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Ein- oder Mehrphasen-Maschine mit polygonförmigem Statorblechkörper
Es ist bereits bekannt, z. B. achteckige Statorblechkörper dadurch herzustellen,
daß viereckige Statorbleche einzeln oder paketweise um 45° gegeneinander versetzt
geschichtet werden. In der deutschen Patentschrift 570 o64 werden die acht Ecken
dazu benutzt, um in dieselben in gewisser Weise Kühlkanäle einzustanzen, zum Zwecke,
die Oberfläche zu erhöhen und der Kühlluft einen größeren Durchtrittsquerschnitt
zu bieten.
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Die deutsche Patentschrift 873 272 sieht ferner vor, viereckige Bleche
z. B. zwölfeckig zu schichten und den zwischen den einzelnen Schichten- in den Ecken
jeweils entstehenden freien Raum mit Metall auszugießen, wobei sich die Außenpartie
den zwölf Vorsprüngen wellenförmig anpassen soll.
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Bei eingehenden Untersuchungen hat es sich herausgestellt, daß es
mit den beiden vorgenannten Vorschlägen nicht möglich ist, die Aufgabe, die höchstmögliche
Leistung eines Statorkörpers zu erzielen, zu lösen.
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Werden unter Verwendung von 'viereckigen Statorblechen je nach Bedarf
acht-, zwölf-, sechzehn- oder mehreckige Statorblechkörper durch versetztes Schichten
um 45, 30, 22,5° oder weniger
Grad hergestellt, so läßt sich ein
mechanisch und magnetisch besonders hoch beanspruchbarer Statorblechkörper dadurch
herstellen, daß erfindungsgemäß die zwischen den vorstehenden Blechecken E jeweils
entstehenden Hohlräume durch getrennt hergestellte Stanzteile aus magnetischem Material
ausgefüllt werden, welche genau die Kontur der vorstehenden Blechecken E und der
in ihnen vorgesehenen Bolzenlöcher, Haltenuten, Niet- und Lüftungslöcher usw. haben.
Erst durch diese Maßnahme ist ein Fortschritt möglich. Wenn man nämlich den Ankerdurchmesser,
um eine hohe Leistung zu erzielen, auf das höchstzulässige Maß bringt, wird die
magnetische Leitfähigkeit des Teiles des Blechkörpers, welcher sich in den Ecken
befindet, nach der bisherigen Bauweise zu gering, weil, beispielsweise bei achteckigem
Blechkörper in den Ecken nur die Hälfte der Bleche vorsteht und der oberhalb der
Nuten N an den Breitseiten der Viereckbleche noch verbleibende Rücken R zu gering
ausfällt.
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Der Vorschlag nach der Erfindung bietet aber gerade an diesen Stellen
vollwertige magnetische Entlastung und dient damit sowohl der Herabsetzung der Eisenverluste
und des Magnetisierungsstromes und ermöglicht andererseits auch ohne vollständige
Ausfüllung der sonst entstehenden Zwischenräume mit Metallguß eine' einwandfreie
Pressung des Paketkörpers in den Ecken und erzielt außerdem eine volle Wärmeableitfähigkeit
der Ecke.
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Durch die schweizerische Patentschrift 193 738 ist es bereits bekanntgeworden,
Distanzstücke zum Versteifen der Pakete an den Ecken der Bleche vorzusehen. Es handelt
sich aber um Distanzstücke, welche magnetisch nicht wirksam sind und keinen magnetisch
vollwertigen Eckenkörper im Sinne vorliegender Erfindung ergeben.
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Die Anordnung nach der schweizerischen Patentschrift 193 738 ergibt
aus diesem Grunde keinen Blechkörper, der der Erfindung gleichwertig ist, da es
auf eine vollwertige Ausgestaltung der Ecken sowohl in magnetischer Hinsicht als
auch in Hinsicht auf die Wärmeableitung, als auch in Hinsicht auf eine größtmögliche
mechanische Stabilität bei Hochleistungsmaschinen entscheidend ankommt.
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Es ist weiterhin durch die deutsche Patentschrift 694 327 bekanntgeworden,
die vier Ecken von Statorblechkörpern mittels Klammern, vorzugsweise aus Druckguß
hergestellt, einzufassen und darüber die Wärme in die Lagerschilde abzuführen.
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Es hat sich aber herausgestellt, daß diese Bauart für weiter erhöhte
Anforderungen in der Wärmeabfuhr nicht mehr ausreicht.
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Nach dem Vorschlag der Erfindung werden jetzt nach Bedarf acht, zwölf,
sechzehn oder mehr Ecken, welche durch die vorerwähnten magnetischen Einlagebleche
zwischen den vorstehenden Eckblechen verstärkt sind und somit sowohl magnetisch
als auch hinsichtlich des Wärmetransportes verstärkt worden sind, dazu benutzt,
um in an sich bekannterweise vorzugsweise aber mittels durch Druckguß hergestellter
Klammern im Bereich niedriger Induktion zusammengehalten zu werden, wobei die Klammern
in bekannter Weise gleichzeitig eine verbreiterte Auflagefläche für den Zentrierrand
ergeben und zur Wärmeabfuhr aus dem Blechkörper über die Ecken in die Lagerschilde
dienen.
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Dieser Vorschlag gestattet gegenüber den bisher bekannten Bauarten,
einerseits wesentlich größere Wärmemengen als bisher über die Lagerschilde abzuführen,
andererseits ermöglicht er eine bedeutende Steigerung des magnetischen Kraftflusses
und damit der Leistung der Maschine, ohne dafür größere Materialmengen aus der Original-Blechtafel
schneiden zu müssen.
