DE2214668C3 - Elektrische Drehfeldmaschine mit Hohlläufer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Drehfeldmaschine mit einem Gehäuse und einem in diesem angeordneten bewickelten Ständerblechpaket und einem konzentrisch zur Innenbohrung angeordneten feststehenden Innenteil, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung des Ständerblechpaketes, und einem in dem Raum zwischen Ständerblechpaket und Innenteil drehbar angeordneten, in den äußeren Lagerschilden des Gehäuses mittels zweier Wälzlager gelagerten Hohlläufer, wobei zwischen der abtriebsseitigen Welle des Hohlläufers und dem festen Innenteil ein drittes Wälzlager vorgesehen ist. Eine solche elektrische Maschine ist z. B. aus der US-PS 3484635 bekannt. Bei einem so konstruierten Elektromotor ergibt sich für den Läufer gegenüber der üblichen Ausführung mit mitrotierendem Blechpaket eine sehr erhebliche Herabsetzung des Schwungmomentes.

Bei dieser bekannten elektrischen Maschine besteht der Innenteil aus einem auf die feststehende Welle aufgeschobenen Spulenkörper, auf welchem eine Erregerwicklung angebracht ist. Der Läufer ist in Umfangsrichtung abwechselnd aus magnetischen bzw. nichtmagnetischen Zonen aufgebaut. Auch die Stirnpartien des Hohlläufen. bestehen jeweils aus einem Sektor aus einem magnetischen Material und einem größeren, aus einem unmagnetischen Material bestehenden Sektor.

Es ist bereits ein Wechselstrominduktionsmotor bekannt, bei dem zwischen äußerem und innerem Blechpaket ein Zwischenraum vorgesehen ist. In diesem Zwischenraum ist ein um die Rotorachse drehbarer trommeiförmiger Körper angeordnet. Das innere Blechpaket ist bei dieser bekannten Anordnung jedoch drehbar auf der Welle angeordnet und trägt eine zusätzliche Wicklung. Der im Zwischenraum zwischen äußerem und innerem Blechpaket angeordnete trommeiförmige Körper besteht aus parallel zur Rotorachse verlaufenden, durch Zwischenräume in Richtung des Trommelumfanges voneinander getrennten Eisenstäben, die leitend miteinander verbunden sind. Dieser Rotor bildet eine mehrphasige Kurzschlußankerwicklung. Bei der bekannten Anordnung ist der trommeiförmige Körper mittels an beiden Maschinenseiten befindlichen Lagern jedoch drehbar auf der Maschinenwelle gelagert, so daß er kein Drehmoment auf die Maschinenwelle übertragen kann. (Elektrische Bahnen 1935, Seite 63)

Es ist ferner eine elektrische Maschine bekannt, die ein äußeres und ein inneres konzentrisch zum äußeren Blechpaket angeordnetes Blechpaket besitzt, wobei zwischen dem inneren und dem äußeren Blechpaket ein hohlzylinderförmiger Zwischenraum besteht, in dem ein Hohlkörper rotierbar gelagert ist. Die Lagerung ist einseitig als Doppellagerung mit geringem Lagerabstand vorgesehen. Wegen des geringen Lagerabstandes bei der hier vorgesehenen Doppellagerung ergeben isch ungünstige Belastungsverhältnisse der Lager bei Radialbelastung am Wellenende. Da sich das Lagerspiel sehr ungünstig auf die konzentrische Lage des Hohlkörpers auswirkt, sind große Luftspalte erforderlich, wodurch sich der Leistungsfaktor der Maschine verschlechtert und ein großer Blindstrombedarf entsteht. Durch das nicht vermeidbare Spiel der beiden Lager ist die Führung des Hohlkörpers nicht einwandfrei, so daß am Motor durch Unwuchten erzeugte Schwingungen auftreten. Außerdem wird durch die Anordnung zweier Lager an der einen Motorseite die Baulänge vergrößert.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten elektrischen Maschinen zu vermeiden, also eine elektrische Maschine mit niedrigem Schwungmoment zu schaffen, die frei ist von durch Unwuchten hervorgerufenen Schwingungen, und bei welcher sich der Läuferkäfig auch bei starker Erwärmung ausdehnen kann, ohne daß größere Kräfte auf die Lager in axialer Richtung auftreten.

