DE1195858B - Laeuferlagerung dynamoelektrischer Maschinen mittels der Nutenkeile im Staender - Google Patents

Laeuferlagerung dynamoelektrischer Maschinen mittels der Nutenkeile im Staender

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DE1195858B
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groove
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bearing according
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DEA42416A
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English (en)
Inventor
Bruce Raleigh Lipe
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Allis Chalmers Corp
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Allis Chalmers Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/167Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487Slot-closing devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Description

  • Läuferlagerung dynamoelektrischer Maschinen mittels der Nutenkeile im Ständer Die Erfindung betrifft die Läuferlagerung für dynamoelektrische Maschinen, deren in den Nuten eines ringförmigen Ständers liegende Ständerwicklungen durch Nutenkeile gehalten werden, die in den Nuten zwischen den Wicklungen und der Ständerbohrung angeordnet sind und in die Ständerbohrung hineinragen.
  • Bei einer dynamoelektrischen Maschine herkömmlicher Konstruktion wird die Welle des Läufers in Lagern, die im Gehäuse der Maschine montiert sind, gelagert. Die Lager benötigen einen besonderen Rahmen oder ein besonderes Gehäuse. Im allgemeinen wird das sorgfältige Einhalten von mehreren Passungen beim Bearbeiten der Zentrierungen im Ständergehäuse und in den Lagersitzen gefordert, damit die Lager an sich und mit dem Ständer so ausgerichtet werden, daß der Läufer während des Betriebs der Maschine nicht in der Ständerbohrung reibt. Lager, die die Radialkräfte des Läufers auf das feststehende Gehäuse übertragen, können entfallen, wenn die Radialkräfte des Läufers unmittelbar auf die Ständerbohrung geleitet werden. Hierdurch wird der ungünstige Einfluß von Bearbeitungstoleranzen in einer Reihe von Passungen ausgeschlossen.
  • In einer bekannten Konstruktion, bei der der Läufer unmittelbar in der Ständerbohrung gelagert ist, sind am Ständer oder am Läufer Lagerringe angeordnet, auf, bzw. in denen der Läufer direkt gleitet.
  • Bei elektrischen Maschinen mit extrem langem Läufer ist es bekannt, den Läufer in der axialen Mitte direkt auf dem Ständerblechpaket abzustützen, wodurch eine zusätzliche Lagerstelle zu den in üblicher Weise an den beiden Enden des Ständers angeordneten Lagern geschaffen wird.
  • Es ist auch -bekannt, den Läufer eines Spaltrohrmotors unmittelbar im Spaltrohr zu lagern.
  • Alle diese bekannten Konstruktionen bedingen die Aufrechterhaltung eines Schmierfilmes im Luftspalt. Es ist weiter bei einteiligen Ständern zur Erleichterung der Montage des in üblicher Weise gelagerten Läufers und zum Schutz der Ständerbohrung bekannt, die Nutenverschlußteile des Ständers so weit über die Bohiung herausragen zu lassen, daß die Spulenköpfe der Ständerwicklung vor Druck geschützt sind.
  • Ziel der Erfindung ist es, eine direkte Lagerung des Läufers in der Ständerbohrung einer dynamoelektrischen Maschine zu schaffen, die einfach im Aufbau ist, ohne flüssige Schmiermittel arbeitet und ohne grundsätzliche Änderungen des Maschinenaufbaus verwirklicht werden kann.
  • Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Nutenkeile elektrisch isolieren und reibungsarm sind und zusammen rund um die Ständerbohrung eine Lagerfläche bilden, die den Läufer innerhalb des Ständers umschließt und drehbar lagert.
  • Die Erfindung ist nicht nur auf Spezialausführungen von elektrischen Maschinen, wie z. B. Spaltrohrmotoren, beschränkt, sondern kann auf alle Arten mit genutetem Ständer angewendet werden. Die Lagerung benötigt zusätzlich zu den ohnehin vorhandenen Nutenkeilen keine zusätzlichen Stützelemente. Gestalt und Material der in die Bohrung hineinragenden Teile der Nutenkeile können so gewählt werden, daß sich eine optimale Lagerfläche ergibt. Weiter wird ein konstanter Luftspalt eingehalten.
