DE3930940A1 - Dynamoelektrische maschine mit einem gepressten rahmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Maschine, insbesondere eine dynamoelektrische Maschine mit kleinen Abmessungen mit einem gepreßten Rahmen, der aus einem Metallblech hergestellt ist.

In jüngerer Zeit werden, insbesondere bei dynamoelektrischen Maschinen mit kleinen Abmessungen und relativ kleiner Leistung, in zunehmenden Maße Stahlblechrahmen verwendet, die aus einem Stahlblech durch Preßbearbeitung hergestellt werden, und zwar anstelle von herkömmlichen gegossenen Rahmen, um die dynamoelektrische Maschine kleiner zu machen und ihr Gewicht zu verringern und um die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung zu verbessern.

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Induktionsmotor unter Verwendung eines Stahlblechrahmens als Beispiel einer dynamoelektrischen Maschine. Diese herkömmliche dynamo­ elektrische Maschine 1 weist folgendes auf: Einen Läufer 2 mit einer Läuferwelle 3, Lager 4 und 5, die an der Rotor­ welle 3 angebracht sind, einen Ständer 6, der um den Läufer 2 herum angeordnet ist, und einen Rahmen 7 aus einem Metall­ blechmaterial, das sich durch Pressen verformen läßt, um die Lager 4 und 5 sowie den Ständer 6 zu haltern.

Der Rahmen 7 hat ein Paar von preßgeformten, im wesentlichen schalenförmigen Teilen 8 und 9, die jeweils ein offenes Ende 8 a bzw. 9 a mit Flansch und ein geschlossenes Ende 8 b bzw. 9 b aufweisen. Die schalenförmigen Teile 8 und 9 weisen jeweils folgendes auf: Ein im wesentlichen zylindrisches rohrförmiges Hauptrahmenteil 10, um darin den Ständer 6 zu lagern; ein Paar von im wesentlichen zylindrischen rohrförmigen Buchsenteilen 11 und 12 zur Halterung der Lager 4 bzw. 5; sowie radiale Wandteile 13 und 14, die sich im wesentlichen in radialer Richtung zwischen den Hauptrahmen­ teilen 10 und den jeweiligen Buchsenteilen 11 und 12 er­ strecken und diese verbinden. Die Buchsenteile 11 und 12 des Rahmens 7 haben kleinere Durchmesser als die Hauptrahmen­ teile 10.

Die schalenförmigen Teile 8 und 9 werden mit nicht-darge­ stellten Schrauben an ihren offenen Enden 8 a und 9 a mit ihren Flanschen in einer aneinander anliegenden Anordnung zu einem Stück zusammengebaut, so daß der Ständer 6 durch die Innenumfangsfläche der zylindrischen Hauptrahmenteile 10 festgelegt und gesichert ist, welche an den offenen Enden 8 a und 9 a mit den Flanschen verbunden sind.

Man erkennt, daß das vordere Buchsenteil 11 auf der linken Seite bei der Darstellung in Fig. 1 eine Öffnung 15 hat, durch die sich die Läuferwelle 3 hindurch erstrecken kann. Eine Wellenscheibe 16 ist zwischen einer geschlossenen Stirnwand 17 des hinteren Buchsenteiles 12 (auf der rechten Seite in der Darstellung gemäß Fig. 1) und dem hinteren Lager 5 auf dieser rechten Seite angebracht, um eine Axial­ belastung auf den Läufer 2 auszuüben.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Bereiches, der in Fig. 1 mit einem Kreis A angedeutet ist. Fig. 2 zeigt dabei den Zusammenhang zwischen dem hinteren Buchsen­ teil 12 und dem hinteren Lager 5, das von dem Buchsenteil 12 gehalten ist. Im allgemeinen sollte der gebogene Bereich eines gepreßten Stahlbleches einen Biegungs-Krümmungsradius R haben, der mindestens gleich der Dicke t des Blechmaterials für ein 1,0 mm bis 3,2 mm dickes Material ist, um zu gewähr­ leisten, daß das Material leicht gebogen werden kann, und um die Bildung von Rissen oder Sprüngen zu verhindern.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist somit der axiale Abstand L zwischen der Innenoberfläche der radialen Wand 14 und der Übergangsstelle 14 b zwischen einem gebogenen Bereich 14 c und einer zylindrischen Innenoberfläche 12 a des Buchsenteiles 12 gegeben durch die Summe aus der Dicke t und dem Krümmungs­ radius R der gleich dem Wert von t oder größer als dieser ist. Damit ergibt sich die Beziehung:

L = R + t ≧ 2t.

