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Federnde Lagerung des Stators von Wechselstrommaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf dynamoelektrische Wechselstrommaschinen mit federnder Lagerung
der Statorkerne. Es handelt sich dabei um Maschinen mit horizontaler Welle, die
eine solche Größe und Umlaufgeschwindigkeit besitzen, daß die 1)ol)pelfrequenzstatorkern-SchN-
ingungen groß genug sind, um die federnde Aufhängung des Statorkernes erforderlich
zu machen, wie es z. B. bei Einphasenmaschinen gebräuchlich ist.
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Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, die Anordnung
der Federn so zu treffen, daß die maximale Beanspruchung jeder Feder verringert
wird, um auf diese Weise einen höheren Sicherheitsfaktor gegen Biegen bzw. Knicken
zu erzielen.
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Die Erfindung geht aus von einer Wechselstromdyn4momaschine mit !horizontaler
Welle, die einen äußeren Rahmen, einen inneren Rahmen, einen in dem inneren Rahmen
befestigten Statorkern und eine Mehrzahl von je aus vier flachen Blattfedern bestehenden,
an dem äußeren Rahmen verankerten Federsätzen besitzt, welche das Gewicht des inneren
Rahmens unter Zugbeanspruchung aufnehmen. Erfindungsgemäß sind die Federn mit ihren
flachen Seiten an den Befestigungsstellen im wesentlichen tangential zudem inneren
Rahmen angeordnet, und
zwar derart, daß sie mit der Vertikalen im
wesentlichen einen Winkel von 45° einschließen' Eine bevorzugteAusführungsform der
Erfindung ist in den Figuren beispielsweise gezeigt. Es stellt dar Fig. i einen
Querschnitt durch die Maschine nach Linie 1-I der Fig. 2, Fig.2 eine Seitenansicht
der linken Hälfte der 1'laschine, wobei das Gehäuse in der Längsrichtung geschnitten
ist, um den Rahmenbau sichtbar zu machen, Fig. 3 und 4 eine schematischeGegenüberstellung
der bekannten und der erfindungsgemäßen Federmontage.
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Die Fig. i und 2 zeigen eine Atisfiihrtingsform der Erfindung an einem
Turbogenerator, der einen Stator 5 und einen Rotor 6 besitzt. Der Rotor ist innerhalb
des Stators drehbar gelagert; er hat eine Gleichstromfeldwicklung 7 und eine horizontale
Welle B.
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Der Stator 5 besteht aus einem äußeren Rahmen i t und einem inneren
Rahmen 12. Der innere Rahineti enthält den Statorkern 13, der die 1'Iehrpliasenw
icklung 14 des Generators trägt. Der Statorkern 13 besteht aus lamellierten Blechen,
die zwischen einer Vielzahl von in der Längsrichtung verlaufenden Trägerstangen
oder -stäben 15 gestapelt und durch Eingriff- in diese befestigt sind. Die Stäbe
oder Stangen 15 sind ihrerseits in inneren Bohrungen einer Vielzahl von Kernträgerringen
16 befestigt, welche in geeigneten axialen Abständen über die Länge des Statorkernes
verteilt sind.
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Der äußere Rahmen i i besitzt eine Vielzahl von ebenfalls in axialen
Abständen angeordneten Izahmenringen 18, welche von der Gehäusewand i9' der Maschine
ummantelt sind.
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Gemäß der Erfindung wird das Gewicht des inneren Rahmens i 2 unter
Federspannung getragen von dem äußeren Rahmen i i, und zwar durch zwei Federsätze
von je vier breiten, flachen Blattfedern S1, S2, S3 und S4. An jedem der beiden
Enden der Maschine befindet sich einer der beiden Federsätze. Die Blattfedern sind
- mit ihren flachen Seiten an den Befestigungsstellen des inneren Rahmens, im wesentlichen
tangential zu diesem Rahmen, angeordnet, wie bei P1, P2, P3 und P4 angedeutet;
jede der Federn schließt mit der Vertikalen einen Winkel von 45° ein. Die Befestigungsstellen
der einzelnen Federn an dem äußeren Rahmen sind init Q1, Q21 Q;1 und Q4 bezeichnet.
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Eine bevorzugte Art der Befestigung der Enden der Federn an dem inneren
und äußeren Rahmen 12 Lind t t ist in Fig. 2 gezeigt. Wie dort zu sehen, ist der
Federsatz zwischen einem Paar von Kerntrügerringen 16a und 16 6 und zwischen ei-nein
Paar von Rahmenringen 18a und i815 angeordnet; dabei ist der Axialabstand der letzteren
Ringe größer als der Abstand des zugehörigen Paares 16,1 und 166. Zur Montage der
vier breiten, flachen BlattfedernSl his .S4 werden zunächst achsparallel verlaufend
vier innere Rahmenschenkel B1, B2, B.3 und B4 an den zugehörigen Befestigungspunkten
1'l, P2, 1'.i und P4 der, Kernträgerringe 16a und 115b des zugehörigen Ringpaares
festgeschweißt, so daß sie diese Ringe verbinden. DieAußenflächen dieser Schenkel
B1, B2, B3 und B4 werden genau flach und tangential zum inneren Rahmen geformt und
angeordnet; die inneren Enden der Blattfedern Si bis .S4 werden an diesen inneren
Rahmenschenkeln /31 bis B4 befestigt, und zwar durch Verwendung von Bolzen 21, welche
jede Feder zwischen dem betreffenden Schenkel und einer Klemmplatte 22 fest verklemmen.
