ЛИТОЙ КОРПУС, ИМЕЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ЖЕСТКОСТИ
CAST BODY HAVING STIFFENING ELEMENT

Изобретение касается литого корпуса для машины, имеющей вал, в частности для электрической машины, имеющей вал. Кроме того, изобретение касается машины, имеющей вал, в частности для электрической машины, имеющей вал, в частности электрической машины, имеющей вал, которая включает в себя литой корпус. Далее, изобретение касается способа изготовления литого корпуса, способа изготовления машины, имеющей вал, в частности электрической машины, имеющей вал, способа обслуживания машины, имеющей вал, в частности электрической машины, имеющей вал, а также применения дополнительного элемента жесткости для придания жесткости литому корпусу.
Такого рода литой корпус известен из WO 2014/075281 A1. В этой публикации литой корпус для больших электрических двигателей, имеющий усилительные компоненты, включает в себя два опорных участка и соединительный участок, который соединяет эти два опорных участка. Два опорных участка имеют по полости, в которой имеется вентиляционное отверстие. Два опорных участка и соединительный участок имеют проходы, которые соединены друг с другом. Усилительные компоненты, имеющие усилительные структуры, смонтированы в вентиляционных отверстиях. Например, с помощью смонтированных в вентиляционных отверстиях усилительных компонентов снижается вызываемая вибрациями деформация вентиляционных отверстий. Так значительно повышается прочность литого корпуса для больших электрических двигателей. С помощью усилительных компонентов, которые имеют усилительную структуру, получается литой корпус, имеющий относительно тонкие стенки и простую структуру, без снижения прочности. Это снижает расходы на материал и изготовление. В примерах осуществления WO 2014/075281 A1 описываются усилительные компоненты, которые имеют раму, смонтированную в вентиляционных отверстиях посредством винтового соединения, штифтового соединения, адгезионного соединения или горячей посадки. Рама задает рамное отверстие, которое разделено усилительной структурой на несколько отдельных отверстий. В примерах осуществления WO 2014/075281 A1 эти отдельные отверстия имеют многоугольную или треугольную форму.
Из EP 0751604 A2 известен статор для динамоэлектрической машины. Электрическая машина включает в себя также вращающуюся часть, при этом статор или, соответственно, неподвижная часть включает в себя следующее: пакет листов неподвижной части, сформированный из пакета шихтованных стальных листов, и корпус неподвижной части, заключающий в себе основной каркас и несколько осевых ребер, которые цилиндрически располагаются в основном каркасе так, что они проходят по существу параллельно оси вращения вращающейся части, в результате чего задается некоторое пространство. Основной каркас включает в себя, кроме того: стенку дна, которая имеет два радиальных конца и два осевых конца, две боковые стенки, которые выступают вверх от каждого из радиальных концов стенки дна, при этом каждая боковая стенка имеет два конца, и две соединительные стенки, которые выступают вверх от двух осевых концов стенки дна и соединяют друг с другом по два конца боковых стенок, при этом каждое осевое ребро имеет два противоположных конца, которые соединяются каждый с соответствующими соединительными стенками. Каждое осевое ребро имеет между концами промежуточный участок, при этом промежуточный участок по меньшей мере тех осевых ребер, которые не заключают между собой вертикально пакет стали неподвижной части, изолируется от боковых стенок.
В основе изобретения лежит задача внести в литой корпус для машины, в частности для электрической машины, технический вклад, который обеспечит адаптацию к механической нагрузке при эксплуатации машины, в частности электрической машины, возможную при оптимальных затратах и с высоким качеством.
Задача решается с помощью литого корпуса с признаками по п.1 формулы изобретения.
Предлагаемый изобретением литой корпус для машины, имеющей вал, в частности для электрической машины, имеющей вал,
- имеет в осевом направлении следующие друг за другом первую область, вторую область и третью область,
- при этом литой корпус включает в себя первый проход для вала и второй проход,
- при этом первый проход имеет первый литой край, а второй проход - второй литой край,
- при этом второй проход имеет элемент жесткости,
- при этом элемент жесткости проходит от первой соединительной точки со вторым литым краем к противоположной второй соединительной точке со вторым литым краем,
- при этом второй литой край в третьей соединительной точке имеет первое крепежное устройство, а в четвертой соединительной точке - второе крепежное устройство,
- при этом второй проход имеет отверстие в стенке литого корпуса,
- при этом проекция воображаемой соединительной линии между третьей соединительной точкой и четвертой соединительной точкой в отверстие пересекается с проекцией элемента жесткости в отверстие,
- при этом проекция воображаемой соединительной линии пересекается с проекцией элемента жесткости под острым углом и
- при этом дополнительный элемент жесткости проходит от третьей соединительной точки к четвертой соединительной точке, при этом дополнительный элемент (36) жесткости закреплен на первом крепежном устройстве и на втором крепежном устройстве.
Задача решается также с помощью машины, в частности электрической машины, с признаками по п.11 формулы изобретения. Предлагаемая изобретением машина, в частности предлагаемая изобретением электрическая машина, включает в себя предлагаемый изобретением литой корпус, при этом машина, в частности электрическая машина, включает в себя проходящий через первый проход вал, при этом на валу закреплен ротор, и во второй области литого корпуса зафиксирован статор для взаимодействия с ротором, при этом литой корпус включает в себя элемент жесткости, первое крепежное устройство и второе крепежное устройство.
Задача решается также с помощью способа изготовления предлагаемого изобретением литого корпуса с признаками по п.11 формулы изобретения. При предлагаемом изобретением способе изготовления предлагаемого изобретением литого корпуса изготавливается корпус, имеющий элемент жесткости, первое и второе крепежное устройство.
Задача решается также с помощью способа обслуживания с признаками по п.12 формулы изобретения. При предлагаемом изобретением способе обслуживания машины, имеющей вал, в частности электрической машины, имеющей вал, и предлагаемом изобретением литом корпусе дополнительный элемент жесткости крепится к первому и ко второму крепежному устройству или удаляется, при этом литой корпус включает в себя элемент жесткости, первое и второе крепежное устройство.
