DE69318449T2

DE69318449T2 - Statorgehäuse für eine dynamoelektrische Maschine und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69318449T2
Application number: DE69318449T
Authority: DE
Inventors: Jimmy Fort Wayne Indiana 46807 Cochimin
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1992-02-11
Filing date: 1993-02-09
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2013-02-10
Also published as: EP0560493A1; CA2087763C; US5877576A; KR100275227B1; KR930018815A; US5630461A; ES2115014T3; EP0560493B1; MX9300718A; DE69318449D1; CA2087763A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Statorgehäuse oder -rahmen für dynamoelektrische Maschinen und insbesondere auf neue und verbesserte Statorrahmen sowie auf Verfahren zu deren Herstellung.
Beim Design vieler Typen von dynamoelektrischen Maschinen, zum Beispiel von elektrischen Motoren und Generatoren, ist es üblich, einen Statorkern in einem Statorgehäuse oder -rahmen zu haltern. Das Statorgehäuse oder der Statorrahmen kann äußere Halterungsfüße oder -ansätze besitzen, die eine Montage auf einer geeigneten Unterlage oder auf einer Vorrichtung, zum Beispiel einer Werkzeugmaschine, in einer vorbestimmten Orientierung erleichtern, und es definiert einen Hohlraum für die Aufnahme eines Statorkerns. Ebenfalls vorgesehen sind geeignete Lagerungen und eine Tragstruktur, um einen Rotor in koaxialer Beziehung in einer Bohrung in dem Statorkern zu lagern. Bei Motoren und Generatoren ist es allgemeine Praxis, im allgemeinen longitudinale Rippen auf der äußeren Oberfläche des Statorgehäuses oder -rahmens vorzusehen, die während des Betriebs die Kühlung mittels über oder um die Rippen strömender Luft verbessern.
Im allgemeinen wurden gegossene Statorrahmen, Gehäuse oder Schalen von früheren dynamoelektrischen Maschinen aus Gußeisen im Sandgußverfahren hergestellt. Das Sandgußverfahren beinhaltet im allgemeinen das Eingraben eines Modells in verdichtetem Sand, wodurch mindestens eine Trennfläche definiert wird, das Herausnehmen des Modells zur Bildung einer Hohlform, das Positionieren eines separaten Kernstücks in der Hohlform zur Abgrenzung des den Statorkern aufnehmenden Hohlraumes des Statorrahmens, das Positionieren von separaten Teilen, welche die Befestigungsfüße oder Ansatzstücke auf dem Gußteil definieren, und, falls gewünscht, von einem oder mehreren Anschlußkasten- Halterungsansätzen, um die Hohlform fertigzustellen. Dann wird geschmolzenes Eisen in die Hohlform gegossen. Nach dem Erstarren und Abkühlen wird der Guß herausgenommen und gesäubert, was einen Abguß mit einer relativ rauhen Oberfläche hinterläßt. Dieses Verfahren ist sehr zeitaufwendig und dauert im allgemeinen einige Stunden vom Beginn bis zum Ende.
Ein bedeutsamer Nachteil bei der Herstellung von Statorgehäusen mittels derartiger Sandgußverfahren besteht darin, daß das Sandguß-Statorgehäuse eine erhebliche maschinelle Nachbearbeitung erfahren muß. Beispielsweise besteht eine übliche Technik für die Montage eines ringförmigen Statorkerns in dem Hohlraum des Statorgehäuses darin, daß man den Statorkern mittels einer Kaltpressung in der Bohrung befestigt. Bei diesem Verfahren erfordert das Innere des Gehäuses, im Zustand wie gegossen, im allgemeinen eine erhebliche maschinelle Nachbearbeitung, um seine Abmessungen in einen passenden Größen- und Toleranzbereich zu bringen. Ein alternatives Verfahren für die Montage von Statorkernen in Statorgehäusen erfolgt mittels bekannter Aufschrumpftechniken. Bei dieser Technik muß die Wandstärke des Statorrahmens zum Erhalt einer gleichmäßigen Dicke relativ präzise bearbeitet sein, um nach dem Aufheizen des Gehäuses zur Aufnahme des Statorkerns eine gleichmäßige und mit geringer Streßbelastung erfolgende Schrumpfung sicherzustellen. Sandguß- Statorgehäuse erfordern somit eine erhebliche Nachbearbeitung, um die Gehäuse, so wie sie gegossen sind, für den Zusammenbau mit einem Statorkern mittels Aufschrumpfverfahren vorzubereiten. Darüber hinaus erfordert der Aufschrumpfprozeß im allgemeinen zwei bis drei Stunden für seine Durchführung. Auch die gegenüberliegenden Endflächen des Statorgehäuses erfordern im allgemeinen eine erhebliche maschinelle Bearbeitung, um sie für einen passenden Sitz mit den im allgemeinen auch als Lagerschilde bezeichneten Lagerungsrahmen für die Rotorwellenlagerung vorzubereiten. Eine zusätzliche maschinelle Bearbeitung kann notwendig sein, wenn eine Abdeckung oder Ummantelung für ein Kühlgebläse auf einem Ende des Statorgehäuses gehaltert werden muß, um Gebläseluft über die Kühlrippen zu leiten.
Konventionelle Sandguß-Statorrahmen sind somit mit teuren und arbeitsintensiven maschinellen Bearbeitungsvorgängen verbunden und führen im allgemeinen zu einer erheblichen Materialverschwendung, was alles zu ihren Herstellkosten hinzukommt.
Ein weiterer sehr bedeutsamer Nachteil bei Sandguß-Statorgehäusen oder -schalen besteht darin, daß eine Sandform erhebliche Einschränkungen hinsichtlich des Designs des Statorgehäuses mit sich bringt. Beispielsweise bei Motoren und Generatoren mit größeren Abmessungen, wo die Wärmeableitung, das heißt die Kühlung, ein besonders wichtiger Faktor ist, beschränken die charakteristischen Erfordernisse beim Sandguß die relativen Höhen- und Dickenabmessungen der auf der äußeren Oberfläche des Statorgehäuses gebildeten Kühlrippen. Im Einzelnen erzeugen die die Rippenhohlräume definierenden rauhen Sandoberflächen eine Grenzfläche von relativ hoher Reibung mit der gegossenen Metallschmelze, was das geschmolzene Metall dazu veranlaßt, an der Grenzfläche zu dem Sand langsam zu fließen. Wenn das Verhältnis der Rippenhöhe zur Rippendicke relativ groß ist, was zur Erzielung einer optimalen Kühlung gewünscht ist, kann das geschmolzene Metall erstarren, bevor es den Rippenhohlraum vollständig ausfüllt, und dadurch zu einer unvollständigen Rippe oder einer nicht gleichmäßigen Rippenoberfläche führen, wobei beides einen Fehlguß ergibt. Ferner besitzt Gußmaterial eine Tendenz zum Reißen und Brechen der Sandform, bevor das geschmolzene Metall die volle Tiefe der Rippenhohlräume erreicht. Dieses Phänomen führt zu Nachteilen, welche die Anwendung der vorliegenden Erfindung überwindet.
In einem Versuch, die mit den Sandguß-Statorgehäusen verbundenen Nachteile zu überwinden, haben alternative Techniken die Herstellung von Statorgehäusen mittels Gießverfahren mit verlorenem Schaum (lost foam casting) mit in die Berücksichtigung einbezogen. Diese Art von Technik oder Verfahren, die auch als Gießen mit verdampfbarem Modell (evaporative pattern) oder verdampfbarem Schaum bezeichnet werden kann, beinhaltet im allgemeinen das Herstellen von einem oder mehreren Metallwerkzeugen oder Zwischenformen, die einen Hohlraum definieren, der im wesentlichen gleich mit dem gewünschten endgültigen Gußprodukt oder einem Teil des endgültigen Produktes ist. Die Zwischengußform (intermediate mold cavity) wird mit kleinen Kunststoffkugeln aus Polystyrol gefüllt, und es wird ein Hochtemperaturdampf in die Kunststoffkügelchen geblasen, um sie miteinander zu verschmelzen. Dies erzeugt ein verdampfbares Modell aus Polymer, das nach dem Herausnehmen aus dem Werkzeug oder der Form eine im wesentlichen mit dem entsprechenden gewünschten endgültigen Gußprodukt identische Form aufweist. Das Modell erhält sodann einen dünnen dampfdurchlässigen Film oder Überzug.
Das derart hergestellte mit einem Überzug versehene verdampfbare Modell wird sodann zusammen mit geeigneten Gieß- und Einlauftrichterteilen, die ebenfalls aus einem überzogenen verdampfbaren Polymermaterial gemacht sein können, in einen Sandbehälter eingegraben, der gerüttelt werden kann, um den Sand um das Modell sowie um die Gieß- und Einlauftrichterteile herum zu verdichten. Wenn geschmolzenes Metall, zum Beispiel Grauguß (grey iron) oder Aluminium in die Form gegossen wird, verdampft das Modell aus Polystyrol und wird durch das geschmolzene Metall ersetzt. Nach dem Erstarren und Abkühlen wird das resultierende Gußteil aus dem Sand herausgenommen. Im allgemeinen führt das Verfahren mit verlorenem Schaum zu einem Gußteil, das eine gegenüber Produkten aus Sandgußverfahren erheblich verbesserte Abmessungsgenauigkeit, Stabilität und Oberlächenbeschaffenheit aufweist.
Ein Versuch zur Herstellung von Grauguß-Statorrahmen oder Statorschilden mit dem Gießverfahrens mit verlorenem Schaum ist im Stand der Technik von mindestens einer Gießerei unternommen worden. Die von der Gießerei bei der Herstellung von Grauguß- Statorrahmen benutzen verdampfbaren Modelle sind in zwei separaten Teilen oder Abschnitten hergestellt, die zur Bildung eines vollständigen Modells miteinander verbunden werden, zum Beispiel mittels eines geeigneten Klebers. Es wird jedoch angenommen, daß dieser Lösungsansatz insoweit Nachteile aufweist, als die Trennlinie oder die Trennebenen des Modells (d. h. die aneinander angrenzenden verklebten Oberflächen) verhindern, daß das Modell den dimensionsmäßigen Genauigkeitsgrad aufweist, der nötig wäre, um die andererseits mit den Gießverfahren mit verlorenem Schaum erzielbaren Vorteile vollständig nutzbar zu machen. Ein weiterer Nachteil bei nach dem Stand der Technik unter Benutzung eines Verfahrens mit verlorenem Schaum hergestellten Statorrahmen besteht darin, daß die äußeren longitudinalen Kühlrippen auf den Statorrahmen als von gleicher oder verringerter Höhe erscheinen im Vergleich zu der Rippenhöhe bei Statorrahmen vergleichbarer Größe, die mittels konventioneller Sandgußverfahren hergestellt sind. Weiterhin wird angenommen, daß die Anzahl von äußeren Kühlrippen für einen Statorrahmen mit vorgegebenem Durchmesser bei mit verlorenem Schaum ausgelegten Statorrahmen verringert worden ist im Vergleich zu vergleichbar großen Sandguß-Statorrahmen, was zu einem erhöhten Umfangsabstand zwischen den Rippen auf dem mit verlorenem Schaum hergestellten Statorrahmen führt.
