EP4381586A1 - Elektrische maschine mit einem gehäuse - Google Patents

Elektrische maschine mit einem gehäuse

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Publication number
EP4381586A1
EP4381586A1 EP22798295.6A EP22798295A EP4381586A1 EP 4381586 A1 EP4381586 A1 EP 4381586A1 EP 22798295 A EP22798295 A EP 22798295A EP 4381586 A1 EP4381586 A1 EP 4381586A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
stator
coupling element
side coupling
electrical machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22798295.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Cepek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innomotics GmbH
Original Assignee
Innomotics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innomotics GmbH filed Critical Innomotics GmbH
Publication of EP4381586A1 publication Critical patent/EP4381586A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine.
  • the electrical machine has a housing, the machine housing.
  • An electrical machine is, for example, a motor or a generator. Electrical machines can be synchronous machines or asynchronous machines.
  • the electrical machine has electrical conductors in an active part.
  • the active part is, for example, a stator or a rotor of the electric machine.
  • the rotor of the electrical machine can also have permanent magnets, for example, and can therefore in particular be a passive part.
  • the stator of the electrical machine has electrical conductors.
  • the stator of the electric machine is in a housing of the electric machine.
  • the rotor of the electrical machine is rotatably mounted using bearings. The warehouse or the bearings are accommodated in the housing of the electrical machine.
  • Main assemblies of an electrical machine are z. B. the stator, the rotor, the housing or camps .
  • the stator can be welded into the machine housing or be, whereby vibrations and structure-borne noise can be transmitted to the housing structure. If the machine housing is attached to a system, vibration dampers can be attached under the feet of the machine housing, so that the machine housing and the stator, which is rigidly connected to the machine housing, are somewhat decoupled from the rest of the system.
  • a connection of main assemblies relates to the coupling, i . H . the connection of the stator and machine housing (housing of the electrical machine).
  • This connection which represents a coupling of stator and housing, are static resp. dynamic forces from the stator to the machine housing or transferred in reverse.
  • the precise alignment of the stator to the machine housing must also be ensured with the coupling.
  • the rotor axis is also aligned with the machine housing on the machine housing via the bearing mounts and bearings, the coupling of the stator and machine housing also has an influence on the alignment of the stator and rotor.
  • the rotor can also be called the runner.
  • the coupling of the stator and machine housing is in particular a basis for effective operation of the electrical machine within the required operating parameters.
  • Possible operating parameters relate, for example, to vibrations, stiffness, imbalance and/or axis alignment of the rotor.
  • electrical machines must in particular comply with verified vibration values during operation. In particular, this results in certain requirements for the rigidity of the machine housing and, in particular, of the bearing mount integrated therein.
  • An object of the invention is to improve the connection between main assemblies of the electric machine. This advantageously affects, for example, the improvement of the vibration-related properties of the electrical machine.
  • a solution to the problem results, for example, from an electrical machine according to claim 1 . Further refinements result, for example, according to claims 2 to 11 .
  • An electric machine has a housing and a stator, the stator having a first stator-side coupling element and the housing having a first housing-side coupling element, the first stator-side coupling element and the first housing-side coupling element being at the same axis height of the electric machine and the first stator-side Coupling element and the first housing-side coupling element in the area of the stator lamination ketes are .
  • the axis height relates to the position of the axis of rotation of the rotor of the electrical machine. In this case, the position in relation to a distance from a plane on which the electrical machine can be fastened is to be considered in particular.
  • the area of the laminated core of the stator relates in particular to an area between the end plates of the laminated core of the stator.
  • the end plates are each on the face side of the laminated core of the stator.
  • the area therefore relates to a position along a longitudinal alignment of the electrical machine, that is to say along the axis of rotation.
  • the electrical machine has, in particular, four connections between coupling elements.
  • the housing has in particular four housing-side coupling elements.
  • the stator has in particular at least two or four or more stator-side coupling elements.
  • a stator-side coupling element has, for example, two connections, one of the connections in each case being a connection to a housing-side coupling element.
  • connection between the coupling elements are, in particular, mirror-symmetrical to the axis of rotation of the electrical machine.
  • One of the variants of the connection between the stator and housing of the electrical machine described above or described below results in an advantageous coupling of the stator and machine housing (housing) in electrical machines.
  • connection between the first stator-side coupling element and the first housing-side coupling element has screw connections. Connections of this type are easy to undo again. In a further embodiment, instead of or in combination with connections or welded connections, for example, they can also be used.
  • the coupling of the stator and the machine housing takes place in particular by screwing the stator and the machine housing in a horizontal alignment to the rotor axis. The alignment takes place, for example, by means of one or more feather keys.
  • the first stator-side coupling element has a first groove and the housing-side coupling element has a second groove. In particular, a feather key is then positioned in these grooves. For example, with four housing-side coupling elements, these four each have a groove.
  • a feather key is positioned in each of these grooves.
  • the feather keys also engage in the respective slots of the stator-side coupling elements.
  • a stator-side coupling element is in particular held and/or positioned by two stator ring elements.
  • Stator ring elements encompass the laminated core of the stator in the circumferential direction.
  • the connection between the first stator-side coupling element and the first housing-side coupling element thus has in particular a feather key, with the stator being aligned with the housing in particular by means of at least two feather keys.
  • the respective key is in particular in the groove of the respective housing-side coupling element and in the respective groove of the stator-side coupling element. These grooves of the mutually associated coupling elements are in particular opposite one another.
  • the first stator-side coupling element is in particular accommodated in the stator ring elements.
