch in den die Hülse hineingedreht ist, eine Kraft ausübt und die zueinander gegenüberliegenden Flansche verbindet. Hierdurch wird eine besonders einfache Schraubverbindung zwischen zwei zu verbindenden Segmenten ermöglicht.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, dass das Loch von mindestens einem der an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche ein Innengewinde aufweist, wobei in das Innengewinde des Lochs die Hülse hineingedreht ist, wobei die Hülse eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche bewirkt, wobei die Hülse einen Absatz aufweist, der aus dem Flansch in den die Hülse hineingedreht ist, herausragt, wobei auf dem Flansch in den die Hülse hineingedreht ist eine Schreibe angeordnet ist, die eine zum Absatz formschlüssige Ausnahme aufweist in die der Absatz hineinragt, wobei durch die Löcher von den an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche und die Hülse eine Schraube hindurch verläuft, wobei die Schraube einen Schraubenkopf aufweist, wobei zwischen dem Schraubenkopf und der Scheibe eine weitere Scheibe angeordnet ist, wobei die Schraube über die weitere Scheibe und die Scheibe auf den Flansch in den die Hülse hineingedreht ist, eine Kraft ausübt und die zueinander gegenüberliegenden Flansche verbindet. Hierdurch wird eine besonders einfache Schraubverbindung zwischen zwei zu verbindenden Segmenten ermöglicht und eine Verdrehsicherung der Hülse realisiert.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das andere Loch der an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche ebenenfalls ein Innengewinde aufweist und die Schraube in das Innengewinde des anderen Lochs hineingedreht ist. Durch diese Maßnahme kann die Verwendung einer Mutter entfallen.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn in der Hülse eine Exzenterhülse angeordnet ist. Durch diese Maßnahme kann auch bei großen Fertigungstoleranzen der Segmente immer noch eine sichere Verbindung der Segmente realisiert werden.
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Die elektrische Maschine kann dabei als Elektromotor oder Generator und insbesondere als Windkraftgenerator ausgebildet sein.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße elektrische Maschine in einer dreidimensionalen Ansicht in Form einer schematisierten Darstellung,
- 2 eine Schnittansicht des Ständers der elektrischen Maschine in Richtung der Rotationsachse des Rotors der elektrischen Maschine in Form einer schematisierten Darstellung,
- 3 eine Detailansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindung von zwei Segmenten
- 4 ein durch den Spalt zwischen zwei Segmenten verlaufender Längsschnitt der elektrischen Maschine in Form einer schematisierten Darstellung
- 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindung,
- 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindung,
- 7 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindung,
- 8 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindung,
- 9 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindung,
- 10 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindung,
- 11 eine Schraube,
- 12 eine weitere Scheibe,
- 13 eine Scheibe,
- 14 eine Hülse mit Absatz.
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In 1 ist in Form einer schematisierten 3D-Darstellung eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 dargestellt. Die elektrische Maschine 1 weist einen um eine Rotationsachse R rotierbar angeordneten Rotor 5 auf, der im Betrieb der Maschine um die Rotationsachse R in Rotationsrichtung S rotiert. Weiterhin weist die elektrische Maschine 1 einen ruhend angeordneten Ständer auf, der im Rahmen des Ausführungsbeispiels eine Welle 2, ein Ständerschild 3 und mehrere in Rotationsrichtung S des Rotors hintereinander angeordnete Segmente umfasst, wobei der Übersichtlichkeit halber nur die Segmente 4a und 4b in 1 mit Bezugszeichen versehen sind. Die Segmente sind dabei zu einem Ring angeordnet. Der Ständerschild 3 verbindet die Welle 2 mit den Segmenten. Die elektrische Maschine 1 ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels als sogenannter Außenläufer ausgebildet, d.h. der Rotor 5 rotiert beim Betrieb der Maschine um den zentral anordneten Ständer. Alternativ kann die erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 auch als sogenannter Innenläufer realisiert sein, bei dem der Ständer um den im Zentrum der elektrischen Maschine 1 rotierend angeordneten Rotor angeordnet ist.
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In 2 ist in Form einer schematisierten Darstellung eine Schnittansicht des Ständers der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 dargestellt. Gleiche Elemente sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 1.
