DE102012100697A1

DE102012100697A1 - Arrangement for noise reduction of large electric machine, has vibration damper that is formed as adapted spring-mass system with closed vibration damper spring

Info

Publication number: DE102012100697A1
Application number: DE201210100697
Authority: DE
Inventors: Andreas Gündel; Frank Philipps; Tobias Kramer; Jens Schönfelder
Original assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Current assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2013-08-01

Abstract

The arrangement has vibration dampers (6) that are distributed in accordance with vibration characteristics of a housing at defined position, and are firmly bonded at sound-emitting surface of an electric machine (1). The vibration damper is formed as an adapted spring-mass system with closed vibration damper spring (7). An additive mass (11) is arranged at the vibration damper using an adjustment screw (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Geräuschminderung für eine große elektrische Maschine für unterschiedliche Einsatzorte mittels Schwingungstilgungseinrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an arrangement for noise reduction for a large electric machine for different locations by means of Schwingungstilgungseinrichtungen according to the preamble of claim 1.

Bei großen elektrische Maschinen treten erhebliche Schwingungen auf, die über die Maschinenoberfläche durch Gehäusebiegewellen als Luftschall in den umgebenden Raum abgestrahlt werden. Besonders magnetisch bedingte Anregungen bei leistungsstarken elektrischen Generatoren oder Motoren können über die Maschinenwände erhebliche Schalldruckpegel von mehr als 100 dB verursachen, die oft tonal mit Frequenzen zwischen 300 Hz und 3 kHz auftreten. Solche Töne treten im Sinusbetrieb elektrischer Maschinen, aber besonders ausgeprägt im Betrieb mit Umrichtern auf. Die Abstrahlcharakteristik von Maschinengehäusen aus geschweißten Gehäusekonstruktionen bei großen Maschinen lässt sich konstruktiv teilweise gezielt beeinflussen. So spielen die Wahl von Gehäusematerialdicken oder der Abstand von Zwischenwänden und Verrippungen der abstrahlenden Flächen eine Rolle bei der Vermeidung akustischer Koinzidenzeffekte oder Biegeresonanzeffekte. Dennoch gestaltet sich die Unterdrückung tonaler Komponenten an solcherart großen Maschinengehäusen sowohl in der Konstruktionsphase, als auch als nachträgliche Sekundärmaßnahmen oft als konstruktiv und fertigungsmäßig aufwändig und teuer. Neben den konstruktiv und materialmäßig aufwändigen Maßnahmen kommen besonders auch klassische Methoden, wie die schwingungsmäßige Entkopplung der jeweils schallabstrahlenden Flächen zum Einsatz. Auch die Anwendung von Dämpfungsfolien oder breitbandig wirkender Schallschutz durch poröse zusätzlich angeordneter Flächenabsorber vor den abstrahlenden Flächen finden sich in der Literatur und Praxisanwendung. In large electric machines occur significant vibrations that are radiated through the machine surface by housing bending waves as airborne noise in the surrounding space. Particularly magnetically induced excitations in powerful electric generators or motors can cause considerable sound pressure levels of more than 100 dB across the machine walls, which often occur tonally with frequencies between 300 Hz and 3 kHz. Such sounds occur in the sine mode of electrical machines, but particularly pronounced in operation with converters. The emission characteristics of machine housings made of welded housing constructions on large machines can be partially influenced in a constructive manner. Thus, the choice of housing material thicknesses or the spacing of partitions and ribs of the radiating surfaces play a role in avoiding acoustic coincidence effects or bending resonance effects. Nevertheless, the suppression of tonal components on such a large machine housings, both in the design phase, as well as subsequent secondary measures often designed as constructive and manufacturing moderately complex and expensive. In addition to the constructively and materially complex measures are also classic methods, such as the vibration decoupling of each sound emitting surfaces used. The application of damping films or broadband sound protection by porous additionally arranged surface absorber in front of the radiating surfaces can be found in the literature and practical application.

