WO2017157384A1 - STÄNDERGEHÄUSE FÜR MITTLERE UND GROßE ROTIERENDE ELEKTRISCHE MASCHINEN ZUR SCHALLREDUKTION - Google Patents

STÄNDERGEHÄUSE FÜR MITTLERE UND GROßE ROTIERENDE ELEKTRISCHE MASCHINEN ZUR SCHALLREDUKTION Download PDF

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WO2017157384A1
WO2017157384A1 PCT/DE2017/100195 DE2017100195W WO2017157384A1 WO 2017157384 A1 WO2017157384 A1 WO 2017157384A1 DE 2017100195 W DE2017100195 W DE 2017100195W WO 2017157384 A1 WO2017157384 A1 WO 2017157384A1
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WO
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medium
stator housing
rotary electric
open slots
electric machines
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PCT/DE2017/100195
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas GÜNDEL
Christian Klotz
Original Assignee
Vem Sachsenwerk Gmbh
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Publication date
Application filed by Vem Sachsenwerk Gmbh filed Critical Vem Sachsenwerk Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations

Definitions

  • Stator housing for medium and large rotating electrical machines for
  • the invention relates to a stator housing for large rotating electrical machines in the power range greater than 200 KW for noise reduction for different locations by means of vibration-reducing elements in a reinforced by intermediate walls stator housing, such as on ships or in particular for engines or generators in wind turbines.
  • Rotation frequency are. Geometrically, they can be represented as a superposition of circulating sine functions with a different number of diameter nodes.
  • a common construction of the stator of an electric machine includes a laminated core as an electromechanically effective stator component. This is attached either directly or by means of side rails in partitions of the housing. These are based either directly, on the outer walls or by means of other construction elements on the Machine foot off, which allows the installation of the machine or the stand.
  • a primary object of the housing described is to support all forces (weight, forces from the operating and possibly short-circuit torque, vibrations, etc.), which emanate from the laminated core, via feet on the stator foundation.
  • the intermediate walls together with the side members the task to radially enclose the laminated core with a pressure so that the laminated core is centered on the one hand, and on the other hand, the machine torque can be frictionally transmitted between the stator core and the machine housing.
  • the inner diameter of the laminated core seat is chosen to be slightly smaller than the outer diameter of the laminated core and it arises when merging the laminated core and housing shrinkage force.
  • Effective sound insulation measures are usually when the sound flow is interrupted at any suitable element of the transmission chain.
  • Structure-borne noise flow into the outer walls, and thus the sound radiation of the electric machine, as well as the structure-borne sound flow through the machine feet in the surrounding structure can be interrupted by a single action. At the same time there is a desire to still maintain the shrink fit of the laminated core.
  • the side members are made resilient by slots.
  • the intermediate wall is made elastic by circumferentially extending slots on parts of its circumference.
  • the invention is based on the object, a stator housing for medium and large rotating electrical machines in the power ranges greater than 200 KW to reduce noise for different locations between stator core and create. This should have both a high mechanical strength in the transmission of operating and exceptional loads such as shock and short circuit, as well as the
  • Machines can be used.
  • stator housing 1 for medium and large rotating electrical machines for different locations in the power range greater than 200 KW specially designed elastic elements in the intermediate walls 4 of the thus reinforced stator housing 1 are arranged for noise reduction as vibration-reducing elements.
  • elastic elements in the intermediate walls 4 of the stator housing 1 are arranged for noise reduction as vibration-reducing elements.
  • open slots 4f on a radius circularly equal or unevenly distributed so arranged that between a inner ring 4a and an outer region of the intermediate wall 4e a certain number of directed webs 4c are formed.
  • These directed webs 4c act by means of the open slots 4f in the radial direction as elastic elements, ie they act
  • the directed webs 4c transmit the static moments coming out of the stator core outwards onto the outer, more stable parts, ie. H. on the outer region of the intermediate wall 4e of the structurally fixed stator housing 1.
  • the intermediate walls 4 are aware in the outer region of the intermediate wall 4e, i. as a result of purposeful design, more massive than previously executed, or in this outdoor area 4e are arranged distributed on the intermediate walls 4 supplementary masses 7.
  • Sound insulation system can be precisely dimensioned for each individual execution of such electrical machines targeted by this increase in mass.
  • the directed webs 4c which are bounded by the open slots 4f inwardly and outwardly, are tangentially aligned.
  • the directed webs 4c may all be unidirectional or symmetrical about a machine axis in two directions. This creates over the entire circumference a uniform derivative of the
  • Stator core package coming forces and moments in the outer construction of the stator housing 1. This allows a particularly uniform construction of the stator housing 1.
  • Stand housing 1 For other constructive embodiments of the stator housing 1 for medium and especially for large rotating electrical machines, the directed webs 4 c in
  • Circumferentially distributed circular direction also two or more times the direction be arranged alternately.
  • the directed webs 4 c can be distributed in the circumferential direction circular, symmetrical to a
  • Machine verticals or machine scales are designed. It can also be easily trained other machine axes as symmetry axes.
  • the directed webs 4c may be formed in the intermediate walls 4 of the stator housing 1 alternately left and right or opposite.
  • the open slots 4f in the intermediate walls 4 of the stator housing 1 for medium and large rotary electric machines on a uniform width has advantages in the introduction of the open slots 4f in the intermediate walls 4, wherein in addition to the production by means of cutting shaping especially the introduction by means of laser beam cutting is applicable.
  • Rounding radii are arranged as the width of the open slots 4f in order to reduce the strength of stress concentrations occurring there.
  • a fine-tuning in the sound reduction of the entire stator housing 1 for medium to large rotating electrical machines can be done if required by 4f fixed or adjustable coupling elements 9 are arranged on or above the open slots, so that in places nachinstallierbare, mechanically fixed or mechanically adjustable bridging the open slots 4f can be formed.
  • Another fine tuning in the sound reduction in the stator housing 1 for medium and large rotating electrical machines can be done by arranging one or more additional damping elements 10 in one, in two, more or possibly also in all open slots 4f.
  • additional damping elements 10 if the open slots 4f are not formed too wide, can be introduced and arranged in a simple manner by introducing welding bridges or correspondingly dimensioned elastic damping elements 10.
  • the sound in stator housings for medium and large rotating electrical machines in the power ranges greater than 200 KW can be reduced significantly further than previously.
  • Stator housing is structurally simple, inexpensive to manufacture and can be used universally for different medium or large electric machines used for noise reduction.
  • the invention will be explained in more detail below in an embodiment with reference to the eight figures.