Далее, задача решается путем применения дополнительного элемента жесткости с признаками по п.14 формулы изобретения. При предлагаемом изобретением применении дополнительного элемента жесткости для придания жесткости предлагаемому изобретением литому корпусу, в частности литому корпусу предлагаемой изобретением машины, дополнительный элемент жесткости крепится к первому и ко второму крепежному устройству, при этом литой корпус включает в себя элемент жесткости, первое и второе крепежное устройство.
Задача в соответствии с изобретением предпочтительно решается таким образом, что литой корпус у машины, имеющей вал, в частности у электрической машины, имеющей вал, при эксплуатации в первом варианте установки может адаптированным образом выдерживать механическую нагрузку эксплуатации в этом первом варианте установки, предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством. Для этого литой корпус включает в себя первый проход, имеющий первый литой край, и второй проход, имеющий второй литой край, при этом второй проход имеет элемент жесткости, который проходит от первой соединительной точки со вторым литым краем к противоположной второй соединительной точке со вторым литым краем, при этом второй литой край в третьей соединительной точке имеет первое крепежное устройство, а в четвертой соединительной точке - второе крепежное устройство, второй проход имеет отверстие в стенке литого корпуса, и проекция воображаемой соединительной линии между третьей соединительной точкой и четвертой соединительной точкой в отверстие пересекается с проекцией элемента жесткости в отверстие. Предпочтительно при оптимальных затратах литой корпус, благодаря монтажу дополнительного элемента жесткости на первом и втором крепежном устройстве, может с высоким качеством, адаптированным образом выдерживать механическую нагрузку при эксплуатации машины, в частности электрической машины, во втором варианте установки. Предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством для какого-либо определенного места установки, имеющего свои краевые условия, может использоваться первый или второй вариант установки. Краевым условием может быть использование пространства в каком-либо определенном месте установки при оптимальных затратах.
При этом проекции осуществляются на воображаемую плоскость, краем которой является второй литой край. Проекция воображаемой соединительной линии и элемента жесткости осуществляется в направлении изнутри литого корпуса к отверстию на воображаемую плоскость.
Предпочтительно проекция воображаемой соединительной линии пересекается с проекцией элемента жесткости под острым углом. Так, предпочтительно при втором варианте установки может осуществляться распределение механической нагрузки на элемент жесткости и дополнительный элемент жесткости на предпочтительные компоненты силы, которые ставят более низкие механические требования к элементу жесткости и дополнительному элементу жесткости.
Предпочтительно литой корпус может иметь первую опорную поверхность для опирания литого корпуса во время эксплуатации машины, в частности эксплуатации электрической машины, в первом варианте установки, и вторую опорную поверхность для опирания литого корпуса во время эксплуатации машины, в частности эксплуатации электрической машины, во втором варианте установки. Так предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством, благодаря первой опорной поверхности и второй опорной поверхности на предлагаемом изобретением литом корпусе, этот литой корпус может применяться для первого варианта установки и для второго варианта установки.
Предлагаемая изобретением машина, в частности электрическая машина, имеет то дополнительное преимущество, что производительность компонентов предлагаемой изобретением машины, которые находятся внутри предлагаемого изобретением литого корпуса, в первом и во втором варианте установки может использоваться для отдачи или потребления энергии в почти одинаковом объеме. Предпочтительно для эксплуатации предлагаемой изобретением машины во втором варианте установки не должны ни существенно уменьшаться компоненты по своим размерам, ни ограничиваться отдача или потребление энергии предлагаемой изобретением машины во втором варианте установки из опасения повреждения литого корпуса или машины или во избежание нарушения правил техники безопасности.
При эксплуатации предлагаемой изобретением машины ротор приводится во вращение вокруг оси вращения, и на валу, на котором закреплен ротор, механическая энергия в виде вращательного движения может отдаваться механическому потребителю. При этом силы, возникающие вследствие взаимодействия статора с ротором, вызывают противодействующие силы в статоре, который зафиксирован в литом корпусе.
При эксплуатации предлагаемой изобретением машины к машине через вал может также подводиться механическая энергия, которая также вследствие взаимодействия статора с ротором вызывает соответствующие противодействующие силы на статоре.
Силы, возникающие вследствие взаимодействия, при эксплуатации предлагаемой изобретением машины приводят к механической нагрузке, которую, в соответствии с изобретением, предлагаемый изобретением литой корпус может выдерживать предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством.
У предлагаемой изобретением машины вал может быть оперт относительно предлагаемого изобретением литого корпуса с возможностью вращения вокруг оси вращения при помощи первого подшипникового устройства и при помощи второго подшипникового устройства.
Предлагаемый изобретением способ изготовления предлагаемого изобретением литого корпуса имеет то дополнительное преимущество, что предлагаемый изобретением литой корпус предпочтительно может изготавливаться при оптимальных затратах с высоким качеством предпочтительно большими объемами партий. Большие объемы партий складываются по меньшей мере из объемов партий для первого и второго варианта установки. Кроме того, предпочтительно только для одного варианта осуществления литого корпуса необходимы инструменты, например, формы для литья корпуса, которые могут использоваться как для первого, так и для второго варианта установки.
Предлагаемый изобретением способ изготовления машины, имеющей вал, в частности электрической машины, имеющей вал, имеет то дополнительное преимущество, что для первого и второго варианта установки предпочтительно может предоставляться один и тот же литой корпус. В высокой мере могут использоваться одинаковые компоненты. Так, предлагаемое изобретением изготовление предлагаемой изобретением машины, имеющей вал, в частности электрической машины, имеющей вал, возможно предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством, так как расходы на складирование находятся в меньшей зависимости от различной потребности в электрической машине в первом и во втором варианте установки. Кроме того, предлагаемое изобретением изготовление предлагаемой изобретением машины, имеющей вал, в частности предлагаемой изобретением электрической машины, имеющей вал, возможно предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством, так как расходы на складирование компонентов, вследствие низкой изменяемости компонентов, ниже, и также ниже опасность установки неправильного компонента.
