Tragkörper für das Läuferblechpaket elektrischer Aussenpolmaschinen Die Erfindung betrifft einen Tragkörper für das Läuferblechpaket elektrischer Aussenpolmaschinen, vorzugsweise für grosse, langsam laufende Gleich strommotoren, mit grossem Drehmoment und relativ grosser Läuferlänge im Verhältnis zum Läuferdurch messer, und zwar für Läuferkörper, deren Läufer arme je einen in der Axialrichtung des Läufers lie genden stabförmigen und mit lamellierten Eisenkern des Läufers verbundenen Träger aufweisen.
Bei Läufertragkörpern der beschriebenen Art ist es wesentlich, innerhalb des Eisenblechpakets einen grossen freien Querschnitt für die Kühlluft zu schaf fen, die axial zwischen den Läuferarmen von einem oder beiden Enden des Läufers her in diese einge führt und durch Kanäle im Eisenkern abgeführt wird, und weiter die Läuferarme so auszuführen, dass die vom Drehmoment herrührenden Zugspannungen im mer kleiner bleiben als die Druckspannungen, die durch das Aufschrumpfen des Eisenkerns auf die Läuferarme erzeugt werden. Das ist von grosser Bedeutung, da die vom Drehmoment in einem Läu ferarm verursachte Biegespannung eine Druck- oder Zugspannung sein kann, je nachdem, ob die eine oder andere Drehrichtung vorliegt.
Es ist auch von Be deutung, dass der Tragkörper so ausgeführt wird, dass das Drehmoment von den Läuferarmen zur Läuferwelle verhältnismässig gleichmässig längs der ganzen Läufernabe übertragen wird, dass die einzel nen Teile leicht zusammengeschweisst werden können und dass der Materialverbrauch und damit das Ge wicht des Körpers gering werden.
Diese Bedingungen können durch die Erfindung erfüllt werden. Erfindungsgemäss ist der stabförmige Träger an der Läufernabe mittels längs des Läufers paarweise angeordneter Stäbe befestigt und sind die beiden Stäbe jedes Paares in Richtung auf die Nabe zu gespreizt.
In der Zeichnung ist schematisch eine beispiels- weise Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei Fig. 1 einen Radialschnitt und Fig. 2 einen Axialschnitt des Läufers zeigt.
In den Figuren bezeichnet 1 die Läuferwelle, 2 die Läufernabe und 3 den Eisenkern. Jeder Läufer arm besteht aus den Stäben 5 und 6, die paarweise längs der Läufernabe angeordnet und in Richtung auf die Nabe zu gespreizt sind. Die Stäbe sind in axialer Richtung unterteilt, und der Abstand zwischen jedem Paar ist so breit, dass er Platz für Stäbe der benachbarten Läuferarme bietet. Sämtliche Stäbe 5 und 6 eines Läuferarmes sind mit einem stabförmigen Träger 4 verbunden, der in der Achsrichtung des Läufers liegt. Dieser Träger hat eine Längsnut zur Aufnahme der radialen Vorsprünge 9 an den Blechen des Eisenkernes 3. In den Nuten der Träger 4 liegen Keile 12 zum Verspannen des Eisenkernes.
In der Zeichnung sind die den Teilen 4, 5, 6 und 9 ent sprechenden Teile der benachbarten Arme mit 11, 7, 8 und 10 bezeichnet.
Die Nabe 2 hat axiale Nuten 14, deren Tiefe in Richtung des das Drehmoment übertragenden Endes der Läuferwelle abnimmt, wie in Fig. 2 gezeigt ist, in der dieses Ende der Welle rechts liegt. Es wird so eine verbesserte Gleichmässigkeit der Momentvertei lung auf die verschiedenen Stabpaare längs der Welle erreicht. Wenn Nabe und Welle durch Schrumpfen verbunden werden, ist es vorteilhaft, die Nabe 2 an dem das Moment übertragenden Ende der Welle zu verlängern, um eine erhöhte Sicherheit für die Mo mentübertragung zwischen Nabe und Welle an dieser kritischen Stelle zu erreichen.
Durch die Aufteilung eines jeden Läuferarmes in Stabpaare, die längs der Nabe mit Abstand von einander angeordnet sind, können die Stäbe benach barter Arme auf der Nabe in einer Linie angeordnet werden, so dass ein grosser freier Querschnitt für die Kühlluft erhalten wird. Die Läufernabe, der stab- förmige Träger und die Stäbe jedes Läuferarmes bilden eine Rahmenkonstruktion grosser Festigkeit bei geringem Platzbedarf, die auch für die radial gerich teten Kühlluftströme grosse freie Querschnitte ergibt.