  • the embodiment described below relates to a large rotary electric machine with housing storage, d. H. side or bottom housing feet 5.
  • the solution is in principle also for so-called
  • Housing foot assemblies suitable. 1 shows an oblique view through a cut-open stator housing 1
  • Fig. 3 shows a geometric distribution of tensile waves occurring
  • FIG. 4 shows a derivation of the model for dynamic decoupling
  • FIG. 5 shows the influence of mass rri h on the transmission behavior
  • Fig. 7 shows a sectional view with a double ring of itself
  • Fig. 8 shows a sectional view with the slots 4f according to the invention
  • the invention aims to significantly improve the sound-insulating effect of elastic partition walls, or to achieve the same insulation effect with stiffer and thus firmer and less sensitive partitions.
  • additional weights are attached in the outer region of the elastic intermediate walls or the existing structures are deliberately designed massively. Weights are more effective as they increase the mass of the outer area without adding rigidity.
  • Figure 2 illustrates the construction.
  • a ring 4a is formed in the intermediate wall. This establishes a press fit between the housing and the laminated core and is to be dimensioned according to the respectively required pressing forces.
  • the area 4e of the intermediate wall which is responsible for holding the outer walls 6 and the transmission of forces to the feet of the stand. This can contribute with its mass to the decoupling effect of the described system. In addition, its effective mass is possibly increased by the attached supplemental mass 7. But he can also without these additional weights, by appropriate choice of its dimensions, receive sufficient mass.
  • the ring 4a and the outer portion 4e of the intermediate wall are connected by webs 4c within the intermediate wall. Due to the design of the bars (length, thickness,
  • the two ends 4b, 4d of the webs 4c form transition regions, which are advantageously carried out with the largest possible radii of curvature in order to reduce the strength of mechanical stress concentrations occurring there.
  • the region 4b can also be designed as a reinforcement of the ring 4a, specifically where it is weakened by the longitudinal beams 3.
  • FIG. 3 shows by way of example the distribution of the tensile stress waves, here an RO and an R6 excitation have been selected as examples. Depending on the number of poles and the design of the winding, however, other periodicities also occur. against these suggestions, the composite laminated core intermediate wall behaves as a dynamic system. Through the slots and webs outside and inside of the intermediate wall are mutually oscillatory. Taking into account the stiffness and mass ratios results
  • Sheet metal core 2 and inner partition wall area 4a never form the mass and have the rigidity Kc.
  • intermediate and outer walls with stiffness K h and mass rri h . Both parts are connected to each other via the coupling stiffness of the webs K e . This conceptually creates a dual mass oscillator as shown in FIG. Depending on
  • the excitation and vibration modes differ in the stiffnesses and masses to be applied. Also, the geometry of the construction is i.d.R. too complex to be correct as
  • Figure 6 shows the finite element calculated for a concrete example
  • Decoupling effect As with the theoretical model, the effects of static decoupling below the resonance at 300 Hz, a resonance increase of 5 decibels and a continuous drop above the resonance are shown. The reduction of up to 30 dB, as occurs in the idealized Schwinger model, is not achieved. This is ensured by structural dynamic effects, such as further resonances next to the main resonance which is imaged by the idealized transducer. However, the decoupling effect of up to 20 decibels is very relevant for technical solutions.
  • the construction of the invention makes it possible to isolate the vibrations of the laminated core, which occur as a result of the electromagnetic forces, of a possible transmission to the housing (structure-borne sound) or a radiation to the outside air (airborne sound). So it is possible, an electric machine with reduced body and
  • the insulating effect is achieved by special slots in the intermediate walls 4 and a vote of the decoupling stiffness with the outer stiffness and mass, which brings further advantages compared to other known solutions.
  • the elastic element is in a commonly existing component (the
  • inventive machine is hardly more expensive than that of a non-sound-insulated machine. Also attaching masses or a more massive shapes of the
  • Intermediate wall 4 for example, by laser cutting, milling, water jet cutting, etc. are introduced into the intermediate wall. They are an integral part of the partition and as such maintenance-free.
  • a common and efficient way to secure the sheet metal package in the housing and automatically centering is to realize a press fit between the laminated core and the housing. Due to the precise manufacturing, the centering takes place and, moreover, the operating forces can be transferred by friction via the press fit. While many
  • Elastomer elements used in many decoupling systems have disadvantages. These include the increased risk of failure emanating from the elastomer materials, the risk of thermal and calendar aging of the
  • the housing construction according to the invention uses the property of a suitably slotted intermediate wall 4 in the housing with the outer area 4e together with the outer wall 6 to form a dynamic system. This decouples vibrations of the laminated core with increasing excitation frequency above a resonant frequency increasingly from the outside and thus reduces the sound and structure-borne noise broadband.
  • Blechongschwingungen be adapted. This makes it possible, while maintaining the decoupling effect, to leave the webs 4c of the intermediate wall so strong that in addition to the weight of the laminated core and the rated torque of the machine can also take on special loads such as short-circuit torque and shock loads. This is a
  • Partial wall in the region of decoupling have a reversal line.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ständergehäuse für eine mittlere oder große elektrische Maschine zur Schallreduktion. Aufgabe ist es ein Ständergehäuse (1) für eine mittlere oder große rotierende elektrische Maschinen zur Schallreduktion zu schaffen, dass sowohl eine sehr hohe mechanische Steifigkeit als auch eine gewisse Elastizität ermöglicht, konstruktiv einfach, billig in der Herstellung und universell für unterschiedlich große elektrische Maschinen einsetzbar ist. Beim Ständergehäuse (1) sind zur Schallreduktion als schwingungsvermindernde Elemente besonders ausgebildete elastische Elemente in den Zwischenwänden (4) des damit verstärkten Ständergehäuse (1) angeordnet. Dabei sind in den Zwischenwänden (4) des Ständergehäuses (2) offene Schlitze (4f) auf einem Radius kreisringförmig gleich oder ungleichmäßig verteilt so angeordnet, dass zwischen einem inneren Ring (4a) und einem Außenbereich der Zwischenwand (4e) eine bestimmte Anzahl gerichteter Stege (4c) ausgebildet sind. Diese gerichteten Stege (4c) wirken mittels der offenen Schlitze (4f) in radialer Richtung als elastische Elemente, d. h. sie wirken schwingungsdämpfend bzw. entkoppelnd, während die gerichteten Stege (4c) dagegen in Umfangsrichtung betrachtet, d. h. in tangentialer oder nahezu tangentialer Richtung die aus dem Ständerblechpaket kommenden Zugspannungswellen und Momentenpendelungen nach außen auf die äußeren stabileren Teile, d. h. auf den Außenbereich der Zwischenwand (4e) des konstruktiv festen Ständergehäuses (1) übertragen. Des Weiteren sind die Zwischenwände in den Außenbereichen (4e) materialmäßig verstärkt oder es sind zusätzliche Ergänzungsmassen angeordnet. Die Erfindung ist einsetzbar für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen im Leistungsbereich größer als 200 KW.

