DE1090747B

DE1090747B - Anordnung der geteilten Pole eines Erregersystems fuer umlaufende elektrische Maschinen mit ausgepraegten Polen

Info

Publication number: DE1090747B
Application number: DEM34902A
Authority: DE
Original assignee: IAETABLISSEMENTS LABINALIA SA
Current assignee: IAETABLISSEMENTS LABINALIA SA
Priority date: 1956-08-22
Filing date: 1957-07-26
Publication date: 1960-10-13
Also published as: US2903610A

Description

Anordnung der geteilten Pole eines Erregersystems für umlaufende elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen Die Erfindung betrifft ein Erregersystem für umlaufende elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen, d. h: Maschinen, bei welchen die Spulen zur Erzeugung des induzierenden Flusses um Polkerne gewickelt sind, welche radial an einem Befestigungsgestell vorspringen. Die Erfindung betrifft ein derartiges Erregersystem, bei welchem jeder Polkern durch zwei Teilkerne gebildet wird, welche praktisch in magnetischer Hinsicht voneinander durch einen unmagnetischen radialen Raum isoliert sind, welcher sich wenigstens über den größten Teil der radialen Tiefe des Kerns erstreckt.
Zum Zwecke der Gewichtsersparnis und der Unterdrückung der Ankerrückwirkung ist bereits vorgeschlagen worden, bei den Erregersystemen mit ausgeprägten Polen für umlaufende elektrische Maschinen jeden Polkern aus zwei Teilkernen zu bilden, welche praktisch in magnetischer Hinsicht voneinander -durch einen radialen unmagnetischen Raum getrennt sind, wobei zwei aufeinanderfolgende Kernteile entgegengesetzter Polarität durch ein magnetisches Zwischenstück derart verbunden sind, daß die durch diese beiden Kernteile und das Zwischenstück gebildete Anordnung einen einzigen Block bildet, dessen Querschnitt im wesentlichen die Form eines Hufeisens hat.
Die übliche Herstellung dieser Blöcke aus einem einzigen Stück oder aus mehreren gleichen in der Längsrichtung nebeneinander angeordneten Stücken (bei geblätterten Polen) und die Anbringung der Erregerspulen auf derartigen Blöcken sind schwierige und kostspielige Vorgänge. Ferner müssen diese Blöcke zur genauen Festlegung ihrer gegenseitigen Lage an einem starren Gestell befestigt werden.
Es ist auch bekannt, jeweils die Teilkerne zweier benachbarter Pole entgegengesetzter Polarität zu einem einzigen Ganzen zusammenzufassen, das dann seinerseits an dem Befestigungsgestell angebracht ist. Diese bekannte Anordnung ist nicht nur umständlicher und kostspieliger, sondern sie erschwert auch die Herstellung. Zur Verbindung zwischen den Polstücken entgegengesetzter Polarität sind besondere Zwischenstücke notwendig. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß es- schwierig ist, Ungleichheiten in der Länge der Spulen auszugleichen. Wenn einmal die zwei Teilkerne umfassenden Kernstücke etwas weiter auseinandergesetzt bzw. näher aneinandergerückt worden sind, damit den Abmessungen einer der Spulen Rechnung getragen wird, besteht die Gefahr, daß dadurch den Abmessungen der benachbarten Spule nicht mehr Rechnung getragen werden kann und deren Sitz auf den Polstücken nicht mehr den Anforderungen entspricht. Die Nachteile der bekannten Einrichtungen werden bei einem Erregersystem für umlaufende elektrische Maschinen, deren Pole radial vorspringend auf einem Traggestell angebracht sind, wobei jeder Pol zwei von der gleichen Spule umschlungene Teilkerne umfaßt, welche in magnetischer Hinsicht praktisch durch einen unmagnetischen Raum vone'.nander getrennt sind, während zwei benachbarte Teilkerne in entgegengesetzter Polarität magnetisch miteinander verbunden sind, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß jeder Teilkern für sich unabhängig sowohl von dem zum gleichen Pol gehörenden Teilkern als auch von dem zum benachbarten Pol gehörenden Teilkern auf einem aus magnetischem Material bestehenden Teil des Traggestells angebracht ist, welch lezteres in an sich bekannter Weise zur Herstellung der magnetischen Trennung zwischen den Teilkernen des gleichen Pols mit unmagnetischem Material gefüllte Schlitze oder Fenster aufweist. Durch diese Ausbildung wird die Herstellung des Erregersystems wesentlich erleichtert.