Schwingungstilgereinrichtungen sind in anderen Fachgebieten als kompakte Bauteile jeweils als spezifische Feder-Masse System mit ausgeprägter Wirkrichtung bekannt, z. B. in Hochhäusern als sogenannte Pendeltilger aber auch vor allem bei Propellerflugzeugen zur Unterdrückung von Geräuschen im Kabinenraum und ebenfalls im Brückenbau. Im Zusammenspiel mit einem schwingenden elastischen Untergrund wirken Schwingungstilgereinrichtungen in ihrer Abstimmfrequenz der Schwingungsursache entgegen. Bei einem entsprechend gewähltem Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärmasse, sowie der richtigen Abstimmfrequenz kann am Anbringungsort eines Schwingungstilgers nahezu Schwingungsfreiheit erreicht werden. Schwingungstilgereinrichtungen are known in other fields as compact components each as a specific spring-mass system with pronounced effective direction, z. B. in skyscrapers as so-called pendulum silencer but also especially in propeller aircraft for the suppression of noise in the cabin space and also in bridge construction. In conjunction with a vibrating elastic ground, vibration dampers counteract the oscillation cause in their tuning frequency. With a correspondingly selected ratio between primary and secondary mass, as well as the correct tuning frequency can be achieved at the mounting location of a vibration absorber almost freedom from vibration.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Anordnung zur Geräuschminderung für eine große elektrische Maschine mit konstanten Erregerfrequenzen für unterschiedliche Einsatzorte mittels schwingungs- bzw. schalldämpfender Elemente zu schaffen, welche sich beliebig an unterschiedlich große Maschinentypen anpassen lässt, problemlos auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt werden kann, konstruktiv einfach und universell aufgebaut ist, schnell und genau justiert werden kann und auch bei älteren, sich bereits im Einsatz befindliche elektrischen Maschinen nachgerüstet werden kann.The invention is based on the object to provide an arrangement for noise reduction for a large electric machine with constant excitation frequencies for different locations by means of vibration or sound-damping elements, which can be adapted to any size machine types, can be easily adapted to different frequencies, structurally simple and universal, can be adjusted quickly and accurately and can also be retrofitted to older, already in use electrical machines.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Oberbegriffs und des kennzeichnenden Teils des ersten Patentanspruches gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Unteransprüchen beschrieben. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Geräuschminderung für eine große elektrische Maschine 1 ist für unterschiedliche Einsatzorte geeignet, da als schwingungsdämpfende Elemente, eine Vielzahl einfache, leicht zu montierende, einzelne kleine Schwingungstilger 6 an den schallabstrahlenden statischen Bauteilen der elektrischen Maschine 1 angeordnet werden. The object is achieved with the features of the preamble and the characterizing part of the first claim. Further advantageous embodiments are described in the dependent subclaims. The inventive arrangement for noise reduction for a large electric machine 1 is suitable for a variety of locations, as vibration damping elements, a variety of simple, easy to install, individual small vibration absorber 6 on the sound-emitting static components of the electrical machine 1 to be ordered.

Solche schallabstrahlenden statischen Bauteile sind in erster Linie die Maschinenoberfläche mit den beiden Gehäuseseitenwänden und /oder der Aufsatzkühler 3 oder mehrere andere schallabstrahlende Gehäusebauteile.Such sound-emitting static components are primarily the machine surface with the two housing side walls and / or the attachment cooler 3 or several other sound-emitting housing components.

Die angeordneten Schwingungstilger 6 sind entsprechend der Schwingungscharakteristik der Gehäusekonstruktion der elektrischen Maschine an definierten Positionen verteilt und sind mechanisch kraftschlüssig oder auch stoffschlüssig an der schallabstrahlenden Maschinenoberfläche und damit auch schwingungsmäßig direkt angekoppelt und befestigt. The arranged vibration absorber 6 are distributed according to the vibration characteristics of the housing construction of the electric machine at defined positions and are mechanically non-positively or materially connected to the sound-emitting machine surface and thus also directly coupled and attached vibration.

Durch diese direkte Befestigung erfolgt eine optimale Einleitung der Schwingungen der Maschinenoberfläche in die Schwingungstilger 6. Jeder einzelne Schwingungstilger 6 ist als ein Integralbauteil und zwar als ein speziell angepasstes Feder-Masse System ausgebildet und besteht aus einer ovalförmigen, innen mit einer Öffnung versehenen, konturmäßig geschlossenen Schwingungstilgerfeder 7, einer definierten mittig auf der Feder angeordneten Schwingungstilgermasse 8 und einem in Richtung der schallabstrahlenden Maschinenoberfläche angeordneten mittigen Schwingungstilgerfuss 9. Der Übergang zwischen Schwingungstilgerfuß 9 und Schwingungstilgerfeder 7 und Schwingungstilgerfeder 7 und Schwingungstilgermasse 8 ist kontinuierlich ausgeführt. This direct attachment is an optimal introduction of the vibrations of the machine surface in the vibration absorber 6 , Every single vibration absorber 6 is designed as an integral component and that as a specially adapted spring-mass system and consists of an oval-shaped, internally provided with an opening, contoured closed Schwingungstilgerfeder 7 , a defined centrally arranged on the spring Schwingungstilgermasse 8th and a central vibration damper foot disposed in the direction of the sound radiating machine surface 9 , The transition between Schwingungstilgerfuß 9 and vibration absorber spring 7 and vibration absorber spring 7 and vibration absorber mass 8th is running continuously.

