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Title:
STATOR ENVELOPE FOR AIR-COOLED ELECTRIC MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1979/001024
Kind Code:
A1
Abstract:
The stator envelope (1) for air-cooled electric machine comprises a sheet iron barrel (1) designed for being applied onto the stator core (2) and so shaped as to have a plurality of cooling fins (6) extending axially, projecting radially and spaced from each other in a peripheral direction. Furthermore, the inner surface (3) of the sheet iron barrel (1) has a convex shape in the axial direction and the inner diameters of the edges at both ends of the barrel correspond, preferably, to the outer diameter of the stator core (2). Moreover, the sheet iron barrel (1) has at both ends reinforcing elements (16) for preventing the diameters of the edges from increasing when the stator core is pressed inside the barrel. The arrangement is such that, during pressing, the inner surface (3) of the parts of the barrel forming the stator envelope (1) and between the cooling blades (6), is firmly and uniformly applied along all of its length on the stator core (2) in a manner such that the stator envelope (1) and core (2) form a unit block, at least as regards to heat transmission and mechanical forces.

Inventors:
MEIER A (CH)
Application Number:
PCT/CH1979/000063
Publication Date:
November 29, 1979
Filing Date:
May 01, 1979
Export Citation:
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Assignee:
ZSCHOKKE WARTMANN AG (CH)
MEIER A (CH)
International Classes:
F16B4/00; H02K5/04; H02K5/18; H02K15/14; H02K1/18; (IPC1-7): H02K15/14; F16B4/00; H02K5/18
Foreign References:
DE2226554A11973-12-13
US1884573A1932-10-25
FR2145704A11973-02-23
DE388676C1924-01-17
DE1538727A11969-07-03
CH146366A1931-04-15
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Claims:
Patentansprüche
1. Statorgehäuse für luftgekühlte elektrische Maschine, be¬ stehend aus einem zum Aufsitzen auf den Statorkern bestimm¬ ten Blechmantel mit einer Mehrzahl angeformter, sich axial erstreckender, radial abragender, in Umfangsrichtung vonei nander distanzierter Kühlrippen, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (3) des Blechmantels (1) in axialer Richtung konvex ausgestaltet ist, wobei die inneren Randdurchmesser an beiden Enden des Blechmantels vorzugs¬ weise dem Aussendurchmesser des zugeordneten Statorkerns entsprechen und der Blechmantel (1) an beiden Enden ein Aufweiten der Randdurchmesser beim Einpressen des Stator¬ kernes verhindernde Versteifungen aufweist.
2. Statorgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungen äussere (4) und/oder innere Stütz ringe (5) sind, welche randnahe mit dem Blechmantel (1) z.B. mit Schweissungen verbunden sind.
3. Statorgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungen durch Randnahe SchweissVerbindungen an der Basis der Kühlrippen gebildet sind.
4. Statorgehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren und inneren"Stützringe (4; 5) Träger für die Lagerschilder der Maschine bilden.
5. Verwendung des Statorgehäuses nach Anspruch 1 auf einer luftgekühlten elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet dass das Statorgehäuse (1) auf den Statorkern (2) so aufge presst ist, dass die innere Mantelfläche der zwischen den Kühlrippen (6) liegenden Mantelpartien (7) derart gleich¬ mässig fest über ihre ganze Flächenausdehnung auf dem Sta torkern aufsitzt, dass Statorgehäuse und Statorkern* zumin¬ dest wärme und kräfteübertragungsmässig angenähert eine Baueinheit bilden.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Statorgehäuse (1) und Statorkern (2) eine zusätz¬ liche, sich axial erstreckende Keilverbindung (8; 9; 10) vorgesehen ist zur Herstellung einer radialen Formschlüssig keit. •.
7. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenfüsse (15) wenigstens teilweise durch das Sta¬ torgehäuse (1) hindurch mit dem Statorkern (2) verschweisst sind.
Description:
Z schokke Wartπyefhn AG . , Brugg AG

Statorgehäuse für luftgekühlte elektrische Maschine

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Statorgehäuse für luftgekühlte elektrische Maschine, bestehend aus einem zum Aufsitzen auf den Statorkern bestimmten Blechmantel mit ei¬ ner Mehrzahl angeformter, sich axial erstreckender, radial abragender, in Umfangsrichtung voneinander distanzierter Kühlrippen.

Ein solches Gehäuse ist bereits durch die CH - PS Nr. 92 -809 bekannt geworden. Hierbei hat sich aber gezeigt, dass der dabei verwendete Blechmantel in Achsrichtung nur unwesentlich länger als der Statorkern ausgeführt werden kann, so dass zusätzlich zum, nur der Kühlung dienenden, nicht tragenden Blechmantel axial beidseitig je ein Ge¬ häuseteil notwendig ist.

Mit dem Aufkommen neuer Technologie, bei welchen die Guss- gehäuseteile direkt durch einen verlängerten Blechkühlrip¬ penmantel ersetzt wurden, hat dieser zusätzlich zu seiner Kühlfunktion noch teilweise oder ganz selbsttragend zu sein. Solche Ausführungen etwa gemäss CH - PS Nr. 337 266 oder ge- mäss DT - OS Nr. 2 233 860 sind zur Erreichung des notwen- digen Flächenschlusses zur Wärmeableitung und Uebertragung

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von Kräften mittels aufwendigen Schweissungen mit der Obe fläche des Statorkerns verbunden.

