DE3907860A1 - Laeufer fuer rotierende elektrische maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Läufer für eine ro­ tierende elektrische Maschine.

Die Konstruktion eines herkömmlichen Läuferkerns eines Wickelläufers mit einer Läuferspule für eine rotierende elektrische Maschine wird dadurch erreicht, daß eine scheibenförmige Silizium-Stahl-Platte in Form gestanzt wird und die an sich bekannten scheibenförmigen Platten in Schichten aufeinander lamelliert werden.

Da jedoch bei einem Läufer für eine große rotierende elektrische Maschine die zum Ausstanzen der Stahlplatte verwendete Stanzmatrize ebenfalls sehr groß ist, wird wegen dieser Einschränkung bei der Herstellung des Läu­ ferkerns, wie er beispielhaft in Fig. 4 abgebildet ist, ein Läuferkern dadurch hergestellt, daß eine Silizium- Stahl-Platte in Segmentform ausgestanzt wird, worauf die die segmentförmigen Stahlplatten kreisförmig angeordnet werden, wie Fig. 6(A) und 6(B) zeigen, und anschließend lamelliert werden.

In Fig. 4, 5, 6(A) und 6(B) ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Läuferkern gezeigt, dessen Läuferkernteile 1 a aus einer ausgestanzten Silizium-Stahl-Platte bestehen, wäh­ rend Schlitze durch das Bezugszeichen 2 gekennzeichnet werden, in die eine Läuferspule eingesetzt wird, während Löcher 3 zum Einsetzen von Befestigungsschrauben ausge­ bildet sind; das Bezugszeichen 4 deutet Führungen an, mit deren Hilfe der Läuferkern 1 beispielsweise mit ei­ nem radförmigen Flansch 9 verbunden wird, während zur Kühlung des Läufers Lüftungsschlitze 5 ausgebildet sind. Unter dem Bezugszeichen 6 ist eine Läuferwicklung zu er­ kennen, während zum Zusammenschluß der Läuferkernsegmen­ te 1 a ein Sicherungselement bzw. Klemmbügel 7 vorgesehen ist. Ein Lüftergebläse 8 bläst Kühlluft gegen den Stän­ der, und ferner ist ein Befestigungsflansch 9 vorgese­ hen, während das Bezugszeichen 10 eine Läuferwelle an­ deutet. Aus Gründen der Vereinfachung wurden die Schlit­ ze 2 nur in Fig. 4 eingezeichnet.

Nachstehend wird nun ein Verfahren zur Fertigung des herkömmlichen Läufers näher erläutert. Der Läuferkern 1 weist einen großen Durchmesser auf und wird im allgemei­ nen dadurch ausgebildet, daß eine dünne Silizium-Stahl- Platte segmentförmig zu den Läuferkernsegmenten 1 a aus­ gestanzt wird, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind. An­ schließend werden die Läuferkernsegmente 1 a in zylindri­ scher Anordnung aufeinandergeschichtet, wobei, wie die Schnittdarstellung in Fig. 5 veranschaulicht, der Lüf­ tungskanal bzw. -schlitz 5 ausgebildet wird. Mit anderen Worten werden mehrere Läuferkernsegmente 1 a horizontal kreisförmig angeordnet, worauf die Schichten, die je­ weils aus den einzelnen runden dünnen Platten, aus denen die Läuferkernsegmente 1 a bestehen, aufgebaut sind, nacheinander in ähnlicher Weise wie oben beschrieben aufeinandergesetzt werden. Im Falle der in Fig. 4 ge­ zeigten Anordnung sind 10 Bleche der Läuferkernsegmente 1 a horizontal in Form einer einzigen Schicht in runder Form angeordnet, und die auf diese Weise entstandenen Schichten werden nacheinander aufeinandergetürmt. In der vorbeschriebenen Art und Weise werden die auf diese Wei­ se geschichteten Läuferkernsegmente 1 a dadurch zusammen­ gehalten, daß durch die Löcher 3 Befestigungsschrauben eingesetzt werden, während der Läuferkern 1 dadurch ge­ bildet wird, daß die Sicherungselemente 7 vorgesehen sind, die den Läuferkern am oberen und unteren Ende der auf diese Weise geschichteten Läuferkernsegmente 1 a zu­ sammenspannen, worauf die Befestigungsschrauben einge­ setzt und anschließend in axialer Richtung festgezogen werden und dabei das gesamte Läuferpaket zusammenspan­ nen.