Bevorzugt sind die Schwingungstilger 6 insgesamt, d. h. sowohl von der Masseverteilung her als auch von der Bauform her symmetrisch aufgebaut. Durch entsprechende Variation der geometrischen Parameter Federdicke a, Federlänge b, Massehöhe c, Masselänge d und Federbreite e kann jeder Schwingungstilger 6 auf eine genau gewünschte vorher ermittelte Frequenz abgestimmt werden. Um eine optimale Wirkung zu erzielen, sollte der Schwingungstilger 6 so abgestimmt werden, dass sich bei Erregerfrequenz im Arbeitspunkt eine Phase zwischen 60° und 120° zwischen der translatorischen Bewegung der Schwingungstilgermasse 8 und dem genau gegenüber angeordneten Schwingungstilgerfuss 9 in Wirkrichtung einstellt. Die Auslegung der Schwingungstilger 6 kann in einem numerischen iterativen Prozess erfolgen. Die Federbreite e ist durch den nahezu ebenen Spannungs- und Verzerrungszustand in der Arbeitsschwingform von eher untergeordneter Bedeutung für die Eigenfrequenz, aber insgesamt entscheidend für die aktive und wirksame Schwingungstilgermasse 8. Die Herstellung der Schwingungstilger 6 kann beispielsweise durch Laserschneiden oder entsprechende geeignete Brennvorgänge kostengünstig und in beliebig großen Stückzahlen erfolgen. Bevorzugtes Material für die Schwingungstilger 6 ist beispielsweise Stahl.The vibration absorbers are preferred 6 in total, ie symmetrical both in terms of mass distribution and design built up. By appropriate variation of the geometric parameters spring thickness a, spring length b, mass height c, mass length d and spring width e can each vibration damper 6 be tuned to a precisely desired previously determined frequency. In order to achieve an optimal effect, the vibration absorber should 6 be tuned so that at excitation frequency at the operating point, a phase between 60 ° and 120 ° between the translational motion of the Schwingungstilgermasse 8th and the directly opposite Schwingungstilgerfuss 9 sets in the effective direction. The design of the vibration absorber 6 can be done in a numerical iterative process. The spring width e is due to the almost flat state of stress and distortion in the working oscillation of rather minor importance for the natural frequency, but overall crucial for the active and effective Schwingungstilgermasse 8th , The production of the vibration absorber 6 For example, by laser cutting or appropriate firing processes can be done inexpensively and in any quantities. Preferred material for the vibration absorber 6 is steel, for example.

Insbesondere im Anwendungsfall bei großen elektrischen Maschinen mit hoher Schallabstrahlung in den umgebenden Raum führt die Anwendung der erfindungsgemäßen Schwingungstilger 6 zu einer erheblichen Reduzierung der abgestrahlten und im umgebendem Raum wahrnehmbaren Geräusche. Dadurch können Resonanzstellen bei Erregerfrequenz zuverlässig ausgeschlossen werden. Die Anordnung einer bestimmten auf die Größe und die Schallabstrahlung der Maschinenoberfläche abgestimmter Anzahl von erfindungsgemäßen Schwingungstilgern 6 optimiert die magnetischen bedingten Geräusche vor allem bei konstanten Erregerfrequenzen. Diese Ausführung ist darüber hinaus bei Bedarf auch nachträglich am Einsatzort von bereits seit längerem installierten elektrischen Maschinen ohne besondere Aufwendungen oder Hilfskonstruktionen problemlos montierbar.In particular, in the application of large electrical machines with high sound radiation in the surrounding space, the application of the vibration damper according to the invention 6 to a considerable reduction of radiated and perceptible in the surrounding room noise. As a result, resonance points at exciter frequency can be reliably excluded. The arrangement of a specific tuned to the size and the sound radiation of the machine surface number of vibration absorbers according to the invention 6 Optimizes the magnetic conditional noises especially at constant excitation frequencies. This design is also easily retrofitted if required, even at the site of already installed for a long time electrical machines without special expenses or auxiliary structures.