Da das hintere (Kugel-)Lager 5 von der zylindrischen Innen­ oberfläche 12 a des Buchsenteiles 12 gehalten werden muß, befindet sich die Innenoberfläche 5 a des Lagers 5 an derselben axialen Position wie die Übergangsstelle 14 b; damit ist der obenerwähnte axiale Abstand L auch der Abstand zwischen der Innenoberfläche 14 a der radialen Wand 14 und der Innen­ oberfläche 5 a des Lagers 5.

Wie sich aus den obigen Darlegungen im Zusammenhang mit dem herkömmlichen Rahmenaufbau ergibt, muß das Lager 5 sich an einer Position befinden, die axial außerhalb der Innen­ oberfläche 14 a der radialen Wand 14 befindet, und zwar um den oben beschriebenen axialen Abstand L . Dies gilt auch für das vordere Lager 4, das von dem vorderen Buchsen­ teil 11 gehaltert ist.

Somit befinden sich beide als Kugellager oder Wälzlager ausge­ bildeten Lager 4 und 5 außerhalb der Innenoberflächen der radialen Wände 13 und 14, und zwar um eine Strecke, die durch den Krümmungsradius R des gebogenen Bereiches zwischen den Buchsenteilen 11 und 12 sowie den radialen Wänden 13 und 14 bestimmt ist. Dies stellt bislang ein wesentliches Hindernis dar bei der Verringerung des axialen Abstandes zwischen den Lagern und der Miniaturisierung von solchen dynamoelektrischen Maschinen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine dynamoelektrische Maschine der in Rede stehenden Art anzugeben, die eine geringe Größe und insbesondere kleine axiale Abmessungen aufweist, wobei sich der Rahmen als Preßteil herstellen läßt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise gelöst. Die gewünschten reduzierten axialen Abmessungen können erreicht werden, ohne daß die Funktionstüchtigkeit der dynamo­ elektrischen Maschine beeinträchtigt wird.

Die dynamoelektrische Maschine gemäß der Erfindung weist folgendes auf: Einen Läufer mit einer Läuferwelle, ein an der Läuferwelle angebrachtes Lager, einen um den Läufer herum angeordneten Ständer sowie einen gepreßten Rahmen aus einem Metallblechmaterial. Der Rahmen weist dabei folgendes auf: Ein im wesentlichen rohrförmiges Hauptrahmenteil zur Halterung des Läufers in seinem Innenraum, ein im wesentlichen rohrförmiges Buchsenteil, um darin das Lager zu haltern, und ein im wesentlichen radiales Wandteil, welches das Haupt­ rahmenteil und das Buchsenteil verbindet. Das Buchsenteil des Rahmens hat einen kleineren Durchmesser als das Hauptrahmen­ teil und das radiale Wandteil ist axial nach innen gebogen, so daß das Buchsenteil des Rahmens zumindest teilweise vom Hauptrahmenteil aus axial nach innen verlaufend ausgebildet ist.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungs­ beispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Schnittansicht einer herkömmlichen dynamoelektrischen Maschine mit einem gepreßten Rahmen;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des umkreisten Bereiches A in Fig. 1; und in

Fig. 3 eine Schnittansicht einer dynamoelektrischen Maschine mit einem gepreßten Rahmen gemäß der Erfindung.

Fig. 3 zeigt einen Induktionsmotor unter Verwendung eines Stahlblechrahmens als eine Ausführungsform einer dynamo­ elektrischen Maschine gemäß der Erfindung. Die dynamoelek­ trische Maschine 20 weist folgendes auf: Einen Läufer 2 mit einer Läuferwelle 3, Lager 4 und 5, die an der Läuferwelle 3 angebracht sind, einen Ständer 6, der um den Läufer 2 herum angeordnet ist, sowie einen gepreßten Rahmen 22 aus einem Metallblechmaterial, der sich durch Preßverformung in die gewünschte Form bringen läßt, um die Lager 4 und 5 sowie den Ständer 6 zu haltern.