Am Außenumfang des Läuferkerns 1 sind Schlitze 2 zum Einsetzen der Läuferwicklung 6 ausgebildet. Nachdem der Läuferkern 1 aufgebaut wurde, wird die Läuferwicklung 6 in die Schlitze 2 eingesetzt und dort durch Keile gesi­ chert, die an den Enden der Schlitze 2, die am Außenum­ fang liegen, eingeschoben werden.

Über schwalbenschwanzförmige Ausbildungen, die in die Führungen 4 eingesetzt sind, wird ein Drehmoment zwi­ schen dem Befestigungsflansch 9 und dem Läuferkern 1 übertragen.

Die Läuferkernsegmente 1 a werden in der vorbeschriebenen Art und Weise in Kreisform angeordnet, worauf die aus runden dünnen Platten, aus denen die Läuferkernsegmente 1 a bestehen, aufgebauten Schichten nacheinander über­ einander angeordnet werden. Fig. 6(A) und 6(B) veran­ schaulichen den Fall, daß die Läuferkernsegmente 1 a je­ weils um einen Viertelkreis versetzt aufeinanderge­ schichtet sind. Insbesondere sind die in Fig. 4 gezeig­ ten Läuferkernsegmente 1 a auf dem Außenumfang des Befe­ stigungsflansches 9 kreisförmig ausgerichtet. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Läuferkernsegment bilden die hori­ zontal ausgerichteten zehn Bleche des Läuferkernsegments 1 a einen Kreis, wobei die festen durchgezogenen Linien 11 in Fig. 6(A) die Lage der Trennung zwischen den Seg­ menten bezeichnen.

Wird die zweite Schicht der Läuferkernsegmente 1 a aus Fig. 6(B) kreisförmig so angeordnet, daß die Trennungs­ linie zwischen den Segmenten um ein Viertel eines Seg­ ments gegenüber der Lage der Trennungslinie der ersten Schicht der Läuferkernsegmente 1 a versetzt ist, so er­ gibt sich die Position dieser Trennungslinie, die mit einem festen durchgehenden Strich 12 in Fig. 6(A) einge­ zeichnet ist.

Schichtet man nun in gleicher Weise die dritte und vier­ te Schicht der Läuferkernsegmente 1 a aufeinander und versetzt sie dabei um ein Viertel eines Segments gegen­ über der Lage der Trennungslinie der darunterliegenden Schicht, so befinden sich diese Trennungslinien an den Positionen, die durch die gestrichelte Linie 13 bezie­ hungsweise die strichpunktierte Linie 14 markiert wer­ den.

Der herkömmliche Läuferkern 1 ist zylinderförmig aufge­ baut, wobei die horizontal kreisförmig in der vorbe­ schriebenen Art und Weise angeordneten Läuferkernsegmen­ te 1 a nacheinander übereinandergestapelt werden, während zwischen mehreren Schichten die Lüftungsschlitze 5 vor­ gesehen werden, worauf die Schichten der Läuferkernseg­ mente 1 a bis zur Erreichung der vorgegebenen Läuferkern­ länge aufeinandergesetzt werden.

Der Läuferkern 1 wird durch Übereinanderstapeln der Schichten der Läuferkernsegmente 1 a aufgebaut, worauf die aufeinander liegenden Läuferkernsegmente durch die Sicherungselemente 7 zu einem Teil zusammengehalten wer­ den, wobei die Befestigungsbügel 7 mit den Befestigungs­ schrauben am oberen und unteren Ende der Segmente an­ geordnet sind.