Zur Lösung werden bei der eingangs erwähnten elektrischen Drehfeldmaschine erfindungsgemäß die folgenden Maßnahmen angegeben:

a) der feststehende Innenteil ist ein unbewickeltes Blechpaket,

b) der Hohlläufer ist als Käfigläufer mit einem Kurzschlußkäfig ausgebildet,

c) der Kurzschlußkäfig ist über einen Teller an dem dem Innenblechpaket zugewandten Ende der

Abtriebswelle befestigt,

d) der Kurzschlußkäfig ist mit seinem nichtantriebsseitigen Ende an seiner Außenfläche mit einer Abschrägung versehen, in die eine entsprechend gestaltete Innenfläche eines Zentriertellers eingreift, der auf dem nahe dem nichtantriebsseitigen Lagerschild auf der Welle aufgezogenen zweiten Wälzlager drehbar gelagert ist,

e) zwischen der von dem inneren Blechpaket abgewandten stirnseitigen Fläche der Nabe des Zentriertellers und dem zweiten Wälzlager ist eine Federscheibe vorgesehen, durch die der Zentrierteller in axialer Richtung gegen den Kurzschlußkäfig angepreßt ist.

Durch die besondere Ausführung des Läuferkäfigs am nichtantriebsseitigen Ende und des Zentriertellers i?t es möglich, daß sich der Läufer bei Erwärmung unbehindert ausdehnen kann, ohne daß sich axiale Kräfte auf die Lager auswirken. Weiterhin werden durch diese Maßnahmen Unwuchten vermieden.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß sowohl die Außenfläche des Kurzschlußkäfigs am nichtantriebsseitigen Ende, als auch die diese Fläche berührende Innenfläche des Zentriertellers ballig oder keglig ausgeführt ist.

Die Zentrierung des Hohlkörpers an zwei relativ weit auseinanderliegenden Stellen gestattet eine Verkleinerung des Luftspaltes zwischen Ständer und Hohlkörper und zwischen dem Innenblechpaket und dem Hohlkörper zu realisieren. Außerdem ergibt sich eine Verkürzung der Baulänge der Maschine. Schließlich ermöglicht es die vorgeschlagene neue Anordnung, an beiden Seiten der Maschine Festlager vorzusehen, da die durch Erwärmung des Hohlkörpers hervorgerufene Dehnung desselben keine Verschiebung des zweiten Lagers erforderlich macht, weil sich der Hohlkörper durch die Verwendung des erwähnten Zentriertellers widerstandsfrei ausdehnen kann.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.

Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine elektrische Drehfeldmaschine entsprechend der Erfindung. In der Zeichnung ist mit 1 das Gehäuse, mit 2 das Ständerblechpaket und mit 3 die in das Ständerblechpaket eingelegte Ständerwicklung bezeichnet, während das AS-seitige Lagerschild mit 4 und das NS-seitige Lagerschild mit 5 bezeichnet ist. Die Maschinenwelle 6 ist mit dem NS-seitigen Lagerschild 5 fest verbunden und verstiftet. Das innere Blechpa-

ket 7 ist auf der Maschinenwelle 6 befestigt, also nicht drehbar. Zwischen der Innenfläche des Ständerblechpaketes 2 und der Außenfläche des inneren Blechpaketes 7 befindet sich ein ringförmiger Zwischenraum, in dem der als Kurzschlußkäfig 8 ausgebildete Hohlläufer drehbar angeordnet ist.

Im AS-Lagerschild 4 ist ein als Festlager ausgebildetes Wälzlager 10 angeordnet, das die abtriebseitige Welle 9 führt. Die abtriebseitige Welle weist an ihrem dem Gehäuseinneren zugekehrten Ende eine Bohrung auf, in der ein weiteres inneres Lager 11 angeordnet ist, das die feste Welle 6 abstützt und so eine unzulässige Biegung derselben verhindert. An dem dem Gehäuseinneren zugewandten Ende der abtriebsseitigen Welle 9 ist ferner mittels Schrauben der als Kurzschlußkäfig 8 ausgebildete Hohlläufer befestigt. Er ist im Querschnitt U-förmig gestaltet und besitzt an seinem dem nicht antriebsseitigen Lagerschild zugekehrten Ende an seiner Außenfläche eine Abschrägung 14, die in eine ebensolche Abschrägung des Zentriertellers 13 eingreift. Der Zentrierteller 13 ist mittels Lagern 12 auf der am NS-seitige.i Lagerschild 5 befestigten festen Welle 6 drehbar gelagert.