Der Rahmen 22 umfaßt ein Paar von gepreßten, im wesentlichen schalenförmigen Teilen 23 und 24, die jeweils ein offenes Ende 23 a bzw. 24 a mit Flansch sowie geschlossene Enden 23 b bzw. 24 b haben. Die schalenförmigen Teile 23 und 24 weisen folgendes auf: Ein im wesentlichen zylindrisches rohrförmiges Hauptrahmenteil 25, um darin den Ständer 6 zu haltern; ein Paar von im wesentlichen zylindrischen rohrförmigen Buchsen­ teilen 26 und 27 zur Halterung der Lager 4 bzw. 5 in ihrem Innenbereich; und radiale Wandteile 28 und 29, die im wesentlichen in radialer Richtung zwischen den jeweiligen Hauptrahmenteilen 25 und den entsprechenden Buchsenteilen 26 und 27 verlaufen und diese verbinden. Die Buchsenteile 26 und 27 des Rahmens 20 haben Durchmesser, welche kleiner sind als die des jeweiligen Hauptrahmenteiles 25.

Die schalenförmigen Teile 23 und 24 werden mit nicht darge­ stellten Schrauben an ihren offenen Enden 23 a und 24 a mit ihren Flanschen in einer aneinander anliegenden Anordnung zu einem Stück zusammengebaut, so daß der Läufer 6 an der Innenumfangsfläche der zylindrischen Hauptrahmenteile 25 festgelegt ist, welche an den offenen Enden 23 a und 24 a mit den Flanschen verbunden sind.

Man erkennt, daß das vordere Buchsenteil 26, bei der Dar­ stellung in Fig. 3 auf der linken Seite, eine Öffnung 30 hat, durch welche sich die Läuferwelle 3 erstreckt. Eine Wellenscheibe 23 ist zwischen einer geschlossenen Stirnwand 32 des rechten Buchsenteiles 27, also auf der rechten Seite bei der Darstellung in Fig. 3, und dem hinteren Lager 5 auf der rechten Seite in Fig. 3 angeordnet, um eine Axial­ belastung auf den Läufer 2 auszuüben.

Gemäß der Erfindung haben die Buchsenteile 26 und 27 des Rahmens 22 Durchmesser, die kleiner sind als die des Haupt­ rahmenteiles 25, und die radialen Wandteile 28 und 29 sind axial nach innen gebogen, wobei sie nach innen gebogene Bereiche 33 und 34 haben, so daß die Buchsenteile 26 und 27 des Rahmens 22 sich zumindest teilweise in axialer Richtung innerhalb der Hauptrahmenteile 25 befinden.

Genauer gesagt, die nach innen gebogenen Bereiche 33 und 34 der radialen Wandteile 28 und 29 sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich, sowohl radial als auch axial nach innen gebogen, so daß sie im wesentlichen längs der Spulenenden des Ständers 6 verlaufen; die radial innen liegenden Enden der nach innen gebogenen Bereiche 33 und 34 liegen axial innerhalb des übrigen Teiles der radialen Wandteile 28 und 29.

Die radial inneren Enden der nach innen gebogenen Bereiche 33 und 34 sind mit den axial inneren Enden der Buchsenteile 26 und 27 über gebogene Bereiche verbunden, deren Krümmungs­ radien größer sind als die Wandstärken ihrer Wände. Im übrigen ist die Anordnung in gleicher Weise ausgebildet, wie sie anhand von Fig. 1 erläutert worden ist.

Da gemäß der Erfindung die Buchsenteile 26 und 27 mit den inneren Enden der nach innen gebogenen Bereiche 33 und 34 der radialen Wandteile 28 und 29 verbunden und von diesen abgestützt sind, befinden sich die Innenoberflächen 4 a und 5 a der als Kugellager oder Wälzlager ausgebildeten Lager 4 und 5 in axialer Richtung nach innen versetzt von den Innenoberflächen 28 a und 29 a der radialen Wandteile 28 und 29. Dies ist möglich durch die spezielle S-förmige Konfiguration des Rahmens 22, wobei der S-förmige Verlauf gebildet wird vom Hauptrahmenteil 25, vom bogenförmig ausgebildeten radialen Wandteil 28, vom in entgegengesetzter Richtung gekrümmten, nach innen gebogenen Bereich 33 und vom anschließenden Buchsenteil 26. Auf der anderen Seite des Rahmens 22 findet sich eine spiegelbildliche S-förmige Konfiguration, gebildet von den entsprechenden Teilen 25, 29, 34 und 27.