Für die Verteilung und die Anzahl von Schwingungstilgern 6 auf einer Maschinenoberfläche einer großen elektrischen Maschine kommen vorzugsweise zwei geometrische Kriterien zum Einsatz.

• Der Schwingungstilgerabstand B benachbarter Schwingungstilger 6 sollte höchstens so groß sein, wie der Abstand benachbarter Gehäusezwischenwände 10, da die Gehäusezwischenwände 10 die Biegewellen der abstrahlenden Fläche jeweils begrenzen. Liegt der Schallabstrahlung ein Resonanzfall mit der Erregung einer Platteneigenfrequenz zugrunde, sollten die Schwingungstilger 6 auf den Schwingungsmaxima der zugehörigen Eigenschwingform platziert sein.
• Der Schwingungstilgerabstand B benachbarter Schwingungstilger 6 muss kleiner sein als die freie Biegewellenlänge der Schwingung auf der abstrahlenden Gehäuseoberfläche. Dies spielt besonders im Fall hoher Abstrahlgrade, wie beispielsweise dem Fall der akustischen Koinzidenz eine Rolle. Dabei sollte die Verteilung der Schwingungstilger 6 so erfolgen, dass jeweils halbe Wellenlängen der Schwingungen unterbrochen werden.

For the distribution and the number of vibration absorbers 6 On a machine surface of a large electric machine, preferably two geometric criteria are used.

• The vibration absorber distance B of adjacent vibration absorbers 6 should be at most as large as the distance between adjacent housing partitions 10 because the housing partitions 10 limit the bending waves of the radiating surface respectively. If the sound radiation is based on a resonance case with the excitation of a disk natural frequency, the vibration absorber 6 be placed on the oscillation maxima of the associated natural mode.
• The vibration absorber distance B of adjacent vibration absorbers 6 must be less than the free bending wavelength of the vibration on the radiating surface of the housing. This is particularly important in the case of high radiation levels, such as the case of acoustic coincidence. It should be the distribution of the vibration absorber 6 be done so that each half wavelengths of the vibrations are interrupted.

Bei hohen Schwingungsfrequenzen oder kleinen Biegewellenlängen erfordert diese Herangehensweise zwar eine relativ hohe Anzahl Schwingungstilger 6, allerdings überwiegen bei dieser Methode die Menge der erheblichen Vorteile gegenüber den bislang aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen. Der modulare Aufbau ermöglicht eine sehr flexible Verteilung auf freien Oberflächen. Aufgrund des integralen Aufbaus, ist der Montageaufwand relativ gering, der bei anderen Tilgerkonstruktionen in der Regel in weit höherem Maße anfällt. Eine Fertigung der jeweils pro Maschinentyp erforderlichen Schwingungstilger 6 in automatisierten Verfahren ist problemlos möglich. Verglichen mit anderen Maßnahmen, können besonders störende Einzeltöne (Geräusche) auf diese Weise um bis zu 20 dB unterdrückt werden. Bevorzugter erfolgt der Einsatz der Schwingungstilger 6 in einem Frequenzbereich zwischen 200 Hz bis 2 kHz. Die Methode dieser Anordnung zur Geräuschminderung kann als Nachrüstsatz an fast allen drehzahlfesten Maschinen verwendet werden. Die Anordnung und Verteilung der erfindungsgemäßen Schwingungstilger 6 zur Geräuschminimierung erlaubt eine ungehinderte Kombination aus Zwischenwandabständen und Materialdicken (Blechdicken) des Maschinengehäuses.At high vibration frequencies or small bending wave lengths, this approach requires a relatively high number of vibration absorbers 6 However, this method outweighs the amount of significant advantages over the previously known from the prior art solutions. The modular design allows a very flexible distribution on free surfaces. Due to the integral structure, the assembly effort is relatively low, which is usually incurred in other Tilgerkonstruktionen to a much greater extent. A production of the required per machine type vibration absorber 6 in automated procedures is easily possible. Compared to other measures, particularly annoying single tones (noises) can be suppressed by up to 20 dB in this way. More preferably, the use of the vibration damper 6 in a frequency range between 200 Hz to 2 kHz. The method of this arrangement for noise reduction can be used as a retrofit kit on almost all speed-resistant machines. The arrangement and distribution of the vibration damper according to the invention 6 to minimize noise allows an unhindered combination of partition wall distances and material thicknesses (sheet thickness) of the machine housing.