Dem gegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufg be gestellt, von der Schweisstechnik wieder teilweise bzw. ganz abzurücken und auf die vorbeschriebene Einpresstech¬ nik zurückzukommen unter Vermeidung deren Nachteile und u ter der Erfüllung der Forderungen nach Selbsttragefähig¬ keit des Statorgehäuses und einwandfreier Wärmeübertragun gleichmässig über den gesamten Berührungsflächenbereich zwischen Kern und Gehäuse.

Dies wird nun erfindungsgemäs ' s dadurch erreicht, dass die innere Mantelfläche des Blechmantels in axialer Richtung konvex ausgestaltet ist, wobei die inneren Randdurchmesse an beiden Enden des Blechmantels vorzugsweise dem Aussen- durchmesser des zugeordneten Statorkerns entsprechen und der Blechmantel an beiden Enden ein Aufweiten der Rand- ' durchmesser beim Einpressen des Statorkernes verhindernde Versteifungen aufweist.

Durch diese Massnahmen ist es nunmehr möglich, dass dann bei eingepresste Statorkern im Statorgehäuse die innere Mantelfläche der zwischen den Kühlrippen liegenden Mantel¬ partien des Statorgehäuses derart gleichmässig fest über ihre ganze Flächenausdehnung auf dem Statorkern aufsitzt, dass Statorgehäuse und Statorkern praktisch eine Einheit bilden, bei welcher eine optimale Wärmeübertragung gewähr leistet ist und das Statorgehäuse die Forderung nach Selbs tragefähigkeit voll erfüllt.

Die konvexe Ausgestaltung des Statorgehäuses stellt dabei eine Vorspannung dar, welche beim Einpressen des Stator- kerns dafür sorgt, dass ein genügender, praktisch -gleich-

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massig über die ganze Berührungsflächenausdehnung verteil¬ ter Anpressdruck vom Statorgehäuse auf den Statorkern er¬ reicht wird.

Die randnahen, ein Aufweiten der inneren Randdurchmesser des Statorgehäuses beim Einpressen des Statorkernes ver¬ hindernden Versteifungen können dabei äussere und/oder innere Stützringe sein, welche dann randnahe mit dem Blech¬ mantel z.B. mit Schweissungen verbunden sind.

Diese Stützringe können dann Träger für die Lagerschilder der Maschine sein.

Es ist aber auch möglich, dass die Versteifungen durch randnahe Schweissverbindungen an der Basis der Kühlrippen gebildet sind.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung des erfindungsgemässen Statorgehäuses an einer luftgekühl¬ ten elektrischen Maschine, welche sich dadurch auszeichnet, dass das Statorgehäuse auf den Statorkern so aufgepresst ist, dass die innere Mantelfläche der zwischen den Kühlrip¬ pen liegenden Mantelpartien derart gleichmässig fest über ihre ganze Flächenausdehnung auf dem Statorkern aufsitzt, dass Statorgehäuse und Statorkern zumindest wärme- und kräfteübertragungsmässig angenähert eine Baueinheit bilden.

Hierbei besteht eine vorzugsweise Ausgestaltung darin, dass zwischen Statorgehäuse und Statorkern eine zusätzliche, sich axial erstreckende Keilverbindung vorgesehen ist zur Herstellung einer radialen Formschlüssigkeit.

Vorteilhaft ist es dann zudem, wenn die Maschinenfüsse we¬ nigstens teilweise durch das Statorgehäuse hindurch mit dem

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Statorkern verschweisst sind.

Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstan¬ des werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläu¬ tert. Es zeigen:

Fig. la ein Statorgehäuse mit einem Stator, im Axialschnit

Fig. lb getrennt ein Statorgehäuse und einen Stator, im Axialschnitt;

Fig. 2 ein Statorgehäuse mit Stützringen, im Axialschnitt;

Fig. 3 und 4 Stirnansichten von zwei unterschiedlichen Aus führungsformen von Statoranordnungen einer luftgekühlten elektrischen Maschine;

Fig. 5 ausschnittweise eine Fusskonstruktion an einer Sta¬ torgehäuse- und kernanordnung; und

Fig. 6, 7 und 8 ausschήittweise Ausführungsvarianten von Keilverbindungen zwischen einem Statorgehäuse und einem Statorkern.

