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Gehäuse elektrischer Maschinen, insbesondere Gehäuse von Bahnmotoren
mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt Die Erfindung bezieht sich auf die
Verbesserung und vorteilhafte Ausgestaltung von magnetisch aktiven Gehäusen elektrischer
Maschinen mit vieleckigem Querschnitt, insbesondere von achteckigen Gehäusen von
Bahnmotoren. Gemäß der Erfindung bestehen von den einzelnen Seiten des aus Walzstahl
hergestellten Gehäusevieleckes mindestens mehrere aus ebenen Platten rechteckiger
Grundform, die mit den angrenzenden Seiten des Gehäusevieleckes durch Schweißung
verbunden sind. Die Platten werden zweckmäßig aus gewalztem Stahl hergestellt, der
gleichmäßig dicht ist und gleichmäßige magnetische Eigenschaften hat. Einzelne noch
zu gießende Teile sind sodann von einfacher Gestalt, so daß die Modellkosten sehr
niedrig werden und keine schwierigen Gußaufgaben auftreten. Ein weiterer Vorteil
des neuen Systems liegt darin, daß Maschinengehäuse von vielfältiger Ausführungsform
ohne große Herstellungskosten gebaut werden können. Darüber hinaus ermöglicht die
Erfindung eine große Auswahl verschiedener Stahlsorten, durch die verschiedene Charakteristiken
in bezug auf die Permeabilität u. ä. gewählt werden können. Außerdem kann nach der
Erfindung ein genau geformtes Gehäuse hergestellt werden, das große Festigkeit besitzt
und wenig Bearbeitung erfordert, von der ein großer Teil an den Einzelteilen gemacht
werden kann, noch bevor sie zum Gehäuse zusammengesetzt werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach dem erfindungsgemäßen
System dargestellt.
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Fig. r zeigt die Ansicht eines Gleichstrombahnmotors
mit
Tatzenlageraufhängung von der Kommutatorseite, Fig. 2 eine Draufsicht davon; die
Fig. 3 und 4 zeigen Seitenteile des Gehäuses vor der Zusammenstellung, die Fig.
5 und 6 die Eckteile dazu, die Fig. 7 und 8 einen besonders ausgebildeten Eckteil,
die Fig. 9 eine besondere Ausbildung einer Seitenplattenanordnung mit der Lageraufhängung
für die Radachse; die Fig. Io zeigt die Kommutatorendplatte, mit einem darin angeordneten
Läuferlager, Fig. II einen Schnitt entlang der Linie XI-XI der Fig. Io; Fig. I2
zeigt die dem Zahngetriebe benachbarte Endplatte, Fig. I3 einen Schnitt entlang
der Linie XIII-XIII der Fig. I2, Fig. I4 einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV
der Fig.2 mit Ausnahme der Eckteile und der Motorstützteile; die Figur stellt das
Gehäuse während der Zusammenstellung dar; Fig. I5 gibt einen Schnitt längs der Linie
XV-XV der Fig. I4 und zeigt eine Ausführungsform für das Aneinanderpassen und Zusammenschweißen
der Seiten und Endplatten, Fig. I6 in einem Schnitt entlang der Linie XVI-XVI der
Fig. I eine andere Art der Zusammenschweißung der Eckplatten und Endplatten; die
Fig. I7, I8, I9, 2o und 2I zeigen verschiedene Ausführungen der Zusammensetzung
mit den Eckteilen, die Fig. 22 einen Teilschnitt der Anordnung eines Motors innerhalb
eines erfindungsgemäß hergestellten Gehäuses, Fig. 23 eine Draufsicht eines anderen
erfindungsgemäß hergestellten Gehäuses; die Fig. 24 und 25 zeigen Ansichten der
Kommutatorendplatten, die Fig. 26 eine Seitenplatte bei einem Zwischenzustand der
Herstellung, Fig. 27 einen Schnitt durch das Motorgehäuse während der Herstellung
und Fig. 28 einen Schnitt durch das Gehäuse zu einem späteren Zeitpunkt der Herstellung.