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Der Ständer weist mehrere in Rotationsrichtung S des Rotors hintereinander angeordnete Segmente auf, die wie schon gesagt, zusammengenommen einen Ring bilden. In 2 sind dabei nur die beiden in Rotationsrichtung S benachbart angeordneten Segmente 4a und 4b mit Bezugszeichen versehen. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist der Ständer dabei sechs Segmente auf, wobei die Segmente einen Teilungswinkel α aufweisen, der geringfügig kleiner ist als 60°, so dass beim Zusammenfügen der Segmente zu dem Ring ein Spalt zwischen den Segmenten entsteht. In 2 ist der Übersichtlichkeit halber nur der Spalt 7 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Segmente sind mit Schraubverbindungen miteinander zu dem Ring verbunden, wobei in 2 nur eine Schraubverbindung 6 mit einem Bezugszeichen versehen ist.
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In 3 ist in Form einer detaillierten Schnittansicht die erfindungsgemäße Schraubverbindung 6, die zwei in Rotationsrichtung S benachbart angeordnete Segmente miteinander verbindet, vergrößert dargestellt, Gleiche Elemente sind dabei in 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 1. Die Segmente 4a und 4b weisen zur Verbindung mit ihren in Rotationsrichtung S benachbart angeordneten Segmenten an ihren rotationsrichtungsseitigen Enden 30a und 30b eine im Bezug zur Rotationsachse S in radialer Richtung T verlaufenden Flansch 9a und 9b auf. In 3 sind die beiden Segmente 4a und 4b in Rotationsrichtung S benachbart angeordnet. Der Flansch 9a weist in Rotationsrichtung S mindestens ein Loch 10a auf und der Flansch 9b weist in Rotationsrichtung S mindestens ein Loch 10b auf, wobei durch Fertigungstoleranzen bedingt das Loch 10b gegenüber dem Loch 10a in radialer Richtung T geringfügig verschoben ist. Zwischen den Segmenten 4a und 4b ist ein Spalt 7 angeordnet.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik wird bei der vorliegenden Erfindung der Spalt 7 nicht mit Material ausgefüttert und somit der Spalt 7 verfüllt und die Flansche 9a und 9b mit einer konventionellen Schraubverbindung miteinander verbunden, sondern der Spalt 7 bleibt als Luftspalt erhalten und die Flansche werden mit einer erfindungsgemäßen Schraubverbindungen miteinander verbunden.
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Die an den rotationsrichtungsseitigen Enden 30a und 30b der benachbart angeordneten Segmente 4a und 4b zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b werden mit einer durch ihr Loch 10a und 10b hindurchgehenden erfindungsgemäßen Schraubverbindung miteinander verbunden. Im Rahmen eines ersten Ausführungsbeispiels ist in den Löchern 10a und 10b und den an den rotationsseitigen Enden 30a und 30b zueinander gegenüberliegenden Flanschen 9a und 9b jeweilig eine Exzenterspannvorrichtung 12a und 12b angeordnet, wobei durch die Löcher 10a und 10b der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b ein Bolzen 13 hindurchgeführt ist, wobei zwischen den zueinander gegenüberliegenden Flanschen im Bereich der Löcher 10a und 10b ein Abstandselement 14 angeordnet ist, das eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b bewirkt. Die Exzenterspannvorrichtung 12a weist zwei ineinandergreifende Kegelringe 15a und 16a und die Exzenterspannvorrichtung 12b weist zwei ineinander greifende Kegelringe 15b und 16b auf. Der Bolzen 13 weist an seinen beiden Enden ein Gewinde auf, wobei auf den Gewinden jeweils eine Mutter 18a und 18b aufgeschraubt ist, wobei die Muttern und das Abstandselement 14 eine Kraft auf die Exzenterspannvorrichtungen ausüben und die Exzenterspannvorrichtungen den Bolzen mit den zueinander gegenüberliegenden Flanschen 9a und 9b verspannen. Die Kegelringe weisen, wie auch bei den weiteren Ausführungsbeispielen, eine keilförmige Form auf. Die Exzenterspannvorrichtungen üben eine Kraft auf den Bolzen und die Innenseite der Löcher 10a und 10b aus und führen so zu einem Verspannen der Bolzen mit den zueinander gegenüberliegenden Flanschen. Beim Anziehen der Muttern wird dabei eine Kraft auf die Kegelringe 15a und 15b ausgeübt und diese gegen die Kegelringe 16a und 16b gedrückt, wodurch infolge die Kegelringe 15a und 15b gegen die Innenseite der Löcher 10a und 10b gepresst werden und die die Kegelringe 16a und 16b gegen den Bolzen 13 gepresst werden. Die zueinander gegenüberliegenden Flasche weisen zueinander einen Abstand a, der in Rahmen dieses Ausführungsbeispiels durch die Breite des Abstandselements 14 festgelegt ist, auf. Das Abstandselement 14 bewirkt derart eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b, dass ein Abstand zwischen den Flanschen 9a und 9b beim Zuschrauben der Schraubverbindung verbleibt und insbesondere der Abstand zwischen den Flanschen 9a und 9b beim Zuschrauben der Schraubverbindung nicht kleiner werden kann als die Breite des Abstandselements 14.