Die äußeren Enden der einzelnen Federn .S l bis .S4 werden in ähnlicher Weise an
vier achsparallel verlaufenden äußeren Rahmenschenkeln F1, F2, F3 und F4 befestigt.
Diese verbinden die Rahmenringe i8a und i815 des zugehörigen Ringpaares und sind
mit diesen veschweißt oder auf andere Weise mit ihnen verbunden.
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Die Wirkungsweise und die Vorteile der Erfindung werden am besten
verstanden durch einen Vergleich mit der bisher üblichen Bauart. Letztere ist in
Fig. 3 schematisch gezeigt. Bei dieser Federanordnung wird die ganze statische Belastung,
bzw. dasGewicht des innerenRahmens, durch zwei vertikale Federn 31 und 32 eines
jeden aus vier Federn bestehenden Federansatzes getragen. Die beiden anderen Federn
33 und 34 liegen horizontal an der Ober- und Unterseite des inneren Rahmens, so
daß der auf eine Feder treffende Anteil T/R des Rotordre'hmomentes T gleichmäßig
auf die vier Federn 31, 32, 33 und 34 verteilt wird, wobei R den Radius der Befestigungspunkte
am inneren Rahmen bedeutet. Bezeichnet man die statische Belastung bzw. das Gewicht
der Hälfte des inneren Rahmens mit Y, so sind bei der bisher üblichen Bauart die
auf die vier Federn
31, 32, 33 tind 34 wirkenden Druckkräfte
Bei einer zweiten bekannten Ausführung ist die Federanordnung im wesentlichen dieselbe,
wie in Fig. 3 gezeigt, nur daß die Federn eher auf Zug als auf Druck beansprucht
wurden. Diese bekannte Anordnung hat sich nicht in nennenswertem Maße eingeführt
wegen der unsymmetrischen Verteilung vier statischen Belastung auf nur zwei der
Federn.
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Wurde auch, wie schon angedeutet, die -zuletzt erwähnte bekannte Anordnung
der auf Zug beanspruchten Federn praktisch nicht benutzt, so fanden doch die übrigen
Merkmale dieser Bauart Verwendung, insbesondere Kernträgerringe (entsprechend den
Ringen i6 der vorliegenden Erfindung), die einen äußeren Umfang hatten, der größer
war als die Bohrung oder der innere Umfang der Rahmenringe (die den Ringen 18 der
vorliegenden Erfindung entsprechen). Bei dieser Ausführung ist es notwendig, die
inneren und äußeren Ringe in ihre Arbeitslage zu bringen, bevor die Kernträgerstangen
oder -stäbe 15 an die entsprechenden Kernträgerringe
16 angeschweißt
werdvii und bevor der äußere Gehäusemantel i9 an die Rahmenringe 18 angeschweißt
wird. Die erfinduligsgemäße Anordnung, bei welcher ein Paar von Kernträgerringen
i6° und 16b zwischen einem Paar zugehöriger äußerer Rahmenringe i8° und i8b liegt,
ist jedoch neu und vorteilhaft insofern, als sie dieVerwendung von sehr breiten
Federn S1 bis S,, gestattet, wobei die Federn der Breite nach in axialer Richtung
liegen und damit die erforderliche Festigkeit oder Starrheit gegen axiale Veränderung
gewährleisten.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Federn unter einem Winkel voll
45° bei Verteilung der statischen Belastung bzw. des Gewichtes P auf alle Federn
und bei einer mehr auf Zug wie auf Druck stattfindenden Beanspruchung ist in Fig.4
vergleichsweise der bekannten Anordnung der Fig.3 gegen übergestellt. Die Zugbeanspruchungen
der vier l,'cdern S, bis S4 sind folgende:
Unter normalen :lrbeitsbedingungeii ist das Drehmoment 7' so klein, daß alle Federn
unter Zugbeanspruchung bleiben ; bei Kurzschluß jedoch steigt das Drehmoment mehr
oder weniger auf einige Zehnfache an, so daß zwei der Federn, nämlich S3 und S4
in jedem Federsatz, unter eine Druckbeanspruchung von 7'/(4 R) - 0,35.1 P gelangen.
Diese Kraft, die das Bestreben hat, die Federn S3 und S4 durchzubiegen oder zu knicken,
ist jedoch wesentlich kleiner als das -Maximum der Druckbeanspruchung, die an der
Feder 32 der bekannten Anordnung der Fig.3 eintritt, wo die maximale Druckkraft
T/(4 R) + o,5 I' beträgt. Diese Druckkraft ist um 0,854 P oder um
mehr als 850/0 größer als das halbe Gewicht P des inneren Rahmens 12.
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Die Erfindung schafft somit einen größeren Sicherheitsfaktor gegen
die Möglichkeit von Federdurchbiegungen oder -knicktingen als die bekannte :1nor<inung.
Gleichzeitig wird die statische Belastung gleichmäßig verteilt auf alle vier Federn
eines jeden Satzes, so daß 'keine unzulässigen Beanspruchungen auf die äußeren Rahmenringe
i8° und iSb übertragen werden können, als Resultat der Verankerung der Gewicht tragenden
Federn in diesen Rahmenringen. Durch die Verwendung von unter Zug stehenden Federn
zum Tragen des Gewichtes P unterscheidet sich die erfindungsgemäße Anordnung wesentlich
von der bisher bekannten, bei welcher die Gewicht tragenden Federn 3 i und 32 mehr
im Maschinenfundament als in den Statorrahmenringen verankert sind.