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Elektrische Maschine Die Erfindung betrifft elektrische Maschinen
mit einer zwischen Ständer und Gehäuse angeordneten Federung. Nach dem Patent 896
223 ist die Federung, insbesondere zur Aufnahme der radialen Komponenten der Schwingungen,
die von durch den Läufer auf den Ständer ausgeübten magnetischen Kräften herrühren,
radial zum Ständer genügend nachgiebig, tangential zum Ständer zwecks Festhalten
in seiner richtigen Lage jedoch genügend starr. Gemäß der Erfindung werden für eine
derartige Federung achsparallele Blattfedern vorzugsweise aus Stahl verwendet, die
mit Ständer und Gehäuse an gegeneinander in axialer Richtung versetzten Stellen
zweckmäßig durch Schweißung verbunden sind.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine große
Dynamomaschine dargestellt, wobei Fig. I einen Längsschnitt längs der Linie I-I
der Fig. 2 und Fig. 2 einen längs der Linie II-II der Fig. I vorgenommenen Querschnitt
zeigt.
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Das Ständergehäuse der Maschine besteht aus einem äußeren zylindrischen
Gehäuse i und einer
Anzahl damit verschweißter Ringe 2. Füße 3 stützen
das Gehäuse I gegen das Fundament 4 ab. Der innerhalb des Gehäuses I angeordnete
lamellierte Ständerkern 5 wird durch die Endplatten 6 in der üblichen Weise zusammengehalten.
Am Kern sind Längsrippen 7 vorgesehen, um die Festigkeit der Anordnung zu erhöhen
und den Kern leicht am Gehäuse befestigen zu können. Die einzelnen Ständerbleche
sind beispielsweise an diesen Rippen mittels schwalbenschwanzförmiger Nuten oder
Schweißung befestigt. In den gestanzten Blechen befinden sich Nuten 8 für die Ständerwicklung
9. Der Läufer Io der Maschine ist als zweipoliger Läufer mit einer in Nuten I2 untergebrachten
verteilten Feldwicklung II ausgebildet.
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Bei großen Dynamomaschinen, wie z. B. Turbogeneratoren und Phasenschiebern,
übt das starke magnetische Feld des Läufers eine den Ständerkern verdrehende Kraft
aus. Diese Kraft ist proportional dem Quadrat des magnetischen Flusses, und ihre
Richtung ist immer dieselbe ohne Rücksicht auf die Richtung des Flusses. Bei einer
zweipoligen Maschine ist die durch den Läufer auf den Ständerkern ausgeübte Kraft
gegenüber den Polen des Läufers am größten und sinkt an den Punkten bis auf annähernd
Null, welche 9o° von den Polen entfernt liegen. Somit wird der Kern an den Polen
nach innen und damit zum Läufer hingezogen, während er an den dazwischenliegenden,
9o° davon entfernten Punkten herausgedrückt wird, so daß der Kern elliptische Gestalt
annimmt. Bei Umlauf des Läufers läuft diese Ellipse gleichzeitig mit derselben Geschwindigkeit
um, so daß jeder Punkt des Kerns zwei Bewegungsperioden bei jeder Umdrehung des
Läufers durchläuft. Damit entstehen Schwingungen des Kerns mit der doppelten Rotationsfrequenz.
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Wird der Standerkern einer zweipoligen Maschine als gebogener Träger
aufgefaßt, so ist festzustellen, daß irgendein Punkt der neutralen Achse eine elliptische
Bewegung ausführt. Hierbei liegt die große Achse der Ellipse in radialer Richtung
und ist doppelt so lang wie die kleine Achse. An näher zur Maschinenmitte hin liegenden
Punkten ist die kleine Achse verhältnismäßig länger. In dem Bereich der Zähne ist
die Bewegung eines Punktes annähernd kreisrund. An Punkten außerhalb der neutralen
Achse hingegen nimmt die Bewegung eines Punktes in tangentialer Richtung mit zunehmendem
Radius ab. Die kleine Achse der Bewegungsellipse wird schließlich Null, so daß die
Bewegung vollkommen radial ist.
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Diese Schwingungen des Kerns sind allen Dynamomaschinen eigen, da
sie durch die über den Luftspalt wirkenden magnetischen Kräfte verursacht werden.
Sie sind sehr störend, da dadurch starke Bewegungen des Gehäuses und störende Schwingungen
des Fundaments verursacht werden. Außerdem tragen die dabei entstehenden Geräusche
zur Erhöhung des allgemeinen Geräuschpegels bei. Die Schwingungen treten am stärksten
bei zweipoligen Maschinen auf. Sie sind zwar auch bei Maschinen mit mehr als zwei
Polen vorhanden, dabei ist jedoch die Schwingungsamplitude weit geringer. Ihre Wirkung
ist gewöhnlich zu gering, um störend zu wirken, und kann daher außer acht gelassen
werden.