  • a feather key can, for example, only be provided for one connection at a time. In a further embodiment, a feather key can be provided for at least two or more connections. A feather key, for example, extends only over the length of the respective connection.
  • a feather key extends, for example, from one connection to a second connection located in the axial direction.
  • the axial direction results from the direction or Alignment of the axis of rotation of the electric machine.
  • the stator-side coupling element has a groove for accommodating the feather key.
  • the coupling element on the housing side also has a groove for accommodating the feather key.
  • the stator-side coupling element is, for example, a bar with a rectangular profile, the bar extending over the axial length of the stator. The rectangular bar can be held in ring elements, which are distributed over the axial length of the stator.
  • the transmission of forces and torques between the stator and housing, in particular a base frame of the housing can also take place via the feather key connection and not, for example, solely by a screw connection.
  • the feather key can absorb very high forces that can occur, for example, in the event of a short circuit .
  • a groove for the feather key can be introduced into the coupling parts of the stator and base frame, for example.
  • the feather key serves to produce an exact alignment of the stator and base frame, in order to ensure an exact alignment of the stator and rotor.
  • the screw connections to each other that are additionally present in the coupling parts are used to fix the connection and, in particular, not in every version. Design of the electrical machine for power and torque transmission.
  • the use of feather keys means that additional components for aligning the stator in the housing (ie in particular the base frame of the housing) can be omitted and additional handling devices in the production process can also be saved.
  • the first housing-side coupling element and a second housing-side coupling element each have a connection to the first stator-side coupling element. This makes it easier to achieve correct alignment of the stator in a simple manner.
  • the first stator-side coupling element is accommodated in a ring element of the stator (a stator ring element).
  • the stator-side coupling element is accommodated in a large number of ring elements. This also facilitates the alignment of the stator.
  • the stator is fastened in the housing by means of at least four connections between coupling elements on the housing and coupling elements on the stator, i.e. accommodated, with the at least four connections spanning planes through a planar configuration, with the axis of rotation of the rotation axis of the electric machine is .
  • the axis of rotation is therefore also located in the space which is spanned between the surfaces of the coupling elements on the housing side. The axis of rotation thus runs at least partially through this spanned space.
  • connection are therefore approximately at the height of the axis of rotation of the electrical machine. This increases the stability and Rigidity of fixing the stator in the housing.
  • at least one coupling element on the housing side is connected to a base point of the housing.
  • the base of the housing is in particular the area that is provided for fastening the electrical machine, for example on a foundation.
  • the coupling part of the stator (coupling element on the stator side) transfers the vibrations of the stator during operation to the coupling part of the base frame (coupling element on the housing side). Since this is only in the area the connection between the stator and the base frame of the housing or at the base on the base frame of the housing is fixed, it can act as a damping spring a stabilizing part (stabilizing element) connected to the housing-side coupling element in the top and bottom of this element by welding.
  • the electrical machine therefore has in particular at least one housing-side coupling element with a stabilizing element, the stabilizing element being connected to the housing-side coupling element.
  • the stabilizing element being connected to the housing-side coupling element.
  • the housing has a base element and a cover element. Due to this segmentation of the housing, the stator can easily be the housing to be installed.
  • the base element is provided for fastening the electric machine to a body such as a foundation.
  • the base element has, in particular, the coupling elements on the housing side.
  • the housing has a double-walled bearing mount.
  • a double-walled bearing mount is particularly advantageous for electrical machines that are critical in terms of vibration.
  • Machine housings can also be designed with a thick steel plate in the area of the bearing mount, which, for example, is additionally provided with some stiffening ribs on the inside.
  • a thick steel plate for the bearing mount leads to a high weight of the housing.
  • Another disadvantage of only a heavy and thick steel plate for the bearing of the bearing or. of the bearings of the electrical machine it may be the case that compliance with the required vibration values cannot always be ensured, even with the stiffening ribs. If necessary, attach additional reinforcements after testing the machine.
  • the double-walled bearing mount has at least two walls.
  • a double-walled bearing mount can also have three or more walls, since it has at least two walls.
  • Bearing mounts of this type with two or more walls can also be referred to as multi-walled bearing mounts. Due to the double-walled bearing mount, the stiffness of the bearing mount can be increased. This advantageous design of the bearing mount means that, in particular, the additional use of material can be kept within limits.
  • the electrical machine is between the first wall (wall) and the second wall (wall).
  • double-walled bearing mount a stiffening. This increases stability.
  • the reinforcement has a large number of ribs. This can also increase the stiffness.
  • the reinforcement has a large number of plates. The plates are firmly connected between the walls and with these walls. This can also improve and influence the stiffness.
  • the bearing is only connected to one wall of the double-walled bearing mount.
  • This connection is particularly rigid.
  • the wall is in particular the front wall in each case. Due to the double-walled design of the bearing mount, there is an increase in rigidity even for just one wall.
  • a double-walled bearing mount can advantageously be combined with one of the variants of using coupling elements for fastening the stator in the housing.
  • the axial position of the coupling elements can also play a role here.
  • FIG. 3 shows a detailed view from FIG. 2,
  • FIG. 5 shows a sectional view of the electrical machine
  • FIG. 6 shows a detailed view from FIG 7 shows a detailed view from FIG.
  • FIG. 1 shows part of a housing 1 of an electrical machine.
  • the housing has a first end face 2 and a second end face 3 .
  • the part of the housing 1 shown is the base element in the area 39 in the case of a two-part housing.
  • the cover element 40 is located in the area 40 , this cover element 40 not being shown in FIG. 1 .
  • the reaction axis 4 of the electrical machine is at an axis height 26 .
  • Also shown is a first bearing mount 5 and a second bearing mount 6 . These are single-walled.