Gießerei, Bd. 74, Nr. 1 Januar 1987, Düsseldorf, Seiten 4 bis 12, beschreibt ein Gießverfahren mit verlorenem Schaum zur Herstellung eines Objektes aus einem einstückigen Modell.
Machine Design, Vol. 62, No. 17, 23. August 1990, Cleveland, USA, Seiten 134-138, beschreibt die Herstellung eines Stators durch einen Guß mit einem Einwegmodell unter Benutzung eines aus vier Segmenten zusammengesetzten Modells.
Die oben beschriebenen Techniken und Nachteile repräsentieren anscheinend die übliche Denkungsweise von Fachleuten auf dem Gebiet. Wenn beispielsweise Werkzeughersteller von der Anmelderin aufgefordert wurden, Werkzeuge oder Formen zur Herstellung verdampfbarer Modelle für mittels Verfahren mit verlorenem Schaum herzustellende Statorgehäuse mit äußeren Kühlrippen anzufertigen, erschien der konventionelle Lösungsansatz eine Voreingenommenheit zu zeigen in Richtung auf eine Herstellung der endgültigen Produktform in der Richtung, daß es einfacher und billiger würde, die verdampfbaren Modelle aus den Werkzeugen oder Formen herzustellen. Mehr im Einzelnen wird offenbar angenommen, daß eine Verringerung der Höhe sowie der Anzahl von Kühlrippen auf einem Motor-Statorgehäuse es viel einfacher und billiger macht, die metallischen Werkzeuge oder Formen anzufertigen und die verdampfbaren Muster aus den Werkzeugen herauszunehmen. Somit würden Anstrengungen zur Erhöhung der Anzahl von Rippen (sowie deren Länge oder Höhe) als entgegengesetzt zu der üblichen Auffassung auf dem Fachgebiet erscheinen, derweil weniger und mit kürzerer Höhe ausgelegte Rippen es sicherlich einfacher erscheinen lassen würden, ein Modell aus dem Werkzeug herauszunehmen. Es scheint daher so zu sein, daß Entscheidungen im Hinblick auf die Herstellung von für Motorgehäuse zu benutzenden Gußteilen beim Stand der Technik von Gießereifachleuten unter deren Gesichtspunkten bestimmt worden sind. Es wird jedoch die Auffassung vertreten, das es wünschenswerter wäre, erst einmal wünschenswerte Kriterien für die funktionelle Leistungsfähigkeit eines fertigen Motorgußgehäuses aufzustellen und sodann die Gießtechniken zu überarbeiten oder zu verbessern, um fertige Gehäuse mit derartigen Eigenschaften zu schaffen. Solche Charakteristiken beziehen sich u. a. auf die insgesamte Stärke und Festigkeit der Rippen und des Statorgehäuses, auf das insgesamt benötigte Material, um einen gewünschten Grad an struktureller Integrität bzw. Baufestigkeit aufrechtzuerhalten, auf die Wärmeübertragungseigenschaften eines fertigen Gehäuses, auf das Ausmaß der erforderlichen Nachbearbeitung nach dem Gießen und auf die Art des für den Zusammenbau des Stators und des Gehäuses zu benutzenden Verfahrens.
Die Anwendung der vorliegenden Erfindung sieht ganz klar eine Vergrößerung der Rippenhöhe zur zusätzlichen Verstärkung und Festigkeit des Statorgehäuses vor. Das letztere ist besonders wünschenswert, um eine Zunahme hinsichtlich der Festigkeit der im allgemeinen ringförmigen Wandung zu erlauben, die den Statorkern unmittelbar umgibt, und es ermöglicht die Verwendung einer dünneren ringförmigen Wandung. Die Dicke dieser ringförmigen Wandung beeinflußt signifikant die Wärmeübertragungs- und Kühleigenschaften des Statorrahmens, und somit werden sowohl verbesserte Wärmeübertragungseigenschaften als auch verbesserte Baueigenschaften sowie eine bessere Materialausnutzung erreicht.
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer neuen und verbesserten dynamoelektrischen Maschine mit einem neuen Statorgehäuse sowie eines Verfahrens zur Herstellung des Statorgehäuses.
Gemäß der Erfindung ist ein Statorrahmen zur Verwendung in einer dynamoelektrischen Maschine mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen vorgesehen.
Das Statorgehäuse kann mittels eines Gießverfahrens mit verlorenem Schaum hergestellt werden, wobei das Statorgehäuse gegenüber nach dem Stand der Technik mittels Sandguß oder einem Gießverfahren mit verlorenem Schaum hergestellten Statorgehäusen eine verbesserte Festigkeit und strukturelle Integrität sowie verbesserte thermische Eigenschaften aufweist.
Das Statorgehäuse kann hergestellt werden mit einem Verfahren mit verlorenem Schaum, wobei das Statorgehäuse longitudinale Kühlrippen aufweist mit einem erhöhten Verhältnis aus der effektiven Kühlrippenhöhe zum Gehäusedurchmesser, sowie mit einem erhöhten Verhältnis aus der Kühlrippenhöhe zur Wandstärke des ringförmigen Gehäuses im Vergleich mit früheren Statorgehäusen, welche mit Sandguß- oder früheren Gießverfahren mit verlorenem Schaum hergestellt wurden, und vorzugsweise ohne eine Verringerung des Abstands zwischen den Kühlrippen.
Indem man das Statorgehäuse mit dem Verfahren mit verlorenem Schaum herstellt, benötigt das Statorgehäuse eine wesentlich verminderte maschinelle Nachbearbeitung und weist im Vergleich mit den Sandguß-Statorgehäusen sowohl eine verringerte Materialverschwendung auf als auch reduzierte Bearbeitungskosten, und ist charakterisiert durch verbesserte Festigkeit sowie strukturelle Integrität und verbesserte Wärmeübertragungscharakteristiken, während es gleichzeitig weniger Material benutzt als das erforderlich war für frühere Sandguß-Statorgehäuse mit vergleichbaren Motorleistungswerten.
Es ist weiterhin eine bevorzugte Eigenschaft, daß das Statorgehäuse verbesserte strukturelle und thermische Eigenschaften besitzt, so daß eine wünschenswerte Wärmeübertragung vom Motor gut von dem Gehäuse abgeleitet wird, und daß weniger Material bei der insgesamten Herstellung eines derartigen Motors gebraucht wird.
Zusätzlich zu wirtschaftlichen Einsparungen über eine verminderte maschinelle Nachbearbeitung und Materialverschwendung ist, ein mit verlorenem Schaum arbeitendes Verfahren wesentlich weniger arbeitsintensiv und führt daher zu weiteren Kosteneinsparungen.
Ein weiterer Vorteil der Herstellung von Statorgehäusen gemäß der vorliegenden Erfindung liegt in der Möglichkeit, die Statorgehäuse mit einem Verfahren mit verlorenem Schaum zu fertigen, das signifikante wirtschaftliche Vorteile und verbesserte Wärmeübertragungseigenschaften bietet, indem es ein größeres Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zum Durchmesser ermöglicht, als das bisher erreichbar war, während man zudem die Festigkeit und strukturelle Integrität der Statorgehäuse vergrößert.
Ein weiteres Merkmal einer bevorzugten Form des Statorgehäuses und eines bevorzugten Verfahrens mit verlorenem Schaum für die Herstellung des Gehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung liegt in der Möglichkeit, das Statorgehäuse aus Eisen oder Aluminium herzustellen, wobei der sich ergebende Statorrahmen im wesentlichen gleich erscheint, wenn eines der beiden Materialien benutzt wird.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden zusammen mit ihrer Organisation und Betriebsweise deutlich werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, in denen durchweg in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Statorgehäuses zur Verwendung in dynamoelektrischen Maschinen;
Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung des Statorgehäuses von Fig. 1, jedoch von der gegenüber Fig. 1 entgegengesetzten Seite aus betrachtet;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines verdampfbaren Modells, wie es in dem Gießverfahren mit verlorenem Schaum für die Herstellung des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Statorgehäuses verwendet wird;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Statorgehäuses von Fig. 1, jedoch mit aus Gründen der Klarheit herausgebrochenen Teilbereichen;
Fig. 5 ist zum Teil eine Seitenendansicht sowie zum Teil eine Querschnittsansicht, die im wesentlichen entlang der Linie 5-5 von Fig. 4 genommen ist;
Fig. 6 ist eine teilweise Querschnittsansicht entlang im wesentlichen der Linie 6-6 von Fig. 4, die jedoch Teile eines in dem Hohlraum des Statorgehäuses montierten Rotors und Statorkerns aufweist;
Fig. 7 ist eine Bodenansicht eines Befestigungsfuß-Ansatzstückes im wesentlichen entlang der Linie 7-7 von Fig. 4; und
Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer dynamoelektrischen Maschine, die ein Statorgehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung, dargestellt in unterbrochenen Linien zeigt, und weitere Teile eines fertiggestellten Motors einschließlich der Endschilde und einer Rotorwelle enthält.