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Die Hülse 29 bewirkt derart eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b, dass ein Abstand zwischen den Flanschen 9a und 9b beim Zuschrauben der Schraubverbindung verbleibt.
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Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist das Abstandselement 14 als Ring ausgebildet, der um den Bolzen 13 herum verläuft. Das Abstandselement ist dabei vorzugsweise integraler Bestandteil des Bolzens, so dass das Abstandselement und der Bolzen als ein einstückiges Element ausgebildet sind.
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In 4 ist in Form einer schematisierten Darstellung ein durch den Luftspalt 7 verlaufender Längsschnitt der elektrischen Maschine 1 dargestellt. Gleiche Elemente sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 1 und 3. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist der Flansch 9a mehrere in Richtung der Rotationsachse R entlang dem Flansch angeordnete Löcher auf, wobei in 4 nur das Loch 10a mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die in 3 dargestellte erfindungsgemäße Schraubverbindung ist somit im Rahmen des Ausführungsbeispiels mehrfach in Richtung der Rotationsachse R entlang den Flanschen der Segmente vorhanden. Es sei hier angemerkt, dass im Extremfall aber auch die Flansche jeweilig auch nur ein einzelnes Loch aufweisen können, das zur Verbindung von den in Rotationsrichtung S benachbart angeordneten Segmenten dient.
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Im Rahmen des Ausführungsbeispiels sind dabei am Umfang des Läufers zur Erzeugung eines Magnetfelds Permanentmagnete angeordnet, die jedoch der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht dargestellt sind. Die elektrische Maschine liegt somit im Rahmen des Ausführungsbeispiels in Form einer sogenannten permanentmagneterregten elektrischen Maschine vor und kann z.B. als Generator oder Elektromotor und insbesondere z.B. als direkt angetriebener Windkraftgenerator ausgebildet sein. Weiterhin sei an dieser Stelle angemerkt, dass die im Rahmen des Ausführungsbeispiels, die am Ständer angeordneten elektrischen Spulen der elektrischen Maschine der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht dargestellt sind.
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In 5 bis 10 ist jeweils eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in 3 und nur die jeweilige Schraubverbindung zur Verbindung der Flansche 9a und 9b dargestellt ist.
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In der Ausführungsform gemäß 5 ist in den Löchern von den in den rotationsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flanschen 9a und 9b eine Exzenterspannvorrichtung 12a' und 12b' angeordnet, wobei durch die Löcher der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b eine Schraube 19 hindurchgeführt ist, wobei die Exzenterspannvorrichtungen 12a' und 12b' jeweilig zwei ineinander greifende Kegelringe 15a, 16a', 15b und 16b' aufweisen, wobei die Schraube 19 an ihrem einen Ende ein Gewinde 17' und an ihrem anderen Ende einen Schraubenkopf 20 aufweist, wobei auf das Gewinde eine Mutter 18' aufgeschraubt ist, wobei die Mutter 18' und der Schraubenkopf 20 eine Kraft auf die beiden Exzenterspannvorrichtungen 12a' und 12b' ausüben und die Exzenterspannvorrichtungen 12a' und 12b' die Schraube mit den zueinander gegenüberliegenden Flanschen 9a und 9b verspannen, wobei mindestens einer der Kegelringe eine in Achsrichtung F der Schraube 19 hervorstehende Nase 22a aufweist, die eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b bewirkt. Die mindestens eine hervorstehende Nase bewirkt derart eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b, dass ein Abstand zwischen den Flanschen 9a und 9b beim Zuschrauben der der Schraubverbindung verbleibt. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weisen dabei die Kegelringe 16a' und 16b' eine in Achsrichtung F der Schraube 19 hervorstehende Nase 22a und 22b auf, die in Achsrichtung F verlaufen, wobei die beiden Nasen 22a und 22b eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b bewirken. Die beiden Nasen berühren sich im Spalt 7.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist in dem Loch von einem der an den rotationsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b eine Exzenterspannvorrichtung 12b' angeordnet, wobei durch die Löcher von den an den rotationsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche eine Schraube 19 hindurch verläuft, wobei die Exzenterspannvorrichtung 12b' zwei ineinander greifende Kegelringe 15b und 16b' aufweist, wobei die Schraube 19 an ihrem einen Ende ein Gewinde 17' und an ihrem anderen Ende einen Schraubenkopf 20 aufweist, wobei das Loch des Flansches 9a ein Innengewinde aufweist und die Exzenterspannvorrichtung 12b' im Loch des Flansches 9b angeordnet ist, wobei die Schraube 19 in das Gewinde gedreht ist, wobei der Schraubenkopf 20 eine Kraft auf die Exzenterspannvorrichtung 12b' ausübt und die Exzenterspannvorrichtung 12b' die Schraube 19 mit dem Flansch 9b, verspannt, wobei der Kegelring 16b' eine in Achsrichtung F der Schraube 19 hervorstehende Nase 22b aufweist, die eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b bewirkt und den Flansch 16a berührt. Die hervorstehende Nase 22b bewirkt derart eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b, dass ein Abstand zwischen den Flanschen 9a und 9b beim Zuschrauben der Schraubverbindung verbleibt.
