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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Die Offenbarung betrifft allgemein dynamoelektrische Maschinen und insbesondere eine Vorrichtung zur Belüftung eines Ständerkerns und einen zugehörigen Ständer sowie eine zugehörige dynamoelektrische Maschine.
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Dynamoelektrische Maschinen enthalten einen Ständer, der gewöhnlich eine Kühlung erfordert. Ein Verfahren zur Kühlung nutzt die Konvektion der Luft über Ständerwicklungen. Um einen radialen Weg für die Luftströmung über den Ständerwicklungen zu schaffen, werden außenseitige Abstandsblöcke mit Ständerkernflanschen verwendet, die Endstücke eines Ständerkerns bilden, die verwendet werden, um Ständerkernbleche zusammenzuklemmen. Es wird eine große Anzahl außenseitiger Abstandsblöcke an dem Ständerkernflansch angeschweißt, um den Strömungspfad zu schaffen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein erster Aspekt der Offenbarung ergibt eine dynamoelektrische Maschine, die aufweist: einen Läufer; und einen Ständer, der mit dem Läufer elektromagnetisch gekoppelt ist, wobei der Ständer enthält: mehrere Ständerkernbleche, wobei die mehreren Ständerkernbleche mehrere Schlitze enthalten, durch die sich Ständerwicklungen erstrecken; eine erste Lüftungsstufe, die benachbart zu einem Endblech der mehreren Ständerkernbleche positioniert ist, wobei die erste Lüftungsstufe enthält: einen inneren Satz Schlitze, die den mehreren Schlitzen der Ständerkernbleche entsprechen und durch die sich die Ständerwicklungen erstrecken, und einen äußeren Satz Schlitze radial im Abstand zu dem inneren Satz Schlitze; eine zweite Lüftungsstufe, die benachbart zu der ersten Lüftungsstufe positioniert ist, wobei die zweite Lüftungsstufe einen Satz Schlitze enthält, die einen Strömungspfad zwischen den Ständerwicklungen zu dem äußeren Satz Schlitze schaffen; und einen Ständerkernflansch, der benachbart zu der zweiten Lüftungsstufe positioniert ist.
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Ein zweiter Aspekt der Offenbarung ergibt einen Ständer für eine dynamoelektrische Maschine, wobei der Ständer aufweist: einen Ständerkern, der mehrere Ständerkernbleche enthält, die mehrere Schlitze enthalten, durch die sich Ständerwicklungen erstrecken; eine erste Lüftungsstufe, die benachbart zu einem Endblech der mehreren Ständerkernbleche positioniert ist, wobei die erste Lüftungsstufe einen äußeren Satz Schlitze an ihrem Umfangsrand enthält; eine zweite Lüftungsstufe, die benachbart zu der ersten Lüftungsstufe positioniert ist, wobei die zweite Lüftungsstufe einen Satz Lüftungsschlitze enthält, die einen Strömungspfad zwischen den Ständerwicklungen zu dem äußeren Satz Schlitze schaffen; und einen Ständerkernflansch, der benachbart zu der zweiten Lüftungsstufe positioniert ist.
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Ein dritter Aspekt der Offenbarung ergibt eine Vorrichtung zur Belüftung eines Ständerkerns, der mehrere Schlitze aufweist, durch die sich Ständerwicklungen erstrecken, wobei die Vorrichtung aufweist: eine erste Lüftungsstufe zur Positionierung eines Endes des Ständerkerns, wobei die erste Lüftungsstufe enthält: einen inneren Satz in Umfangsrichtung voneinander beabstandeter Schlitze, die den mehreren Schlitzen entsprechen und durch die sich die Ständerwicklungen erstrecken, und einen äußeren Satz Schlitze, der von dem inneren Satz Schlitze radial beabstandet ist; und eine zweite Lüftungsstufe zur Anordnung zwischen der ersten Lüftungsstufen und einem Ständerkernflansch des Ständerkerns, wobei die zweite Lüftungsstufe einen Satz Lüftungsschlitze enthält, der einen Strömungspfad zwischen den Ständerwicklungen zu dem äußeren Satz Schlitze ergibt.