Detaillierte Beschreibung

Bezugnehmend nunmehr auf die Zeichnungen ist eine gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute dynamoelektrische Maschine in Fig. 8 im Umriß und allgemein mit 10 bezeichnet dargestellt. In der hier benutzen Form soll der Ausdruck dynamoelektrische Maschine jede elektromechanische Vorrichtung oder Maschine abdecken, die ein Statorgehäuse verwendet, zum Beispiel elektrische Motoren oder Generatoren. Die dynamoelektrische Maschine 10 weist ein Statorgehäuse oder einen Rahmen 12 auf, der, wie in den Fig. 1, 2 und 4-6 dargestellt, eine im wesentlichen ringförmige Wand 14 besitzt, die eine axiale zylindrische Bohrung oder einen Hohlraum 16 von im allgemeinen gleichmäßigem Durchmesser aufweist, der, wie in Fig. 6 gezeigt, für die Aufnahme eines Statorkernaufbaus 18 angepaßt ist. Die axiale Bohrung 16 schneidet die gegenüberliegenden Enden 12a und 12b des Gehäuses 12, welche Enden ebenfalls ringförmige Endflächen auf der Wand 14 definieren und in im wesentlichen quer zu der Längsachse der Bohrung 16 liegenden Ebenen liegen.
Wie beschrieben werden wird, ist das Statorgehäuse oder der Rahmen 12 hergestellt mit einem Gießverfahren mit verlorenem Schaum unter Verwendung eines verdampfbaren Modells, das eine im wesentlichen mit dem Statorgehäuse identische Konfiguration aufweist, so daß nur eine minimale maschinelle Nachbearbeitung erforderlich ist, um das Statorgehäuse für die Aufnahme eines Statorkerns des Statoraufbaus 18 sowie für Endrahmen oder Lagerschilde mit zugeordneten Rotorwellenlagern vorzubereiten, wie das bei 20a und 20b in Fig. 8 angegeben ist. Das Gießverfahren mit verlorenem Schaum ermöglicht es, das Statorgehäuse 12 aus geschmolzenem Eisen oder Aluminium mit engen Dimensionstoleranzen zu gießen, die für eine Montage eines Statorkerns sowie von Endrahmen oder dergleichen ohne wesentliche maschinelle Bearbeitung erforderlich sind, was somit zu einem signifikant verringerten Materialverbrauch mit entsprechenden Kosteneinsparungen sowohl an Material als auch an Arbeit führt.
Die ringförmige Wandung 14 des Statorgehäuses 12 ist von einer im allgemeinen gleichmäßigen radialen Dicke über einen größeren Abschnitt seiner Länge. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist die ringförmige Wand derart geformt, daß sie eine vergrößerte radiale Dicke an ihren gegenüberliegenden Enden in der Form schräg nach außen verlaufender oder kegelstumpfförmiger Außenflächen 14a und 14b aufweist. Für ein Statorgehäuse 12 mit einer nominellen Länge von etwa 43,18 cm (17 Zoll) und einem nominellen axialen Bohrungsdurchmesser von etwa 38,1 cm (15 Zoll) erstrecken sich die schräg nach außen verlaufenden Endflächen 14a und 14b von den gegenüberliegenden Endflächen 12a und 12b aus in longitudinaler Richtung längs der Gehäuselänge in einem Abstand von etwa 5,08 cm (2 Zoll), bei welchem Punkt sich die schräg verlaufenden Oberflächen 14a und 14b mit einer äußeren Oberfläche 14c mit einem kleineren Durchmesser vereinigen, wobei diese Fläche entlang einem ringförmigen Wandabschnitt der ringförmigen Wand 14 zwischen den nach außen verlaufenden Endoberflächen 14a und 14b gebildet ist. Für die Zwecke der Beschreibung sind die Wand 14 und ihre äußeren Endflächen 14a und 14b sowie die Oberläche 14c auf der Länge dazwischen als ringförmig beschrieben, obwohl, wie noch beschrieben wird, die Wand 14 integral damit gebildete äußere longitudinale Kühlrippen besitzt. Wenn die axiale Bohrung 16 des Statorrahmengehäuses 12 einen nominellen Durchmesser von etwa 38 cm (15 Zoll) aufweist, kann die radiale Dicke des dazwischen liegenden Wandbereichs 14c der ringförmigen Wandung 14 etwa 0,92 cm (0,365 Zoll) betragen. Die gegenüberliegenden Enden 14a und 14b der ringförmigen Wand 14 verlaufen schräg nach außen, so daß die radiale Dicke der Wand 14 an den gegenüberliegenden Endflächen 12a und 12b etwa 1 cm (0,390 Zoll) ist. Dies führt zu einer wesentlichen Materialersparnis im Vergleich zu einem ähnlich großen Statorrahmen, der gemäß den bisherigen Sandgußtechniken hergestellt ist, wobei die ringförmige Wand des gegossenen Statorrahmens oder -gehäuses eine nominelle radiale Dicke von etwa 1,59 cm (0,625 Zoll) über ihre volle Länge aufwies, und zwar vor der maschninellen Bearbeitung der Bohrung zur Aufnahme eines Statorkerns.
Das Statorrahmengehäuse 12 besitzt mehrere äußere, sich in longitudinaler Richtung erstreckende Kühlrippen 24, die einstückig mit der ringförmigen Wand 14 gebildet sind. In der dargestellten Ausführung und insbesondere bezugnehmend auf Fig. 5 sind die Kühlrippen 24 um die ringförmige Wand so gebildet, daß mehrere im wesentlichen in gleichem Abstand angeordnete Kühlrippen sich von jedem der vier im allgemeinen gleichen Bogensegmente oder Quadranten der ringförmigen Wandung nach außen erstrecken. Beispielsweise ist ein oberer Quadrant der ringförmigen Wand 14 definiert als der Bogenbereich der Wand 14 zwischen einem Paar von wechselseitig senkrechten Ebenen, bezeichnet durch die unterbrochenen Linien 26a und 26b, die sich bei der Mittelachse 20 der Längsbohrung 16 schneiden und eingeschlossene Winkel von 45º mit einer vertikalen Ebene bilden, welche die Mittenachse 20 enthält. In gleicher Weise ist ein unterer bogenförmiger Quadrant der Wand 14 definiert zwischen dem Schnitt der Ebenen 26a und 26b mit dem unteren Bereich der ringförmigen Wand 14. In gleicher Weise bilden die Ebenen 26a und 26b gegenüberliegende seitliche Quadranten der ringförmigen Wand 14, die sich zwischen den oberen und unteren Quadranten erstrecken.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, verlaufen die integral mit dem oberen Quadrant der ringförmigen Wand 14 gebildeten Kühlrippen 24 in vertikaler Richtung nach oben. Die integral mit dem unteren oder Bodenquadrant der ringförmigen Wand 14 gebildeten Kühlrippen 24 verlaufen in vertikaler Richtung nach unten. Die integral mit den gegenüberliegenden seitlichen Quadranten der ringförmigen Wand 14 gebildeten longitudinalen Kühlrippen 24 verlaufen in im wesentlichen horizontalen Ebenen nach außen.