Aus der Fig. la geht schematisch eine Anordnung eines Sta¬ torgehäuses 1 mit einem Statorkern 2 hervor, wie diese An- Ordnung für den Stator einer luftgekühlten elektrischen Maschine, etwa gemäss den in Fig. 3 und 4 veranschaulich¬ ten Ausführungsformen, Verwendung findet, wobei der Stator durch eine Fusskonstruktion 15 auf dem Fundament abgestütz ist. Aus den Fig. 3 und 4 geht ferner hervor, dass das Sta- torgehäuse 1 aus einem Blechmantel mit einer Mehrzahl ange¬ formter, sich axial erstreckender, radial abragender und in

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Umfangsrichtung voneinander distanzierter Kühlrippen 6 bzw.- 6' gebildet ist, wobei sich zwischen den Kühlrippen zur An¬ lage auf der Oberfläche des Statorkerns bestimmte Mantel¬ partien 7 bzw. 7' befinden, wie das im Einzelnen noch nä- her erläutert wird. Die Kühlrippen 6 können von offener Form (Fig. 3) oder von geschlossener (6") Form (Fig. 4) sein, wie dies allgemein bekannt ist und praktiziert wird.

Für die Montage von Statorgehäuse 1 und Statorkern 2 wird letzterer in das vorgeformte Statorgehäuse 1 eingepresst (Fig. 1b) . Erfindungsgemäss ist hierfür die innere Mantel¬ fläche 3 des Blechmantels 1 in axialer Richtung konvex aus¬ gestaltet, wobei die inneren Randdurchmesser an beiden En¬ den des Blechmantels 1 dem Aussendurchmesser des Stator¬ kerns 2 entsprechen. Hierbei ist der Blechmantel 1 an bei- den Enden mit nachfolgend noch näher zu bezeichnenden Ver¬ steifungen versehen, welche beim Einpressen des Statorkerns 2 in den Blechmantel 1 ein Aufweiten dessen Randdurchmesser verhindern. Das vorgeformte Statorgehäuse 1 besitzt somit eine Vorspannung derart, dass sich beim Aufpressen die in- nere Mantelfläche der zwischen den Kühlrippen 6 liegenden Mantelpartien 7 absolut gleichmässig und fest mit vorgege¬ benem Anpressdruck über deren gesamte Flächenausdehnung an die Oberfläche des Statorkerns 2 anlegt, wodurch in vor¬ gegebenem Masse die gestellten Anforderungen an Wärmeüber- tragungsfähigkeit und Momentaufnahme erfüllt werden. Zudem gestattet diese vorbeschriebene Technik eine De- und Wieder¬ montage zwischen Statorgehäuse 1 und Statorkern 2.

Die genannten Versteifungen können gemäss Fig. lb randnahe Schweisspunkte 16 an der Basis oder über die ganze Höhe der Kühlrippen 6 sein. Gemäss Fig. 2 werden die Versteifungen durch einen äusseren Stützring 4 und einen inneren Stütz¬ ring 5 gebildet, wobei natürlich auch entweder zwei äussere

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oder zwei innere Stützringe Verwendung finden könnten. Die¬ se Stützringe dienen gleichzeitig als Träger der Lager¬ schilder der Maschine " (nicht dargestellt) .

Fig. 5 zeigt nun, dass zur Anbringung der Fusskonstruktion 15 zweckmässig eine Kühlrippe am Umfang des Statorgehäuses 1 ausgelassen und dort der Maschinenfuss zweckmässig durch das Statorgehäuse 1 hindurch mit dem Statorkern 2 ver- schweisst. Dies bildet natürlich nur eine .von einer ganzen Reihe von Möglichkeiten der Ausgestaltung und Anbringung von Fusskonstruktionen.

Für grössere Maschinen ist es oft zweckmässig, zwischen Sta torgehäuse 1 und Statorkern 2 eine zusätzliche, sich axial erstreckende Keilverbindung vorzusehen zur Herstellung ei¬ ner radialen Formschlüssigkeit. In den Fig. 6, 7 und 8 sind solche Verbindungen veranschaulicht. Bei der Anordnung ge¬ mäss Fig. 6 sind am Umfang des Statorkerns 2 verteilt sich axial erstreckende Flachprofilstäbe 8 aufgeschweisst, wel¬ che dann bei der Montage in die betreffenden offenen Kühl¬ rippen 6 eingreifen und gleichzeitig dazu dienen können, die einzelnen Blechlamellen des Statorkerns zusammenzuhal¬ ten. Diese Keilverbindung dient der axialen Führung bei der Montage und verunmöglicht Relativverdrehungen zwischen Statorgehäuse und Statorkern. Bei der Anordnung gemäss Fig. 7 hingegen greifen Flachprofilstäbe 9 sowohl in eine entsprechende Nut 17 im Statorkern 2 als auch in eine be¬ treffende offene Kühlrippe 6 am Statorgehäuse 1 ein. Hier¬ bei kann der Flachprofilstab 9 etwa mit der Kühlrippe 6 verschweisst sein. Bei der Anordnung gemäss Fig. 8 hinge¬ gen ragen vom Statorkern 2 Profilnocken 10 ab, welche in entsprechende Hohl-Kühlrippen 6 im Statorgehäuse 1 eingrei¬ fen.

Das vorbeschriebene Statorgehäuse wird in der Regel aus ei¬ nem Blech vorgeformt, wobei die Kühlrippen durch Stempel¬ bzw. Prägewerkzeuge maschinell ausgebildet werden. Durch entsprechende Bombierung dieser Werkzeuge ist es nun mög- lieh, die vorbeschriebene Konvexität der inneren Mantel¬ fläche im gleichen Arbeitsgang herzustellen.

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