In bestimmten Anwendungsfällen kann es ausreichend sein, dass die Anordnung zur Geräuschminderung für eine große elektrische Maschine so gestaltet ist, dass die erfindungsgemäßen Schwingungstilger 6 nur auf einer oder den beiden Gehäuseseitenwänden 4 verteilt angeordnet sind. In der Regel erfolgt die Schallabstrahlung vorrangig über die Gehäuseseitenwände 4. In Einzelfällen kann es ausreichend sein, dass die magnetisch erzeugten Geräusche nur auf einer Seite der elektrischen Maschine reduziert werden müssen um die Geräuschbelastung im umgebenden aktiven Raum auf ein ausreichendes Maß zu senken. In certain applications, it may be sufficient that the arrangement for noise reduction for a large electric machine is designed so that the vibration damper according to the invention 6 only on one or both sides of the housing 4 are arranged distributed. As a rule, the sound radiation takes place primarily via the housing side walls 4 , In individual cases, it may be sufficient that the magnetically generated noise only need to be reduced on one side of the electric machine in order to lower the noise level in the surrounding active space to a sufficient degree.

Weiterhin vorteilhaft ist es, dass bei dieser Anordnung zur Geräuschminderung die Schwingungstilger 6 in einfacher Art und Weise auch im nachhinein so modifiziert werden können, dass eine optimale Geräuschminderung eintritt, indem lediglich eine definierte Zusatzmasse 11 mittels einer Einstellschraube 12 an der Schwingungstilgermasse 8 angeordnet und befestigt ist.It is also advantageous that in this arrangement, the vibration damper for noise reduction 6 In a simple manner, it is also possible to modify it retrospectively in such a way that optimum noise reduction occurs by merely defining a defined additional mass 11 by means of an adjusting screw 12 at the vibration absorber mass 8th arranged and attached.

Bevorzug ist die Anordnung zur Geräuschminderung für eine große elektrische Maschine so dimensioniert, dass die Anzahl der angeordneten Schwingungstilger 6 pro Quadratmeter Maschinenoberfläche zwischen einem bis ca. 50 Schwingungstilger 6 beträgt. Preferably, the arrangement for noise reduction for a large electric machine is dimensioned so that the number of arranged vibration absorber 6 per square meter of machine surface between one to approx. 50 vibration absorber 6 is.

Bei bestimmten Einsatzfällen an großen elektrischen Maschinen, wie zum Beispiel bei staubigen Umgebungsatmosphären ist es sinnvoll, wenn bei der Anordnung zur Geräuschminderung jeder einzelne Schwingungstilger 6 oder auch eine Gruppe von Schwingungstilgern 6 von einem zusätzlichen Schwingungstilgergehäuse 15 umschlossen ausgebildet sind.For certain applications on large electric machines, such as in dusty ambient atmospheres, it makes sense if in the arrangement for noise reduction each vibration damper 6 or a group of vibration absorbers 6 from an additional vibration damper housing 15 are formed enclosed.

Bevorzugt sind die Schwingungstilger 6 bei der Anordnung zur Geräuschminderung so verteilt auf der Maschinenoberfläche einer großen elektrischen Maschine angeordnet, dass eine halbe Biegewellenlänge der zu Grunde liegenden Schwingungsformen der Maschinenoberfläche bei Erregerfrequenz unterbrochen werden.The vibration absorbers are preferred 6 arranged in the arrangement for noise reduction distributed on the machine surface of a large electric machine that half a bending wavelength of the underlying vibration modes of the machine surface are interrupted at exciter frequency.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Geräuschminderung nimmt durch den Einsatz von Schwingungstilgern 6 gezielt Einfluss auf die Unterdrückung tonaler Komponenten mit festen Frequenzen. Diese Maßnahme führt teilweise zu einer drastischen Minimierung von Einzeltönen.The inventive arrangement for noise reduction decreases by the use of vibration absorbers 6 specifically influences the suppression of tonal components with fixed frequencies. This measure partly leads to a drastic minimization of single tones.

Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der sechs Figuren näher erläutert werden. Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Anordnung zur Geräuschminderung für eine gehäusegelagerte große elektrische Maschine 1 mit einem Aufsatzkühler 3. Die Lösung ist prinzipiell auch für sogenannte Stehlagermaschinen anwendbar.The invention will be explained in more detail below in an embodiment with reference to the six figures. The embodiment described below relates to a noise reduction arrangement for a large electric machine mounted on a housing 1 with a top-cooler 3 , The solution is in principle also applicable to so-called pillow block machines.