Motoren mit Tatzenlageraufhängung haben im allgemeinen achteckigen Querschnitt mit
verschieden langen Achteckseiten, wobei die Längsseiten breiter als die Eckseiten
sind. Diese Ausführungsform ist deshalb notwendig, weil der Rauminhalt des Motors
innerhalb eines bestimmten Platzes untergebracht werden muß, der gegeben ist durch
den Aufbau des Fahrzeugs, auf dem der Motor befestigt werden soll. Der Grund, aus
dem die Achteckgestalt gewählt wird, kann am besten unter Bezugnahme auf Fig. 22
erkannt werden. Dort gibt der Bogen AA die Ausdehnung eines Motors von kreisförmigem
Querschnitt an. Es kann noch hinzugefügt werden, daß der Hauptpol B für das achteckige
Motorgehäuse und das kreisförmige Motorgehäuse von derselben Gestalt sein wird,
da dieser sich aus dem erforderlich magnetischen Fluß ergibt. Ferner muß beachtet
werden, daß aus diesem Grund in einem Motorgehäuse von kreisförmiger Gestalt gemäß
dem Bogen AA kein hinreichender Platz für die Hauptpolwicklung C oder für den Wendepol
D vorhanden ist. Wird der Halbmesser bis zum Bogen EE erstreckt, so wäre genug Platz
für die Wendepole D zur Verfügung. In diesem Falle ist aber für die Hauptpole und
ihre Wicklung mehr Raum vorhanden, als notwendig ist. Dadurch, daß das Gehäuse achteckigen
Querschnitt erhält, wird der überflüssige Raum für andere Zwecke verwertbar gemacht,
ohne Schaden für die Wirkungsweise des Motors. Achteckige Gehäuse wurden bis jetzt
in einem oder in zwei Teilen gegossen, wobei die bereits erwähnten Mängel auftraten.
Gemäß der Erfindung werden daher die einzelnen Teile des Gehäuses aus gewalzten
Stahlplatten hergestellt. Diese Platten haben einfache Gestalt. Sie werden vorerst
in der gewünschten Größe und Form hergestellt, wonach sie zusammengesetzt werden.
In der Zeichnung setzt sich das achteckige Motorgehäuse aus vier Seitenplatten 2
und 2', vier Eckplatten 8 und 8' und zwei Endplatten zusammen, von denen eine als
Kommutatorendplatte I8 und die andere als Zahnradkastenend platte 22 bezeichnet
werden sollen (Fig. Io bis I3). Die Seitenplatten 2 und 2' haben im allgemeinen
die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Form. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzen
die Platten 2 abgeschrägte Randflächen 4 an den Längsseiten der Platte aus später
näher erörterten Gründen. Außerdem sind noch Schmelzvertiefungen 6 an den Rändern
7 vorgesehen, die an die Endplatten angrenzen. Diese Ränder 7 sind im wesentlichen
viereckig mit Ausnahme der Schmelzvertiefungen. Die Eckplatten (Fig.6 bis 8) haben
Rechteckgestalt mit abgeschrägten Längsrändern io und viereckigen Randflächen i
i. In gleicher Weise besteht jede der Endplatten aus einer rechteckigen Stahlplatte.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden dann die Ecken für die Eckteile 12 abgeschnitten.
Eine Öffnung 15 für das Läu.ferl.agergohäuse 16 wird: an der Kommutatorendplatte
18, eine Öffnung 2o in der Zah nrad'kastenendplatte 22, durch die der Läufer in
das Gehäuse eingeführt wird, hergestellt. Die Öffnung kann zuerst roh hergestellt
und. durch Bearbeitung auf genaues Maß gebracht werden. Darauf werden die Längsseiten
14 genau bearbeitet, um eine genaue Verbindung mit den Seitenplatten und selbsttätig
die richtige Lage der inneren Begrenzungsflächen der Seitenplatten zum Mittelpunkt
der Bohrungen zu erreichen. Es ist eine weitere Bearbeitung der Innenflächen des
Gehäuses für die Befestigung der Polwicklungen mehr notwendig.