Description

Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen zur
Schallreduktion Die Erfindung betrifft ein Ständergehäuse für große rotierende elektrische Maschinen im Leistungsbereich größer als 200 KW zur Schallreduktion für unterschiedliche Einsatzorte mittels schwingungsvermindernder Elemente in einem durch Zwischenwände verstärkten Ständergehäuse, wie beispielsweise auf Schiffen oder insbesondere für Motoren oder Generatoren in Windkraftanlagen.
Im Betrieb großer elektrischer Motoren und Generatoren (Leistung größer 200 kW) entstehen magnetische Kraftfelder, welche zu einem großen Anteil in radialer Richtung zwischen Ständer und Läufer wirken. Diese Kraftfelder besitzen auf dem Umfang des Blechpakets periodische Inhomogenitäten, die hier als radiale Zugspannungswellen bezeichnet werden, und deren Frequenzen ein großes Vielfaches (i.d.R. > 8) der
Drehfrequenz sind. Geometrisch können sie als Überlagerung umlaufender Sinusfunktionen mit unterschiedlicher Anzahl an Durchmesserknoten dargestellt werden. Die
Zugspannungswellen führen sowohl bei sinusförmiger Speisung, noch mehr jedoch im Umrichterbetrieb zu radialen Schwingungen des Blechpakets, welche sich auf Gehäuse und Füße der elektrischen Maschine fortpflanzen und so einen Großteil der Luft- und
Körperschallemissionen der gesamten Maschine verursachen.
In verschiedenen Branchen werden der Luft- und Körperschallemission der elektrischen Maschinen Grenzwerte seitens der Abnehmer oder des Gesetzgebers gesetzt. Im Bereich Windenergie sind dies die strengen gesetzlichen Auflagen an die Schallimmission durch
Windkraftanlagen. In Industrieanwendungen kommen Arbeitsschutzrichtlinien zum Tragen. Im Schiffbau ist aus Komfortgründen magnetisch bedingter Körperschall, der sich in der stählernen Schiffsstruktur nahezu ungedämpft ausbreitet, in höchstem Maße unerwünscht. Eine gängige Konstruktionsweise des Ständers einer elektrischen Maschine beinhaltet ein Blechpaket als elektromechanisch wirksames Ständerbauteil. Dieses ist entweder direkt oder mittels Längsträgern in Zwischenwänden des Gehäuses befestigt. Diese stützen sich entweder direkt, über die Außenwände oder mittels weiterer Konstruktionselemente auf dem Maschinenfuß ab, welcher die Aufstellung der Maschine bzw. des Ständers ermöglicht. Eine primäre Aufgabe des beschriebenen Gehäuses ist es, alle Kräfte (Gewichtskraft, Kräfte aus dem Betriebs- und ggf. Kurzschlussmoment, Schwingungen, etc.), welche vom Blechpaket ausgehen, über Füße auf dem Ständerfundament abzustützen. Weiterhin kommt in einer gängigen Ausführungsform des Maschinengehäuses den Zwischenwänden zusammen mit den Längsträgern die Aufgabe zu, das Blechpaket radial mit einem Druck zu umschließen, so dass das Blechpaket einerseits zentriert wird, und andererseits das Maschinenmoment reibschlüssig zwischen Ständerblechpaket und Maschinengehäuse übertragen werden kann. Dazu wird der Innendurchmesser des Blechpaketsitzes etwas geringer gewählt als der Außendurchmesser des Blechpakets und es entsteht beim Zusammenführen von Blechpaket und Gehäuse eine Schrumpfkraft. Diese Lösung ist sehr effektiv und kostengünstig, da mit einfachen Mitteln beide Ziele -Zentrierung und mechanische Arretierung- erreicht werden.
Wirkungsvoll sind Schallisolations-Maßnahmen in der Regel dann, wenn der Schallfluss an irgend einem geeigneten Element der Übertragungskette unterbrochen wird. Hier bietet sich die Zwischenwand als mögliche Unterbrechungsstelle an, da hier sowohl der
Körperschallfluss in die Außenwände, und damit die Schallabstrahlung der elektrischen Maschine, als auch der Körperschallfluss durch die Maschinenfüße in die umgebende Struktur durch eine einzige Maßnahme unterbrochen werden können. Gleichzeitig besteht der Wunsch, den Schrumpfsitz des Blechpakets dennoch aufrecht zu erhalten.
Es sind bereits zahlreiche technische Lösungen zur beschriebenen Problemstellung angemeldet worden. In DE 41 09 814 AI dient ein nachgiebig gestaltetes, das Blechpaket umhüllendes Rohr als unterbrechendes Element. In DE 28 11 283 AI, DE 197 47 742 AI, EP 13 20 173 A2, EP 22 67 871 AI werden jeweils spezielle elastische Elemente aus Elastomermaterial beansprucht, welche an den Enden oder Seiten des Blechpakets die Verbindung zum Gehäuse herstellen. Neben der Nachgiebigkeit haben die Elastomer- Elemente den Vorteil, schwingungsdämpfend zu wirken. Diesen Lösungen ist eine gewisse Komplexität der Konstruktion gemein, die zur Verbindung der Elastomerelemente mit Gehäuse und Blechpaket zwingend notwendig ist und beispielsweise Verspannungen und Verschraubungen beinhaltet. Zudem wird die genaue Zentrierung des Blechpakets im Gehäuse durch diese Elemente erschwert. Hinzu kommt die Gefahr von
Alterungserscheinungen in den Elastomeren, die durch die Temperaturschwankungen in den elektrischen Maschinen verstärkt werden. Eine weitere Gruppe von Lösungen: EP 00 87 116 AI, EP 15 92 110 A2, US 4.051.399 A, EP 18 35 596 A2, US 6.628.027 B2, DE 10 2011 000 858 AI, beinhalten stahlelastische Balken, die als Zusatzteile zwischen Blechpaket und Gehäuse eingebracht werden und als elastische Elemente dienen.