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Die veranschaulichenden Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind dazu bestimmt, die hierin beschriebenen Probleme und/oder andere nicht erläuterte Probleme zu lösen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese und weitere Merkmale dieses Offenbarungsgegenstands werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Aspekte der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden, die verschiedene Ausführungsformen des Offenbarungsgegenstands zeigen, in denen:
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1 eine zeigt eine ausschnittsweise Perspektivansicht einer Vorrichtung (ohne Ständerwicklung), eines Ständers und einer dynamoelektrischen Maschine gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
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2 zeigt eine Perspektivansicht der Vorrichtung nach 1, ohne einen Läufer, gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
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3 zeigt eine Perspektivansicht einer Vorrichtung mit einer freigelegten ersten Lüftungsstufe der Vorrichtung.
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4 zeigt eine Perspektivansicht der Vorrichtung, wobei eine zweite Lüftungsstufe der Vorrichtung freigelegt ist.
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Es wird bemerkt, dass die Zeichnungen von dem Offenbarungsgegenstand nicht maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sind dazu bestimmt, lediglich typische Aspekte des Offenbarungsgegenstands darzustellen, und sollten folglich nicht in einem den Umfang der Offenbarung beschränkenden Sinne betrachtet werden. In den Zeichnungen kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente unter den Zeichnungen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf die 1–2 werden Ausführungsformen einer Vorrichtung 100 zur Belüftung eines Ständerkerns 102, der mehrere Schlitze 104 aufweist, durch die sich Ständerwicklungen 106 (2) erstrecken, beschrieben. Ein Ständer 108, der unter anderen Strukturen einen Ständerkern 102 enthält, und eine dynamoelektrische Maschine 110, die diesen enthält, sind ebenfalls vorgesehen. Bezugnehmend auf 1 ist eine schematische Darstellung einer dynamoelektrischen Maschine 110, die eine Vorrichtung 100 gemäß Ausführungsformen der Erfindung verwendet, veranschaulicht. Die dynamoelektrische Maschine 110 enthält einen Läufer 112 und einen Ständer 108, der mit dem Läufer elektromagnetisch gekoppelt ist. Der Läufer 112 und der Ständer 108 können eine beliebige Form einer dynamoelektrischen Maschine, wie beispielsweise einen Generator, einen Motor, etc., bilden. Der Läufer 112 kann eine nicht stationäre Komponente der dynamoelektrischen Maschine 100 sein, und der Ständer 108 kann eine stationäre Komponente der Maschine 100 sein. Der Ständer 108 und der Läufer 112 können elektromagnetisch gekoppelt sein und können im Betrieb dazu verwendet werden, um z. B. Elektrizität zu erzeugen oder eine Last anzutreiben, wie dies in der Technik bekannt ist. Die dynamoelektrische Maschine 100 kann als eine beliebige herkömmliche dynamoelektrische Maschine arbeiten. Der Ständer 108 enthält mehrere (magnetische) Ständerkernbleche 120, die aneinander gestapelt sind, um den Ständerkern 102 zu bilden. Die mehreren Ständerkernbleche 120 enthalten mehrere Schlitze 104 (2), durch die sich die Ständerwicklungen 106 (2) erstrecken.
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Die Vorrichtung 100 enthält eine erste Lüftungsstufe 130 und eine zweite Lüftungsstufe 132. Die erste Lüftungsstufe 130 ist benachbart zu einem Endblech 134 der mehreren Ständerkernbleche 120 positioniert, und die zweite Lüftungsstufe 132 ist benachbart zu der ersten Lüftungsstufe 130 positioniert. Ein Ständerkernflansch 140 (nur in den 1 und 2) ist benachbart zu der zweiten Lüftungsstufe 132 positioniert, um die Ständerkernbleche 120 in einer typischen Weise miteinander zu koppeln. Wie in größeren Einzelheiten hierin nachstehend beschrieben ist, schafft die Vorrichtung 100 einen Strömungspfad 142 (1, 2 und 4) zwischen den Ständerwicklungen 106 (nur 2) sowie auch unter dem Ständerkernflansch 140, wie veranschaulicht.