Somit kann in vorteilhafter Weise der axiale Abstand zwischen den Lagern 4 und 5 der dynamoelektrischen Maschine 20 gemäß der Erfindung gegenüber einer herkömmlichen dynamoelektrischen Maschine 1 gemäß Fig. 1 und 2 wesentlich kleiner gemacht werden, auch wenn die axiale Länge des Ständers 6 gleich groß ist, so daß die axiale Länge der dynamoelektrischen Maschine 20 erheblich verkürzt werden kann. Weiterhin läßt sich eine derartige Anordnung mit geringem Gesamtgewicht herstellen.

Wie sich aus obiger Darstellung ergibt, hat der Rahmen der dynamoelektrischen Maschine gemäß der Erfindung ein im wesentlichen rohrförmiges Hauptrahmenteil zur Halterung des Ständers in seinem Innenraum, ein im wesentlichen rohr­ förmiges Buchsenteil zur Halterung des Lagers sowie ein im wesentlichen radiales Wandteil, welches das Hauptrahmen­ teil und das Buchsenteil verbinden. Das Buchsenteil des Rahmens hat einen kleineren Durchmesser als das Hauptrahmen­ teil, und daß radiale Wandteil ist axial nach innen gebogen, um einen nach innen gezogenen Bereich zu bilden, so daß das Buchsenteil des Rahmens sich zumindest teilweise axial innerhalb des Hauptrahmenteiles befindet. Auf diese Weise kann eine dynamoelektrische Maschine mit einem gepreßten Rahmen mit geringer Größe und kleinen axialen Abmessungen sowie geringem Gewicht realisiert werden. Da der Abstand zwischen den Lagern sehr kurz ist, ist die Durchbiegung der Läuferwelle klein, was die Realisierung von hohen Drehzahlen ermöglicht.

Claims (6)

1. Dynamoelektrische Maschine, umfassend

• - einen Läufer (2) mit einer Läuferwelle (3);
• - ein Lager (4, 5), das an der Läuferwelle (3) angebracht ist;
• - einen um den Läufer (2) herum angeordneten Ständer (6); und
• - einen gepreßten Rahmen (22) aus einem Metallblechmaterial, umfassend ein im wesentlichen rohrförmiges Hauptrahmenteil (25), um darin den Ständer (6) zu haltern, ein im wesent­ lichen rohrförmiges Buchsenteil (26, 27), um darin das Lager (4, 5) zu haltern, und ein im wesentlichen radiales Wandteil (28, 29), welches das Hauptrahmenteil (25) und das Buchsenteil (26, 27) verbindet,

dadurch gekennzeichnet,
daß das Buchsenteil (26, 27) einen kleineren Durchmesser hat als das Hauptrahmenteil (25), daß das Buchsenteil (26, 27) des Rahmens (22) gegenüber dem Hauptrahmenteil (25) zumindest teilweise axial nach innen versetzt ist,
und daß das radiale Wandteil (28, 29) einen axial nach innen weisenden, nach innen gebogenen Bereich (33, 34) aufweist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rahmen (22) ein Paar von im wesentlichen schalen­ förmigen Teilen (23, 24) hat, die jeweils ein offenes Ende (23 a, 24 a) mit einem Flansch, welches vom Hauptrahmenteil (25) gebildet wird, und ein geschlossenes Ende (23 b, 24 b) aufweist, welches von dem Buchsenteil (26, 27) und dem radialen Wandteil (28, 29) gebildet wird,
und daß die schalenförmigen Teile (23, 24) an ihren mit Flanschen versehenen, offenen Enden (23 a, 24 a) miteinander verbunden sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nach innen gebogene Bereich (33, 34) des radialen Wandteiles (28, 29) sowohl axial als auch radial nach innen gebogen ist, so daß er teilweise im wesentlichen längs des Ständers (6) verläuft, und daß das radial innen gelegene Ende des nach innen gebogenen Bereiches (33, 34) sich in axialer Richtung innerhalb des übrigen Teiles des radialen Wandteiles (28, 29) befindet.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das radial innere Ende des nach innen gebogenen Bereiches (33, 34) mit dem Buchsenteil (26, 27) an seinem axial innen gelegenen Ende verbunden ist, und zwar durch einen gekrümmten Bereich, dessen Krümmungsradius größer ist als die Dicke des nach innen gebogenen Bereiches (33, 34).

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (22) im Axialschnitt eine S-förmige Konfiguration hat, die gebildet wird durch die aneinandergrenzende Verbindung vom Hauptrahmenteil (25), vom bogenförmig verlaufenden radialen Wandteil (28, 29), vom entgegengesetzt bogenförmig verlaufenden, nach innen gebogenen Bereich (33, 34) und dem Buchsenteil (26, 27).