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In 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In den Löchern von den an den rotationsrichtungsseitigen zueinander gegenüberliegenden Flanschen ist eine Exzenterspannvorrichtung 12a'' und 12b'' angeordnet, wobei durch die Löcher der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b eine in einen ersten und einen zweiten Schraubenteil 23a und 23b geteilte Schraube hindurchgeführt ist, wobei der erste und der zweite Schraubenteil ein Gewindeelement 24a und 24b, einen Kegel 25a und 25b und ein Eingreifelement 26a und 26b aufweisen. Der erste und die zweite Schraubenteil sind dabei vorzugsweise einstückig ausgeführt. Die Exzenterspannvorrichtungen 12a'' und 12b'' bestehen aus einem Kegel 25a und 25b und einem im Loch im Loch angeordneten Kegelring 15a und 15b, wobei der Kegel und der Kegelring ineinander greifen.
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Die Form des Eingreifelemente 26a und 26b des ersten und des zweiten Schraubenteils 23a und 23b sind derart ausgebildet dass die Eingreifelemente 26a und 26b ineinander eingreifen, wobei die Eingreifelemente eine Beabstandung der beiden zueinander gegenüberliegenden Flansche bewirken, wobei die Gewindeelemente 24a und 24b ein Gewinde aufweisen, wobei auf den Gewinden eine Mutter 18a und 18b aufgeschraubt ist, wobei die Muttern 18a und 18b eine Kraft auf die Exzenterspannvorrichtungen 12a'' und 12b'' ausüben und die beiden Exzenterspannvorrichtungen 12a'' und 12b'' die Schraube mit den zueinander gegenüberliegenden Flanschen 9a und 9b verspannen.
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In 7 sind auf der rechten Seite die beiden Eingreifelemente 26a und 26b in Form eine Draufsicht dargestellt, wobei das Eingreifelement 26b in das Eingreifelement 26a eingeführt wird, was durch einen Pfeil 27 dargestellt ist. Die Eingreifelemente bewirken derart eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b, dass ein Abstand zwischen den Flanschen 9a und 9b beim Zuschrauben der Schraubverbindung verbleibt.
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In 8 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Löcher der Flansche 9a und 9b weisen Innengewinde 28a und 28b auf. In das Innengewinde 28b ist eine ein Außengewinde 32 aufweisende Hülse 29 hineingedreht, wobei die Hülse 29 eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b bewirkt. Die Hülse 29 wird hierzu solange in den Flansch 9b eingeschraubt, bis sie Kontakt mit dem Flansch 9a hat. Die Hülse 29 bewirkt derart eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b, dass ein Abstand zwischen den Flanschen 9a und 9b beim Zuschrauben der Schraubverbindung verbleibt. Die Hülse 29 weist eine Höhe BH auf, die größer ist als die Breite BF des Flanschs 9b. Durch die Löcher von den an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flanschen 9a und 9b und die Hülse 29 verläuft eine Schraube 19 hindurch, deren Gewinde 17' in das Innengewinde 28a des Lochs des Flanschs 9a hineingedreht ist. Die Schraube 19 übt auf die Hülse eine Kraft aus und verbindet über die Hülse 29 die zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b.