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Um eine einfache Zusammenstellung dies Gehäuses zu erreichen, werden
die Seitenplatten2 und 2 mit ihren viereckigen Randflächen 7 an die bearbeiteten
Verbindungsflächen 14 der Kommutator- und der Zahnradkastenendplatte gepaßt und
geschweißt, wie es bei 6 in Fig. 15 gezeigt ist. Die Schweißnaht ist ziemlich stark,
so daß eine feste Verbindung erreicht wird. Es kann ein Dorn oder
eine
Einspannvorrichtung verwendet werden, um die einzelnen Teile während der Zusammenstellung
festzuhalten.
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Auf diese Art kommt ein käfigähnliches Gebilde zustande, wobei die
Endplatten die Deck- und die Grundteile bilden und die Seitenplatten damit verschweißt
sind. Die SeItenp:latten liegen an den FläcJhen 14 der Endplatten und mit ihren
abgeschrägten Flächen 4 entlang der Eckplatten an. Um das Gehäuse zu vervollständigen,
werden diese Randflächen in passender Form bearbeitet, und die Eckplatten 8 und
8' liegen beispielsweise flach darauf, wie in Eig. i dargestellt ist. Die Eck- und
die Seitenplatten werden entlang :der Stoßflächen, wie bei 26 in Fig. i und 2 angedeutet
ist, verschweißt. Diese Schweißnaht braucht nur leicht zu sein. Auch. die Eckplatten
können zusätzlich an den Endplatten bei 27, wie in Fig. 16 gezeigt, durch Schweißung
befestigt werden.
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Vorteilhaft wird vor Befestigung der Eckplatten das aus den Endplatten
und den Seitenplatten bestehende Gebilde ausgeglüht. Das geschieht, weil die starke
Sdhweißnaht zwischen den Seitenplatten und den Endplatten innere Spannungen zur
Folge haben kann. Nachher werden nur leichte Schweißnähte verwendet, so daß ein
Ausglühen des fertigen Gehäuses nicht mehr notwendig ist.
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Lüftungsöffnungen 28 oder Öffnungen 3o können ausgeschnitten werden,
sei es autogen oder auf irgendeine andere Art. Die Öffnungen 3o, die. der Lüftung
:des Motors und dem Zugang zu den Kommu:tatorteilen dienen, sind gewöhnlich durch
einen passenden Deckel verschlossen.
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Der in Fig. i dargestellte Motor besitzt noch an den Seitenplatten
2' befestigte Teile. Der beispielsweisedargestellte Bahnmotor braucht einen Halter
für das Achsl.ager, der im wesentlichen aus den Teilen 32 besteht, und Haltenasen
bzw. Ösen, die mit 34 bezeichnet sind. Diese Teile können alle an das fertige Gehäuse
geschweißt werden, vorteilhaft werden sie aber, wenn @es möglich ist, vor der Zusarnmenstel@lung
an einer Seitenplatte oder Eckplatte befestigt, um die Arbeit zu erleichtern und
gegebenenfalls die Platte 2' nach Verschweißung mit den Teilen 32 aber vor Verbindung
mit den anderen Gehäuseteilen geradezurichten.
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Die untere Eckplatte 8' kann die in Fig. 7 und 8 gezeigte Gestalt
erhalten. Sie erhält einen Vorsprung 36, um an einen Teil des Achslagerhalters 32
zu passen. Bei dem beschriebenen Motor liegen die Stütznasen 34 an den Schweißnähten
26' zwisdhen dien Eck- und Seitenplatten. Aus diesem Grund werden sie an das fertige
Gehäuse geschweißt. Werden aber die Nasen gemäß der erforderlichen Lage an den Seitenplatten
unterhalb der Schweißnähte 26' befestigt, so können sie an die Platten vor der Zusammenstellung
geschweißt werden.