  • Vorzugsweise haben die herausragenden Teile der Nutenkeile um den Umfang der Ständerbohrung herum einen Abstand voneinander, so daß in Längsrichtung verlaufende Kühlschlitze zwischen benachbarten herausragenden Teilen gebildet werden. Sie erleichtern die Wärmeabfuhr aus der Maschine.
  • Die äußere Fläche des herausragenden Teiles jedes Nutenkeiles ist so gekrümmt, daß sie dem Läuferumfang angepaßt ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat jeder Nutenkeil einen ersten Flanschteil, der in die Ständerbohrung hineinragt und den Läufer lagert, und einen zweiten Flanschteil, der in die entsprechende Nut hineinragt, an der darin befindlichen Wicklung anliegt und diese innerhalb der Nut zurückhält. Der erste Flanschteil jedes Nutenkeiles ist mit dem zweiten durch einen Steg in dem schmalen Öffnungsteil der Nut verbunden.
  • Die Ständerbohrung kann mit in Längsrichtung verlaufenden flachen Vertiefungen an jeder Nutenöffnung ausgebildet werden, um einen Teil des herausragenden ersten Flanschteiles jedes Nutenkeiles aufzunehmen. Auf diese Weise wird der herausragende Flanschteil jedes Nutenkeiles in seiner Lage im Ständer gehalten, und es wird verhindert, daß der Nutenkeil unter hoher Belastung ausgepreßt wird, sich wirft oder fließt.
  • Jeder Nutenkeil kann vollständig oder vorwiegend aus einem geeigneten reibungsarmen Material mit elektrisch gut, isolierenden Eigenschaften, die als Festschmierstoffe bekannt sind, gefertigt werden. Vorteilhaft werden die Nutenkeile vollständig oder vorwiegend aus Polytetrafluoräthylen hergestellt. Alternativ kann nur der herausragende Teil jedes Nutenkeiles vollständig oder vorwiegend aus Polytetrafluoräthylen gefertigt werden. Als eine weitere Alternativlösung wird nur die eigentliche Lagerfläche des herausragenden Teiles jedes Nutenkeiles vollständig oder vorwiegend aus Polytetrafluoräthylen hergestellt.
  • Die Erfindung wird durch die Zeichnung erläutert. F i g. 1 stellt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer dynamoelektrischen Maschine mit der erfindungsgemäßen Lageranordnung dar; F i g. 2 ist ein Querschnitt in der Linie Il-II von F i g. 1, der im vergrößerten Maßstab Einzelheiten zeigt, und F i g. 3 ist ein Querschnitt ähnlich F i g. 2, der eine Alternativlösung zeigt.
  • Die Zeichnungen zeigen einen Elektromotor 10 mit einem Gehäuse 11, einem Ständer 12 innerhalb des Gehäuses und einem Läufer 13 mit einer Welle 14. Der Läufer 13 ist innerhalb der Ständerbohrung 15 angeordnet, und die Läuferwelle 14 ragt durch eine Öffnung 18 auf der einen Seite des Gehäuses 11. Der Motor weist eine geeignete Befestigungsvorrichtung 19, die mit dem Gehäuse verbunden ist, auf.
  • Der Läufer 13 kann von jeder geeigneten Art sein, ist jedoch mit einer Käfigwicklung 20 im Läuferkern 21 dargestellt.
  • Der Ständer 12 ist herkömmlich aus Eisenblechen 23 aufgebaut und weist Wicklungsnuten 24 nahe der Ständerbohrung auf. Jede Wicklungsnut 24 hat eine allgemein ovale Form mit einem Öffnungsteil 25, der sie zur Ständerbohrung hin öffnet. Die Nuten sind durch die Wicklung 26 in bekannter Art ausgefüllt. Eine geeignete Nutenisolation 27 isoliert in jeder Nut die Wicklung von den Kernblechen 23.
  • Der erfindungsgemäße Nutenkeil ist mit 30 bezeichnet und ist im Oberteil jeder Nut 24, d. h. in dem der Ständerbohrung zugewandten Teil, angebracht. Er ragt durch den öffnungsteil25 in die Ständerbohrung 15 hinein und lagert dort den Läufer, wobei die in die Ständerbohrung hineinragenden Teile aller Nutenkeile zusammen eine Lagerfläche, die um die Ständerbohrung herum verläuft, bilden, den Läufer umschließen und ihn innerhalb des Ständers lagern.
  • Jeder Nutenkeil besteht aus einem Festschmierstoff wie Polytetrafluoräthylenharz.
  • Die Nutenkeile 30 sind in den Öffnungsteilen 25 jeder Wicklungsnut 24 derart angeordnet, daß sie, wie dargestellt, an der Wicklung 26 anliegen und sie in der Nut 24 halten.
  • Jeder Nutenkeil 30 besteht aus einem ersten Flanschteil 31 und einem zweiten Flanschtei132, die durch einen Steg 33 verbunden sind. Der Nutenkeil ist allgemein H-förmig im Querschnitt gesehen. Der verbindende Stegteil 33 paßt schmiegsam in den öffnungsteil 25 der Wicklungsnut. Die Lagerfläche 35 jedes ersten Hanschteiles 31 ist so gekrümmt, daß sie dem Umfang des Läufers 13 angepaßt ist.