Um die Ankerrückwirkung beträchtlich zu vermindern, ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bei einem Erregersystem, bei welchem in einem Gestell aus magnetischem Material ein Fenster aus nichtmagnetischem Material im Bereich des Raumes vorgesehen ist, der die beiden Kernteile eines Poles in magnetischer Hinsicht trennt, vorteilhaft, daß das Fenster eine größere Länge hat als die Teilkerne. Eine sehr einfache Herstellung des Erregersystems wird dadurch erzielt, daß das Gestell aus einem einzigen rohrartigen Körper besteht, in welchem die Fenster derart herausgeschnitten sind, daß die verbleibenden Brücken aus magnetischem Werkstoff an den Längsenden einen möglichst kleinen Querschnitt haben.
Das erfindungsgemäße Erregersystem läßt sich auch dadurch herstellen, daß das Gestell aus Stäben aus magnetischem Material aufgebaut ist, welche durch Zwischenstücke aus urimagnetischem Material miteinander verbunden sind. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, das Gestell aus einem Gerippe aus urimagnetischem Werkstoff mit darin eingelassenen Stäben aus magnetischem Werkstoff herzustellen. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich ein relativ einfacher Aufbau der Anordnung zusammen mit einer leichten Montagemöglichkeit. In fertigungstechnischer Hinsicht besonders vorteilhaft ist ein Erregersystem, bei welchem das urimagnetische Gestellgerippe in einer Gießform durch Spritzen oder Gießen hergestellt ist und die an ihren Rändern mit Vorsprüngen oder Vertiefungen versehenen magnetischen Stäbe in der urimagnetischen Masse des Gerippes vom Gießvorgang her verankert sind.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
Fig. 1 zeigt schaubildlich mit teilweise geschnittenen Spulen ein erfindungsgemäßes Erregersystem für eine Dynamomaschine; Fig. 2 zeigt schaubildlich eine andere Ausführungsform des Gestells des erfindungsgemäßen Erregersystems; Fig. 3 und 4 zeigen in einem Querschnitt längs der Linie III-III der Fig. 4 bzw. in einem Längsschnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Erregersystems; Fig.5 bis 8 zeigen schaubildlich weitere Ausführungsformen der Gestelle von erfindungsgemäßen Erregersystemen; Fig.9 bis 11 zeigen im Längsschnitt drei Ausführungseinzelheiten der in Fig. 7 und 8 dargestellten Gestelle; Fig. 12 und 13 zeigen schaubildlich bzw. im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Erregersystems; Fig. 14 und 15 zeigen schaubildlich zwei Ausführungsformen eines Teils des in Fig. 12 und 13 dargestellten Systems.
In den Zeichnungen bezeichnet 1 die verschiedenen Teilkerne eines jeden Pols, welche zweckmäßig in an sich bekannter Weise geblättert sind und hier unabhängig voneinander hergestellt werden.
Diese Teilkerne sind unmittelbar, z. B. mit Hilfe von Schrauben 2, an das Gerippe einen starren Käfig bildender Stäbe 3 aus einem magnetischen Werkstoff befestigt.
jeder Stab 3 hat die Form eines Prismas oder die Teilform eines Zylinders mit einer in der Längsrichtung verlaufenden, d. h. zu der Achse der Maschine parallelen Begrenzung, und seine Breite in der Umfangsrichtung ist vorzugsweise größer als seine Dicke in radialer Richtung. Die bevorzugte Form für den Querschnitt der Stäbe 3 ist ein Abschnitt eines Ringes.
An den beiden Enden in der Breitenrichtung dieser Stäbe springen radial nach innen zwei Teilkerne 1 entgegengesetzter Polarität vor.