1 zeigt eine Schrägansicht einer gehäusegelagerten großen elektrischen Maschine 1 mit auf der Gehäuseseitenwand 4 verteilt angeordneten Schwingungstilgern 6 1 shows an oblique view of a housing-mounted large electric machine 1 with on the side wall of the housing 4 distributed vibration absorbers arranged 6

2 zeigt eine Schrägansicht eines Schwingungstilgers 6 2 shows an oblique view of a vibration absorber 6

3 zeigt eine Schnittdarstellung eines angeschweißten Schwingungstilgers 6 3 shows a sectional view of a welded vibration absorber 6

4 mögliche typische Schwingungsformen an einer generischen Gehäuseseitenwand 4 4 possible typical waveforms on a generic housing sidewall 4

5 zeigt eine mögliche Verteilung von Schwingungstilgern 6 auf einer generischen Gehäuseseitenwand 4 5 shows a possible distribution of vibration absorbers 6 on a generic housing sidewall 4

6 zeigt eine bevorzugte Verteilung von Schwingungstilgern 6 in Abhängigkeit von den jeweils auftretenden Schwingungsformen 6 shows a preferred distribution of vibration absorbers 6 depending on the respective occurring vibration modes

In 1 ist eine Schrägansicht einer gehäusegelagerten großen elektrischen Maschine 1 mit auf der Gehäuseseitenwand 4 verteilt angeordneten Schwingungstilgern 6 gezeigt, d. h. die Welle 2, auf der der Läufer befestigt ist, ist mittels Lagern direkt in den Gehäusestirnwänden 5 gelagert. Auf dem Maschinengehäuse ist ein Aufsatzkühler 3 befestigt. Die Ansicht bildet die Gehäuseseitenwand 4 ab, auf der sich auch die Klemmenkästen befinden. Die Abstrahlung von Schall erfolgt hier bei dieser konstruktiven Ausführung hauptsächlich über die Gehäuseseitenwände 4, die üblicherweise fest mit dem Ständerblechpaket verbunden, d. h. verschweißt sind. Die durch magnetische Anregung erzeugten Vibrationen werden besonders gut vom Ständerblechpaket auf die Gehäuseseitenwände 4 übertragen, da im Inneren des Ständergehäuses Gehäusezwischenwände 10 als Versteifung angeordnet sind. Diese radial angeregten Vibrationen lösen meist erhebliche Biegewellen auf den Maschinengehäuseflächen aus. Die freien Biegeflächen der Gehäuseseitenwände 4 werden durch Gehäusezwischenwände 10 mit einem bestimmten Zwischenwandabstand A begrenzt. Aufgrund der schlechteren Ankopplung an das Ständerblechpaket strahlen die Gehäusestirnwände 5 meist relativ wenig Schall ab, können aber bei Bedarf ebenfalls mit Schwingungstilgern 6 versehen werden.In 1 is an oblique view of a housing-mounted large electric machine 1 with on the side wall of the housing 4 distributed vibration absorbers arranged 6 shown, ie the shaft 2 , on which the runner is attached, is by means of bearings directly in the housing end walls 5 stored. On the machine housing is an attachment cooler 3 attached. The view forms the housing side wall 4 on which the terminal boxes are located. The radiation of sound takes place here in this structural design mainly on the housing side walls 4 , which are usually firmly connected to the stator core, ie welded. The vibrations generated by magnetic excitation are particularly well from the stator core to the housing side walls 4 transferred, because in the interior of the stator housing housing partitions 10 arranged as a stiffener. These radially excited vibrations usually trigger considerable bending waves on the machine housing surfaces. The free bending surfaces of the housing side walls 4 be through enclosure walls 10 limited with a certain partition distance A. Due to the poorer coupling to the stator core package radiate the housing end walls 5 usually relatively little noise, but if necessary also with vibration absorbers 6 be provided.