  • Bei der Ausführung nach F i g. 2 ist die Rückseite 36 des ersten Flanschteiles 31 jedes Nutenkeiles so ausgebildet, daß sie schmiegsam an der Ständerbohrung 15 anliegt.
  • Die ersten Flanschteile 31 jedes Nutenkeiles haben am Umfang der Ständerbohrung Abstand voneinander, so daß Längsschlitze 38 zwischen benachbarten Flanschteilen 31 ausgebildet werden, von denen nur einer gezeigt ist. Diese Schlitze wirken als Kühlschlitze und erleichtern so die Kühlung der Maschine.
  • Der zweite Flanschteil 32 jedes Nutenkeiles hat keilförmige Seiten und eine Fläche 40, die, wie dargestellt, an der gekrümmten Fläche der Wicklungsnut anliegt. Die andere Fläche 41 des zweiten Flanschteiles 32 jedes Nutenkeiles liegt schmiegsam an der Nutenisolation 27 an.
  • Bei der Alternativausführung nach F i g. 3 weist die Ständerbohrung in Längsrichtung verlaufende flache Ausnehmungen 45 an der Öffnung jeder Nut, d. h. dort, wo der Öffnungsteil in die Ständerbohrung übergeht, auf.
  • Diese Ausnehmungen passen sich einem Teil des ersten Flanschteiles 31 jedes Nutenkeiles an. Bei dieser Anordnung ragen die Nutenkeile etwa nur halb so weit in die Ständerbohrung hinein wie bei der Ausführung nach F i g. 2. Die Ausnehmungen helfen, die ersten Flanschteile 31 jedes Nutenkeiles in ihrer Lage in der Ständerbohrung zu halten und zu verhüten, daß die Flanschteile ausgepreßt werden oder unter hoher Belastung fließen.
  • _ Beim Zusammenbau der Maschine wird zunächst der Ständerkern aus den Einzelblechen 23 zusammengesetzt und die Nuten 24 fluchtend ausgerichtet. In jeder Nut wird dann die Nutenisolation 27 angebracht und die Wicklung 26 eingelegt. Die offenen Enden der Nutenisolation werden dann in die Nuten herabgepreßt, um so Platz zwischen Nutenoberteil und der Oberseite der Wicklung 26 zu schaffen.
  • Die Nutenkeile 30 werden dann in die Nuten eingebracht, indem der Stegteil33 jedes Nutenkeiles in den öffnungstei125 jeder Nut eingeführt wird und der Nutenkeil dann gleitend in Längsrichtung in die Nut gepreßt wird, bis er sich über die gesamte Länge der Nut im Kern erstreckt.
  • Ist der Ständer vollständig zusammengebaut, so bilden die ersten Flanschteile 31 der Nutenkeile 30 zusammen eine Lagerfläche, die sich um die Ständerbohrung herum erstreckt, den Läufer berührt und ihn innerhalb des Ständers drehbar lagert. Diese Lagerfläche wird zwischen angrenzenden Nutenkeilen durch in Längsrichtung verlaufende Kühlschlitze 38 unterbrochen. Der zweite Flanschteil 32 jedes Nutenkeiles überdeckt die Stoßstelle jeder Nutenisolation 27 und hält die Wicklung 26 in den Nuten 24 zurück.
  • Der Läufer 13 wird dann zusammengesetzt und in die Ständerbohrung 15 eingebracht, wo er durch die Lagerfläche, die die Nutenkeile gemeinsam bilden, gelagert wird. Im Betrieb der Maschine gewährleistet die reibungsarme Lagerfläche, die durch die Nutenkeile gebildet wird, daß der Läufer leicht und frei innerhalb des Ständers umlaufen kann. Die schmierenden und allgemein reibungsarmen Lagereigenschaften des Festschmierstoffmaterials, wie z. B. Polytetrafluoräthylenharz, das vorteilhaft verwendet wird, sind bekannt.
  • Bisher wurde als bevorzugte Ausführung beschrieben, daß die Lagerfläche jedes Nutenkeiles oder die herausragenden Teile oder der gesamte Nutenkeil vollständig aus einem Festschmierstoff besteht, wobei vorzugsweise Polytetrafluoräthylen verwendet wird. Es kann jedoch auch die Lagerfläche des Nutenkeiles oder dessen herausragender Teil oder der gesamte Nutenkeil aus einer Zusammensetzung hergestellt werden, die vorwiegend einen Festschmierstoff enthält, wobei der Anteil dieses Materials in der Zusammensetzung so ist, daß die erforderlichen reibungsarmen und elektrisch isolierenden Eigenschaften der Lagerfläche erhalten bleiben.
  • Falls erwünscht, kann statt des gesamten Nutenkeiles 30 nur der erste Flanschteil 31 oder- sogar nur die eigentliche Lagerfläche aus Festschmierstoffmaterial hergestellt werden. Der übrige Teil des Nutenkeiles kann dann aus einem anderen Material mit geeigneten isolierenden Eigenschaften gefertigt werden.