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Die erforderlichen kleinen Blechecken lassen sich aus Abfällen aller
Art billig herstellen und fallen daher material- und kostenmäßig nicht so ins Gewicht.
Abgesehen davon brauchen sie bei magnetisch weniger beanspruchten Maschinen nicht
einmal aus Dynamoblech zu bestehen, sondern können der niedrigen Induktion wegen
in diesem Fall auch aus Schwarzblechabfällen hergestellt werden.
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Die erwähnten Blechecken erhalten die gleichen Konturen wie die vorstehenden
Blechecken der viereckigen Statorbleche. Sie erhalten daher neben dem Bolzenloch
auch noch Haltenuten für die Klammern K oder Nietlöcher oder Lüftungslöcher nach
Bedarf mit eingestanzt.
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Die neue Bauart hat dabei gegenüber der Bauweise nach der deutschen
Patentschrift 694 327 den Vorteil, daß der Statorkörper außerdem mechanisch
bedeutend fester wird und gegen Durchbiegungen und Deformationen durch erhöhte mechanische
und mganetische Kräfte, wie sie durch die beabsichtigte Leistungssteigerung bedingt
sind, bedeutend widerstandsfähiger ist. Auch fallen jetzt die Zonen geringerer mechanischer
Widerstandsfähigkeit, wie sie bei viereckigen Blechkörpern in gewissen Achsen vorliegen,
hier weg, weil durch die Versetzung die Zonen größerer Widerstandsfähigkeit jetzt
bedeutend am Umfang verbreitert sind.
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Praktisch ist es hierdurch möglich geworden, aus der Normalreihe auch
Spezialmaschinen für ruhigen und praktisch geräuschlosen Lauf sowie Aufzugsmotoren
herzustellen, die besonders hohe Anforderungen an die Stabilität des Statorkörpers
stellen.
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In gewissen Fällen kann es bei größeren Blechkörpern zweckmäßig sein,
an Stelle der Druckgußklammern K Preßstücke P zu verwenden, welche durchgenietet
bzw. -angeschweißt werden können. Diese ergeben in Verbindung mit starken Endscheiben
an beiden Seiten einen guten Zusammenhalt und einen steifen Blechkörper. Schließlich
können bei großen Blechkörpern noch beiderseitig starkwandige Preßplatten q verwendet
werden, welche durch Preßbolzen in den Ecken zusammengehalten werden und welche
durch aufgeschweißte Segmentstücke einen verbreiterten Ze.ntrierrand ergeben ähnlich
den Klammern K.
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Der Wärmeübergang vom acht-, zwölf-, sechzehn-oder mehreckigen Blechkörper
in die Lagerschilde kann durch zweckmäßige Materialverstärkung an
diesen
Stellen sowie durch zweckmäßige Gestaltung der Übergangsstellen verbessert werden.
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Das Statorblechpaket kann sodann in bekannter Weise mit unterschiedlich
geformten Nuten N versehen werden, derart, daß die Nuten nach den Ecken zu immer
schmaler und tiefer werden und daß bei annähernd konstantem Nuteninhalt aller Nuten
N sich die Zahnstärke Z1, Z2 mit der- am Umfang sich kontinuierlich ändernden Nutenteilung
t1, t2 derart ändert, daß ein annähernd konstanter magnetischer Widerstand für den
magnetischen Kraftfluß an jeder Stelle des Umfangs trotz der verschiedenen Nutung
erzielt wird. Diese Maßnahme gestattet eine weitere Steigerung der Leistung des
Blechkörpers nach der Erfindung.
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Bei geschlossener Bauart kann das acht-, zwölf-, sechzehn- oder mehreckige
Statorblechpaket in bekannter Weise mit einem Rippenkörper umgossen werden. Hierbei
ist es zweckmäßig, daß an den Stellen des Blechkörpers, an denen derselbe nach innen
springt und an denen das Eisen am höchsten magnetisch beansprucht ist, die Rippen
R eine größere Höhe h und damit eine größere wärmeabgebende Oberfläche besitzen
als an den Ecken E.
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Der acht-, zwölf-, sechzehn- oder mehreckige Statorblechkörper kann
auch in ebenfalls bekannter Weise in einen rohrförmigen Mantel eingeschoben werden,
welcher außenseitig mit Rippen versehen sein kann. Hierbei kann bei geschlossener
Bauart mit Mantelkühlung entweder Frischluft durch die zwischen den Ecken des polygonförmigen
Statorpaketkörpers und dem äußeren Mantel entstehenden Kanäle streichen, während
die warme Innenluft durch besondere Umlaufkanäle, wozu vielleicht noch Löcher in
die Blechecken zusätzlich eingestanzt werden, umläuft, oder es kann nur die warme
Innenluft durch diese Kanäle geleitet werden, während die Frischluft den Außenmantel
umspült.
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Bei Maschinen mit Durchzugsbelüftung kann die Frischluft durch die
zwischen den Ecken und dem Rohrmantel entstehenden Kanäle geleitet werden.
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Im Bedarfsfalle wäre es auch möglich, Rippen noch direkt auf den gepackten
polygonförmigen Körper aufzuschweißen und im übrigen den Blechkörper einer geeigneten,
die Oberfläche verbessernden Behandlung zu unterziehen, um den Statorkörper direkt
für geschlossene Motoren mit Oberflächen- und Rippenkühlung verwenden zu können.