  • the electric machine can be fastened via holes 9 in the area of the base point.
  • FIG. 2 again shows a section of the electrical machine, specifically an interface component 11 in detail, by means of which a base frame 13 for the stator 12 is positioned.
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 2, with the base frame 13 and the stator 12 being in focus.
  • the illustration according to FIG. 4 shows a double-walled bearing mount 7 and 8 each with a first wall 14 and 16 and a second wall 15 and 17 each.
  • the rigidity of the double-walled bearing mounts 7 and 8 is reinforced by ribs 19 and plates 18 .
  • Significantly higher rigidity is achieved thanks to the double-walled design of the bearing mount on the machine housing.
  • the bearing mount thus prevents the bearing from becoming more susceptible to vibration due to excitations from the rotor or due to vibrations of the stator.
  • This design allows the bearing mount to be significantly stiffer thanks to two walls with optimized material thickness and the reinforcing ribs in between, without significantly increasing the weight of the housing.
  • An alternative would be a bearing mount with a thicker one Bearing wall and additional thicker stiffening ribs possible.
  • FIG. 4 also shows four coupling elements 21, 22, 23 and 24 on the housing, which each have a groove 29, 29", 29"' and 29''.
  • This groove serves to accommodate a feather key, which is not shown in FIG.
  • the feather key is in each case also accommodated in a groove in the associated stator-side coupling element, this being shown by way of example in FIG. 5 for the coupling elements 21 and 31 .
  • the first stator-side coupling element 31 has a first groove 30 there and the housing-side coupling element 21 has a second groove 29 .
  • the coupling elements 21 and 31 therefore have grooves 29 and 30 for receiving a feather key 34 .
  • a housing-side coupling element 21 can be connected to the stator-side coupling element 31 (the screws are not shown) via screw connections (four holes are shown for this purpose).
  • the four connections (21, 22, 23, 24), ie the coupling elements, have a flat configuration, whereby levels are stretched.
  • the surfaces of opposite coupling elements on the housing result in a space 40.
  • the axis of rotation of the electrical machine is located at least partially, ie in sections, in this space 40 of opposite planes. This description results in the finding that the axis of rotation is at the same height as the coupling elements.
  • the illustration according to FIG. 5 shows a sectional illustration of the electrical machine 10.
  • the stator has a laminated stator core 25. This is connected to stator-side coupling elements 31, 32 via stator ring elements 28, 28'. In each case one stator-side coupling element 31 is held by at least two stator ring elements 28 and 28'.
  • the coupling elements 31 and 32 each have a groove 30 or 32'.
  • the coupling elements 31 , 32 , 21 are located in the area of the laminated core 20 of the stator.
  • a housing-side coupling element 21, 22, 23, 24 can be connected via screw connections (four holes are shown for this purpose) to the respective stator-side coupling element 31 (the screws are not shown).
  • the coupling element 31 on the stator side shown in FIG. 5 can be connected to the coupling element 21 on the housing side.
  • the first housing-side coupling element 21 is connected to a stabilizing element 36 .
  • the coupling elements 21 and 31 have grooves 29 and 30 for receiving a feather key 34 .
  • the representation according to FIG. 6 shows the coupling according to FIG. 5 in detail. Also shown is the foot point 35 in relation to the housing 1 of the electrical machine and the foot part 38 and the head part 37 of the housing-side coupling element 21 and thus also the head part and the foot part of the stabilizing element 36 , which is connected to the housing-side coupling element in the head area and in the foot area is and is perpendicular to this .
  • FIG. 7 shows a further detailed view of the coupling.
  • the feather key 34 fits into the grooves 29 and 30 .
  • Four holes 27 are provided for screw connections, only three being shown.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (10) mit einem Gehäuse (1) und einem Stator (12), wobei der Stator (12) ein erstes statorseitiges Kopplungselement (31) aufweist und das Gehäuse (1) ein erstes gehäuseseitiges Kopplungselement (21) aufweist, wobei das erste statorseitige Kopplungselement (31) und das erste gehäuseseitige Kopplungselement (21) in einer Achshöhe (26) der elektrischen Maschine (10) sind und wobei das erste statorseitige Kopplungselement (31) und das erste gehäuseseitige Kopplungselement (21) im Bereich (20) des Statorblechpaketes (25) sind.

Description

Beschreibung
Elektrische Maschine mit einem Gehäuse
Die Erfindung betri f ft eine elektrische Maschine . Die elektrische Maschine weist ein Gehäuse , das Maschinengehäuse auf .
Eine elektrische Maschine ist beispielsweise ein Motor oder ein Generator . Elektrische Maschinen können Synchronmaschinen oder Asynchronmaschinen sein . Die elektrische Maschine weist elektrische Leiter in einem Aktivteil aus . Das Aktivteil ist beispielsweise ein Stator bzw . ein Läufer der elektrischen Maschine . Der Läufer der elektrischen Maschine kann beispielsweise auch Permanentmagnete aufweisen und damit insbesondere ein Passivteil sein . Der Stator der elektrischen Maschine weist elektrische Leiter auf . Der Stator der elektrischen Maschine ist in einem Gehäuse der elektrischen Maschine . Der Läufer der elektrischen Maschine ist mittels Lager drehbar gelagert . Das Lager bzw . die Lager sind im Gehäuse der elektrischen Maschine aufgenommen .