Im wesentlichen alle Kühlrippen 24 des Statorrahmens 10 mit Ausnahme der von dem Mittenbereich des unteren Quadranten der ringförmigen Wand 14 nach unten verlaufenden Kühlrippen besitzen im allgemeinen dieselbe Höhe. Für die Zwecke der Beschreibung bezieht sich der Ausdruck "Höhe" auf den Abstand, um den sich die entsprechenden Kühlrippen von der äußeren Oberfläche des Zwischenlängenabschnitts 14c der ringförmigen Wand 14 nach außen erstrecken, wobei der äußere Durchmesser des Zwischenlängenwandabschnitts 14c an der Basis von im allgemeinen gleichen Radiusausbuchtungen gemessen wird, die zwischen und an der Basis von benachbarten Kühlrippenpaaren gebildet sind, wie das zum Beispiel bei 32 in Fig. 5 angegeben ist. Dadurch daß die Kühlrippen 24 im wesentlichen dieselbe Höhe aufweisen, insbesondere entlang den oberen und gegenüberliegenden seitlichen Quadranten der ringförmigen Wand 14, liegen die äußeren longitudinalen Kanten der gleich hohen Rippen im allgemeinen nahe bei einem zu der Bohrungungsachse 20 konzentrischen Kreis. Die Kühlrippen 24 auf dem unteren Quadrant der ringförmigen Wand 14 sind neben dem zentralen Abschnitt des unteren Quadranten etwas kürzer ausgeführt, so daß die äußeren longitudinalen Kanten der unteren Kühlrippen im Abstand in einer Ebene angeordnet sind, welche die mit dem Boden koplanaren Oberflächen der mit der Wand 14 integralen Befestigungsfuß-Ansatzstücke enthält, wie das beschrieben werden wird.
Gemäß einem Merkmal der dynamoelektrischen Maschinen und Statorgehäuse, welche die Gesichtpunkte der Erfindung verkörpern, weisen die Kühlrippen 24 ein Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zum Durchmesser des Statorgehäuses von mindestens 4,0 und vorzugsweise von etwa 4,8 auf. Das Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zum Durchmesser ist definiert als das Verhältnis der Summe der Höhen aller Kühlrippen 24 über dem Außendurchmesser der ringförmigen Wand 14 im Bereich der longitudinalen Mitte des Statorrahmens. Falls gewünscht, kann dieses Verhältnis auf ungefähr 6,0 erhöht werden. Dieses Verhältnis ist erheblich größer als das Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zum Durchmesser bei früheren Sandguß-Statorgehäusen oder Rahmen mit ähnlicher axialer Bohrungsgröße. Mit den Kühlrippen 24 in der beschriebenen Ausführung mit Höhen von etwa 4,29 cm (1,69 Zoll) und einer mittleren Dicke von etwa 0,52 cm (0,206 Zoll), und wenn die Kühlrippen sowohl auf dem Statorgehäuse 12 als auch auf den früheren Sandguß-Statorrahmen mit vergleichbarer Bohrungsgröße in einem nominellen Abstand von etwa 1,9 cm (0,75 Zoll) voneinander im Abstand angeordnet sind, resultiert das erhöhte Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zum Durchmesser für das Statorgehäuse 12 in einer Erhöhung des Kühl- oder Wärmeübertragungsflächenbereichs von etwa 20 bis 25 Prozent gegenüber früheren Sandguß-Statorgehäusen mit derselben nominellen axialen Bohrungsgröße. Der vergrößerte Wärmeübertragungsflächenbereich aufgrund eines erhöhten Verhältnisses der effektiven Kühlrippenhöhe zum Durchmesser für das Statorgehäuse 12 hat zu einer erhöhten Kühl- oder Wärmeableitungsrate (Watt/ºC) von ungefähr 4 bis 8 Prozent geführt, wie das per IEEE 112 B getestet wurde.
Bezugnehmend auf Fig. 4 verlaufen die longitudinalen Kühlrippen 24 entlang im wesentlichen der vollen longitudinalen Länge der ringförmigen Wand 14 des Statorgehäuses 12. Vorzugsweise wird ein wenig vergrößerter Durchmesser oder radialer Flansch an jedem Ende der ringförmigen Wand 14 gebildet, wie zum Beispiel bei 34a und 34b gezeigt ist. Die Flansche 34a und 34b enthalten jeweils vier bogenförmige Segmente, die sich um die oben beschriebenen entsprechenden oberen, unteren und gegenüberliegenden seitlichen Quadranten der ringförmigen Wand 14 erstrecken. Die Kühlrippen 24 verlaufen in longitudinaler Richtung zwischen den Endflanschen 34a und 34b. Die gegenüberliegenden Enden von jeder Kühlrippe 24 sind abgesenkt bzw. vertieft, zum Beispiel in Fig. 4 bei 36 angedeutet, um eine im allgemeinen ringförmige Kante einer (nicht gezeigten) Ummantelung oder Gehäuseschale eines Kühlgebläses aufzunehmen und zu führen, wenn es auf einem fertiggestellten gebläsegekühlten Motor montiert ist, der das Statorgehäuse 12 verwendet. Indem man im wesentlichen gleiche abgesenkte Oberflächen 36 auf den gegenüberliegenden Enden einer jeden Kühlrippe vorsieht, läßt sich der Kühlgebläsemantel und die zugehörige Gebläseschaufel- Baugruppe an jedem Ende des Statorgehäuses 12 montieren.
Die vergrößerte Höhe der auf dem Statorgehäuse 12 gebildeten longitudinalen Kühlrippen 24 ermöglicht es, daß die ringförmige Wandung 14 eine dünnere radiale Dicke entlang im wesentlichen ihrer vollen Länge aufweisen kann, als das bisher möglich war mit Statorgehäusen vergleichbarer Größe, die ähnliche Leistungszahlen aufwiesen und durch frühere Sandguß-Verfahren hergestellt wurden. Indem man die Kühlrippen mit vergrößerter Höhe einstückig mit der ringförmigen Wandung 14 bildet, tragen die Kühlrippen zur Festigkeit der dünneren ringförmigen Wandung über im wesentlichen deren volle Länge bei, so daß die insgesamte Festigkeit und Stärke des resultierenden Gehäuses 12 gleich oder größer ist als bei bisherigen Sandguß-Statorgehäusen oder -rahmen mit im wesentlichen derselben nominalen Größe der Statorkern-Hohlräume oder Bohrungen und Leistungsklasse.
Ein Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zur Dicke der ringförmigen Wand von mindestens etwa 200 und im Bereich von etwa 200 bis 350 ist für ein Statorgehäuse mit der oben erwähnten Rippengröße und Wandstärke sowie mit einer axialen Statorkernbohrung von etwa 38,1 cm (15 Zoll) im Durchmesser von Vorteil. Das Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zur Dicke der ringförmigen Wandung ist definiert als das Verhältnis der Summe der Höhen von allen Rippen 24 zu der radialen Dicke der ringförmigen Wand 14 im Bereich der longitudinalen Mitte des Statorgehäuses 12. Die durch die größere Höhe der Kühlrippen 24 ermöglichte dünnere radiale Dicke der ringförmigen Wand 14 erhöht ebenfalls die Kühlrate durch die ringförmige Wand im Vergleich zu dickeren ringförmigen Wänden, die für Statorgehäuse vergleichbarer Größe und hergestellt mit früheren Sandgußverfahren erforderlich wären. In der dargestellten und beschriebenen Ausführung ist der Statorrahmen oder das Gehäuse 12 repräsentativ für Statorgehäuse, die als besonders gut geeignet angesehen werden für als NEMA Größe 320 bis zu 449 kategorisierte Statorgehäuse oder -rahmen.