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Wie am besten in den 2 und 3 veranschaulicht, enthält die erste Lüftungsstufe 130 einen inneren Satz Schlitze 150, die den mehreren Schlitzen 104 der Ständerkernbleche 120 entsprechen und durch die sich die Ständerwicklungen 106 (nur 2) erstrecken. Wie in 3 veranschaulicht, enthält die erste Lüftungsstufe 130 ferner einen äußeren Satz Schlitze 152, der radial beabstandet von dem inneren Satz Schlitze 150 angeordnet ist. „Innerer” und „äußerer”, wie hierin verwendet, kennzeichnen die relative Position der Schlitze 150, 152 in Bezug auf den Läufer 112 (1). Wie am besten in 4 veranschaulicht, enthält die zweite Lüftungsstufe 132 einen Satz Lüftungsschlitze 160, der einen Abschnitt des Strömungspfads 142 zwischen den Ständerwicklungen 106 zu dem äußeren Satz Schlitze 152 ergibt. Insbesondere kann die zweite Lüftungsstufe 132 in einer Ausführungsform einen bogenförmigen Abschnitt 162 enthalten, der einen Satz in Umfangsrichtung beabstandeter Lüftungsglieder 164 an einem radial inneren Teil desselben aufweist. Die bogenförmigen Abschnitte 182 können nebeneinander um den Ständerkern 102 herum positioniert sein, um ein Ringelement zu bilden. Benachbarte Lüftungsglieder 164 enthalten zwischeneinander einen Lüftungsschlitz 160, so dass jeder Schlitz 160 mit einer zugehörigen Ständerwicklung 106 (2) radial ausgerichtet ist und mit einem äußeren Schlitz 152 in Strömungsverbindung steht. Jedes Lüftungsglied 164 ist von einer benachbarten Ständerwicklung 106 (2) beabstandet, um den Strömungspfad 142 zwischen den Ständerwicklungen 106 zu dem äußeren Satz Schlitze 152 zu schaffen. Der Strömungspfad 142 zwischen den Ständerwicklungen 106 und den Lüftungsgliedern 164 ist am besten in den 1 und 2 zu ersehen, und wie die Lüftungsglieder 164 von einer Ecke der Schlitze 150 und 104 beabstandet sind, wodurch ein Zwischenraum zwischen den Lüftungsgliedern 164 und den Ständerwicklungen 106 zu den äußeren Schlitzen 152 geschaffen ist. In einer Ausführungsform kann jedes Lüftungsglied 164 ein winkeliges Ende 168 benachbart zu jeder Ständerwicklung 106 (2) enthalten, um einen Abschnitt des Strömungspfads 142, wie beschrieben, zu schaffen. Jedoch können andere Formen an den Lüftungsgliedern 164 möglich sein. Außerdem ist es zu verstehen, dass jede Stufe 130, 132 eine andere Gestalt einnehmen und dennoch den Strömungspfad 142, wie hierin beschrieben, ergeben kann.
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Jede Lüftungsstufe 130, 132 kann mehrere Bleche, z. B. die Bleche 170, wie in 2 für die erste Lüftungsstufe 130 veranschaulicht, aus einem beliebigen geeigneten Material, das in der Lage ist, Umgebungsbedingungen in der speziellen dynamoelektrischen Maschine 100 standzuhalten, z. B. aus Stahl, enthalten. Jedoch ist ein geschichteter Aufbau für jede Lüftungsstufe nicht notwendig. Jede Stufe 130, 132 kann als ein einziger Kreisring ausgebildet sein oder kann, wie in den 3 und 4 veranschaulicht, segmentartig in bogenförmige Abschnitt aufgeteilt sein, um eine vereinfachte Montage der Ständerkernanordnung zu ermöglichen. Die Stufen 130, 132 können unter Verwendung beliebiger heutzutage bekannter oder künftig entwickelter Methoden, z. B. durch Stanzen oder Laserschneiden aus einem plattenförmigen Material erzeugt sein.