Die Patente JP 2010-136467 A, US 4.145.626 A und EP 2 383 866 A2 integrieren das elastische Element in bestehende Konstruktionselemente. In ersterem wird ein spezieller Blechpaket-Querschnitt mit außen liegenden Schlitzen verwendet, um Elastizität
herzustellen. Im zweiten sind die Längsträger durch Schlitze nachgiebig gestaltet. Im dritten Patent ist die Zwischenwand durch in Umfangsrichtung laufende Schlitze auf Teilen ihres Umfangs elastisch gestaltet. Schon 1938 wurden im deutschen Patent DE 657 790 A elastische Zwischenwände beschrieben, hier jedoch mit dem Ziel, thermische Dehnungen besser kompensieren zu können.
Die Schlitze in EP 2 383 866 A2 lassen die Zwischenwand jedoch so weich werden, dass ein vollständiges mechanisch festes Halten des Blechpakets und der von diesem
ausgehenden Kräfte in den entkoppelten Abschnitten nicht oder nur schlecht möglich ist. Vielmehr werden nur einzelne Partien entkoppelt. Zusätzlich kommt ein Tilger zum Einsatz, der die Schwingform des Blechpakets modifiziert, so dass bei der festen Betriebsfrequenz des Motors eine Schwingung, z.B. die R2-Schwingung des Blechpakets, nur in die entkoppelte Richtung wirkt. Damit ist die Entkopplung nur für eine bestimmte Schwingform und nur bei einer festen Betriebsfrequenz wirksam.
Im US-Patent US 2,720,600 A werden ebenfalls geschlitzte Zwischenwände als elastisches Element verwendet. Diese Lösung beschränkt sich jedoch auf eine zweipolige elektrische Maschine. Hier ist durch die Gestaltung der Zwischenwand keine Vereinbarkeit mit einem Schrumpfsitz des Blechpakets gegeben. Die Lösung ist außerdem nur gegen eine konkrete Schwingung konzipiert, nämlich gegen das doppelt netzfrequent wirkende Drehfeld im Motor. Die Entkopplung bei den bisher bekannten technischen Lösungen in der
angegebenen Problemstellung beruht auf dem Steifigkeitsunterschied zwischen den entkoppelnden Schlitzen und dem umgebenden (steiferen) Gehäuseteil, funktioniert also unterkritisch, was die Relativ-Schwingung zwischen Gehäuse und Blechpaket betrifft. Das Gehäuse bleibt in Ruhe, weil seine Steifigkeit es in seiner Position hält. Genauso verhält es sich auch bei der US 2011/0254390 AI bzw. der EP 2 378 630 A2. Um mit einer steifigkeits-basierten Entkopplung Körperschall abzuschirmen, ist eine starke Verringerung der radialen Steifigkeit der Zwischenwand erforderlich. In der EP 2 378 630 A2, der US 2011/0254390 AI und anderen führt das dazu, dass durch Einbringung von Schlitzen die Zwischenwände derart geschwächt werden, dass Kurzschluss- oder
Schocklasten nicht mehr übertragen werden können, und Zusatzaufwand zum Abtragen dieser Lasten geleistet werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen in den Leistungsbereichen größer als 200 KW zur Schallreduktion für unterschiedliche Einsatzorte zwischen Ständerblechpaket und zu schaffen. Dieses soll sowohl eine hohe mechanische Festigkeit bei der Übertragung von Betriebs- und Ausnahmelasten wie Schock und Kurzschluss besitzen, als auch die
Zentrierung des Blechpakets im Ständer ermöglichen. Es soll konstruktiv einfach, billig in der Herstellung und universell für unterschiedliche mittlere oder große elektrische
Maschinen einsetzbar sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Oberbegriffs und des kennzeichnenden Teils des ersten Patentanspruches gelöst. Weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Besonders effektiv sind
Schallreduktions-Maßnahmen in der Regel dann, wenn der Schallfluss an einem möglichst frühen Element der Übertragungskette unterbrochen wird. Bei den bekannten und im Vortext benannten Lösungen ist es hierbei nötig, in der Übertragungskette ein Element einzubringen, welches eine wesentlich geringere Steifigkeit aufweist als sie durch die übliche, steife Einbauweise des Ständerblechpakets in einer stählernen oder gusseisernen Gehäusekonstruktion erreicht wird.
Im Gegensatz dazu kommt beim hier beanspruchten Gehäuse ein dynamisches System bei der Schwingungsentkopplung zum Einsatz. Hierbei spielt neben der Steifigkeit der Entkopplungselemente auch die außen liegende Masse eine bedeutende Rolle. Aus
Steifigkeit und Masse ergibt sich eine Eigenfrequenz. Während bisher bekannte Lösungen die Entkopplung bei Frequenzen unterhalb dieser Eigenfrequenz erzielen, arbeitet die beanspruchte Lösung oberhalb der Eigenfrequenz, also überkritisch. Der Aufbau und die genaue Wirkungsweise werden im Folgenden beschrieben. Beim erfindungsgemäßen Ständergehäuse 1 für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen für unterschiedliche Einsatzorte im Leistungsbereich größer als 200 KW sind zur Schallreduktion als schwingungsvermindernde Elemente besonders ausgebildete elastische Elemente in den Zwischenwänden 4 des damit verstärkten Ständergehäuse 1 angeordnet. Dabei sind in den Zwischenwänden 4 des Ständergehäuses 1 offene Schlitze 4f auf einem Radius kreisringförmig gleich oder ungleichmäßig verteilt so angeordnet, dass zwischen einem inneren Ring 4a und einem Außenbereich der Zwischenwand 4e eine bestimmte Anzahl gerichteter Stege 4c ausgebildet sind. Diese gerichteten Stege 4c wirken mittels der offenen Schlitze 4f in radialer Richtung als elastische Elemente, d. h. sie wirken
schwingungsdämpfend bzw. entkoppelnd, indem diese durch ihre Elastizität die
übertragbaren Kräfte begrenzen. In Umfangsrichtung, d.h. tangential oder nahezu tangential betrachtet, übertragen die gerichteten Stege 4c dagegen die aus dem Ständerblechpaket kommenden statischen Momente nach außen auf die äußeren stabileren Teile, d. h. auf den Außenbereich der Zwischenwand 4e des konstruktiv fest ausgebildeten Ständergehäuses 1. Zusätzlich sind die Zwischenwände 4 im Außenbereich der Zwischenwand 4e bewusst, d.h. als Ergebnis zielgerichteter Auslegung, massereicher als bisher ausgeführt, oder in diesem Außenbereich 4e sind verteilt auf den Zwischenwänden 4 Ergänzungsmassen 7 angeordnet. Durch diese neuartige Ausbildung der Kombination von an sich bekannten Schlitzen in den Zwischenwänden und der Anordnung einer zusätzlichen Masse, wahlweise mittels der vorstehend beschriebenen zwei unterschiedlichen Möglichkeiten, entsteht im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten statischen System ein dynamisches System zur Schallisolation. Des Weiteren hat dies den Vorteil, dass dieses dynamische
Schallisolationssystem genau für jede einzelne Ausführung solcher elektrischen Maschinen zielgerichtet durch diese Masseerhöhung dimensioniert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführung des neuartigen Ständergehäuses 1 für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen sind die gerichteten Stege 4c, welche durch die offenen Schlitze 4f nach innen und außen begrenzt sind, tangential ausgerichtet.