Das Statorgehäuse oder der Rahmen 12 weist vier Befestigungsfuß-Ansatzstücke 40a, 40b, 42a und 42b auf, die integral mit der ringförmigen Wand 14 paarweise benachbart zu den gegenüberliegenden Gehäuseenden gebildet sind. Die Paare von Befestigungsfuß-Ansatzstücken 40a, 40b und 42a und 42b sind im wesentlichen identisch geformt, so daß lediglich das Befestigungsfuß- Ansatzstück 40a im Detail beschrieben wird. Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 7 enthält das Befestigungsfuß-Ansatzstück 40a ein im wesentlichen rechtwinkliges Ansatzstück 44 mit einer planaren unteren oder Bodenfläche 44a, die koplanar mit den entsprechenden Bodenflächen der anderen Befestigungsfuß- Ansatzstücke 40b und 42a, b ist. Das Befestigungsansatzstück 44 wird integral mit der ringförmigen Wand 14 über einen Halterungssteg 46 gebildet, der einen eingeschlossenen Winkel von etwa 20º mit einer Ebene senkrecht zur Bodenfläche 44a und parallel zu der longitudinalen Bohrungsachse 20 des Gehäuses 12 bildet.
Ein Merkmal des Statorgehäuses 12 liegt darin, daß man den Verbindungssteg 46 mit im wesentlichen derselben Dicke ausführt wie die radiale Dicke der ringförmigen Wand 14. Dies ist besonders wünschenswert bei Gießverfahren mit verlorenem Schaum, wo im wesentlichen eine gleiche Wandstärke für verschiedene Bereiche des Gußstückes erwünscht ist. Indem man den Verbindungssteg 46 mit im wesentlichen gleicher Dicke zu der ringfcirmigen Wand 14 ausführt, und wenn die Wand 14 dünner ist als bei früheren Sandguß-Statorrahmen von gleicher Größe, würde die Stützfestigkeit des zugehörigen Befestigungsansatzstückes 44 leicht verringert sein gegenüber früheren Sandguß-Statorgehäusen gleicher Größe, bei denen die Dicke der Verbindungsstege, welche die Befestigungsfuß-Ansatzstücke integral mit den entsprechenden ringförmigen Statorwänden verbinden, im allgemeinen größer ist als die Wandstärke des ringförmigen Stators. Um diese reduzierte Festigkeit des dünneren Verbindungssteges 46 auszugleichen, verbinden mehrere Verstärkungsrippen, wie z. B. bei 48a-d in Fig. 7 und bei 50 in Fig. 5 angegeben, integral das Befestigungsfuß-Ansatzstück 44 mit dem Steg 46 und der ringförmigen Wand 14. Die Verstärkungsrippen 48a-d liegen in im Abstand angeordneten parallelen Ebenen senkrecht zu dem Steg 46 und erstrecken sich von der Rückseite des Stegs 46 weg zwischen dem Befestigungsansatzstück 44 und der ringförmigen Wand 14. Bei dem Steg 50 handelt es sich um einen einzelnen Steg, der im wesentlichen senkrecht zum Steg 46 liegt und zwischen einem Ende des Befestigungsansatzstückes 44 so angeordnet ist, daß er einen Zugang zu zwei Montageschraublöchern 52a und 52b ermöglicht, die in dem Befestigungsansatzstück 44 gebildet sind.
Für die Befestigungsfuß-Ansatzstücke 40a, b und 42a, b liegen deren untere oder Bodenflächen, zum Beispiel bei 44a gezeigt, in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zu einer vertikalen Ebene, welche die Mittenachse 20 der ringförmigen Wand 14 enthält. In Abhängkeit von den jeweiligen Einbau- bzw. Umhüllungseinschränkungen des Statorgehäuses bei seiner endgültigen Anwendung als Motor- oder Generatorbaugruppe können die nach unten verlaufenden Kühlrippen 24 auf dem unteren bogenförmigen Quadrant des ringförmigen Gehäuses 14 von im wesentlichen identischer Höhe sein. Alternativ können die nach unten verlaufenden longitudinalen Kühlrippen 24, die im allgemeinen benachbart zur Mitte des unteren Quadranten der ringförmigen Wand 14 verlaufen, mit einer kürzeren Höhe ausgeführt sein, so daß keine der nach unten verlaufenden Kühlrippen sich unter die Ebene der koplanaren bodenseitigen Befestigungsflächen auf den Befestigungsfuß- Ansatzstücken 40a, b und 42a, b erstreckt.
Wie kurz beschrieben wurde, wird das Statorgehäuse oder der Rahmen 12 in einem Gießverfahren mit verlorenem Schaum hergestellt, das eine präzise Herstellung des Gehäuses in Gußeisen oder -aluminium ermöglicht. Ein Merkmal der Herstellung des Statorgehäuses 12 mittels des Verfahrens mit verlorenem Schaum besteht darin, daß das fertiggestellte Statorgehäuse im wesentlichen gleich aussieht, wenn es aus Aluminium oder aus Gußeisen gemacht ist. Das Verfahren mit verlorenem Schaum ist im allgemeinen bekannt und weist die verschiedenen zuvor beschriebenen Verfahrensschritte auf. Ein bedeutsamer Vorteil, der aus der Verwendung eines Verfahrens mit verlorenem Schaum im Vergleich zu früheren Sandgußverfahren für die Herstellung von Statorgehäusen erzielt werden kann, besteht in erheblichen Kosteneinsparungen, die sich realisieren lassen durch einen wesentlich reduzierten Materialaufwand und durch einen verminderten Bedarf an maschineller Nachbearbeitung. Die Anmelderin hat festgestellt, daß die engen Toleranzgrenzen, die mit dem Verfahren mit verlorenem Schaum erzielbar sind, zu in großem Maße verringerten Anforderungen an die maschinelle Bearbeitung führen können und somit zu wesentlich verringerten mit der Herstellung eines fertiggestellten Statorgehäuses oder Rahmens verbundenen Arbeitskosten. Von erheblicher Bedeutung ist die Tatsache, daß ein Verfahren mit verlorenem Schaum die Herstellung des Stator gehäuses 12 mit einer dünneren ringförmigen Wandung 14 um die den Statorkern aufnehmende Bohrung erleichtert, als das mit früheren per Sandguß hergestellten Statorgehäusen von vergleichbarer Größe und Leistungsklasse erreichbar war. Die dünnere Wandung, verbunden mit der Möglichkeit, longitudinale Kühlrippen vorzusehen, die ein größeres Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zum Außendurchmesser der ringförmigen Wandung sowie ein größeres Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zur Dicke der ringförmigen Wandung herstellen als das bisher mit Sandguß-Statorgehäusen oder Rahmen erreicht wurde, führt zu einem Statorgehäuse mit geringerem Gewicht, das gegenüber mit früheren Sandgußverfahren hergestellten Statorgehäusen die gleiche oder verbesserte Stärke und Festigkeit aufweist.