При обслуживании машины, в частности электрической машины, работы на машине, в частности электрической машине, выполняются с интервалом времени после ее изготовления.
Предлагаемый изобретением способ обслуживания машины, имеющей вал, в частности электрической машины, имеющей вал, имеет то дополнительное преимущество, что имеющиеся предлагаемые изобретением литые корпуса или имеющиеся предлагаемые изобретением машины предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством могут адаптироваться к какому-либо варианту установки, когда они должны использоваться в ином варианте установки, чем было предусмотрено или имело место первоначально.
Предлагаемое изобретением применение дополнительного элемента жесткости имеет то дополнительное преимущество, что имеющийся предлагаемый изобретением литой корпус или имеющаяся предлагаемая изобретением машина, в частности электрическая машина, простым образом только с помощью элемента жесткости и надлежащих крепежных элементов предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством может адаптироваться к какому-либо варианту установки.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Так, предпочтителен один из вариантов осуществления предлагаемого изобретением литого корпуса, при котором элемент жесткости соединен с литым корпусом посредством материала. Так, предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством литой корпус и элемент жесткости могут отливаться как одно целое. Предпочтительно при этом при оптимальных затратах можно избежать выраженных кромок на элементе жесткости. Это предпочтительно приводит к высокому качеству, так как препятствие потоку охлаждающего средства, когда второй проход используется для охлаждения машины, в частности электрической машины, потоком охлаждающего средства, является незначительным. Предпочтительно элемент жесткости между первой и второй соединительной точкой может проходить не параллельно осевому направлению. Так, предпочтительно при эксплуатации предлагаемой изобретением машины, в частности, предлагаемой изобретением электрической машины, элемент жесткости может предпочтительно выдерживать нагрузку в первом и втором варианте установки. Так предпочтительно может достигаться, чтобы элемент жесткости при возникновении моментов вокруг оси вращения вала преимущественно подвергался нагрузке растяжения-сжатия вместо чистой нагрузки на сдвиг и, следовательно, уменьшенной нагрузке на изгиб.
Элемент жесткости может представлять собой укосину. Так, элемент жесткости может предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством изготавливаться с низким расходом материала и занимать небольшую площадь во втором проходе.
Элемент жесткости может находиться внутри литого корпуса внутри второго прохода и может быть удален от воображаемой линии в направлении отверстия второго прохода на литом корпусе. Предпочтительно при оптимальных затратах для предлагаемого изобретением изготовления и предлагаемого изобретением обслуживания отсутствует необходимость монтажа литого элемента жесткости, и он может предпочтительно при оптимальных затратах, занимая небольшую площадь, находиться внутри литого корпуса во втором проходе.
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением литого корпуса дополнительный элемент жесткости проходит от третьей к четвертой соединительной точке, при этом дополнительный элемент жесткости закреплен на первом и втором крепежном устройстве. Так дополнительный элемент жесткости может предпочтительно увеличивать торсионную жесткость предлагаемого изобретением литого корпуса для более высокой механической нагрузки. Предпочтительно дополнительный элемент жесткости может представлять собой укосину. Так дополнительный элемент жесткости может предпочтительно изготавливаться при оптимальных затратах с высоким качеством с низким расходом материала и находиться, занимая небольшую площадь, на предлагаемом изобретением литом корпусе.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением литого корпуса дополнительный элемент жесткости может быть зафиксирован с геометрическим замыканием на первом и втором крепежном устройстве. Предпочтительно так при оптимальных затратах с высоким качеством возможно наличие высокой торсионной жесткости при динамической нагрузке. Фиксация с геометрическим замыканием приводит к более низкому относительному смещению дополнительного элемента жесткости относительно первого или, соответственно, второго крепежного устройства при динамической нагрузке, чем, например, винтовое соединение. Предпочтительно дополнительный элемент жесткости может быть зафиксирован с геометрическим замыканием на первом и втором крепежном устройстве и быть закреплен там с помощью крепежных элементов. Так предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством возможно наличие устойчивого соединения между дополнительным элементом жесткости и первым или, соответственно, вторым крепежным устройством.
При другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением литого корпуса первое и второе крепежное устройство соединены с литым корпусом посредством материала. Так предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством литой корпус, элемент жесткости, первое и второе крепежное устройство могут отливаться как одно целое.
Первое и второе крепежное устройство может заканчиваться заподлицо с наружной поверхностью стенки литого корпуса. Так предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством на литом корпусе может иметься первое и второе крепежное устройство для возможной адаптации к механической нагрузке. Например, предлагаемое изобретением изготовление литого корпуса, имеющего первое и второе крепежное устройство, может осуществляться при оптимальных затратах с высоким качеством, и при предлагаемой изобретением машине, в частности электрической машине, предлагаемом изобретением способе обслуживания или предлагаемом изобретением применении дополнительного элемента жесткости этот дополнительный элемент жесткости может компактно и просто, предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством, крепиться или быть закреплен на первом и втором крепежном устройстве.
Литой корпус может иметь на первом и втором крепежном устройстве круглые выемки, которые служат для задания положения сверлений для крепления  дополнительного элемента жесткости. Так предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством может задаваться положение сверлений для крепления дополнительного элемента жесткости без необходимости сверлить их уже при предлагаемом изобретением изготовлении литого корпуса.
Первое и второе крепежное устройство могут иметь сверление, снабженное резьбой. Так, дополнительный элемент жесткости может крепиться предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством для адаптации к механической нагрузке литого корпуса.