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In 9 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Gleiche Elemente sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 8. Die Hülse 29 wird, genau wie bei der Ausführungsform gemäß 8, solange in den Flansch 9b eingeschraubt, bis sie Kontakt mit dem Flansch 9a hat. Hierdurch wird der Abstand a zwischen den beiden Flanschen 9a und 9b überbrückt. Die Hülse 29 bewirkt derart eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b, dass ein Abstand zwischen den Flanschen 9a und 9b beim Zuschrauben der Schraubverbindung verbleibt. Die Ausführungsform gemäß 9 entspricht dabei im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 8, so dass die Ausführungsform gemäß 9 mit den gleichen Bezugszeichen versehen ist wie bei 8. Durch die Löcher 10a und 10b der an den rotationsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b und die Hülse 29 verläuft die Schraube 19 hindurch. Die Schraube 19 weist einen Schraubenkopf 20 auf, wobei zwischen dem Schraubenkopf 20 und dem Flansch 9b, in den die Hülse 29 hineingedreht wird, eine Scheibe 34 angeordnet ist. Die Schraube 19 übt über die Scheibe 34 auf den Flansch 9b eine Kraft aus und verbindet über die Hülse 29 die zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b.
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Die Höhe der Hülse 29 wird vorzugsweise so gewählt, dass zwischen der Scheibe 34 und der Hülse 29 ein Spalt 33 entsteht. Die Scheibe 34 weist ein Loch auf, durch das die Schraube 19 hindurchgeführt ist. Die Schraube 19 verläuft durch die Löcher der an den rotationsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flanschen 9a und 9b und die Hülse 29 hindurch, wobei das Gewinde 17' der Schraube 19 in das Innengewinde 29a des Flanschs 9a hineingedreht ist. Die Schraube 19 übt bei diesem Ausführungsbeispiel über die Scheibe 34 die Kraft zur Verbindung der beiden Flansche 9a und 9b aus. Die mechanische Festigkeit der Scheibe 34 ist dabei vorzugsweise so auszulegen, dass die Scheibe 34 sich bei voller Montagevorspannkraft und dem Vorhandensein einer zusätzlichen Betriebskraft nicht durchbiegt.
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In 10 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei in 11 bis 14 die wesentlichen Elemente der Ausführungsform der Erfindung gemäß 10 dargestellt sind. Die Ausführungsform gemäß 10 entspricht dabei vom Grundprinzip in ihrer Wirkungsweise der Ausführungsförm gemäß 9, so dass in 10 gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in 9. In das Innengewinde 28b des Lochs 10b wird eine Hülse 29' solange hineingeschraubt, bis diese an den Flansch 9a anstößt. Die Hülse 29' bewirkt derart eine Beabstandung der zueinander gegenüberliegenden Flansche 9a und 9b, dass ein Abstand zwischen den Flanschen 9a und 9b beim Zuschrauben der Schraubverbindung verbleibt. Die Hülse 29' weist einen Absatz 35, der im Rahmen des Ausführungsbeispiels in Form eines Sechskantabsatzes ausgebildet ist und ein Außengewinde 32' auf (siehe 14). Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass selbstverständlich der Absatz 35 auch andere geometrische Formen aufweisen kann. Die Höhe der Hülse 29' wird so gewählt, dass der Absatz 35 aus dem Flansch 9b herausragt. Auf dem Flansch 9b ist eine Scheibe 36 angeordnet, die eine zum Absatz 35 formschlüssige Ausnahme aufweist. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist die Scheibe 26 eine zum Sechskantabsatz 35 formschlüssige sechskantförmige Ausnahme auf (siehe 13), in den der Sechskantabsatz 35 hineinragt.
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Durch die Löcher 10a und 10b der Flansche 9a und 9b und durch die Hülse 29' verläuft eine Schraube 19 hindurch, die einen Schraubenkopf 20 und ein Außengewinde 17' aufweist (siehe 11). Zwischen dem Schraubenkopf 20 und der Scheibe 36 ist eine weitere Scheibe 37 (siehe 12) angeordnet, wobei die Schraube 19 über die weitere Scheibe 37 und die Scheibe 36 auf den Flansch 9b eine Kraft ausübt und die zueinander gegenüberliegende Flansche 9a und 9b über die Hülse 29' verbindet. Das Loch 10a des Flanschs 9a weist im Rahmen der dargestellten Ausführungsform gemäß 10 ein Innengewinde 28a auf und die Schraube 19 ist in das Innengewinde 28a des Lochs 10a hineingedreht. Durch die Hülse 29' wird der Abstand a zwischen den beiden Flanschen 9a und 9b überbrückt. Der Versatz wird, genau wie bei der Ausführungsform gemäß 8 und 9, dadurch ausgeglichen, dass der Innendurchmesser der Hülse 29' etwas größer ist als der Schraubennenndurchmesser der Schraube 19. Die Scheibe 36 und die weitere Scheibe 37 leiten die Schraubenkräfte in den Flansch 9b ein.