Es wird hervorgehoben, daß die Synergie zwischen den Kühlrippen 24 und der ringförmigen Wand 14 des Statorgehäuses den Einsatz von Rippen mit größerer Höhe (d. h. allgemein radialer Länge) und einer dünneren ringförmigen Wandung zuläßt, was zu einer Verringerung des insgesamt gebrauchten Rohmaterials führt. Hätte man nicht die von den Rippen beigetragene strukturelle Verstärkung, würde man aus Festigkeitsgründen eine dickere ringförmige Wandung benötigen. Indem man jedoch einen geringen Materialaufwand zusätzlich vorsieht, um die Rippen mit größerer Höhe oder nach außen gerichteter Länge vorzusehen, erlaubt das eine noch größere Materialverringerung in der ringförmigen Wandung, und die dünnere ringförmige Wandung sowie die Rippen mit größerer Höhe tragen beide zu einer verbesserten thermischen Leistungsfähigkeit (wie auch zu einem insgesamt verringerten Materialverbrauch) bei.
Fig. 3 veranschaulicht ein Modell, gezeigt bei 12', das aus einem verdampfbaren Polymermaterial gemacht ist, zum Beispiel aus miteinander verschmolzenen kleinen Kunststoffkugeln aus Polystyrol mit einem nicht-verdampfbaren, jedoch gasdurchlässigen Überzug. Das Modell 12' ist ein integrales Modell mit einem einzelnen Stück, das keine Trennfugen oder Trennflächen wie bei früher bekannten Modellen zu Herstellung von Motor-Statorgehäusen oder Rahmen besitzt. Ein signifikanter Vorteil des einheitlichen Einzelstück-Modells 12' liegt darin, daß es das zuvor beschriebene Statorgehäuse 12 in im wesentlichen identischer Dimensionierung wiedergibt, so daß das sich ergebende Gußstück eine minimale maschinelle Bearbeitung erfordert, während man die zuvor beschriebene radiale Wanddicke und höheren Verhältnisse der effektiven Kühlrippenhöhe zum Durchmesser und zur ringförmigen Wanddicke erreicht. Dies vergrößert die Wärmeübertragungsoberfläche für Kühlzwecke und bringt weitere Festigkeit für die dünnere ringförmige Wandung 14 des Statorrahmengehäuses 12 mit sich. Das Verfahren mit verlorenem Schaum kann benutzt werden für Statorgehäuse oder Rahmen mit verschiedenen Größen, findet jedoch, wie bereits angemerkt, besonders vorteilhafte Anwendung bei Rahmen des Typs und der Größe NEMA 320 bis 449. Das Verfahren mit verlorenem Schaum reduziert ferner signifikant die vom Beginn bis zum Abschluß betroffene Zeit bei der Herstellung der Statorgehäuse oder Rahmen gegenüber dem früheren Sandgußverfahren.
Das integrale Einzelstück-Modell 12' ist so ausgeführt, daß es einen integralen Anschlußkasten-Befestigungs- oder -Halterungsansatz auf dem Statorgehäuse 12 bildet, wie das bei 60 in den Fig. 4-6 gezeigt ist. Das Anschlußkasten-Befestigungsansatzstück 60 besitzt am Umfang horizontale und vertikale Stützwände 62a-d, die integral mit der ringförmigen Wandung 14 des Statorrahmengehäuses 12 sind, so daß ein innerer Hohlraum 64 in dem Anschlußkasten-Befestigungsansatz mit offener Verbindung zu der axialen Bohrung 16 vorliegt. Der Hohlraum 64 wird auf seiner äußeren Oberfläche durch eine im allgemeinen vertikal angeordnete Wand 66 begrenzt, und zwar mit einer kreisförmigen Öffnung 66a, um das Einführen von elektrischen Leitungen im Innern des Befestigungsansatzstückes 60 zum Anschließen der inneren Wicklungen eines Statorkerns zu erleichtern. Die Wand 66 weist ferner vier Löcher auf, die im Abstand um die Kreisöffnung 60 angeordnet sind, um die Anbringung einer Verbindungsplatte oder eines Anschlußkastens oder dergleichen zu erleichtern.
Indem man das Statorgehäuse oder den Rahmen 12 mit dem Verfahren mit verlorenem Schaum herstellt, können die Umfangswände für den Anschlußkasten-Befestigungsansatz 60 dünner gemacht werden, als das früher erreichbar war mit den Anschlußkasten- Halterungs- oder- Befestigungsansätzen auf Statorgehäusen oder -rahmen, die mit Sandguß hergestellt waren, was eine größere Flexibilität bietet bei wesentlich reduziertem Risiko für eine Rißbildung oder andere Ermüdungsbelastung, die sich bei Sandguß-Statorgehäusen ergeben kann.
Das Modell 12' für den Guß mit verlorenem Schaum ist ferner so ausgeführt, daß es auf dem Statorgehäuse 12 nach oben stehende Gußvorsprünge 70a und 70b zum Anheben bildet, die von lateral gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses in der Mitte ihrer Länge nach oben verlaufen. Die Anhebeaugen 70a, b werden integral mit der ringförmigen Wandung 14 gebildet und weisen geeignete darin eingeformte Öffnungen 72a bzw. 72b auf, um Anhebehaken oder dergleichen aufzunehmen, um das Anheben und die Handhabung des Statorgehäuses 12 wie auch einer fertiggestellten dynamoelektrischen Maschine 10, wie sie zum Beispiel in Fig. 8 gezeigt ist, zu erleichtern.
Indem man das Statorgehäuse 12 der dynamoelektrischen Maschine 10, wie zuvor beschrieben, mit dem Verfahren mit verlorenem Schaum herstellt, kann die axiale Bohrung 16 mit derart engen Abmessungstoleranzen ausgebildet werden, daß sie den Zusammenbau mit dem Statorkern 18 mit minimaler maschineller Bearbeitung der Bohrung 16 ermöglicht. Unter Bezugnahme auf Fig. 6 enthält in der dargestellten Ausführung der Statorkern 18 einen gewickelten Kern 78 von konventionellem Design. Der Kern 78 weist eine äußere zylindrische Oberfläche 78a auf, die eine Kaltpressmontage in die mit enger Toleranz ausgeführte Bohrung 16 erleichtert, um den Wärmeübergang von dem Statorkern zu dem Statorgehäuse 12 möglichst groß zu machen. Ein Rotor 80 ist drehbar gelagert in einer axialen Bohrung 78b im gewickelten Kern 78 über eine Rotorwelle 82, die ihrerseits drehbar gelagert ist in geeigneten (nicht gezeigten) Lagern, die von den Endrahmen oder Schilden 20a und 20b (Fig. 8) getragen werden, wie das bekannt ist.