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Auch im vorliegenden Beispiel verursachten demnach die vom Läufer
auf den Standerkern 5 ausgeübten magnetischen Kräfte Schwingungen im Kern von der
doppelten Rotationsfrequenz. Um die Übertragung dieser Schwingungen vom Kern auf
das Gehäuse der Maschine zu verhindern, ist eine elastische Abstützung des Kerns
vorgesehen, die diesen gegen das Gehäuse isoliert und die Schwingungen absorbiert.
Hier ist der Kern durch Federn I3 abgestützt. Diese bestehen gemäß der Erfindung
aus sich parallel zur Maschinenachse erstreckenden Stahlstangen, die von einem Ende
des Gehäuses zum anderen reichen und an in axialer Richtung voneinander entfernten
Punkten mit den Gehäuseringen 2 bei I4 verschweißt sind. Wie aus Fig. 2 zu ersehen
ist, sind die Federn I3 verhältnismäßig dünn, so daß sie in zum Kern radialer Richtung
nachgiebig sind. Sie sind jedoch verhältnismäßig breit, so daß die Widerstandsfähigkeit
in der Umfangs- bzw. tangentialen Richtung sehr groß ist. Diese Federung hält demnach
den Ständerkern gegenüber den Beanspruchungen durch sein Eigengewicht und durch
das Drehmoment fest. Die Rippen 7 des Kerns sind mit den Federn I3 an Punkten I5
verschweißt, die zwischen den Befestigungspunkten der Federn an den Gehäuseringen
2 liegen. Gegebenenfalls können Ringe I6 an die Federn gegenüber den Punkten I5
angeschweißt werden, um die Starrheit der Anordnung zu erhöhen. Der Ständer selbst
kann noch unmittelbar durch ein Gehäuse oder einen Rahmen umgeben sein. Da der Kern
im Ständergehäuse an den in radialer Richtung nachgiebigen Federn I3 nur an Punkten
befestigt ist, welche zwischen ihren Befestigungspunkten am Gehäuse liegen, kann
der Kern in radialer Richtung schwingen. Die Schwingungen werden von den Federn
absorbiert und daher nicht auf das Gehäuse übertragen. Da die Federn I3 verhältnismäßig
starr in tangentialer Richtung sind, wird jedoch die tangentiale Komponente einer
Schwingung auf das Gehäuse übertragen, die an den Verbindungsstellen der Federn
mit dem Kern vorhanden ist. Gemäß den bereits gegebenen Ausführungen über die Bewegungsellipsen
der einzelnen Punkte des Ständers kann leicht für einen bestimmten Fall durch Versuche
bzw. analytisch der Punkt festgestellt werden, an welchem die tangentiale Schwingungskomponente
Null ist. Dieser Punkt liegt danach in einer radialen Entfernung außerhalb der neutralen
Achse des Ständers, die gleich einem Drittel des Radius der neutralen Achse ist.
Sind die Federn I3 an dem Kern dieser Entfernung von der neutralen Achse befestigt,
so werden keine tangentialen Schwingungskomponenten auf die Federn und -das Gehäuse
übertragen. Die Federn müssen nicht genau an diesen Punkten am Kern befestigt werden,
da der Wert der tangentialen Schwingungskomponente an außerhalb der neutralen Achse
liegenden Punkten an sich sehr klein ist. Auch bei einer Befestigung der Federn
in der Nähe der Punkte mit der tangentialen Schwingungskomponente Null
werden
keine nennenswerten Schwingungen auf das Gehäuse übertragen. Bei einer derartigen
gemäß der Erfindung ausgestalteten Anordnung wird somit im wesentlichen keine Erschütterung
im Gehäuse oder Fundament der Maschine vorhanden sein. Somit werden auch die unangenehmen
Wirkungen dieser Erschütterungen vollständig ausgeschaltet. Auch die sonst verursachten
Schäden für Wicklungen bzw. Isolation fallen weg. Die Erfindung gibt eine vollständige
Lösung des Problems, da der Kern schwingen kann, ohne daß eine Übertragung der Schwingungen
auf Gehäuse und Fundament der Maschine eintritt. Die früher bei großen zweipoligen
Maschinen wegen der angeführten Doppelfrequenzschwingungen vorhandenen Schwierigkeiten
werden daher vermieden.
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Die elastischen Abstützungen können am Kern auch an Punkten befestigt
werden, wo die tangentiale Schwingungskomponente verhältnismäßig groß ist. Auch
dann ist nämlich der Absolutwert dieser Komponente sehr klein und die auf das Gehäuse
übertragenen Erschütterungen nicht störend. Auch eine gewisse tangentiale Elastizität
der Federn ist zulässig, wenn dadurch die Abstützung des Kerns nicht ernstlich beeinträchtigt
wird.