Zwei Mechanismen sind im besonderen Maße an der möglichen hohen Schallabstrahlung in den umgebenden Raum beteiligt. Zum Einen tragen lokale Eigenfrequenzen der Gehäuseseitenwände 4 zu überhöhten Schalldruckpegeln bei, zum Anderen spielen Koinzidenzeffekte, also die Biegewellenlänge im Verhältnis zur Luftschallwellenlänge, eine wichtige Rolle. In den einzelnen Gehäuseflächen der Gehäuseseitenwänden 4 stellen sich je nach Art der Gehäusekonstruktion, dem jeweils eingesetzten Material und der gewählten Materialdicke in Abhängigkeit von der Erregerfrequenz bestimmte Biegewellenlängen ein. Two mechanisms are particularly involved in the possible high sound radiation into the surrounding space. On the one hand carry local natural frequencies of the housing side walls 4 on the other hand, coincidence effects, ie the bending wave length in relation to the airborne sound wavelength, play an important role. In the individual housing surfaces of the housing side walls 4 depending on the type of housing design, the material used and the selected material thickness depending on the excitation frequency certain bending wavelengths.

Je nach Verhältnis von Luftschallwellenlänge zu Biegewellenlänge, strahlen die Gehäuseflächen mehr oder weniger gut den Schall ab. Zur Minimierung der Ausbildung von Biegewellen, zur gezielten Beeinflussung möglicher Biegwellenlängen oder zur Verschiebung von Materialeigenfrequenzen werden die Schwingungstilger 6 auf den abstrahlenden Gehäusewänden so angeordnet, dass die Schallabstrahlung optimal eingeschränkt wird. In der 2 ist schematisch eine Schrägansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines auf der Gehäuseseitenwand 4 mehrfach angeordneten Schwingungstilgers 6 gezeigt. Er besteht aus einem Schwingungstilgerfuss 9, der mit einem Langloch versehenen zweischenkeligen geschlossenen Schwingungstilgerfeder 7 und der Schwingungstigermasse 8. Der Schwingungstilger 6 ist in sich symmetrisch ausgebildet.Depending on the ratio of airborne sound wavelength to bending wave length, the housing surfaces radiate more or less well the sound. To minimize the formation of bending waves, for selectively influencing possible bending wavelengths or for shifting material natural frequencies, the vibration absorbers 6 arranged on the radiating housing walls so that the sound radiation is optimally limited. In the 2 Fig. 3 is a schematic perspective view of a preferred embodiment of a housing sidewall 4 multiply arranged vibration absorber 6 shown. It consists of a Schwingungstilgerfuss 9 , the one-lobed, double-jointed vibration damper spring 7 and the vibration stinger mass 8th , The vibration absorber 6 is symmetrical in itself.

Oben auf der Schwingungstilgermasse 8 ist eine Zusatzmasse 11 angeordnet. Diese Zusatzmasse 11 ist in 2 und 3 mittels einer Einstellschraube 12 oder auch Befestigungsschraube 12 zur genauen Abstimmung auf die Erregerfrequenz mechanisch stabil befestigt und schwingungsmäßig angekoppelt. Als Besonderheit ist in diesem Ausführungsfall zu berücksichtigen, dass die Masse der Einstellschraube 12 bei der Auslegung der Zusatzmasse 11 gegebenenfalls einzurechnen ist. Die Schwingungsrichtung des Schwingungstilgers 6 mit der definierten Federbreite e ist in den Zeichnungen mit einem Pfeil dargestellt. Die 3 zeigt eine Schnittdarstellung einen angeschweißten Schwingungstilgers 6 mit einer definierten Federdicke a, mit einer definierten Federlänge b, einer definierten Massehöhe c und einer definierten Masselänge d einer vorher bestimmten Schwingungstilgermasse 8. 4 zeigt eine Zusammenstellung der möglicherweise auftretenden Schwingformen in einer Gehäuseseitenwand 4 an einem generischen Maschinengehäuse einer großen elektrischen Maschine. Die beiden Gehäuseseitenwände 4 sind untereinander mit mehren Gehäusezwischenwänden 10 verbunden, in deren Bohrungen das Ständerblechpaket einschließlich der Wicklung gehalten und befestigt ist. Es sind hier drei mögliche Hauptschwingformen schematisch abgebildet.On top of the vibration absorber mass 8th is an additional mass 11 arranged. This additional mass 11 is in 2 and 3 by means of an adjusting screw 12 or also fastening screw 12 attached to the exact tuning to the excitation frequency mechanically stable and vibrationally coupled. A special feature in this case of execution is to take into account that the mass of the adjusting screw 12 in the design of the additional mass 11 if necessary, be included. The vibration direction of the vibration absorber 6 with the defined spring width e is shown in the drawings with an arrow. The 3 shows a sectional view of a welded vibration damper 6 with a defined spring thickness a, with a defined spring length b, a defined mass height c and a defined mass length d of a previously determined vibration absorber mass 8th , 4 shows a summary of the possibly occurring vibration modes in a housing side wall 4 on a generic machine housing of a large electric machine. The two side walls of the housing 4 are with each other with several housing partitions 10 connected, in whose bores the stator core including the winding is held and fixed. Three possible main modes are shown here schematically.