Claims

1. Statorrahmen zur Verwendung in einer dynamoelektrischen Maschine (10), wobei der Statorrahmen ein integrales einstückiges Gehäuse mit einer im allgemeinen ringförmigen Wand (14), die gegenüberliegende Enden (12a, 12b) und, eine im allgemeinen zylindrischen axialen Bohrung (16) bildet, die die gegenüberliegenden Enden schneidet und einen Statorkern (18) aufnehmen kann, und mit mehreren außen longitudinal verlaufenden Kühlrippen (24), die im Abstand um die ringförmige Wand herum angeordnet sind, wobei die Kühlrippen ein Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe, die als die Summe der Höhen von allen Kühlrippen definiert ist, zu dem Außendurchmesser der ringförmigen Wand von 4,0 bis 6,0 haben.

2. Statorrahmen nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zum Durchmesser etwa 4,2 beträgt.

3. Statorrahmen nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zum Durchmesser etwa 4,8 beträgt.

4. Statorrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die ringförmige Wand (14) neben den gegenüberliegenden Enden eine größere radiale Dicke hat als die radiale Dicke der ringförmigen Wand (14) zwischen den gegenüberliegenden Enden, die Kühlrippen (24) sich im wesentlichen über die volle longitudinale Länge der ringförmigen Wand erstrecken, die Kühlrippen eine größere Höhe entlang der Zwischenlänge der Wand (14) haben als an den eine vergrößerte Dicke aufweisenden Enden der Wand, so daß die Festigkeit der Zwischenlänge der ringförmigen Wand (14) wesentlich verstärkt ist durch die Festigkeit der Rippen, die mit den eine vergrößerte Dicke aufweisenden gegenüberliegenden Enden der ringförmigen Wand verbunden ist.

5. Stator nach Anspruch 4, wobei der eine verminderte Dicke aufweisende Zwischenwandabschnitt gleichförmig ist zwischen den eine vergrößerte Dicke aufweisenden gegenüberliegenden Enden der ringförmigen Wand (14).

6. Statorrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich die Kühlrippen (24) von gegenüberliegenden seitlichen bogenförmigen Quadranten der ringförmigen Wand (14) im allgemeinen horizontal nach außen erstrecken und sich von oberen und unteren bogenförmigen Quadranten der ringförmigen Wand im allgemeinen vertikal erstrecken, wobei alle Kühlrippen, die sich im allgemeinen horizontal erstrecken und im allgemeinen vertikal erstrecken, im wesentlichen die gleiche Höhe und Dicke haben.

7. Statorrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die horizontal und vertikal verlaufenden Kühlrippen in ihren entsprechenden Quadranten der ringförmigen Wand. (14) im wesentlichen in gleichen Abständen angeordnet sind.

8. Statorrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich die Kühlrippen (24) entlang im wesentlichen der vollen longitudinalen Länge des Statorgehäuses (12) erstrecken.

9. Statorrahmen nach einem der Anspruche 1 bis 8, wobei mehrere Befestigungsfuß-Ansatzstücke (40a, 40b, 42a, 42b) vorgesehen sind, die einteilig mit der ringförmigen Wand (14) in einer Weise ausgebildet sind, daß eine Halterung des Statorrahmens (12) in einer vorbestimmten Richtung ermöglicht ist.