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением литого корпуса второй элемент жесткости проходит от пятой соединительной точки со вторым литым краем к противоположной шестой соединительной точке со вторым литым краем, при этом второй литой край в седьмой соединительной точке имеет третье крепежное устройство, а в восьмой соединительной точке - четвертое крепежное устройство, при этом проекция второй воображаемой соединительной линии между седьмой и восьмой соединительной точкой в отверстие пересекается с проекцией второго элемента жесткости в отверстие, при этом элемент жесткости и вторая воображаемая соединительная линия ориентированы в близких друг к другу направлениях, и второй элемент жесткости и воображаемая соединительная линия ориентированы в близких друг к другу направлениях. Так предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством может достигаться высокая механическая нагрузка предлагаемого изобретением литого корпуса, в частности при эксплуатации во втором варианте установки, с низкой вероятностью повреждения литого корпуса. Проекции в этом предпочтительном варианте осуществления также осуществляются в направлении изнутри литого корпуса к отверстию на воображаемую плоскость.
Дополнительный элемент жесткости может предпочтительно иметь более высокую прочность, чем литой материал литого корпуса. Так, предпочтительно благодаря дополнительному элементу жесткости, имеющему направление, ориентированное близко ко второму элементу жесткости, вероятность механической перегрузки до разрушения второго элемента жесткости может быть очень мала. При предпочтительном распределении сил на дополнительный элемент жесткости и второй элемент жесткости предпочтительно при оптимальных затратах при повышенной механической нагрузке второго элемента жесткости дополнительный элемент жесткости воспринимает более высокую долю сил по сравнению с долей сил второго элемента жесткости. Это может предпочтительно осуществляться таким образом, что второй элемент жесткости испытывает более сильное растяжение или осаживание при воздействии сил, чем дополнительный элемент жесткости.
Кроме того, предпочтительно с помощью второго дополнительного элемента жесткости, который проходит от седьмой соединительной точки к восьмой соединительной точке и закреплен на третьем крепежном устройстве и на четвертом крепежном устройстве, предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством с помощью двух пересекающихся систем для второго варианта установки или, соответственно, с помощью первого и второго элемента жесткости для первого варианта установки может достигаться адаптированное равномерное распределение ввода механической нагрузки во второй литой край.
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением литого корпуса отверстие второго прохода на литом корпусе распространяется в осевом направлении преимущественно в пределах первой опорной поверхности. Так, предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством может достигаться механическая нагрузка в первом варианте установки с более низкой вероятностью повреждения предлагаемого изобретением литого корпуса, без необходимости дополнительного элемента жесткости.
Литой корпус может иметь первую опорную поверхность в первой области и дополнительную первую опорную поверхность в третьей области. Так, предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством при эксплуатации предлагаемой изобретением машины, в частности предлагаемой изобретением электрической машины, в первом варианте установки опирание в осевом направлении может осуществляться распределенным образом в первой области посредством первой опорной поверхности и в третьей области посредством дополнительной первой опорной поверхности.
На первой и второй опорной поверхности могут быть установлены опорные устройства для первого варианта установки. Так, предлагаемый изобретением литой корпус предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством может адаптироваться к какому-либо определенному месту установки.
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением литого корпуса отверстие второго прохода распространяется на литом корпусе в осевом направлении преимущественно между второй опорной поверхностью и второй областью. Так, вторая опорная поверхность может предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством использоваться с целью опирания для второго варианта установки.
Литой корпус может иметь только одну вторую опорную поверхность для опирания литого корпуса во время эксплуатации машины, в частности электрической машины, во втором варианте установки. Так, предлагаемый изобретением литой корпус во втором варианте установки при оптимальных затратах с высоким качеством может компактно опираться только на вторую опорную поверхность. Для этого предпочтительно на второй опорной поверхности может быть установлено опорное устройство для второго варианта установки. С помощью опорного устройства предпочтительно при оптимальных затратах возможна адаптация с высоким качеством к какому-либо определенному месту установки.
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением литого корпуса этот литой корпус имеет вторую опорную поверхность на осевой наружной поверхности осевой стенки литого корпуса. Так, предпочтительно при оптимальных затратах во втором варианте установки крепление с высоким качеством к ведомому устройству или, в режиме генератора, к ведущему устройству, может осуществляться компактно с низким расходом материала. Предпочтительно предлагаемый изобретением литой корпус, имеющий дополнительный элемент жесткости, может, к тому же, выдерживать механическую нагрузку при вертикальной ориентации вала с низкой вероятностью повреждения. Наименование «осевой» относится при этом к преимущественной ориентации нормальных векторов к осевой наружной поверхности, которая определяет их ориентацию. Осевая наружная поверхность имеет отверстие первого прохода для вала, который может распространяться через это отверстие в осевом направлении.
Предпочтительно при оптимальных затратах на второй опорной поверхности литого корпуса может быть установлено опорное устройство, имеющее фланец.
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением литого корпуса второй проход может находиться в первой области. Предпочтительно при оптимальных затратах при механической нагрузке в первом и втором варианте установки второй проход может распространяться в большом поперечном сечении к большому отверстию литого корпуса в первой области. Так, второй проход может предпочтительно использоваться для охлаждения машины, в частности электрической машины, для разных вариантов установки и осуществления предлагаемой изобретением машины, в частности предлагаемой изобретением электрической машины, с высоким качеством.
Третья область может иметь третий проход, имеющий отверстие на литом корпусе. Так предпочтительно при оптимальных затратах может предлагаться один из вариантов осуществления предлагаемой изобретением машины, в частности, предлагаемой изобретением электрической машины, при котором через отверстие второго прохода в предлагаемую изобретением машину, в частности предлагаемую изобретением электрическую машину может втекать охлаждающее средство, в частности воздух, может охлаждать вторую область, в частности статор и/или ротор, и может вытекать через отверстие третьего прохода. Предпочтительно при оптимальных затратах третий проход может адаптированным образом выдерживать механическую нагрузку при эксплуатации в первом или втором варианте установки предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством в соответствии с изобретением, будучи выполнен, как второй проход, с элементом жесткости и, в зависимости от варианта установки, с дополнительным элементом жесткости.