Bei einer elektrischen Maschine sind Hauptbaugruppen so miteinander zu verbunden, dass gewünschten Betriebsparameter sicher erreicht werden . Hauptbaugruppen einer elektrischen Maschine sind z . B . der Stator, der Läufer, das Gehäuse bzw . die Lager . Bei einer elektrischen Maschine kann der Stator in das Maschinengehäuse eingeschweißt sein bzw . werden, wodurch Schwingungen und Körperschall auf die Gehäusestruktur übertragen werden können . Wird das Maschinengehäuse auf einer Anlage befestigt , können unter den Füßen des Maschinengehäuses Schwingungsdämpfer angebracht werden, so dass das Maschinengehäuse und der starr mit dem Maschinengehäuse verbundene Stator von der restlichen Anlage etwas entkoppelt sind .
Eine Verbindung von Hauptbaugruppen betri f ft dabei die Kopplung, d . h . die Verbindung von Stator und Maschinengehäuse (Gehäuse der elektrischen Maschine ) . Über diese Verbindung, welche eine Kopplung von Stator und Gehäuse darstellt , werden statische bzw . dynamische Kräfte vom Stator zum Maschinengehäuse bzw . umgekehrt übertragen . Weiterhin ist mit der Kopplung auch die genaue Ausrichtung des Stators zum Maschinengehäuse zu gewährleisten . Da am Maschinengehäuse über die Lageraufnahmen und Lager auch die Rotorachse zum Maschinengehäuse ausgerichtet wird, hat die Kopplung von Stator und Maschinengehäuse somit auch einen Einfluss auf die Ausrichtung von Stator und Rotor . Der Rotor kann auch als Läufer bezeichnet werden . Die Kopplung von Stator und Maschinengehäuse ist insbesondere eine Grundlage für einen ef fektiven Betrieb der elektrischen Maschine im Rahmen der geforderten Betriebsparameter . Mögliche Betriebsparameter betref fen dabei beispielsweise Schwingungen, eine Stei figkeit , eine Unwucht und/oder eine Achsausrichtung des Läufers . Entsprechend geltender internationalen und/oder nationaler Normen haben elektrische Maschinen insbesondere veri fi zierte Schwingwerte im Betrieb einhalten . Daraus ergeben sich insbesondere bestimmte Anforderungen an die Stei figkeit des Maschinengehäuses und insbesondere der darin integrierten Lageraufnahme .
Eine Aufgabe der Erfindung ist es , die Verbindung zwischen Hauptbaugruppen der elektrischen Maschine zu verbessern . Dies betri f ft vorteilhaft beispielsweise die Verbesserung der schwingungstechnischen Eigenschaften der elektrischen Maschine .
Eine Lösung der Aufgabe ergibt sich beispielsweise bei einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1 . Weiter Ausgestaltungen ergeben sich beispielsweise gemäß der Ansprüche 2 bis 11 .
Eine elektrische Maschine weist ein Gehäuse und einen Stator auf , wobei der Stator ein erstes statorseitiges Kopplungselement aufweist und das Gehäuse ein erstes gehäuseseitiges Kopplungselement aufweist , wobei das erste statorseitige Kopplungselement und das erste gehäuseseitige Kopplungselement in einer Achshöhe der elektrischen Maschine sind und wobei das erste statorseitige Kopplungselement und das erste gehäuseseitige Kopplungselement im Bereich des Statorblechpa- ketes sind . Die Achshöhe betri f ft dabei die Position der Rotationsachse des Rotors der elektrischen Maschine . Dabei ist insbesondere die Position bezüglich eines Abstandes von einer Ebene zu betrachten, auf welcher die elektrische Maschine befestigbar ist . Der Bereich des Statorblechpaketes betri f ft insbesondere einen Bereich zwischen Endplatten des Statorblechpaketes . Die Endplatten sind j eweils stirnseitig am Statorblechpaket . Der Bereich betri f ft also eine Position entlang einer Längsausrichtung der elektrischen Maschine , also entlang der Rotationsachse . Die elektrische Maschine weist insbesondere vier Verbindungen zwischen Kopplungselementen auf . Dabei weist das Gehäuse insbesondere vier gehäuseseitige Kopplungselement auf . Der Stator weist insbesondere zumindest zwei oder auch vier oder mehr statorseitige Kopplungselement auf . Ein statorseitiges Kopplungselement weist beispielsweise zwei Verbindungen auf , wobei j eweils eine der Verbindungen eine Verbindung zu einem gehäuseseitigen Kopplungselement darstellt . Zwei Verbindungen zwischen den Kopplungselementen sind insbesondere Spiegelsymmetrisch zur Rotationsachse der elektrischen Maschine . Durch eine der obig beschriebenen oder nachfolgend beschriebenen Varianten der Verbindung zwischen Stator und Gehäuse der elektrischen Maschine ergibt sich eine vorteilhafte Kopplung von Stator und Maschinengehäuse ( Gehäuse ) bei elektrischen Maschinen . So kann beispielsweise vermieden werden Statoren im Maschinengehäuse so auf zustellen, dass eine Verwendung von Zwischenblechen notwendig ist , wobei mittels Zwischenblechen der Stator ausgerichtet und mit Schrauben im Maschinengehäuse befestigt werden kann . Die Befestigung erfolgte dabei in vertikaler Ausrichtung zur Rotorachse . Dazu wären zusätzliche Bauteile am Stator notwendig . Diese führten gegebenenfalls zum einen dazu, dass der Kraftfluss ungünstiger sein kann und zum anderen, dass es zu Schwingungsanregungen aus dem Stator in das Maschinengehäuse kommen kann . Weiterhin können zusätzliche Bauteile wie Zwischenbleche zu der Notwendigkeit von zusätzlichen Handhabungsvorrichtungen im Fertigungsprozess führen . Durch die Kopplung von Stator und Gehäuse mittels statorseitigen und gehäuseseitigen Kopplungselementen kann der Kraftfluss vom Stator zum Maschinengehäuse optimiert werden . Dadurch ergibt sich insbesondere auch eine sogenannte „Entkopplung" der Schwingungsweiterleitung aus dem Stator in das Maschinengehäuse . Dabei leitet das Kopplungsteil des Stators die Schwingungen des Stators beim Betrieb zum Kopplungsteil des Grundgestells des Gehäuses über .