10. Statorrahmen nach Anspruch 9, wobei die Ansatzstücke (40a, 40b 42a, 42b) koplanare Bodenflächen (44a) haben, wobei die Befestigungsfuß-Ansatzstücke jeweils mit der ringförmigen Wand durch einen Verbindungssteg (46), der sich zwischen dem entsprechenden Fußansatzstück und der ringförmigen Wand (14) erstreckt und in einer Ebene liegt, die zu der Bodenfläche des entsprechenden Fußansatzstückes schräg verläuft, und durch Verstärkungsrippen (48a-d) verbunden sind, die einteilig mit und senkrecht zu jedem der Verbindungsstege (46) und dem zugeordneten Befestigungsfuß-Ansatzstück ausgebildet sind, wodurch die Verstärkungsrippen ermöglichen, daß die Verbindungsstege relativ dünn gemacht werden, ohne die Stützfestigkeit der Befestigungsfuß-Ansatzstücke zu verringern.

11. Statorrahmen nach Anspruch 10, wobei sich die Verstärkungsrippen (48a-d) von gegenüberliegenden Seiten ihrer entsprechenden Verbindungsstege (46) in senkrechter Relation dazu nach außen erstrecken.

12. Statorrahmen nach Anspruch 10 oder 11, wobei jeder Verbindungssteg (46) mehrere im allgemeinen parallel im Abstand angeordnete Verstärkungsrippen aufweist, die einteilig damit ausgebildet sind.

13. Statorrahmen nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei vier Befestigungsansatzstücke einteilig mit der ringförmigen Wand (14) in Paaren neben gegenüberliegenden Enden der ringförmigen Wand verbunden sind.

14. Statorrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die ringförmige Wand (14) wenigstens einen Anschlußkasten-Befestigungsansatz (60) hat, der einteilig mit der ringförmigen Wand ausgebildet ist, um sich von dieser nach außen zu erstrecken.

15. Statorrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Statorrahmen durch ein Gießverfahren mit verlorenem Schaum hergestellt ist.

16. Statorrahmen nach Anspruch 15, wobei das Gießverfahren mit verlorenem Schaum ein einteiliges verdampfbares Modell (12') verwendet.

17. Statorrahmen nach Anspruch 15, wobei das Gießverfahren mit verlorenem Schaum ein gegossenes Metall verwendet.

18. Statorrahmen nach Anspruch 15, wobei das gegossene Metall Eisen oder Aluminium ist.

19. Statorrahmen nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das Gießverfahren mit verlorenem Schaum die axiale Bohrung zur Aufnahme des Statorkerns in einer Presspassung mit minimaler maschineller Bearbeitung der Bohrung formt.

20. Statorrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Dicke der ringförmigen Wand eine vorbestimmte radiale Dicke hat, und die longitudinalen Kühlrippen ein Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zu der Dicke der ringförmigen Wand von wenigstens etwa 200 bilden.

21. Statorrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zu der Dicke der ringförmigen Wand in dem Bereich von etwa 200 bis 350 liegt für einen Statorrahmen mit einem nominellen Durchmesser der axialen Bohrung von etwa 38 cm (15 Zoll).

22. Statorrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die gegenüberliegenden Enden der ringförmigen Wand durch schräg nach außen verlaufende äußere Oberflächen gebildet sind.

23. Verwendung des Statorrahmens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 in einer dynamoelektrischen Maschine.

24. Verfahren zum Herstellen eines Statorrahmens (12) zur Verwendung in einer dynamoelektrischen Maschine nach Anspruch 1, wobei das Verfahren die Schritte enthält:

a. Formen eines integralen einstückigen verdampfbaren Modells, das eine Konfiguration hat, die im wesentlichen identisch mit dem erforderlichen Statorrahmen ist, und das verdampft werden kann, wenn es mit einem geschmolzenen Metall in Kontakt kommt,

b. Formen eines Überzuges auf der vollen Oberfläche des Modells, der gasdurchlässig ist, aber nicht verdampfbar ist, wenn er mit dem geschmolzenen Metall in Kontakt kommt,

c. Eingraben des überzogenen Modells in Sand in einer Art und Weise, die ermöglicht, daß geschmolzenes Metall in Kontakt mit dem Modell gegossen wird, und

d. Giessen des Statorrahmens, indem eine ausreichende Menge an geschmolzenem Metall in einen Kontakt mit dem Modell gegossen wird, um das Modell zu verdampfen und den entstehenden Hohlraum mit Metall zu füllen, um so die ringförmige Wand und äußere longitudinale Kühlrippen zu formen, bei denen das Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe, die als die Summe der Höhen von allen Kühlrippen definiert ist, zum Außendurchmesser der ringförmigen Wand an der longitudinalen Mitte der axialen Bohrung in dem Bereich von 4,0 bis 6,0 liegt.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Modell zur Bildung der Kühlrippen so geformt ist, daß sie ein Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zum Außendurchmesser der ringförmigen Wand von etwa 4,8 bilden.

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei die ringförmige Wand einen oberen, unteren und gegenüberliegende seitliche Quadranten bildet, wobei die oberen und unteren Quadranten äußere longitudinale Kühlrippen aufweisen, die in im allgemeinen vertikalen, im wesentlichen in gleichen Abständen angeordneten Ebenen liegen, und die gegenüberliegenden seitlichen Quadranten äußere longitudinale Kühlrippen haben, die in im allgemeinen horizontalen, im wesentlichen in gleichen Abständen angeordneten Ebenen liegen.

27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Kühlrippen, die entlang wenigstens den oberen und gegenüberliegenden seitlichen Quadranten gebildet sind, äußere longitudinale Rippenkanten haben, die auf einem Kreis konzentrisch zur Längsachse der axialen Bohrung liegen.

28. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Modell zur Bildung der ringförmigen Wand und der Kühlrippen so geformt ist, daß die Rippen ein Verhältnis der effektiven Kühlrippenhöhe zur Dicke der ringförmigen Wand von wenigstens etwa 200 hat.

29. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die longitudinalen Kühlrippen mit im wesentlichen gleichen Umfangsabständen um die ringförmige Wand herum angeordnet werden.

30. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Modell zur Bildung mehrerer Befestigungsfuß-Ansatzstücke (40a, 40b, 42a, 42b) geformt ist, die einstückig mit der ringförmigen Wand sind.

31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei das Modell zur Bildung von Fußansatzstücken in Paaren an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses geformt ist, wobei die Fußansatzstücke koplanare Bodenflächen haben, die eine Anbringung des Statorrahmens in einer vorbestimmten Orientierung erlauben.

32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, wobei das Modell zur Bildung einteiliger Verbindungsstege (46) zwischen jedem der Befestigungsfuß-Ansatzstücke und der ringfcirmigen Wand und mehrerer Verstärkungsrippen (48a-d) geformt ist, die auf gegenüberliegenden Seiten von den Stegen im allgemeinen senkrecht zu den Stegen gebildet sind.

33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei die Verbindungsstege eine Querdicke haben, die im wesentlichen gleich der Dicke der ringförmigen Wand ist.

34. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Modell zur Bildung wenigstens eines Anschlußkasten-Halterungsansatzes (60) einteilig mit der ringförmigen Wand geformt ist.

35. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Modell zur Bildung der ringförmigen Wand mit schräg nach außen verlaufenden, im wesentlichen ringförmigen gegenüberliegenden Enden geformt wird.

36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei die longitudinalen Kühlrippen gegenüberliegende Enden haben, die einteilig mit den schräg nach außen verlaufenden gegenüberliegenden Enden gebildet sind.