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Wie hierin beschrieben, schafft die Vorrichtung 100 einen Strömungspfad 142 zur Kühlung von Ständerwicklungen 106 sowie anderen Strukturen. Der Strömungspfad 142 erstreckt sich in Radialrichtung und teilweise in Axialrichtung relativ zu den Ständerkernblechen 120. Insbesondere verläuft der Strömungspfad 142 von dem Zwischenraum zwischen dem Ständer 108 und dem Läufer 112 und verläuft radial nach außen zwischen den Ständerwicklungen 106 (2) sowie zwischen den Ständerwicklungen 106 und den Lüftungsgliedern 164 in die äußeren Schlitze 152 der ersten Lüftungsstufe 130 hinein. Wie am besten in den 1 und 4 zu ersehen, verläuft der Strömungspfad 142, wenn er in die äußeren Schlitze 152 eintritt, axial etwas zu dem Endblech 134 der Ständerkernbleche 120 hin. Der Strömungspfad 142 verläuft anschließend radial nach außen zwischen der zweiten Lüftungsstufe 132, Rändern der äußeren Schlitze 152 der ersten Lüftungsstufe 130 und dem Endblech 134. Während der Strömungspfad 142 durch die angegebenen Teile verläuft, kühlt er auch den Ständerkernflansch 140, wenn er an diesem vorbeiläuft. Demgemäß ergibt die Vorrichtung 100 eine kostengünstige Alternative, um einen Strömungspfad unter einem Ständerkernflansch zu schaffen, indem sie das Erfordernis einer großen Anzahl außenseitiger Abstandsblöcke beseitigt. Jede Stufe 130, 132 und ihre Schlitze 150, 152, 160 können bemessen und gestaltet sein, um den Strömungspfad 142 derart zu führen, wie dies für eine bestimmte dynamoelektrische Maschine 100 erforderlich ist, und um die Durchflussmenge an dem Ständerkernflansch 140 vorbei zu steuern, d. h. die Position und Größe des Strömungspfades 142 kann von der vorstehend beschriebenen abweichen. Die Vorrichtung 100 kann ferner Kosten des Ständers 108 reduzieren und kann die Arbeitszykluszeit zum Aufbau jedes Ständers reduzieren. Zum Beispiel gibt es bei dieser Einrichtung kein Schweißen an dem Statorkernflansch 140, was die Arbeitszykluszeit für den Aufbau des Ständerkerns 108 reduzieren kann.
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Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll nicht für die Offenbarung beschränkend sein. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein”, „eine” und „der”, „die” und „das” auch die Pluralformen enthalten, sofern aus dem Zusammenhang nicht deutlich das Gegenteil hervorgeht. Es ist ferner zu verstehen, dass die Ausdrücke „aufweist” und/oder „aufweisend”, wenn sie in dieser Offenbarung verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch das Vorhandensein oder die Hinzunahme einer bzw. eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder deren Gruppen nicht ausschließen.
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Die zugehörigen Strukturen, Materialien, Handlungen und Äquivalente aller Mittel oder Schritt-plus-Funktion-Elemente in den nachstehenden Ansprüchen sollen jede beliebige Struktur, jedes beliebige Material oder jede beliebige Handlung zur Durchführung der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen, wie sie speziell beansprucht sind, umfassen. Die Beschreibung des vorliegenden Offenbarungsgegenstands ist für die Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargeboten, jedoch nicht dazu vorgesehen, erschöpfend oder auf die Offenbarung in der offenbarten Form beschränkt zu sein. Es werden sich viele Modifikationen und Veränderungen Fachleuten auf dem Gebiet erschließen, ohne dass von dem Umfang und Rahmen der Offenbarung abgewichen wird. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Prinzipien des Offenbarungsgegenstands und die praktische Anwendung am besten zu erläutern und um andere Fachleute auf dem Gebiet zu befähigen, die Offenbarung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen, wie sie für den speziellen vorgesehenen Einsatz geeignet sind, zu verstehen.
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Es ist eine Vorrichtung zur Belüftung eines Ständerkerns, der mehrere Schlitze aufweist, durch die sich Ständerwicklungen erstrecken, geschaffen. Die Vorrichtung enthält eine erste Lüftungsstufe zur Positionierung an einem Ende des Ständerkerns. Die erste Lüftungsstufe enthält einen inneren Satz in Umfangsrichtung beabstandeter Schlitze, die den mehreren Schlitzen entsprechen und durch die sich die Ständerwicklungen erstrecken, und einen äußeren Satz Schlitze radial im Abstand zu dem inneren Satz Schlitze. Eine zweite Lüftungsstufe zur Positionierung zwischen der ersten Lüftungsstufe und einem Ständerkernflansch des Ständerkerns ist ebenfalls vorgesehen. Die zweite Lüftungsstufe enthält einen Satz Lüftungsschlitze, die einen Strömungspfad zwischen den Ständerwicklungen zu dem äußeren Satz Schlitze schaffen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung
- 102
- Ständerkern
- 104
- Schlitze
- 106
- Ständerwicklungen
- 108
- Ständer
- 110
- dynamoelektrische Maschine
- 112
- Läufer
- 120
- Bleche
- 130
- erste Lüftungsstufe
- 132
- zweite Lüftungsstufe
- 134
- Endblech
- 140
- Ständerkernflansch
- 142
- Strömungspfad
- 150
- innere Schlitze
- 152
- äußere Schlitze
- 160
- Lüftungsschlitze
- 162
- bogenförmiger Abschnitt
- 164
- Lüftungsglieder
- 168
- winkeliges Ende
- 170
- Bleche