Da der herkömmliche Läuferkern in der vorbeschriebenen Weise aufgebaut ist, muß die Läuferwicklung abmontiert werden, worauf nach dem Zusammenbau des Läufers und nach dessen Prüfung im Herstellerwerk alle Läuferkernsegmente abzumontieren sind, wenn der gesamte Läufer als Einzel­ teil nicht auf einmal transportiert werden kann, da der Transport bestimmten Beschränkungen unterliegt. Damit ist es auch unumgänglich, nach dem Antransport an den Einbauort des Läufers in auseinandergebautem Zustand die Läuferwicklung und die Läuferkernsegmente wieder zusam­ menzubauen. Aus diesem Grunde beanspruchen der Auseinan­ derbau des Läufers im Werk, der Transport des Läufers in auseinandergebautem Zustand an den Einbauort, sowie der erneute Zusammenbau des Läufers eine beträchtliche Zeit, wobei auch noch die Gefahr besteht, daß die Betriebssi­ cherheit des wiederzusammengebauten Läufers davon beein­ trächtigt wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, dieser Ge­ fahr zu begegnen und die vorbeschriebenen Nachteile zu umgehen, indem ein Läufer für eine rotierende elektri­ sche Maschine geschaffen wird, bei dem der Auseinander­ bau der Läuferkernsegmente zum Zeitpunkt des Transports und die völlige oder teilweise Entfernung der Läufer­ wicklung zur einfacheren Ablösung des Läuferkerns vom Befestigungsflansch bzw. dem Läuferkranz und zur erneu­ ten Befestigung daran nicht mehr erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Läufer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein zylindri­ scher Läuferkern an einer Festspanneinrichtung angesetzt ist, welche fest mit einer Läuferwelle verbunden ist und Teil eines Magnetflusses durch einen Luftspalt gegenüber einem Ständer bildet; daß in vorgegebenen Abstand auf dem Außenumfang des Läuferkerns Wicklungsschlitze ausge­ bildet sind; daß mindestens eine Läuferwicklung in die Wicklungsschlitze mit vorgegebenem Anstellwinkel einge­ setzt ist, und daß eine Vielzahl unterteilter Segmente vorgesehen ist, die durch Umfangsteilung des Läuferkerns gebildet wurden und jeweils aus Segmentplatten lamel­ liert sind, welche aus dünnen Stahlplatten in Form des Segments bestehen, wobei jedes unterteilte Läufersegment lösbar mit dem Außenumfang der Festspanneinrichtung für die Läuferwelle über eine Ausbildung verbindbar ist, die auf dem unteren Ende als Ansatzteil am Läufersegment vorgesehen ist.

Der erfindungsgemäße Läufer für eine rotierende elektri­ sche Maschine ist somit aus einer Vielzahl von unter­ teilten Segmenten aufgebaut, wobei der gesamte Läufer­ kern in eine Vielzahl von unterteilten Segmenten aufge­ teilt ist, die auf einem Kreis um den Läuferkern an­ geordnet sind, wobei die unterteilten Segmente lösbar mit einem Befestigungsflansch verbunden sind, der mit­ tels einer Verbindung mit Nut und Feder mit der Haupt­ welle verbunden ist.

Der Kern des erfindungsgemäßen Läufers läßt sich an je­ dem unterteilten Segment auseinander- und wieder zusam­ menbauen, und der gesamte Läuferkern kann so zerlegt und wieder montiert werden, daß die gesamte Läuferwicklung oder ein Teil derselben in den unterteilten Segmenten eingesetzt bleibt.

Nachstehend wird nun die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau eines Läufers mit unterteiltem Kern in perspektivischer Ansicht, sowie den Läufer­ kranz bei einem Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung;

Fig. 2 einen Teil einer Teilbaugruppe eines Läufer­ segments des Läuferkerns aus Fig. 1 in per­ spektivischer Ansicht;

Fig. 3 ein Schaltschema der Läuferwicklung aus Fig. 1;

Fig. 4 eine Ansicht eines herkömmlichen gestanzten Läuferkernsegments;

Fig. 5 einen Schnitt durch den Läuferkern mit der Darstellung seines Aufbaus aus den Läuferkern­ segmenten gemäß Fig. 4;

Fig. 6(A) eine teilweise Draufsicht auf den Aufbau einer Schicht aus Läuferkernsegmenten in kreisförmi­ ger horizontaler Ausrichtung; und

Fig. 6(B) eine teilweise Seitenansicht der Anordnung aus Fig. 6(A) .

In allen Figuren der Zeichnung wurden zur Bezeichnung gleicher oder entsprechender Teile die gleichen Bezugs­ zeichen verwendet.

Nachstehend wird nun ein Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Läufers für eine rotierende elektrische Ma­ schine in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

In den einzelnen Figuren bezeichnen die Bezugszeichen 2, 3, 5, 6 und 9 jeweils die gleichen oder gleichwertige Teile wie in den Fig. 4 und 5, die den herkömmlichen Läufer zeigen.