In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist die Verbindung zwischen dem ersten statorseitigen Kopplungselement und dem ersten gehäuseseitigen Kopplungselement Schraubverbindungen auf . Derartige Verbindungen sind leicht wieder zu lösen . In einer weiteren Ausgestaltung können anstelle oder in Kombination beispielsweise auch mit Verbindungen oder Schweißverbindungen verwendet werden . Die Kopplung von Stator und Maschinengehäuse erfolgt insbesondere durch eine Verschraubung von Stator und Maschinengehäuse in einer hori zontalen Ausrichtung zur Rotorachse . Die Ausrichtung erfolgt dabei beispielsweise durch eine oder mehrere Pass federn . Das erste statorseitige Kopplungselement weist eine erste Nut auf und das gehäuseseitige Kopplungselement weist eine zweite Nut auf . In diesen Nuten ist dann insbesondere eine Pass feder positioniert . Beispielsweise weisen bei vier gehäuseseitigen Kopplungselementen diese Vier j eweils eine Nut auf . In dieser j eweiligen Nut ist eine Pass feder positioniert . Die Pass federn grei fen insbesondere auch in j eweilige Nuten statorseitiger Kopplungselemente . Ein statorseitiges Kopplungselement wird insbesondere von zwei Statorringelementen gehalten und/oder positioniert . Statorringelemente umfassen das Blechpaket des Stators in Umfangsrichtung .
In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist die Verbindung zwischen dem ersten statorseitigen Kopplungselement und dem ersten gehäuseseitigen Kopplungselement also insbesondere eine Pass feder auf , wobei insbesondere der Stator zum Gehäuse mittels zumindest zweier Pass federn ausgerichtet ist . Die j eweilige Pass feder ist insbesondere in der Nut des j eweiligen gehäuseseitigen Kopplungselementes und in der j eweiligen Nut des statorseitigen Kopplungselementes . Diese Nuten der einander zugehörigen Kopplungselemente liegen insbesondere einander gegenüber . Das erste statorseitige Kopplungselement ist insbesondere in die Statorringelemente aufgenommen . Eine Pass feder kann beispielsweise j eweils nur für eine Verbindung vorgesehen sein . In einer weiteren Ausgestaltung kann eine Pass feder für zumindest zwei oder mehr Verbindungen vorgesehen sein . Eine Pass feder erstreckt sich beispielsweise nur über die Länge der j eweiligen Verbindung . In einer weiteren Ausgestaltung erstreckt sich eine Pass feder beispielsweise von einer Verbindung zu einer in axialer Richtung befindlichen zweiten Verbindung . Die axiale Richtung ergibt sich dabei aus der Richtung bzw . Ausrichtung der Rotationsachse der elektrischen Maschine . In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist das statorseitige Kopplungselement eine Nut zur Aufnahme der Pass feder auf . Ebenso weist in einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine auch das gehäuseseitige Kopplungselement eine Nut zur Aufnahme der Passfeder auf . Das statorseitige Kopplungselement ist beispielsweise eine Stange mit einem rechteckigen Profil , wobei sich die Stange über die axiale Länge des Stators erstreckt . Dabei kann die rechteckige Stange in Ringelementen gehalten werden, welche über die axiale Länge des Stators verteilt sind . In einer Ausgestaltung der Verbindungen zwischen Stator und Gehäuse mit einer Pass feder kann die Übertragung von Kräften und Momenten zwischen Stator und Gehäuse , insbesondere einem Grundgestell des Gehäuses , insbesondere auch über die Pass federverbindung erfolgen und nicht beispielsweise allein durch eine Schraubverbindung . Mittels der Pass feder können sehr hohe Kräfte aufgenommen werden, die beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses auftreten können . Bei der Verwendung von Pass federn kann in die Kopplungsteile von Stator und Grundgestell beispielsweise j eweils eine Nut für die Pass feder eingebracht werden . Die Pass feder dient auch gleichzeitig zur Herstellung einer exakten Ausrichtung von Stator und Grundgestell , um wiederum eine exakte Ausrichtung von Stator und Rotor sicherzustellen . Die in den Kopplungsteilen zusätzlich vorhandene Schraubenverbindungen zueinander dienen der Fixierung der Verbindung und insbesondere nicht in j eder Ausge- staltung der elektrischen Maschine zur Kraft- und Momentenübertragung . Durch die Verwendung von Pass federn können für eine Ausrichtung des Stators im Gehäuse ( also insbesondere dem Grundgestell des Gehäuses ) zusätzliche Bauteile entfallen und auch zusätzliche Handhabungsvorrichtungen im Fertigungsprozess eingespart werden .
In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist das erste gehäuseseitiges Kopplungselement und ein zweites gehäuseseitiges Kopplungselement j eweils eine Verbindung mit dem ersten statorseitigen Kopplungselement auf . Dadurch kann in einfacher Weise leichter eine korrekte Ausrichtung des Stators erzielt werden .
In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine ist das erste statorseitige Kopplungselement in ein Ringselement des Stators ( ein Statorringelement ) aufgenommen . Insbesondere ist das statorseitige Kopplungselement in eine Viel zahl von Ringelementen auf genommen . Auch dies erleichtert die Ausrichtung des Stators .