Die gerichteten Stege 4c können wahlweise auch alle in eine Richtung ausgerichtet oder symmetrisch zu einer Maschinenachse in zwei Richtungen angeordnet sein. Dadurch entsteht über den gesamten Umfang eine gleichmäßige Ableitung der aus dem
Ständerblechpaket kommenden Kräfte und Momente in die äußere Konstruktion des Standergehäuses 1. Dies ermöglicht eine besonders gleichmäßige Konstruktion des
Ständergehäuses 1. Für andere konstruktive Ausführungen des Ständergehäuses 1 für mittlere und insbesondere für große rotierende elektrische Maschinen können die gerichteten Stege 4c in
Umfangsrichtung kreisringförmig verteilt, auch zwei oder mehrere Male die Richtung wechselnd angeordnet sein.
In besonderen Fällen, wo eine achsensymmetrische Konstruktion des Ständergehäuses 1 für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen erforderlich ist, können die gerichteten Stege 4c in Umfangsrichtung kreisringförmig verteilt, symmetrisch zu einer
Maschinensenkrechten oder Maschinenwaagerechten ausgebildet sein. Es können auch problemlos weitere Maschineachsen als Symmetrieachsen ausgebildet werden.
In Abhängigkeit von der Auslegung der gesamten mittleren und großen rotierenden elektrischen Maschine können die gerichteten Stege 4c in den Zwischenwänden 4 des Ständergehäuse 1 abwechselnd links- bzw. rechtsherum oder entgegengesetzt ausgebildet werden.
Bevorzugt weisen die offenen Schlitze 4f in den Zwischenwänden 4 des Ständergehäuse 1 für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen eine gleichmäßige Breite auf. Dies hat Vorteile bei der Einbringung der offenen Schlitze 4f in die Zwischenwände 4, wobei neben der Herstellung mittels spanabhebender Formgebung vor allem auch die Einbringung mittels Laserstrahlschneiden anwendbar ist.
Im Prinzip ist es auch aus Elastizitätsgründen, in radialer Richtung betrachtet, von Vorteil, wenn die offenen Schlitze 4f in den Zwischenwänden 4 des Ständergehäuses 1 für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen über ihre Länge betrachtet eine ungleichmäßige Breite aufweisen.
Bevorzugt können auch an den Enden der offenen Schlitze 4f in den Zwischenwänden 4 des Ständergehäuses 1 für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen größere
Rundungsradien als die Breite der offenen Schlitze 4f angeordnet werden um die Stärke von dort auftretenden Spannungskonzentrationen zu verringern. Eine Feinabstimmung bei der Schallreduktion des gesamten Ständergehäuses 1 für mittlere bis große rotierende elektrische Maschinen kann bei Bedarf erfolgen, indem an bzw. über den offenen Schlitzen 4f feste oder verstellbare Kopplungselemente 9 angeordnet sind, so dass eine stellenweise nachinstallierbare, mechanisch feste oder mechanisch verstellbare Überbrückung der offenen Schlitze 4f ausgebildet werden kann.
Eine andere Feinab Stimmung bei der Schallreduktion im Ständergehäuse 1 für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen kann durch Anordnung von einem oder mehreren zusätzlichen Dämpfungselementen 10 in einem, in zweien, mehreren oder gegebenenfalls auch in allen offenen Schlitzen 4f erfolgen. Diese zusätzlichen Dämpfungselemente 10 können, wenn die offenen Schlitze 4f nicht zu breit ausgebildet sind, in einfacher Art und Weise durch Einbringung von Schweißbrücken oder entsprechend dimensionierten elastischen Dämpfungselementen 10 eingebracht und angeordnet werden. Durch diese besondere Ausbildung der elastischen Elemente, wie vorstehend beschrieben, lässt sich der Schall bei Ständergehäusen für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen in den Leistungsbereichen größer als 200 KW erheblich weiter als bisher reduzieren. In Abhängigkeit der sehr unterschiedlichen, möglichen Einsatzorte solcherart elektrischer Maschinen kann mittels dieser schwingungsdämpfenden oder entkoppelnden Elemente in den Zwischenwänden 4 zwischen Ständerblechpaket und Maschinengehäuse auch im Nachhinein, d.h. nach Durchführung von Testläufen der fertigen Maschine, eine weitere Feinab Stimmung des Systems erfolgen. Erstmals können mit diesem Ständergehäuse 1 sowohl die Anforderungen an die mechanische Steifigkeit bei der Momenten-Übertragung als auch eine gewünschte Elastizität zur Schallreduktion erfüllt werden. Dieses
Ständergehäuse ist konstruktiv einfach, billig in der Herstellung und universell für unterschiedliche mittlere oder große elektrische Maschinen einsetzbar zur Schallreduktion einsetzbar.
Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der acht Figuren näher erläutert werden. Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine große rotierende elektrische Maschine mit Gehäuselagerung, d. h. seitlich oder unten angeordneten Gehäusefüßen 5. Die Lösung ist prinzipiell auch für sogenannte
Stehlagermaschinen anwendbar oder jeweils auch für anders gestaltete
Gehäusefußanordnungen geeignet. Fig. 1 zeigt eine Schrägansicht durch ein aufgeschnittenes Ständergehäuse 1
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung an einer Zwischenwand 4
Fig. 3 zeigt eine geometrische Verteilung von auftretenden Zugspannungswellen
Fig. 4 zeigt eine Ableitung der Modellvorstellung zur dynamischen Entkopplung Fig. 5 zeigt den Einfluss der Masse rrih auf das Übertragungsverhalten
Fig. 6 zeigt die Entkopplungswirkung aus einer FE-Simulation
Fig. 7 zeigt eine Schnittdarstellung mit einem doppelten Ring von sich
überlappenden Schlitzen 4f und Ergänzungsmassen 7
Fig. 8 zeigt eine Schnittdarstellung mit den erfindungsgemäßen Schlitzen 4f
mit unterschiedlicher Breite
Die Erfindung zielt darauf ab, den schallisolierenden Effekt elastischer Zwischenwände erheblich zu verbessern, bzw. denselben Isolations-Effekt mit steiferen und somit festeren und unempfindlicheren Zwischenwänden zu erzielen. Das elastische Gestalten von
Zwischenwänden ist, wie anhand der Vielzahl von aufgeführten Patenten nachgewiesen wurde, seit Jahrzehnten Stand der Technik. Die erfindungsgemäße Lösung erzielt jedoch den Effekt der Schwingungsentkopplung über ein dynamisches System, bei dem neben der Steifigkeit der Zwischenwand in Radialrichtung zudem die außen liegende Masse von entscheidender Bedeutung ist und im Auslegungsprozess zielgerichtet dimensioniert wird.