Aus Fig. 1 ist ein Läuferkern 21 ersichtlich, der durch kreisförmige Anordnung einer Vielzahl von unterteilten Segmenten 21 a aufgebaut wurde, wobei diese Segmente wie­ derum jeweils durch Unterteilung eines Kreises in Um­ fangsrichtung in eine Vielzahl von Kreissektoren ent­ standen sind. Jedes Segment 21 a besteht aus einem lamel­ lierten Aufbau aus einzelnen unterteilten Segmentplatten 21 b, die aus einer dünnen Silizium-Stahl-Platte in Form gestanzt sind. In die Schlitze 2 des Läuferkerns 21 sind wie bei einem herkömmlichen Läufer Keile eingeschoben, um die Läuferwicklung 6, die in die Schlitze 2 einge­ setzt ist, in ihrer Stellung zu fixieren. Mit Hilfe von Schwalbenschwanzführungen wird der Läuferkern 21 an ei­ nem Rotorkranz 24 festgespannt, während durch die Löcher 25 Befestigungsschrauben eingeführt sind. Mit Hilfe der Vorsprünge 26 werden die Rotorkränze 24 an dem ringför­ migen Flansch 9 befestigt, während unter Freilassung ei­ nes Luftspalts gegenüber dem Läuferkern 21 ein Ständer 27 angeordnet ist.

Fig. 2 zeigt einen Satz unterteilter Segmente 21 a des Läuferkerns 21 aus Fig. 1. Dabei sind zur Versteifung der unterteilten Segmentplatte 21 b am Ende der Lamellie­ rung der Platten des Segments 21 a fingerförmige Platten 28 angeordnet, wobei die beiden Seiten der Platten 28 mit Hilfe von Befestigungsschrauben 3 a, die durch die Löcher 3 eingeführt sind, und mit Hilfe der Sicherungs­ elemente 29 zu beiden Seiten der Platten 28 unter Pake­ tierung des Läuferkerns unveränderlich in ihrer Lage festgespannt sind. Die Schwalbenschwanzführungen 29 a sind ähnlich den Führungen des Läuferkerns 21 ausgebil­ det und auf der radial innen liegenden Seite des Siche­ rungselements 29 so ausgebildet, daß mit ihrer Hilfe der Läuferkern festgekeilt sitzt.

Nachstehend wird nun die Abfolge der Arbeitsschritte beim Zusammenbau des Läufers in diesem Ausführungsbei­ spiel im einzelnen erläutert.

Gemäß Fig. 1 ist der Läuferkern 21 in eine entsprechende Anzahl von unterteilten Segmenten 21 a unterteilt, um mit den Transporteinschränkungen zurandezukommen, wobei in dieser Abbildung die Läuferwicklung 6 im Läufer einge­ setzt ist.

Die Lamellierung der unterteilten Segmente 21 a des Läu­ ferkerns erfolgt durch Lamellierung der Segmentplatten 21 b bis zur vorgegebenen Höhe des Läuferkerns, während axial die vorgegebenen Lüftungsschlitze 5 angeordnet werden, worauf die oberen und unteren Enden der lamel­ lierten Segmentplatten 21 b an den Platten 28 mit Hilfe der Sicherungselemente 29 zum Festspannen des Läufer­ kerns unter Einsatz der Befestigungsschrauben 3 a unter einem vorgegebenen Flächendruck zu einem einzigen Block zusammengespannt werden. Dieser eine Teilblock wird zu einem Satz des unterteilten Segments 21 a aus Fig. 2.

Die auf diese Weise aufgebauten unterteilten Sektoren 21 a werden auf dem Außenumfang der Rotorkränze 24 gemäß Fig. 1 angeordnet und fest mit Hilfe der Schwalben­ schwanzführungen 23 auf dem Innenumfang der Segmentplat­ ten 21 b so verbunden, daß der gesamte Aufbau eine runde Form aufweist.

Nachdem die unterteilten Sektoren 21 a auf diese Weise fest mit den Rotorkränzen 24 für den Zusammenbau des Läuferkerns 21 verbunden wurden, wird die Läuferwicklung 6 entsprechend der vorgegebenen Wicklungsart auf jedem unterteilten Sektor aufgebracht, worauf die Wicklungen auf den jeweiligen Sektoren außerhalb der Seiten der un­ terteilten Sektoren in der angegebenen Weise (vgl. bei­ spielsweise das Schaltschema in Fig. 3) angeschlossen werden (phasengleich in Phase U, V, und W bei 3-Phasen­ strom), d.h. sie werden in die Schlitze 2 auf dem Au­ ßenumfang des Läuferkerns 21 eingesetzt, worauf vom Au­ ßenumfang der Schlitze 2 her Keile 22 eingeschoben wer­ den, um die Läuferwicklung 6 auf dem Läuferkern 21 zu sichern; abschließend werden die Enden der Läufer­ wicklung 6 verdrahtet.