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Weiterhin wird über den Formschluss, d.h. im Rahmen des Ausführungsbeispiels über den sechskantigen Formschluss der Scheibe 36 mit der Hülse 29' eine Losdrehsicherung der Hülse 29' realisiert. Die Höhe des Außengewindes 32' (Höhe der Hülse 29' abzüglich der Höhe des Absatzes 35) ist dabei kleiner als die Bereite BF des Flansches 9b, so dass ein Spalt 33' entsteht. Der entstehende Reibschluss zwischen der Scheibe 36 und dem Flansch 9b ermöglicht solchermaßen eine Losdrehsicherung der Hülse 29'. Das Loch 10a des Flansches 9b weist im Rahmen der dargestellten Ausführungsform gemäß 10 ein Innengewinde 28a auf und die Schraube 19 ist mit Ihrem Gewinde 17' in das Innengewinde 28a des Lochs 10a hineingedreht.
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Die Querschnittsfläche des in der Hülse 29 angeordneten Lochs wird dabei bei der Ausführungsform gemäß der 8 so gewählt, dass diese kleiner ist als die Querschnittsfläche des Schraubenkopfs 20. Im Rahmen einer jeweiligen bevorzugten Ausführungsform der Ausführungsformen gemäß der 8 bis 10 können, wie in 8 und 9 dargestellt, in der Hülse 29 und 29' zusätzlich eine Exzenterhülse 31 (siehe 9) angeordnet sein. Eine Exzenterhülse ist eine Hülse, bei der das Durchgangsloch der Hülse nicht im Zentrum der Hülse, sondern exzentrisch angeordnet ist. Weiterhin kann der Versatz zwischen dem Flansch 9a und 9b, bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß 9, auch durch zwei ineinander verdrehte in der Hülse 29 angeordnete Exzenterhülsen ausgeglichen werden.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass im Rahmen der Ausführungsbeispiel, die Scheiben 34 und 36, sowie die weitere Scheibe 37 eine ringförmige Form aufweisen.
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Es sei weiterhin angemerkt, dass bei der Ausführungsformen gemäß der 8 bis 10, das in den Flansch 9a eingebrachte Loch nicht unbedingt ein Innengewinde 28a aufweisen muss, sondern dass anstelle dessen auch eine Mutter vorgesehen sein kann, die in der Darstellung gemäß der 8 bis 10 an das Ende der Schraube 19 aufgeschraubt wird, wobei in diesem Fall die Schraube 19 etwas länger als in den 8 bis 10 dargestellt, gewählt werden sollte.
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Bei der erfindungsgemäßen Maschine sind die an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche voneinander beabstandet angeordnet, wobei der Spalt 7 zwischen den Segmenten nicht wie beim Stand der Technik verfüllt ist, sondern unverfüllt ist. Somit ist bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine zwischen den in Rotationsrichtung S des Rotors 5 hintereinander angeordneten Segmenten ein Luftspalt vorhanden. Im Spalt zwischen den in Rotationsrichtung S des Rotors 5 hintereinander angeordneten Segmenten ist somit Luft angeordnet. Die an den rotationsrichtungsseitigen Enden zueinander gegenüberliegenden Flansche sind voneinander beabstandet angeordnet und weisen einen Abstand a auf. Da keine Verfüllung des Spaltes 7 im Gegensatz zum Stand der Technik notwendig ist, können die Segmente und auf einfache Art und Weise zu einem Ring verbunden werden und der Ständer somit schnell vor Ort, z.B. auf einer Baustelle, montiert werden.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass eine Anwendung der Erfindung nicht nur auf den Ständer der elektrischen Maschine begrenzt ist. So kann alternativ oder zusätzlich auch der Rotor 5 in Form von in Rotationsrichtung des Rotors hintereinander angeordneten Segmenten aufgebaut sein, die entsprechend den oben ausgeführten Ausführungsbeispielen ausgeführt sind und entsprechend wie oben beschrieben miteinander verbunden sind.
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Weiterhin sei an dieser Stelle angemerkt, dass bezogen auf 1 und 2, bei einer Ausführung der elektrischen Maschine als Innenläufer, die Elemente mit den Bezugszeichen 2 und 3 und die Segmente den Rotor bilden und das Element mit dem Bezugszeichen 5 den Ständer.