Beim Ständer einer elektrischen Maschine (Motor/Generator) nach Figur 1 sind die
Zwischenwände 4 durch eine spezielle Gestaltung als elastisches Element ausgebildet. Zudem sind im äußeren Bereich der elastischen Zwischenwände zusätzliche Gewichte angebracht oder die vorhandenen Strukturen sind bewusst massereich gestaltet. Gewichte sind dabei effektiver, denn sie steigern die Masse des äußeren Bereichs, ohne für zusätzliche Steifigkeit zu sorgen. Abbildung 2 veranschaulicht die Konstruktion. Durch Einbringen von Schlitzen 4f in die Zwischenwand wird deren Nachgiebigkeit gezielt beeinflusst. Eine geringe radiale Steifigkeit führt im Zusammenwirken mit den Ergänzungsmassen 7 zu der gewünschten Isolation der Blechpaketschwingungen und somit zur Reduktion des von der Maschine nach außen abgegebenen Luft- und Körperschalls. Die tangentiale Steifigkeit wird dabei möglichst hoch gewählt, um das Drehmoment und Kurzschlussmoment der Maschine gut zu übertragen. Durch die Schlitze 4f entstehen in der Zwischenwand mehrere Bereiche mit verschiedenen Funktionen. Im radial innersten Bereich liegt das Blechpaket 2 direkt oder über die Längsträger 3 an der Zwischenwand 4 an. Dort ist in der Zwischenwand ein Ring 4a ausgebildet. Dieser stellt einen Pressverband zwischen Gehäuse und Blechpaket her und ist entsprechend der jeweils benötigten Presskräfte zu dimensionieren.
In der Nähe der Außenhaut 6 des Ständers befindet sich der Bereich 4e der Zwischenwand, der für das Halten der Außenwände 6 und die Übertragung der Kräfte auf die Füße des Ständers verantwortlich ist. Dieser kann mit seiner Masse zur Entkopplungswirkung des beschriebenen Systems beitragen. Zusätzlich wird seine wirksame Masse ggf. durch die angebrachte Ergänzungsmasse 7 erhöht. Er kann aber auch ohne diese Zusatzgewichte, durch entsprechende Wahl seiner Dimensionen, eine ausreichende Masse erhalten.
Der Ring 4a und der Außenbereich 4e der Zwischenwand sind durch Stege 4c innerhalb der Zwischenwand verbunden. Durch die Gestaltung der Stege (Länge, Stärke,
Verlaufsrichtung) erfolgt die Einstellung der gewünschten Steifigkeit im Gehäuse, wobei neben der Schallisolation die Übertragung der im Ständer entstehenden Kräfte in der Auslegung berücksichtigt werden müssen. Durch eine tangentiale Ausrichtung der Stege erreicht man eine niedrige radiale Steifigkeit zur Entkopplung der Zugspannungswellen und eine große tangentiale Steifigkeit zur Übertragung der Maschinenmomente.
Die beiden Enden 4b, 4d der Stege 4c bilden Übergangsbereiche, die vorteilhafter Weise mit möglichst großen Rundungsradien ausgeführt werden, um die Stärke von dort auftretenden mechanischen Spannungskonzentrationen zu verringern. Der Bereich 4b kann zudem als Verstärkung des Ringes 4a ausgeführt sein und zwar dort wo dieser durch die Längsbalken 3 geschwächt wird.
Figur 3 zeigt beispielhaft die Verteilung der Zugspannungswellen, hier wurden eine RO- und eine R6- Anregung als Beispiele gewählt. Je nach Polzahl und Gestaltung der Wicklung treten jedoch auch andere Periodizitäten auf. Gegen diese Anregungen verhält sich der Verbund Blechpaket-Zwischenwand als dynamisches System. Durch die Schlitze und Stege werden Außen- und Innenbereich der Zwischenwand gegeneinander schwingfähig. Unter Berücksichtigung der Steifigkeits- und Massenverhältnisse ergibt sich ein
Schwingungssystem. Figur 4 verdeutlicht die gedankliche Abstraktion dieses Systems.
Blechpaket 2 und innerer Zwischenwand-Bereich 4a bilden die Masse nie und besitzen die Steifigkeit Kc. Demgegenüber stehen Zwischen- und Außenwand mit Steifigkeit Kh und Masse rrih. Beide Partien sind über die Kopplungs- Steifigkeit der Stege Ke miteinander verbunden. So entsteht gedanklich ein Zweimassenschwinger wie in Figur 4 dargestellt. Je nach
Anregungs- und Schwingform unterscheiden sich die anzusetzenden Steifigkeiten und Massen. Auch ist die Geometrie der Konstruktion i.d.R. zu komplex um korrekt als
Zweimassenschwinger darstellbar zu sein. Bei der realen Auslegung des Systems kommen daher i.d.R. Finite-Elemente-Simulationen zu Einsatz. Zur Erklärung der Funktionsweise wird jedoch auf den Zweimassenschwinger zurückgegriffen. Damit ergibt sich folgende Bewegungsgleichung:
Figure imgf000012_0001
Nun wird beobachtet, dass mc und Kc sehr groß im Vergleich zu KE sind. Somit ist der Einfluss der Entkopplungsstege auf die Schwingungen von Blechpaket und innerer
Zwischenwand gering. Vernachlässigt man diese geringe Wechselwirkung, so kann deren Schwingung uc separat als Wirkung der Anregungskraft Fe berechnet werden. Somit berechnet sich die Schwingung der äußeren Zwischenwand bzw. der Außenwand zu:
mhüh + (Kh + KE)uh = KEuc (2) Der Anregungskraft-Term in Gleichung (2): ? = ^suc ist proportional zur Steifigkeit der Entkopplungsstege. Hier setzen die bekannten Lösungen an, indem KE besonders niedrig gewählt wird um möglichst geringe Anregungskräfte zu erzielen. Dem sind jedoch Grenzen gesetzt, da die Entkopplungselemente das Maschinenmoment, die Blechpaketmasse und ggf. Ausnahmelasten wie Schock und Kurzschlussmoment übertragen müssen und somit nicht beliebig weich gestaltet werden können.