In der 5 sind in Abhängigkeit von den aufgezeigten Schwingformen bevorzugt mögliche und effektive Tilgerpositionen der Schwingungstilger 6 auf einer Gehäuseseitenwand 4 eines generischen Maschinengehäuses gezeigt. Die Gehäusezwischenwände 10 besitzen untereinander einen Zwischenwandabstand A. Der Schwingungstilgerabstand B ist vorteilhafterweise genau so groß, dass halbe Wellenlängen der Biegeschwingungen zuverlässig unterbrochen werden. In 6 ist noch einmal eine direkte Gegenüberstellung der hauptsächlich auftretenden Art der Schwingungsformen und der sich daraus ergebenden Schwingungsverteilung und die zugehörige bevorzugte optimale Tilgerposition der einzelnen Schwingungstilger 6 überblicksweise dargestellt. In the 5 are preferably possible and effective absorber positions of the vibration damper, depending on the shown vibration modes 6 on a housing side wall 4 a generic machine housing shown. The housing partition walls 10 have mutually an intermediate wall distance A. The Schwingungstilgerabstand B is advantageously just as large that half wavelengths of the bending vibrations are reliably interrupted. In 6 is again a direct comparison of the main occurring type of vibration modes and the resulting vibration distribution and the associated preferred optimal Tilgerposition the individual vibration absorbers 6 Overview presented.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: elektrische Maschine electric machine
22: Welle wave
33: Aufsatzkühler attached cooler
44: Gehäuseseitenwand Housing sidewall
55: Gehäusestirnwand Housing end wall
66: Schwingungstilger vibration absorber
77: Schwingungstilgerfeder Schwingungstilgerfeder
88th: Schwingungstilgermasse Schwingungstilgermasse
99: Schwingungstilgerfuss Schwingungstilgerfuss
1010: Gehäusezwischenwand Housing partition
1111: Zusatzmasse additional mass
1212: Einstellschraube adjustment
1313: Fundamentrahmen foundation frame
1414: Lagerschild end shield
15 15: Klemmenkastenterminal box
aa: Federdicke spring thickness
bb: Federlänge spring length
cc: Massehöhe bulk height
dd: Masselänge Dimensions length
ee: Federbreite spring width
AA: Zwischenwandabstand Between wall distance
BB: Schwingungstilgerabstand Schwingungstilgerabstand
OO: TilgerpositionTilgerposition

Typische SchwingformenTypical vibration modes

"Wellenberg"
"Trough"

Claims

Arrangement for noise reduction for a large electric machine ( 1 ) for different locations by means of vibration damping elements, characterized in that a plurality of individual small vibration absorbers ( 6 ) on sound-emitting static components of the electrical machine ( 1 ), like machine surface ( 2 ) and / or top coolers ( 3 ) or a plurality of housing elements are arranged, the vibration damper ( 6 ) are distributed according to the characteristic of the housing construction at defined positions mechanically non-positively or cohesively and each individual vibration damper ( 6 ) as a spring-mass system ( 7 . 8th ) is trained.

Arrangement for noise reduction for a large electric machine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the vibration absorbers ( 6 ) only on one or the two housing side walls ( 4 ) are arranged distributed.

Arrangement for noise reduction for a large electric machine ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that on the vibration absorber ( 6 ) an additional mass ( 11 ) by means of an adjusting screw ( 12 ) is arranged.

Arrangement for noise reduction for a large electric machine ( 1 ) according to claim 1 to 3, characterized in that the number of arranged vibration absorbers ( 6 ) is between at least one to about 50 vibration absorber 6 per square meter of machine surface.

Arrangement for noise reduction for a large electric machine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the vibration absorber ( 6 ) at the excitation frequency at the operating point, a phase ratio of 60 ° and 120 ° between the vibration absorber mass ( 8th ) and Schwingungstilgerfuss ( 9 ) is trained.

Arrangement for noise reduction for a large electric machine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the vibration absorbers ( 6 ) or a group of vibration absorbers ( 6 ) of a vibration damper housing ( 15 ) are formed enclosed.

Arrangement for noise reduction for a large electric machine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the vibration absorbers ( 6 ) are distributed so that half bending wavelengths of the underlying vibration modes of the machine surface are interrupted at exciter frequency.