In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine ist der Stator mittels zumindest vier Verbindungen zwischen gehäuseseitigen Kopplungselementen und statorseitigen Kopplungselementen im Gehäuse befestigt , also aufgenommen, wobei die zumindest vier Verbindungen durch eine flächige Ausgestaltungen Ebenen aufspannen, wobei in einem Raum von sich gegenüber liegenden Ebenen die Rotationsachse der elektrischen Maschine ist . In dem Raum, welcher zwischen den Flächen der gehäuseseitigen Kopplungselemente aufgespannt ist , befindet sich also auch die Rotationsachse . Die Rotationsachse verläuft also zumindest teilweise durch diesen auf gespannten Raum .
Die Verbindungen befinden sich also in etwa auf der Höhe der Rotationsachse der elektrischen Maschine . Dies erhöht die Stabilität bzw . Stei figkeit der Befestigung des Stators im Gehäuse . In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine ist zumindest ein gehäuseseitiges Kopplungselement mit einem Fußpunkt des Gehäuses verbunden . Der Fußpunkt des Gehäuses ist insbesondere der Bereich, der für die Befestigung der elektrischen Maschine beispielsweise auf einem Fundament vorgesehen ist . Durch die Verbindung des gehäuseseitige Kopplungselementes mit dem Fußpunkt des Gehäuses kann in einfacher Weise die Gewichtskraft des Stators in diesem Fußpunkt geleitet werden . Die Verbindung zwischen gehäuseseitige Kopplungselement und dem Fußpunkt des Gehäuses erfolgt also insbesondere direkt . Durch diese Gestaltung der Kopplung von Stator und Maschinengehäuse wird der Kraftfluss vom Stator zum Maschinengehäuse optimiert . Dadurch ergibt sich auch eine sogenannte „Entkopplung" der Schwingungsweiterleitung aus dem Stator in das Maschinengehäuse . Dabei leitet das Kopplungsteil des Stators ( statorseitiges Kopplungselement ) die Schwingungen des Stators beim Betrieb zum Kopplungsteil des Grundgestells ( gehäuseseitiges Kopplungselement ) über . Da dieses insbesondere nur im Bereich der Verbindung von Stator und Grundgestell des Gehäuses bzw . im Fußpunkt am Grundgestell des Gehäuses fixiert ist , kann es als dämpfende Feder wirken . Damit die Gewichtskräfte aus dem Stator aufgenommen werden können und das Kopplungsteil am Grundgestell ( gehäuseseitige des Kopplungselement ) gestützt wird, ist insbesondere ein Stabilisierungsteil ( Stabilisierungselement ) mit dem gehäuseseitigen Kopplungselement im Kopf- und Fußpunkt dieses Elementes durch Schweißung verbunden .
In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist diese also insbesondere zumindest ein gehäuseseitiges Kopplungselement mit einem Stabilisierungselement auf , wobei das Stabilisierungselement mit dem gehäuseseitigen Kopplungselement verbunden ist . Diese beiden Elemente sind insbesondere senkrechte zueinander angebracht und die Stabilität zu erhöhen .
In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist das Gehäuse ein Basiselement und ein Deckelelement auf . Durch diese Segmentierungen des Gehäuses kann der Stator leicht in das Gehäuse eingebaut werden . Das Basiselement ist dabei zur Befestigung der elektrischen Maschine an einem Körper wie zum Beispiel einem Fundament vorgesehen . Das Basiselement weist insbesondere die gehäuseseitigen Kopplungselemente auf .
In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist das Gehäuse eine doppelwandige Lageraufnahme auf . Eine doppelwandige Lageraufnahme ist insbesondere für eine schwingungskritische elektrische Maschinen vorteilhaft . Maschinengehäuse können im Bereich der Lageraufnahme auch mit einer dicken Stahlplatte ausgeführt werden, die beispielsweise zusätzlich mit einigen Verstei fungsrippen auf der Innenseite versehen sind . Eine dicke Stahlplatte für die Lageraufnahme führt j edoch zu hohem Gewicht des Gehäuses . Ein weiterer Nachteil nur einer schweren und Dicken Stahlplatte für die Lageraufnahme des Lagers bzw . der Lager der elektrischen Maschine kann sein, dass selbst mit den Verstei fungsrippen nicht immer die Einhaltung der geforderten Schwingwerte sichergestellt werden kann . Gegebenenfalls sich nach einer Erprobung der Maschine weitere Zusatzverstei fungen anzubringen . Diese Probleme können durch eine doppelwandige Lageraufnahme vermieden werden . Die beiden Wandungen der Lageraufnahme weisen insbesondere einen Abstand auf , welcher der axialen Erstreckung des Lagers entspricht .
In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist die doppelwandige Lageraufnahme zumindest zwei Wandungen auf . Eine doppelwandige Lageraufnahme kann also auch drei oder mehr Wandungen aufweisen, da diese zumindest zwei Wandungen aufweist . Derartige Lageraufnahme mit zwei oder mehr Wandungen können auch als mehrwandige Lageraufnahmen bezeichnet werden . Durch die doppelwandige Lageraufnahme kann die Stei figkeit der Lageraufnahme erhöht werden . Damit kann durch diese vorteilhafte Gestaltung der Lageraufnahme insbesondere ein Mehreinsatz von Material in Grenzen gehalten werden .