Литой корпус может иметь дополнительный проход во второй области, имеющей отверстие на литом корпусе. Так, предпочтительно при оптимальных затратах, может предоставляться второй вариант установки предлагаемой изобретением машины, в частности предлагаемой изобретением электрической машины, при котором через отверстие второго прохода и третьего прохода в предлагаемую изобретением машину, в частности предлагаемую изобретением электрическую машину может втекать охлаждающее средство, в частности воздух, может охлаждать вторую область, в частности статор и/или ротор, и может вытекать через отверстие дополнительного прохода. При этом предпочтительно при оптимальных затратах для возникающих механических нагрузок на отверстии третьего прохода могут быть закреплены укосины, чтобы литой корпус выдерживал механические нагрузки с высоким качеством. В одном из вариантов осуществления предлагаемой изобретением машины, в частности предлагаемой изобретением электрической машины, при котором охлаждающее средство втекает через отверстие второго прохода в литой корпус и через отверстие третьего прохода выходит из литого корпуса, отверстие третьего прохода может предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством закрываться панелью.
Предпочтительные варианты осуществления предлагаемых изобретением литых корпусов, предлагаемых изобретением машин, предлагаемых изобретением электрических машин, предлагаемых изобретением способа изготовления предлагаемого изобретением литого корпуса, машин или электрических машин, предлагаемые изобретением способы обслуживания машины, в частности электрической машины, а также предлагаемые изобретением применения дополнительного элемента жесткости получаются предпочтительно при комбинации некоторых или нескольких описанных признаков.
Описанные выше свойства, признаки и преимущества этого изобретения, а также способ их достижения становятся яснее и отчетливее понятны в контексте последующего описания примеров осуществления, которые поясняются подробнее с помощью фигур.
Показано:
фиг.1: один из примеров осуществления литого корпуса;
фиг.2: пример осуществления с фиг.1, имеющий дополнительный элемент жесткости, который проходит от третьей к четвертой соединительной точке;
фиг.3: другой пример осуществления литого корпуса;
фиг.4: продольное сечение одного из примеров осуществления машины во втором варианте осуществления, имеющей литой корпус по примеру осуществления в соответствии с фиг.3;
фиг.5: вид примера осуществления машины в соответствии с фиг.4, имеющей вертикально ориентируемый вал.
На фиг.1 показан один из примеров осуществления литого корпуса 100. Литой корпус 100 для машины 40, имеющей вал 2, в частности для электрической машины 40, имеющей вал 2, имеет в осевом направлении 101 следующие друг за другом первую область 31, вторую область 132 и третью область 33. Литой корпус 100 включает в себя первый проход 27 для вала 2 и второй проход 28, при этом первый проход 27 имеет первый литой край 37, а второй проход 28 - второй литой край 38. Второй проход 28 имеет элемент 34 жесткости, причем этот элемент жесткости проходит от первой соединительной точки 44 со вторым литым краем 38 к противоположной соединительной точке 45 со вторым литым краем 38. Второй литой край 38 имеет в третьей соединительной точке 46 первое крепежное устройство 51, а в четвертой соединительной точке 47 - второе крепежное устройство 52. Второй проход 28 имеет отверстие 17 в стенке 74 литого корпуса 100. В примере осуществления в соответствии с фиг.1 стенка 74 имеет наружную поверхность 35. Проекция воображаемой соединительной линии 53 между третьей соединительной точкой 46 и четвертой соединительной точкой 47 в отверстие 17 пересекается с проекцией элемента 34 жесткости в отверстие 17. Проекции осуществляются при этом на воображаемую плоскость, краем которой является второй литой край 38. Проекция воображаемой соединительной линии 53 и элемента 34 жесткости осуществляется в направлении 103 изнутри литого корпуса 100 к отверстию 17 на воображаемую плоскость. В примере осуществления фиг.1 направление 103 ориентировано перпендикулярно осевому направлению 101.
Элемент 34 жесткости соединен с литым корпусом 100 посредством материала. Литой корпус 100 по примеру осуществления фиг.1 отлит как одно целое. Литой корпус 100 имеет второй элемент 55 жесткости, который посредством материала соединен с литым корпусом 100. Элемент 34 жесткости и второй элемент 55 жесткости проходят во втором проходе 28 диагонально в направлении второй области 132 друг от друга. Так предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством в первом варианте установки литой корпус 100 может в одинаковой мере выдерживать механическую нагрузк, независимо от направления вращения вала вокруг осевого направления 101. Литой корпус 100 распространяется в осевом направлении 101 от первого осевого конца 66 литого корпуса 100 ко второму осевому концу 67 литого корпуса 100.
Элемент 34 жесткости и второй элемент 55 жесткости находятся внутри литого корпуса 100 внутри второго прохода 28 и в направлении 103 к отверстию 17 второго прохода 28 на литом корпусе 100 удалены от воображаемой соединительной линии 53 и второй воображаемой соединительной линии 63. Первое крепежное устройство 51 и второе крепежное устройство 52 соединены с литым корпусом 100 посредством материала. Первое крепежное устройство 51 и второе крепежное устройство 52 заканчиваются заподлицо с наружной поверхностью 35 литого корпуса 100. Второй элемент 55 жесткости проходит от пятой соединительной точки 48 со вторым литым краем 38 к противоположной шестой соединительной точке 49 со вторым литым краем 38, при этом второй литой край 38 в седьмой соединительной точке 56 имеет третье крепежное устройство 61, а в восьмой соединительной точке 57 - четвертое крепежное устройство 62. Проекция второй воображаемой линии 63 между седьмой соединительной точкой 56 и восьмой соединительной точкой 57 в отверстие 17 пересекается с проекцией второго элемента 55 жесткости в отверстие 17, при этом элемент 34 жесткости и вторая воображаемая соединительная линия 63 ориентированы в близких друг к другу направлениях, и второй элемент 55 жесткости и воображаемая соединительная линия 53 ориентированы в близких друг к другу направлениях. Проекции осуществляются здесь также в направлении 103 изнутри литого корпуса 100 к отверстию 17 на воображаемую плоскость. Отверстие 17 второго прохода 28 на литом корпусе 100 распространяется в осевом направлении 101 преимущественно в пределах первой опорной поверхности 42 литого корпуса 100.