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Ob diese Teile durch Bearbeitung oder Gießen hergestellt werden,
hängt von der Zahl der herzustellenden Gehäuse und von der Form ab.
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Besonders (hervorzuheben ,ist bei der neuen Ausführung, daß keine
aneinanderliegende Schweißnähte. Vorhanden sind und 'außerdem die Verdreihhun:gsbeanspruchung
sehr gering ist. Das Gehäuse kann nun bearbeitet werden. Die Bearbeitung ist auf
ein sehr geringes Maß beschränkt. Es isst nur ein Glätten der Oberfläche für die
Aufnahme des Achslagers, die Herstellung,der Bohrungen für die Polsitzflächen, der
Gehäusesitzflächen, der Lagersitzflächen und ein Bohren der notwendigen Bolzenlöcher
:erforderlich-. Dabei ist besonders vorteilhaft, daß :eine Bearbeitung der Sitzflächen
für :die Polwicklungen wegfällt, ganz im Gegensatz zu den gegossenen Gehäusen.
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In den Fig. 17 bis 21 sind Ausführungen der Verbindung zwischen Eck-
und: Seitenplatten dargestellt. In Fig. 17 haben die Seitenplatten keine abgeschrägten
Flächen, wie sie oben mit q. bezeichnet sind. Die Eckplatte wird an' ihrem Rand
bearbeitet, um an die Seitenplatten zu passen, wobei außerdem auf die Sahweißung
Bedacht zu nehmen ist.- In Fig. 18 sind die Randflächen sowohl der Seiten- als auch
der Eckplatten so bearbeitet, daß eine sichere Verbindung gewährleistet ist. In
Fig. i9 sind die Seitenplatten etwas breiter als bei den oben beschriebenen Anordnungen,
während die Eckplatte 4o einen Dreieckquerschnitt erhält. In diesem Fall können
Stangen mit diesem Querschnitt verwendet werden, die genau in die Ecken zwischen
den Seitenplatten passen. Fig. 2o und 21 zeigen weitere Möglichkeiten, ähnlich der
in Fig. i9 dargestellten Ausführungsform, aber mit besonders angeordneten Wen:depolschenkeln
42 bzw. 42. : Bei den beschriebenen Beispielen wurden im wesentlichen rechteckige
Platten für die Vielecksseite des Gehäuses verwendet. Es können aber auch zwei oder
mehr Seitenflächen aus einem Stück bestehen und zu passender Form gebogen werden,
wie in den Fig.23 bis 28 in Beispielen gezeigt ist. Fig.28 zeigt das Gehäuse im
fertigen Zustand. Es besitzt eine Kommutatorendplatte 5o und eine Zahnradkastenendplatte
52. Diese Endplatten haben zwei bearbeitete Flächen 14' entsprechend ,d-en Flächen
14 der vorher gezeigten Ausführungen. An diese Flächen werden die Seitenplatten
54 und 56 angesetzt. Die Deck- und Grundplatte 58 bzw. 6o vervollständigen den Zusammenbau
des Gehäuses. Die Kommutatorendplatte ist außerdem in den Fig. 24 und 25 dargestellt
und ist bis auf die Flächen 14 im wesentlichen der in Fig. io gezeigten Kommutatorendplatte
gleich. Es kann jedoch noch eine ringförmige Vertiefung 62 in der Platte
50 vorgesehen sein. Die Bohrung dieser Platte für die Lagernabe 64 wird auf
das richtige Maß gearbeitet. Die Flächen 14' und die Vertiefung 62 werden genau
in der Form bearbeitet, daß diese Flächen senkrecht zur Bohrung stehen. In diesem
Fall kann ein Bürstenhalterjoch, das vorher mit einem Ring verbunden wurde, in der
Vertiefung 62 befestigt werden. Die Zahnradkastenendplatte 52 hat im wesentlichen
dieselbe Gestalt wie die in Fig. 12 gezeigte, aber auch hier sind wieder nur zwei