Will man den Entkopplungseffekt darüber hinaus verbessern, muss man nach
Ansatzpunkten auf der linken Seite der Bewegungsgleichung (2) suchen. Diese beschreibt ein schwingfähiges System mit einer Resonanzfrequenz:
Figure imgf000012_0002
Es ergibt sich bei einem Dämpfungsgrad ί folgendes Übertragungsverhalten:
Keuc
uh =
mh(ü)2 - ω| + 2 ξωωβ) (4) Figur 5 zeigt das Übertragungsverhalten für ein Beispiel mit kh = 400 kN/mm, ke = 100 kN/mm, m = 100 kg bzw. 200 kg. Für sehr niedrige Frequenzen ergibt sich eine Reduktion von 14 dB aufgrund der Steifigkeitsverhältnisse. Es schließt sich ein Frequenzbereich der Resonanz an (Resonanzfrequenzen 356 Hz bzw. 252 Hz), in dem es zu
Verstärkungserscheinungen von bis zu 20 dB kommt. Danach fällt der Übertragungsfaktor mit wachsender Frequenz stark ab. Oberhalb einer Anregungsfrequenz von 500 Hz ist für rrih = 100 kg eine Entkopplung von 14 Dezibel wieder erreicht, bei rrih = 200 kg ist dies schon bei 350 Hz der Fall. Durch die Erhöhung der Masse von 100 kg auf 200 kg konnte die Entkopplungswirkung um 10 Dezibel gesteigert werden. Oberhalb der Resonanzfrequenz wirkt die Entkopplung somit breitbandig bei allen Anregungsfrequenzen.
Figur 6 zeigt die mittels finiten Elementen für ein konkretes Beispiel berechnete
Entkopplungswirkung. Es zeigen sich wie beim theoretischen Modell die Effekte der statischen Entkopplung unterhalb der Resonanz bei 300 Hz, eine Resonanzüberhöhung um 5 Dezibel und ein kontinuierliches Abfallen oberhalb der Resonanz. Die Reduktion um bis zu 30 dB, wie sie im idealisierten Schwinger-Modell auftritt, wird nicht erreicht. Dafür sorgen strukturdynamische Effekte, wie z.B. weitere Resonanzen neben der Haupt-Resonanz die vom idealisierten Schwinger abgebildet wird. Die Entkopplungs- Wirkung ist mit bis zu 20 Dezibel jedoch für technische Lösungen sehr relevant. Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht es, die Schwingungen des Blechpakets, die in Folge der elektromagnetischen Kräfte auftreten, von einer möglichen Übertragung auf das Gehäuse (Körperschall) bzw. einer Abstrahlung an die Außenluft (Luftschall) zu isolieren. So ist es möglich, eine Elektromaschine mit verringerter Körper- und
Luftschallemission zu gestalten.
Die Isolationswirkung wird durch spezielle Schlitze in den Zwischenwänden 4 und eine Abstimmung der Entkopplungs- Steifigkeit mit der außen liegenden Steifigkeit und Masse erreicht, was im Vergleich zu anderen, bekannten, Lösungen weitere Vorteile bringt.
Das elastische Element wird in einem üblicherweise bestehenden Bauteil (der
Zwischenwand 4 ausgeführt, so dass die Konstruktion und Fertigung der
erfindungsgemäßen Maschine kaum aufwendiger ist als die einer nicht schallisolierten Maschine. Auch ein Anbringen von Massen bzw. ein massiveres Gestalten des
Außenbereichs bringt wenig Kosten mit sich. Im Vergleich dazu verursachen Lösungen, die sich spezieller Zusatzteile wie Stahl- oder Elastomerfedern bedienen, einen erhöhten Aufwand in der Konstruktion und Herstellung, nämlich zur Gestaltung, Produktion und Montage sowie ggf. Wartung der zusätzlichen Bauteile. Außerdem verursachen diese Lösungen Zusatzaufwand bei der Zentrierung des Blechpakets im Gehäuse. Die Schlitze 4f hingegen können sehr preisgünstig während des ohnehin nötigen Zuschnitts der
Zwischenwand 4, beispielsweise durch Laser-Schneiden, Fräsen, Wasserstrahlschneiden etc. in die Zwischenwand eingebracht werden. Sie sind integraler Bestandteil der Zwischenwand und als solcher wartungsfrei.
Eine gängige und effiziente Weise, das Blechpaket im Gehäuse zu befestigen und automatisch zu zentrieren besteht darin, einen Presssitz zwischen Blechpaket und Gehäuse zu realisieren. Durch die genaue Fertigung erfolgt die Zentrierung und zudem können die Betriebskräfte reibschlüssig über den Presssitz übertragen werden. Während viele
Bauweisen einer Blechpaket- Entkopplung eine solche Technologie ausschließen, kann der Presssitz in der erfindungsgemäßen Gestaltungsform problemlos ausgeführt werden.