Другими словами, когда проецируют отверстие 17 второго прохода 28 на первую опорную поверхность 42, то отверстие 17 второго прохода 28 пересекает поверхность из первой опорной поверхности 42, при этом опорная поверхность, в частности в направлении 102 перпендикулярно осевому направлению 101, не должна полностью распространяться от первого конца ко второму концу литого корпуса 100, а может быть прервана между ними. Так, один из примеров осуществления литого корпуса может иметь на первом конце 640 и на втором конце 64 по ножке, которая опирает литой корпус по всей длине отверстия 17 второго прохода 28 в осевом направлении 101 и образует, таким образом, первую опорную поверхность 42. Если отверстие 17 второго прохода 28 на литом корпусе 100 распространяется в осевом направлении 101 в пределах первой опорной поверхности 42 литого корпуса 100, по меньшей мере в осевом направлении 101 остается край первой опорной поверхности 42. Если отверстие 17 второго прохода 28 на литом корпусе 100 в осевом направлении 101 распространяется преимущественно в пределах первой опорной поверхности 42 литого корпуса 100, отверстие 17 распространяется в осевом направлении 101 с небольшой частью, выступающей в осевом направлении за первую опорную поверхность 42. При этом под «преимущественно» следует понимать, что выступающая в осевом направлении часть пренебрежимо мала по сравнению с протяженностью отверстия 17 в осевом направлении 101. Это тот случай, когда осевая выступающая часть не приводит к значительно более низкой механической нагрузочной способности литого корпуса 100 в его первом варианте установки, чем у почти одинаково выполненного литого корпуса 100 без осевой выступающей части. Отверстие 17 второго прохода 28 на литом корпусе 100 распространяется в осевом направлении преимущественно между второй опорной поверхностью 58 и второй областью 132. Второй проход 28 находится в первой области 31. Предпочтительно при оптимальных затратах при механической нагрузке в первом и втором варианте установки второй проход 28 распространяется в большом поперечном сечении к большому отверстию 17 литого корпуса 100 в первой области 31. Так, отверстие 17 второго прохода 28 может занимать почти всю область в направлении 102 между первым концом 640 и вторым концом 64 литого корпуса 100. Третья область 33 имеет третий проход 29, имеющий отверстие 17 на литом корпусе 100. Предпочтительно при оптимальных затратах третий проход 29 может адаптированным образом выдерживать механическую нагрузку при эксплуатации в первом или втором варианте установки с высоким качеством, в соответствии с изобретением, как второй проход 28.
На фиг.2 показан один из примеров осуществления с фиг.1, имеющий дополнительный элемент 36 жесткости, который проходит от третьей соединительной точки 46 к четвертой соединительной точке 47, причем этот дополнительный элемент 36 жесткости закреплен на первом и на втором крепежном устройстве 51 и 52. У литого корпуса 100, кроме того, второй дополнительный элемент 54 жесткости проходит от седьмой соединительной точки 56 к восьмой соединительной точке 57, причем этот второй дополнительный элемент 54 жесткости закреплен на третьем крепежном устройстве 61 и на четвертом крепежном устройстве 62. Дополнительный элемент 36 жесткости и второй дополнительный элемент 54 жесткости представляют собой отдельные стальные укосины, которые проходят диагонально между крепежными устройствами. Стальные укосины обладают более высокой прочностью, чем литой материал литого корпуса 100. Стальные укосины имеют предпочтительно сужение поперечного сечения вне своих крепежных областей. Крепежные области металлических/стальных укосин имеют сверления, которые обеспечивают возможность винтового соединения с первым, вторым, третьим и четвертым крепежным устройством. Дополнительно или альтернативно к винтовому соединению дополнительный элемент 36 жесткости и второй дополнительный элемент 54 жесткости могут быть зафиксированы с геометрическим замыканием на своих крепежных устройствах. Для этого могут быть предусмотрены сверления на крепежных устройствах 51, 52, 61, 62 и на дополнительном элементе 36 жесткости и втором дополнительном элементе 54 жесткости, в которые с геометрическим замыканием с посадкой вводятся штифты, служащие для фиксации с геометрическим замыканием дополнительного элемента 36 жесткости на первом крепежном устройстве и на втором крепежном устройстве 52. Это может аналогично выполняться для второго дополнительного элемента 54 жесткости на третьем крепежном устройстве 61 и на четвертом крепежном устройстве 62. Фиксация с геометрическим замыканием с помощью штифтов при динамической нагрузке приводит к меньшему относительному смещению дополнительного элемента 36 жесткости или, соответственно, второго дополнительного элемента 54 жесткости относительно крепежных устройств 51, 52, 61, 62, чем, например, при винтовом соединении, нагружаемом чисто на срез в отверстии.