Sowohl in der Stirnseite des Kurzschlußkäfigs 8 als auch in dem Zentrierteller 13 sind Ausnehmungen 15 vorgesehen, die zur Kühlung des inneren Blechpaketes Kühlluft in den Raum zwischen innerem Blechpaket 7 und Kurzschlußkäfig 8 bzw. dem Zentrierteller 13 ein- und austreten lassen.

Der Zentrierteller 13 besitzt eine Nabe mit einer Ausdrehung, in der das Lager 12 angeordnet ist, auf dem er drehbar gelagert ist. Zwischen der dem inneren Blechpaket 7 abgewandten stirnseitigen Fläche der Nabe des Zentriertellers 13 und dem Wälzlager 12 ist eine Federscheibe 16 vorgesehen, die den Zentrierteller 13 in axialer Richtung elastisch gegen den Kurzschlußkäfig 8 drückt und diesen in eine genau konzentrische Lage bringt. Durch diese Maßnahme ist eine Verlagerung in radialer Richtung ausgeschlossen, so daß keine Unwuchten auftreten können. Weiter kann hierdurch die beim Betrieb durch Erwärmung auftretende Dehnung des Kurzschlußkäfigs 8 in axialer Richtung ohne weiteres aufgefangen werden. Schließlich werden durch die Abschrägung am Kurzschlußkäfig bzw. am Zentrierteller 13 die Biegemomente, die durch die Radialbelastung am Wellenende der Abtriebswelle 9 hervorgerufen werden, aufgenommen, während die in axialer Richtung wirkenden Kräfte durch das im AS-Lagerschild 4 vorgesehene Kugellager 10 aufgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrische Drehfeldmaschine mit einem Gehäuse und einem in diesem angeordneten bewickelten Ständerblechpaket und einem konzentrisch zur Innenbohrung angeordneten feststehenden Innenteil, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung des Ständerblechpaketes, und einem in dem Raum zwischen Ständerblechpaket und Innenteil drehbar angeordneten, in den äußeren Lagerschilden des Gehäuses mittels zweier Wälzlager gelagerten Hohlläufer, wobei zwischen der abtriebsseitigen Welle des Hohlläufers und dem festen Innenteil ein drittes Wälzlager vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) der feststehende Innenteil (7) ist ein unbewickeltes Blechpaket,

b) der Hohlläufer ist als Käfigläufer mit einem Kurzschlußkäfig (8) ausgebildet,

c) der Kurzschlußkäfig (8) ist über einen Teller an dem dem Innenblechpaket (7) zugewandten Ende der Abtriebswelle (9) befestigt,

d) der Kurzschlußkäfig ist mit seinem nicht an- r> triebsseitigen Ende an seiner Außenfläche mit einer Abschrägung versehen, in die eine entsprechend gestaltete Innenfläche (14) eines Zentriertellers (13) eingreift, der auf dem nahe dem nichtantriebsseitigen Lagerschild )< > (5) auf der Welle (6) aufgezogenen zweiten Wälzlager (12) drehbar gelagert ist,
zwischen der von dem inneren Blechpaket (7) abgewandten stirnseitigen Fläche der Nabe des Zentriertellers (13) und dem zwei- i~> ten Wälzlager (12) ist eine Federscheibe (16) vorgesehen, durch die der Zentrierteller (13) in axialer Richtung gegen den Kurzschlußkäfig (8) angepreßt ist.

2. Elektrische Drehfeldmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Außenfläche des Kurzschlußkäfigs (8) am nichtantriebsseitigen Ende, als auch die diese Fläche berührende Innenfläche (14) des Zentriertellers (13) ballig oder keglig ausgeführt ist. v,

e)