Elastomer-Elemente, welche in zahlreichen Entkopplungssystemen verwendet werden, bringen Nachteile mit sich. Hierzu zählen das erhöhte Fehlerrisiko, das von den Elastomer- Materialien ausgeht, die Gefahr der thermischen und kalendarischen Alterung der
Materialien mit Verlust der mechanischen Eigenschaften, Setzungserscheinungen sowie die möglicherweise nötigen Kontrollen und Wartungsmaßnahmen an diesen Teilen. All diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Konstruktion vermieden. Die erfindungsgemäße Gehäusekonstruktion nutzt die Eigenschaft einer geeignet geschlitzten Zwischenwand 4 im Gehäuse aus mit dem Außenbereich 4e samt Außenwand 6 ein dynamisches System zu formen. Dieses entkoppelt Schwingungen des Blechpakets mit steigender Anregungsfrequenz oberhalb einer Resonanzfrequenz in zunehmendem Maße vom Außenbereich und reduziert so die Schall- und Körperschallemission breitbandig. Durch gezielte Auslegung von Masse und Steifigkeit des Außenbereichs mittels finiter Elemente kann das System auf die vorhandenen elektrisch angeregten
Blechpaketschwingungen angepasst werden. Damit wird es möglich, unter Erhaltung der Entkopplungswirkung die Stege 4c der Zwischenwand so stark zu belassen, dass die neben der Gewichtskraft des Blechpakets und dem Nennmoment der Maschine auch Sonderlasten wie Kurzschlussmoment und Schock-Lasten übernehmen können. Dies ist ein
entscheidender Vorteil gegenüber beispielsweise der EP 2 378 630 A2 bzw. der US
2011/0254390 AI . Im Gegensatz zur EP 2 383 866 A2 ist die Entkopplung für eine Vielzahl von radialen Schwingformen des Blechpakets wirksam und kommt zudem ohne ein zusätzliches Tilger-System aus. Sie ist nicht wie eine Tilger-Lösung auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt und funktioniert daher auch für Maschinen mit variabler Betriebsdrehzahl und für eine Vielzahl verschiedener Anregungen. Weitere Gestaltungsmöglichkeiten bzw. Ausformungen sind beispielsweise:
- Zwischenwand mit Entkopplungsstegen 4c, die in Umfangsrichtung alle in die gleiche Richtung zeigen oder wie in Figur 1 durch spiegelsymmetrische Gestaltung der
Zwischenwand im Bereich der Entkopplung eine Umkehrlinie aufweisen.
- Zwischenwand mit Entkopplungsstegen 4c so dass die Stege abwechselnd in
Umfangsrichtung links- bzw. rechtsherum gerichtet sind (Figur 2).
- Zwischenwand mit Entkopplungsschnitten 4f, bei der die Schlitze eine gleichmäßige Breite aufweisen und somit in einem Zug gefräst werden können (Figur 2).
- Zwischenwand mit Entkopplungsschnitten 4f, bei der die Schlitze eine ungleichmäßige Breite aufweisen. Dadurch kann mit schmalen Schlitzen Platz gespart werden. Gleichzeitig können die Rundungsradien an den Schlitzenden groß gewählt werden (Figur 8).
- Zwischenwand, bei der der Ring 4a und der Außenbereich 4e ausschließlich durch die Stege verbunden sind.
- Zwischenwand, bei der der Ring 4a und der Außenbereich 4e in einigen Bereichen vollständig zusammenhängen (Figur 8).
- Zwischenwand mit Entkopplungsstegen 4c bei der die Schlitze 4f so geformt sind, dass Kopplungselemente 9 eingebracht werden können, die die Entkopplung ganz oder teilweise überbrücken, oder aber die durch gezielte, nachträglich eingebrachte, Aussparungen weicher gemacht werden können. So kann eine Abstimmung bzw. Sicherung des Systems erfolgen (Figur 7)
- Zwischenwand mit Entkopplungsstegen 4c bei der Dämpfungselemente 10, siehe (Figur 7) parallel zur Entkopplungssteifigkeit geschalten werden.
- Zwischenwand wie zuvor, bei der die Abstimmung der Masse rrih nicht über zusätzliche Masse-Elemente, sondern über die Auslegung bereits vorhandener Bauteile eingebracht wird. Dies können starke Außen- 6 oder Zwischenwände 4 sein. Im Falle der
Körperschallisolation ist auch ein schwerer Maschinenfuß 5(Figur 8) eine Möglichkeit, da hier der Schallfluss nur in Richtung Fuß unterbrochen werden muss. Bezugszeichenliste
1 Ständergehäuse
2 Ständerblechpaket
3 Längsträger
4 Zwischenwände
4a Innerer Ring, Pressring
4b Übergang vom Ring zum Steg
4c Steg
4d Übergang vom Steg zum Außenbereich
4e Außenbereich der Zwischenwand
4f offene Schlitze
5 Gehäusefuß
6 Gehäuseaußenwand
7 Ergänzungsmasse
8a Maschinenachse, Maschinensenkrechte
8b Maschinenachse, Maschinenwaagerechte
9 Kopplungselement
10 Dämpfungselement

Claims

Patentansprüche: 1. Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen zur
Schallreduktion für unterschiedliche Einsatzorte mittels schwingungsvermindernder Elemente im einem durch Zwischenwände (4) verstärkten Ständergehäuse (1),
dadurch gekennzeichnet,
dass in den Zwischenwänden (4) des Ständergehäuses (2) offene Schlitze (4f) auf einem Radius kreisringförmig gleich oder ungleichmäßig verteilt so angeordnet sind, dass zwischen einem inneren Ring (4a) und einem Außenbereich der Zwischenwand (4e) eine bestimmte Anzahl gerichteter Stege (4c) ausgebildet sind
und dass zum Erreichen der notwendigen Entkopplungs-Gegenmasse die Zwischenwände (4) im Außenbereich der Zwischenwand (4e) bzw. die Außenwand (6) selbst materialmäßig verstärkt sind oder in diesem Außenbereich verteilt auf den Zwischenwänden (4)
Ergänzungsmassen (7) angeordnet sind.
2. Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gerichteten Stege (4c) tangential ausgerichtet angeordnet sind.
3. Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gerichteten Stege (4c) alle in eine Richtung ausgerichtet oder symmetrisch zu einer Maschinenachse (8A, 8b) in zwei Richtungen angeordnet sind.
4. Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gerichteten Stege (4c) in Umfangsrichtung kreisringförmig verteilt zwei oder mehrere Male die Richtung wechselnd angeordnet sind.
5. Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gerichteten Stege (4c) in Umfangsrichtung kreisringförmig verteilt symmetrisch zu einer Maschinensenkrechten (8a) oder Maschinenwaagerechten (8b) ausgebildet sind.
6. Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gerichteten Stege (4c) abwechselnd links- bzw. rechtsherum oder entgegengesetzt ausgebildet sind.
7. Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die offenen Schlitze (4f) eine gleichmäßige Breite aufweisen.
8. Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die offenen Schlitze (4f) eine ungleichmäßige Breite aufweisen.
9. Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass an den Enden der offenen Schlitze (4f) größere Rundungsradien als die Breite der offenen Schlitze (4f) angeordnet sind.
10. Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den offenen Schlitzen (4f) feste oder verstellbare Kopplungselemente (9) angeordnet sind, so dass eine stellenweise nachinstallierbare, mechanisch feste oder mechanisch verstellbare Überbrückung der offenen Schlitze (4f) ausgebildet ist.
11. Ständergehäuse für mittlere und große rotierende elektrische Maschinen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem, zwei, mehreren oder allen offenen Schlitzen (4f) ein oder mehrere zusätzliche Dämpfungselemente (10) angeordnet sind.
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