In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine ist zwischen der ersten Wand (Wandung) und der zweiten Wand (Wandung) der doppelwandigen Lageraufnahme eine Verstei fung . Dies erhöht die Stabilität . In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist die Verstei fung eine Viel zahl von Rippen auf . Auch dadurch kann die Stei figkeit erhöht werden . In einer weiteren Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist die Verstei fung eine Viel zahl von Platten auf . Die Platten sind zwischen den Wandungen und mit diesen Wandungen fest verbunden . Auch dadurch kann die Stei figkeit verbessert und beeinflusst werden .
In einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine ist das Lager nur mit einer Wandung der doppelwandigen Lageraufnahme verbunden . Diese Verbindung ist insbesondere starr . Die Wandung ist insbesondere j eweils die stirnseitige Wandung . Durch die doppelwandige Aus führung der Lageraufnahme ergibt sich auch für nur eine Wandung eine Erhöhung der Stei figkeit .
Bezüglich der Stei figkeit des Gehäuses und damit des Schwingungsverhaltens der elektrischen Maschine kann sich eine vorteilhafte Verbindung zwischen verschiedenen Maßnahmen ergeben . So kann eine doppelwandige Lageraufnahme vorteilhaft mit einer der Varianten der Verwendung von Kopplungselementen zur Befestigung des Stators im Gehäuse verknüpft werden . Auch die axiale Position Kopplungselemente kann hier eine Rolle spielen .
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Aus führungsbeispiele näher beschrieben und erläutert . Es zeigen :
FIG 1 einen Teil eines Gehäuses einer elektrischen Maschine ,
FIG 2 ein Schnittstellenbauteil einer elektrischen Maschine ,
FIG 3 eine Detailansicht aus Figur 2 ,
FIG 4 eine doppelwandige Lageraufnahme ,
FIG 5 eine Schnittdarstellung der elektrischen Maschine , FIG 6 eine Detailansicht aus Figur 5 und FIG 7 eine Detailansicht aus Figur 6 .
Die Darstellung nach Figur 1 zeigt einen Teil eines Gehäuses 1 einer elektrischen Maschine . Das Gehäuse weist eine erste Stirnseite 2 und eine zweite Stirnseite 3 auf . Der dargestellte Teil des Gehäuses 1 ist bei einem zweigeteilten Gehäuse das Basiselement im Bereich 39 . Im Bereich 40 befindet sich das Deckelelement 40 , wobei dieses Deckelelement 40 in der Figur 1 nicht dargestellt ist . Die Reaktionsachse 4 der elektrischen Maschine befindet sich auf einer Achshöhe 26 . Gezeigt ist ferner eine erste Lageraufnahme 5 und eine zweite Lageraufnahme 6 . Diese sind einwandig ausgeführt . Über Löcher 9 im Bereich des Fußpunktes der elektrischen Maschine kann diese befestigt werden .
Die Darstellung nach Figur 2 zeigt wiederum einen Ausschnitt der elektrischen Maschine , und zwar im Detail ein Schnittstellenbauteil 11 , mittels dessen ein Grundgestell 13 für den Stator 12 positioniert ist .
Die Darstellung nach Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus Figur 2 , wobei Grundgestell 13 und Stator 12 fokussiert sind .
Die Darstellung nach Figur 4 zeigt eine doppelwandige Lageraufnahme 7 und 8 mit j eweils einer ersten Wandung 14 und 16 und j eweils einer zweiten Wandung 15 und 17 . Die Stei figkeit der doppelwandigen Lageraufnahme 7 und 8 ist durch Rippen 19 und Platten 18 verstärkt . Durch die doppelwandige Gestaltung der Lageraufnahme am Maschinengehäuse wird eine deutlich höhere Stei figkeit erreicht . Die Lageraufnahme verhindert somit eine stärkere Schwingungsneigung der Lager durch Anregungen aus dem Rotor bzw . durch Schwingungen des Stators . Diese Gestaltung ermöglicht es durch zwei Wände mit optimierte Materialstärke und den dazwischen befindlichen Verstei fungsrippen die Lageraufnahme deutlich stei fer aus zuführen, ohne dass sich das Gewicht des Gehäuses deutlich erhöht . Alternativ wäre eine Lageraufnahme mit einer dickeren Lagerwand und zusätzlichen dickeren Versteifungsrippen möglich.
Unabhängig von der Lageraufnahme zeigt Figur 4 auch vier gehäuseseitige Kopplungselemente 21, 22, 23 und 24, welche jeweils eine Nut 29, 29", 29" ' und 29' ' ' aufweisen. Diese Nut dient der Aufnahme einer Passfeder, welche in Figur 4 nicht dargestellt ist. Die Passfeder ist jeweils auch in eine Nut im zugehörigen statorseitigen Kopplungselement aufgenommen, wobei dies beispielhaft in Figur 5 für die Kopplungselemente 21 und 31 dargestellt ist. Das erste statorseitige Kopplungselement 31 weist dort eine erste Nut 30 auf und das gehäuseseitige Kopplungselement 21 eine zweite Nut 29. Die Kopplungselemente 21 und 31 weisen also Nuten 29 und 30 zur Aufnahme einer Passfeder 34 auf. Ein gehäuseseitiges Kopplungselement 21 kann über Schraubverbindungen (dargestellt sind hierfür vier Löcher) mit dem statorseitigen Kopplungselement 31 verbunden werden (die Schrauben sind nicht dargestellt) . Die vier Verbindungen (21,22,23,24) , also die Kopplungselemente, weisen eine flächige Ausgestaltung auf, wodurch Ebenen auf gespannt werden. Durch die Flächen gegenüberliegender gehäuseseitiger Kopplungselemente ergibt sich ein Raum 40. In diesem Raum 40 von sich gegenüber liegenden Ebenen befindet sich die Rotationsachse der elektrischen Maschine zumindest teilweise, also abschnittsweise. Durch diese Beschreibung ergibt sich die Erkenntnis, dass sich die Rotationsachse in der gleichen Höhe wie die Kopplungselemente befindet.