На фиг.3 показан другой пример осуществления литого корпуса 1. Здесь многие признаки идентичны признакам в примере осуществления литого корпуса 100 на фиг.1 и фиг.2. Эти идентичные признаки уже раскрыты в рамках описания фиг.1 и фиг.2 и на фиг.2 не имеют или имеют такие же ссылочные обозначения. В отличие от примера осуществления фиг.1 и фиг.2 литой корпус 1 имеет дополнительный проход 30 во второй области 32, имеющей отверстие 18 на литом корпусе 1. При первом варианте осуществления предлагаемой изобретением машины, в частности, предлагаемой изобретением электрической машины, при котором поток охлаждающего средства, в частности воздух, втекает через отверстие 17 второго прохода 28 в литой корпус 1 и вытекает из литого корпуса 1 через отверстие 17 третьего прохода 29, отверстие 18 дополнительного прохода 30 закрыто панелью. При втором варианте осуществления предлагаемой изобретением машины, в частности, предлагаемой изобретением электрической машины, эта панель отсутствует, так что через отверстие 18 дополнительного прохода 30 охлаждающее средство, в частности воздух, может втекать в литой корпус 1 или вытекать. При втором варианте осуществления охлаждающее средство, в частности воздух, через отверстия 17 второго и третьего прохода 28, 29 может втекать в предлагаемую изобретением машину, в частности предлагаемую изобретением электрическую машину, может охлаждать вторую область и вытекать через отверстие 18 дополнительного прохода 30. Предпочтительно при оптимальных затратах литой корпус 1 для второго варианта установки может выдерживать возникающие механические нагрузки благодаря нескольким укосинам 50, которые расположены и закреплены в виде решетчатой структуры на отверстии 18 дополнительного прохода 30, с высоким качеством. Стальные укосины 50 закреплены винтами и штифтами на крепежных устройствах 39 литого края дополнительного прохода 30. Опорные устройства для первого варианта установки имеют на литом корпусе 1 выемки 233, снабженные проемами 234. При необходимости для какого-либо определенного места установки проемы 233 могут использоваться для винтов, чтобы литой корпус 1 был заданным образом оперт первой опорной поверхностью 142 и дополнительной первой опорной поверхностью 43 для эксплуатации в первом варианте установки. Для этого проемы 234 находятся в осевом направлении в пределах первой опорной поверхности 142 или, соответственно, дополнительной первой опорной поверхности 43.
На фиг.4 показано продольное сечение одного из примеров осуществления машины 40 во втором варианте осуществления, включающем в себя литой корпус 1 по примеру осуществления в соответствии с фиг.3. Машина 40 включает в себя литой корпус 1 и проходящий через первый проход 27 вал 2, при этом на валу 2 закреплен ротор 70, а во второй области 32 литого корпуса 1 зафиксирован статор 120 для взаимодействия с ротором 70, при этом литой корпус 1 закрывает элемент 34 жесткости (на фиг.4 вторым элементом 55 жесткости), включает в себя первое крепежное устройство 51 и второе крепежное устройство 52 (на фиг.4 первое крепежное устройство 51 и второе крепежное устройство 52 закрыто третьим крепежным устройством 61 или, соответственно, четвертым крепежным устройством 62).
При эксплуатации машины 40 ротор 70 приводится во вращение вокруг оси 4 вращения, которая распространяется в осевом направлении 101, и на валу 2, на котором закреплен ротор 70, механическая энергия в виде вращательного движения может отдаваться механическому потребителю. Возникающие при этом силы вызывают противодействующие силы в статоре 120, который зафиксирован во второй области 32. При эксплуатации машины 40 к машине 40 может также через вал 2 подводиться механическая энергия, которая также вызывает соответствующие противодействующие силы на статоре 120. У машины 40 вал 2 при помощи первого подшипникового устройства 50 может быть оперт в первом подшипниковом щите и при помощи второго подшипникового устройства 60 - во втором подшипниковом щите. Первое подшипниковое устройство 59 и второе подшипниковое устройство 60 могут для этого иметь по подшипнику, например, подшипнику качения. Первый подшипниковый щит закреплен винтами 65 на первом осевом конце 66 литого корпуса 1, а второй подшипниковый щит - на втором осевом конце 67 литого корпуса 1 и образуют часть торцевых поверхностей 4, которые частично закрывают первый проход 27 и соответствующий проход третьей области 33.
В частности, предпочтительно возможна адаптация электрической машины 40 к механической нагрузке при эксплуатации электрической машины 40 предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством. При эксплуатации электрической машины 40 в качестве генератора ротор 70 за счет механической энергии приводится во вращение вокруг оси 3 вращения, которая распространяется в осевом направлении 101. За счет магнитного взаимодействия между ротором 70 и статором 120 механическая энергия может преобразовываться в электрическую энергию. Электрическая энергия может отбираться для электрического потребителя на обмотке 14, которая закреплена на статоре 120. При эксплуатации предлагаемой изобретением электрической машины 40 в качестве двигателя через обмотку 14 подводится электрическая энергия, и за счет магнитного взаимодействия между статором 120 и ротором электрическая энергия преобразуется в механическую энергию. При этом ротор 70 приводится во вращении вокруг оси 3 вращения, и на валу 2 механическая энергия может отдаваться механическому потребителю в виде вращательного движения. Ротор 70 закреплен на валу 2 и имеет пакет 7 листов вращающейся части. Статор 120 имеет пакет 12 листов неподвижной части. Предпочтительно у предлагаемой изобретением электрической машины статор 120 во второй области 32 литого корпуса 1 может подвергаться предлагаемой изобретением адаптации к механической нагрузке в каком-либо варианте установки при эксплуатации электрической машины, при этом предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством фиксация статора 120 осуществляется без изменения или с небольшим изменением в свойствах статора 42, имеющих решающее значение для магнитного взаимодействия статора с ротором.
В отношении других признаков, например, конструкции, эксплуатации и направления охлаждающего воздуха, электрической машины 40 с фиг.4 и связанных с ними эффектов и преимуществ делается ссылка на содержание описания изобретения к патенту с номером EP 2301137 B1, содержание которого настоящим включается в эту заявку. Поставить в соответствие содержание текста и содержаний фиг.1-фиг.3 EP 2301137 B1 предлагаемой изобретением электрической машине 40 можно потому, что фиг.4 этого изобретения возникла из фиг.1 EP 2301137 B1. Литой корпус 1 в других примерах осуществления литого корпуса 1 или машины 40 может также иметь вторую область 32, имеющую сечение в соответствии с фиг.2 EP 2301137 B1. В EP 2301137 B1 ось 3 вращения называется осью 3 вала, вал 2 - валом 2 ротора, обмотка - обмоткой статора, а осевое направление 101 - осевым направлением.