bearbeitete Flächen entsprechend den Flächen 14 der Fig. 12 notwendig. Diejenigen
Seitenplatten, die an diesen bearbeiteten
Flächen der Endplatten
befestigt werden, sind ähnlich den oben beschriebenen bis auf die Öffnungen und
verschiedenes Zubehör. In Fig. 26 ist eine Seitenplatte, die Vertiefungen 66 für
die Schweißung besitzt, dargestellt. Die in Fig. 26 gezeigte Seitenplatte 54 hat
Öffnungen 68 und' 70 und Aufhängeteile 72, die an .die Platte angeschweißt werden,
bevor sie mit dem Gehäuse zusammengesetzt wird. Die Seitenplatte 56 hat ähnliche
Gestalt wie die Seitenplatte 54. Sie besitzt auch Schweißvertiefungen für die Endplatten
und außerdem sind noch Öffnungen angeordnet. Nachher werden die Seitenteile geradegerichtet,
insbesondere dann, wenn starke Schweißnähte verwendet werden. Um eine genaue Herstellung
zu gewährleisten, werden dann die Enden beider Seitenplatten gleichzeitig bearbeitet.
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Die Endplatten und Seitenplatten werden dann vorteilhaft in einem
Arbeitsgang zu einem käfigähnlichen Gebilde zusammengestellt. In Fig.27 wird ein
Schnitt davon gezeigt. In der Zwischenzeit können der Oberteil 58 und der Bodenteil
6o vorgeformt werden. Beide Teile haben rinnenförmige Gestalt und umfassen drei
Seiten des Achtecks. Zweckmäßig werden diese Teile aus einer Platte hergestellt,
die zu der in Fig. 28 dargestellten Form gebogen wird. An eine oder beide der Seitenplatten
können Ösen 74 angeschweißt werden. Wie in Fig. 28 gezeigt, können die Paßflächen
entlang der Längsränder -der Seitenplatten 54 und 56 und der Seitenplatten 58 und
6o bearbeitet werden. Wenn die Seitenflächen 58 und 6o für die Verbindung mit dem
in Fig. 27 dargestellten Käfig fertig sind, dann werden die Verbindungen 76 hergestellt
und die Seitenflächen genau bezüglich der Endplatten angeordnet. Gemäß der Fig.
23 haben die rinnenförmigen Körper nur eine solche Länge, wie es die magnetischen
Bedingungen erfordern. Sie sind in einem Abstand X von der Zahnradendplatte und
in einem Abstand Y von der Kommutatorendplatte angeordnet. Dadurch wird der Materialbedarf
für das Gehäuse herabgesetzt und außerdem werden von selbst Öffnungen für die Lüftung
und für den Zugang zu den Kommutatorteilen frei gehalten. Die Lüftungsöffnungen
sind durch ein Netz 78 bedeckt, wie in Fig. 23 gezeigt ist. Der Zwischenraum Y stimmt
in der Länge im wesentlichen mit der der Öffnung 68 überein. Außerdem können eine
Luftzufuhrvorrichtung 8o am fertigen Gehäuse und Deckel für die verbleibenden Öffnungen
an der Kommutatorendplatte vorgesehen sein. Ferner können noch Stützstücke an das
Gehäuse angeschweißt oder auf andere Art befestigt werden, die sich zum Teil innerhalb
der Öffnungen erstrecken, um eine Unterstützung für die Deckel am Kommutatorende
zu gewährleisten. Durch das Zusammenschweißen der aneinanderliegenden Teile wird
ein hinreichender Kraftlinienwe-g erreicht, trotzdem das Gehäuse zusammengesetzt
wurde. Der Aufwand für die Stahlplatten und den Zusammenbau ist wesentlich geringer
als der für den Rohguß, besonders dann, wenn nur wenige Gehäuse gebraucht werden.
Außerdem sind die Teile verhältnismäßig klein und einfach im Vergleich zum ganzen
Gehäuse.