Um die Kontrolle der Werkstoffe und die Bearbei tung des Läufertragkörpers zu erleichtern, wird vor zugsweise eine geschweisste Konstruktion verwendet, bei der es leicht ist, die Stäbe mit der Nabe und dem Träger durch Schweissen zu verbinden, und zudem der Materialverbrauch gering wird. Die Stäbe und der stabförmige Träger oder nur die Stäbe können auch an die Nabe angegossen werden, aber die Bear beitung und die Werkstoffkontrolle werden dann wesentlich erschwert.
Durch Anordnung der Stabpaare längs der Nabe und durch die Einhaltung von axialen Abständen kann der Winkel zwischen den beiden Stäben eines Paares innerhalb eines grösseren Bereiches gewählt werden. Wenn die Abstände zwischen zwei zu dem selben stabförmigen Träger gehörenden Stabpaaren hinreichend gross gemacht werden, kann der Zwi schenraum am Umfang der Nabe zwischen den Fuss punkten der beiden Stäbe eines Paares einen Maxi malwert erreichen, der dem Quotienten zwischen dem ganzen Umfang der Nabe und der halben Anzahl der stabförmigen Träger entspricht.
Wenn man klei nere oder keine axialen Abstände lässt, wird der ent sprechende Bogen gleich dem Quotienten zwischen dem Umfang und der Anzahl der Träger, also nur die Hälfte. Wenn man die Möglichkeit hat, einen grossen Winkel zwischen den Stäben zu wählen, hat man damit auch die Möglichkeit, durch eine günstige Wahl dieses Winkels ein solches Verhältnis zwischen den vom Drehmoment und den von der Schrumpfung herrührenden Stabkräften zu wählen, dass die ge samte Beanspruchung eines Stabes mit den zugehöri gen Schweissverbindungen immer eine Druckbean spruchung ergibt, die sich auch bei Umkehr der Drehrichtung des Motors nur wenig ändert.
Weil die Arme, die Nabe und die Welle des Läufers bis zu einem gewissen Mass elastisch sind, ist die Momentübertragung vom Eisenkern, der als verdrehungssteif betrachtet werden kann, nicht kon stant längs des Läufers, und bei den üblichen Kon struktionen ist es schwer zu vermeiden, dass das spezifische Moment (pro Zentimeter Länge) für den an dem das Drehmoment übertragenden Ende der Welle liegenden Teil des Systems grösser als der Mittelwert ist. Es ist das Verhältnis zwischen der Verdrehungssteifheit und der Welle mit der Nabe K1 und der Biegesteifheit der Arme K2 sowie die axiale Länge l der Arme, die bestimmend sind.
Je grösser der Wert
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ist, desto ungleichmässiger ist die Momentverteilung. Wenn man in Richtung auf das das Drehmoment übertragende Ende der Motorwelle schrittweise oder kontinuierlich den Aussendurchmesser der Nabe ver- grössert, wird dadurch auch die Steifheit der Nabe und der Welle K1 vergrössert; wenn man dabei die Steifheit der Arme K2 konstant hält oder vermindert, wird die Grösse
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reduziert) und eine gleichmässige Momentverteilung längs der Nabe erreicht werden.
Die Steifheit K2 der Arme kann durch eine Verminderung der Plattendicke der Stäbe oder durch eine Verminderung des Winkels zwischen den beiden Stäben eines Stabpaares ver ringert werden. Die Steifheit K2 der Arme ist auch von der axialen Länge der unterteilten Stabpaare ab hängig.
Die Nabe kann auch mit axialen Nuten zwischen den paarweise angeordneten Stäben versehen wer den, deren Tiefe kontinuierlich in Richtung auf das drehmomentübertragende Ende der Läuferwelle ab nimmt. Die Stäbe der Läuferarme werden dann an die zwischen den Nuten liegenden erhöhten Bereiche der Nabe angeschweisst. Man kann bei dieser Aus bildung der Nabe eine konstante Armsteifheit und doch eine gleichmässige Momentverteilung erhalten, weil die Steifheit der Nabe und Welle in Richtung auf das drehmomentübertragende Wellenende zu nimmt.