Литой корпус 1 имеет вторую опорную поверхность 58 на осевой наружной поверхности 68 осевой стенки 75 литого корпуса 1. На этой опорной поверхности 58 установлено опорное устройство 69, имеющее фланец. В примере осуществления фиг.4 опорное устройство 69 дополнительно имеет функцию первого подшипникового щита. Опорное устройство 69 закреплено на осевой наружной поверхности 68 на первом осевом конце 66. В примере осуществления фиг.4 опорное устройство 68 закреплено на литом корпусе 1 винтами 65. На первом осевом конце 66 вал 3 имеет соединительное устройство 72, с помощью которого электрическая машина 40 может отдавать механическую энергию ведомому устройству или потреблять энергию от ведущего устройства. Для этого литой корпус 1 или, соответственно, электрическая машина 40 при эксплуатации электрической машины 40 во втором варианте установки может опираться посредством второй опорной поверхности 58. Так, предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством литой корпус 1 или, соответственно, электрическая машина 40 только посредством второй опорной поверхности 58 может опираться на ведомое или ведущее устройство при эксплуатации электрической машины 40. В примере осуществления в соответствии с фиг.4 опорное устройство 69 может скрепляться с электрической машиной 40 посредством винтов через сверления 71 на ведомом или ведущем устройстве. Альтернативно или дополнительно предпочтительно для определенных мест установки на втором осевом конце 67 литого корпуса 1 вместо второго подшипникового щита предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством может устанавливаться опорное устройство, которое обеспечивает возможность опирания литого корпуса 1 или, соответственно, электрической машины 40 во втором или каком-либо другом варианте установки.
На фиг.5 показан вид примера осуществления машины 40 в соответствии с фиг.4, имеющей вертикально ориентированный вал 2. Под «вертикально» здесь следует понимать, что вал 2, ось 3 вращения которого распространяется в осевом направлении 101, проходит по существу параллельно направлению 73 силы веса, которая действует на машину 40 в поле тяжести земли. Предлагаемая изобретением машина, в частности предлагаемая изобретением электрическая машина, предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством обладает возможностью вертикальной ориентации, что касается вала, когда при предлагаемом изобретением литом корпусе в предлагаемом изобретением литом корпусе встроен или, соответственно, закреплен дополнительный элемент 36 жесткости и/или второй дополнительный элемент 54 жесткости. Так, машина 40 в соответствии с фиг.5 может монтироваться во втором варианте установки, при котором вал ориентирован вертикально. Небольшие отклонения между направлением вертикально ориентированного вала и направлением 73 силы тяжести могут, например, быть результатом того, что центр тяжести машины 40 не лежит на оси 3 вращения. У электрической машины 40 в соответствии с фиг.5 это имеет место только в незначительной мере, так как предпочтительно при оптимальных затратах охлаждающая насадка 41 на электрической машине 40, которая имеет статор 120 с большой массой, имеет небольшую массу. Охлаждающая насадка 41 имеет направляющие устройства, которые направляют потоки охлаждающего средства из отверстий 17 второго прохода 28 и третьего прохода 29 и при необходимости, как в примере осуществления фиг.4, отверстия 18 дополнительного прохода 30, чтобы отводить охлаждающее средство из электрической машины 40, или подводить, или, соответственно, охлаждать посредством теплообменника.
Литой корпус 1 или, соответственно, машина 40 может также в первом варианте установки, включающем в себя горизонтально ориентированный вал, при эксплуатации машины 40 опираться посредством первой опорной поверхности 142 и дополнительной первой опорной поверхности 43. При первом варианте установки, включающем в себя по существу горизонтально ориентированный вал, сила веса действует в направлении, которое проходит по существу перпендикулярно оси 3 вращения. Чтобы установить машину 40 в соответствии с фиг.5, имеющую горизонтально ориентированный вал, на литом корпусе 1 к проемам 234 могут привертываться ножки. Так, опорное устройство 69 не мешает при установке электрической машины 40, имеющей горизонтально ориентированный вал 2. Альтернативно этому также предпочтительно при оптимальных затратах с высоким качеством соответствующие ножки могут быть прилиты к первой опорной поверхности 142 и к дополнительной первой опорной поверхности 43. Кроме того, альтернативно этому вместо опорного устройства 69 на литом корпусе 1 может быть закреплено опорное устройство, которое, независимо от первого подшипникового щита, может крепиться к первому осевому концу 66 машины 40.
В одном из примеров осуществления способа изготовления литого корпуса 1 литой корпус изготавливается литьем как одно целое с элементом 34 жесткости, вторым элементом 55 жесткости, первым крепежным устройством 51 и вторым крепежным устройством 52.
В одном из примеров осуществления способа изготовления машины 40, имеющей вал 2, в частности электрической машины 40, имеющей вал 2, для шага способа изготовления машины 40, в частности электрической машины 40, предоставляется литой корпус 1, который включает в себя элемент 34 жесткости, первое крепежное устройство 51 и второе крепежное устройство 52. В одном из шагов способа, в зависимости от поручения заказчика, исходя из желаемого заказчиком варианта установки, дополнительный элемент 36 жесткости и/или второй дополнительный элемент 54 жесткости может крепиться на литом корпусе 1 или исключаться.
В одном из примеров осуществления способа обслуживания машины 40, имеющей вал 2, в частности электрической машины 40, имеющей вал 2, в зависимости от потребности, на машине 40, в частности электрической машине 40, с интервалом времени после ее изготовления дополнительный элемент 36 жесткости и второй дополнительный элемент 54 жесткости крепятся на первом, втором или соответственно третьем и четвертом крепежном устройстве 51, 52, 61, 62 или удаляются.
В одном из примеров осуществления применения дополнительного элемента 36, 54 жесткости дополнительный элемент 36 жесткости и второй дополнительный элемент 54 жесткости крепятся на первом и втором или соответственно третьем и четвертом крепежном устройстве 51, 52, 61, 62.
Хотя изобретение было подробнее описано в деталях на предпочтительных примерах осуществления, оно не ограничено раскрытыми примерами. Специалистом могут быть выведены отсюда другие варианты без выхода из объема охраны изобретения.