Muß anschließend der Läuferkern 21 zu Transportzwecken auseinandergebaut werden, so werden die Läufersegmente 21 a an jeder Segmenteinheit aus den Schwalbenschwanzfüh­ rungen 23 gezogen und damit von den Rotorkränzen 24 ge­ trennt. Damit muß der gesamte Läuferkern nicht mehr vollständig auseinandergebaut werden.

Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ein Läufer dargestellt, bei dem der Läuferkern 21 mit den Rotorkränzen 24 verbunden ist. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf dieses spezielle Aus­ führungsbeispiel, sondern der Läuferkern 11 kann auch mit dem ringförmigen Flansch 9 verbunden werden.

Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird zur formschlüssigen Ankoppelung des Läuferkerns 21 eine Schwalbenschwanzführung vorgeschlagen. Doch beschränkt sich die Erfindung keineswegs auf diese spezielle Aus­ bildung. Beispielsweise kann auch eine T-förmige Ausbil­ dung vorgesehen werden. Auch in diesem Fall lassen sich ähnliche Vorteile erzielen wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel.

Erfindungsgemäß ist wird Läufer für eine rotierende elektrische Maschine dadurch aufgebaut, daß der Läufer­ kern in Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Segmenten aufgeteilt wird, wobei jedes Segment einen lamellierten Aufbau aufweist und aus einzelnen Segmentplatten aufge­ baut ist, während die Segmente mit der Läuferspannein­ richtung, d.h. dem Rotorkranz oder einem radförmigen Flansch, über eine Verbindungseinrichtung am unteren En­ de der Läufersegmente lösbar verbunden sind. Aus diesem Grunde muß der Läufer beim Ausbau und erneuten Einbau nicht voll in seine einzelnen Bestandteile zerlegt wer­ den, die dann wieder zusammenzubauen sind. Gegenüber dem herkömmlichen Läufer läßt sich damit der Zeitaufwand für den Auseinanderbau und Zusammenbau des Läufers ganz er­ heblich senken. Außerdem ist es nicht mehr erforderlich, alle größeren Teile der Läuferwicklungen beim Auseinan­ dernehmen des Läuferkerns abzumontieren. Dadurch wird es möglich, daß sich auch bei Zusammenbau und beim Aus­ einandernehmen des Läufers die Betriebssicherheit des Läufers für eine rotierende elektrische Maschine nicht beeinträchtigt wird.

Claims (6)

1. Läufer für eine rotierende elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Läuferkern (21) an einer Festspannein­ richtung angesetzt ist, welche fest mit einer Läu­ ferwelle (10) verbunden ist und Teil eines Magnet­ flusses durch einen Luftspalt gegenüber einem Stän­ der (27) bildet; daß in vorgegebenen Abstand auf dem Außenumfang des Läuferkerns (21) Wicklungsschlitze (2) ausgebildet sind; daß mindestens eine Läufer­ wicklung (6) in die Wicklungsschlitze (2) mit vorge­ gebenem Anstellwinkel eingesetzt ist, und daß eine Vielzahl unterteilter Segmente (21 a) vorgesehen ist, die durch Umfangsteilung des Läuferkerns (21) gebil­ det wurden und jeweils aus Segmentplatten (21 b) la­ melliert sind, welche aus dünnen Stahlplatten in Form des Segments bestehen, wobei jedes unterteilte Läufersegment (21 a) lösbar mit dem Außenumfang der Festspanneinrichtung für die Läuferwelle (10) über eine Ausbildung verbindbar ist, die auf dem unteren Ende als Ansatzteil am Läufersegment (21 a) vorgese­ hen ist.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Läuferspulen (6) unter einem vorgegebenen Anstellwinkel in die Schlitze (2) der unterteilten Läufersegmente (21 a) ein­ gesetzt und außerhalb der Seitenfläche des Läufer­ segments miteinander verbunden sind.

3. Läufer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anlenkung am un­ teren Ende des unterteilten Läufersegments (21 a) in Form einer Schwalbenschwanzführung (23) ausgebildet ist.

4. Läufer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anlenkung am un­ teren Ende des unterteilten Läufersegments (21 a) T- förmig ausgebildet ist.

5. Läufer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Festspanneinrich­ tung für die Läuferwelle (10) ein Rotorkranz (24) ist.

6. Läufer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Festspanneinrich­ tung für die Läuferwelle (10) ein radförmiger Flansch (9) ist.