Claims (6)

  1. Patentansprüche: 1. Läuferlagerung für dynamoelektrische Maschinen, deren in den Nuten eines ringförmigen Ständers liegende Ständerwicklungen durch Nutenkeile gehalten werden, die in den Nuten zwischen den Wicklungen und der Ständerbohrung angeordnet sind, und in die Ständerbohrung hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutenkeile elektrisch isolieren und reibungsarm sind und zusammen rund um die Ständerbohrung eine Lagerfläche bilden, die den Läufer innerhalb des Ständers umschließt und drehbar lagert.
  2. 2. Läuferlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hervorstehenden Teile der Nutenkeile am Umfang der Ständerbohrung Abstand voneinander haben, so daß in Längsrichtung verlaufende Kühlschlitze zwischen benachbarten hervorstehenden Teilen gebildet werden.
  3. 3. Läuferlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche des hervorstehenden Teiles jedes Nutenkeiles so gekrümmt ist, daß sie dem Läuferumfang angepaßt ist.
  4. 4. Läuferlagerung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nutenkeil einen ersten Flanschteil, der in die Ständerbohrung hineinragt und den Läufer berührt und lagert, und einen zweiten Flanschteil innerhalb der entsprechenden Nut, der gegen die Wicklung anliegt und sie in der Nut zurückhält, aufweist.
  5. 5. Läuferlagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Flanschteil jedes Nutenkeiles durch einen Stegteil verbunden sind, der in dem schmalen Öffnungsteil der Nut, der an die Ständerbohrung angrenzt, angeordnet ist. 6. Läuferlagerung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerbohrung an der öffnung jeder Nut in Längsrichtung verlaufende flache Ausnehmungen aufweist, die einem Teil des hervorstehenden ersten Flanschteiles jedes Nutenkeiles angepaßt sind. 7. Läuferlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche des hervorstehenden Teiles jedes Nutenkeiles vollständig oder vorwiegend aus Polytetrafluoräthylen besteht. B. Läuferlagerung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der hervorstehende Teil jedes Nutenkeiles vollständig oder vorwiegend aus Polytetrafluoräthylen besteht. 9. Läuferlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutenkeile vollständig oder vorwiegend aus Polytetrafluoräthylen bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 289 099, 524 357; deutsche Auslegeschrift Nr. 1099 630; britische Patentschriften Nr. 485 225, 771109; schwedische Patentschrift Nr. 129 404; USA.-Patentschrift Nr. 2 443 455; »Elektronik« 1961, H. 11, S. 345, 346; »Elektric« 1961, H.
  6. 6, S. 184.
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Citations (6)

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DE289099C (de) *
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DE1099630B (de) * 1959-08-25 1961-02-16 Licentia Gmbh Elektromotor grosser axialer Laenge zum Betrieb innerhalb von Bohrloechern, dessen Laeufer an beiden Enden der Welle in ueblicher Weise in den Lagerschilden gelagert ist

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