Die Darstellung nach Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung der elektrischen Maschine 10. Der Stator weist ein Statorblechpaket 25 auf. Dieses wird über Statorringelemente 28, 28' mit statorseitigen Kopplungselementen 31, 32 verbunden. Jeweils ein statorseitiges Kopplungselement 31 wird von zumindest zwei Statorringelementen 28 und 28' gehalten. Die Kopplungselemente 31 und 32 weisen jeweils eine Nut 30 bzw. 32 ' auf . Die Kopplungselemente 31 , 32 , 21 befinden sich im Bereich des Statorblechpaketes 20 . Ein gehäuseseitiges Kopplungselement 21 , 22 , 23 , 24 ( alle vier sind in Figur 4 dargestellt ) kann über Schraubverbindungen ( dargestellt sind hierfür vier Löcher ) mit dem j eweiligen statorseitigen Kopplungselement 31 verbunden werden ( die Schrauben sind nicht dargestellt ) . Das in Figur 5 dargestellte statorseitige Kopplungselement 31 ist mit dem gehäuseseitigen Kopplungselement 21 verbindbar . Das erste gehäuseseitige Kopplungselement 21 ist mit einem Stabilisierungselement 36 verbunden . Die Kopplungselemente 21 und 31 weisen Nuten 29 und 30 zur Aufnahme einer Pass feder 34 auf .
Die Darstellung nach Figur 6 zeigt die Kopplung nach Figur 5 im Detail . Gezeigt ist auch der Fußpunkt 35 in Bezug auf das Gehäuse 1 der elektrischen Maschine und der Fußteil 38 und der Kopfteil 37 des gehäuseseitigen Kopplungselementes 21 und damit auch das Kopfteil und das Fußteil des Stabilisierungselementes 36 , welches im Kopfbereich und im Fußbereich mit dem gehäuseseitigen Kopplungselement verbunden ist und zu diesem senkrecht steht .
Die Darstellung nach Figur 7 zeigt eine weitere Detailansicht der Kopplung . Insbesondere ist gezeigt , wie sich die Pass feder 34 in die Nuten 29 und 30 fügt . Es sind vier Löcher 27 für Schraubverbindungen vorgesehen, wobei nur drei dargestellt sind .

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Maschine (10) mit einem Gehäuse (1) und einem Stator (12) , wobei der Stator (12) ein erstes statorseitiges Kopplungselement (31) aufweist und das Gehäuse (1) ein erstes gehäuseseitiges Kopplungselement (21) aufweist, wobei das erste statorseitige Kopplungselement (31) und das erste gehäuseseitige Kopplungselement (21) in einer Achshöhe (26) der elektrischen Maschine (10) sind und wobei das erste statorseitige Kopplungselement (31) und das erste gehäuseseitige Kopplungselement (21) im Bereich (20) des Statorblechpaketes (25) sind, wobei die Verbindung zwischen dem ersten statorseitigen Kopplungselement (31) und dem ersten gehäuseseitigen Kopplungselement (21) Schraubverbindungen (27) aufweist wobei das erste statorseitige Kopplungselement (31) eine erste Nut (30) aufweist und das gehäuseseitige Kopplungselement (21) eine zweite Nut (29) aufweist, wobei die Verbindung zwischen dem ersten statorseitigen Kopplungselement (31) und dem ersten gehäuseseitigen Kopplungselement (21) eine Passfeder (34) aufweist, wobei der Stator (12) zum Gehäuse (1) mittels zumindest zweier Passfedern ausgerichtet ist wobei das erste statorseitige Kopplungselement (31) in Statorringelementen (28,28") aufgenommen ist.
2. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1, wobei das erste gehäuseseitiges Kopplungselement (21) und ein zweites gehäuseseitiges Kopplungselement (22) jeweils eine Verbindung mit dem ersten statorseitigen Kopplungselement (31) aufweisen.
3. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stator mittels zumindest vier Verbindungen (21,22,23,24) zwischen gehäuseseitigen Kopplungselementen (21) und statorseitigen Kopplungselementen (31) im Gehäuse befestigt ist, wobei die vier Verbindungen (21,22,23,24) durch eine flächige Ausgestaltung Ebenen aufspannen, wobei in einem Raum (40) von sich gegenüber liegenden Ebenen die Rotationsachse der elektrischen Maschine (10) ist.
4. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zumindest ein gehäuseseitiges Kopplungselement (21,22,23,24) mit einem Fußpunkt (35) des Gehäuses (1) verbunden ist.
5. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis
4, wobei zumindest ein gehäuseseitiges Kopplungselement (21,22,23,24) mit einem Stabilisierungselement (36) verbunden ist .
6. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis
5, wobei das Gehäuse (1) ein Basiselement (39) und ein Deckelelement aufweist.
7. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis
6, wobei das Gehäuse (1) eine doppelwandige Lageraufnahme (7,8) aufweist .
8. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 7, wobei zwischen der ersten Wand (14,16) und der zweiten Wand (15,17) der doppelwandigen Lageraufnahme (7,8) eine Versteifung ist.
9. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 8, wobei die Versteifung eine Vielzahl von Rippen (19) aufweist.
10. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Versteifung eine Vielzahl von Platten (18) aufweist.
11. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Lager mit einer Wandung (14,17) der doppelwandigen Lageraufnahme (7,8) starr verbunden ist.
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