-
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.