Jeder Stab 3 ist von dem Nachbarstab durch ein Fenster 4 getrennt, welches einen urimagnetischen Zwischenraum zwischen diesen Stäben bildet, welcher den zwei Teilkerne ein und desselben Pols voneinander trennenden radialen urimagnetischen Raum 4a in radialer Richtung über diese Kerne hinaus verlängert.
Die Fenster 4 bieten insbesondere folgende Vorteile: sie verhindern, daß sich der störende Ankerrückwirkungsfluß über das Gestell schließt, wodurch dieser Fluß praktisch unterdrückt wird, sie gestatten die Verringerung des Gewichts des Gestells.
Außer durch die Fenster läßt sich der urimagnetische Zwischenraum auch durch feste urimagnetische Werkstoffe, wie rostfreier Stahl, Aluminium usw., herstellen.
Der Einbau so ausgebildeter Pole ist sehr einfach, was ein besonders wichtiger Vorteil der Erfindung ist. Es genügt nämlich, die Spulen 5 auf die beiden entsprechenden Teilkerne ein und desselben Pols, welche vollständig unabhängig voneinander sind, aufzuschieben und hierauf diese Kerne mittels der Schrauben 2 an den Stäben 3 des das Gestell bildenden Käfigs zu befestigen.
Nachstehend sind beispielshalber einige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Erregersystems angegeben.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird der gesamte Käfig durch einen einzigen rohrförmigen Block aus einem magnetischen Werkstoff gebildet, in welchem Längsfenster 4 insbesondere durch Fräsen oder Ausschneiden mit dem Schneidbrenner ausgespart sind, welche die Stäbe 3 begrenzen.
Offenbar kann der störende Ankerrückwirkungsfluß, welcher sich in einer Umfangsrichtung in jedem Pol von einem Polschuh bis zu dem entgegengesetzten Polschuh auszubilden sucht, sich hier nur über die »Brücken« 6 aus magnetischem Werkstoff schließen, welche die Fenster 4 an ihren Längsenden begrenzen, und deren einzige Aufgabe darin besteht, die Starrheit des gesamten Käfigs zu gewährleisten.
Der schädliche Einfluß dieser Brücken wird mÖglichst weitgehend z. B. dadurch verringert, daß ihre Längsabmessung in ihrer Mitte vorzugsweise stetig verringert wird, wie dies in Fig. 2 angegeben ist, in welcher die Fenster 4 ih Spitzbogen auslaufen.
Zu dem gleichen Zweck der Verringerung des Einflusses der Brücken 6 kann auch die Länge der Fenster gleich der der Teilkerne 1 oder sogar größer als diese gemacht werden (Fig. 3 und 4), wobei dann das Gestell in der Längsrichtung über diese Kerne und selbst über die Spulen 5 hinaus verlängert wird. Die an den Längsenden dieses Gestells angeordneten Brücken 6 befinden sich dann weitgehend außerhalb des Ankerrückwirkungsflusses, von dem nur ein vernachlässigbarer Teil sich über dieses Brücken schließen kann.
Eine noch vorteilhaftere Lösung zur Unterdrückung des Ankerrückwirkungsflusses besteht darin, die Stäbe 3 getrennt aus einem magnetischen Werkstoff herzustellen und sie durch Brücken 7 (Fig. 5) aus urimagnetischem Werkstoff zu verbinden.
Diese Brücken 7 können z. B. aus Metall bestehen, z. B. rostfreiem Stahl, welcher mit dem die Stäbe 3 bildenden weichen Stahl verschweißbar ist, so daß ihre Befestigung durch Schweißurig (Fig. 5), aber auch durch Schrauben (Fig.6) oder auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann.
Bei einer anderen Ausführungsform werden die Stäbe 3 des Käfigs unmittelbar an Endscheiben 8 (Fig. 7) befestigt, welch insbesondere die Lager für den Rotor der Maschine tragen.
Diese Scheiben können aus einem urimagnetischen Werkstoff sein; dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, insbesondere wenn sie mit die Fenster 4 in der Längsrichtung verlängernden Ausnehmungen 9 (Fig. 8) versehen sind.
Die Stäbe 3 werden vorzugsweise an den Scheiben 8 mit Hilfe von Längsschrauben 10 befestigt, wobei die gegenseitigen radialen Stellungen dieser Stäbe in Bezug auf diese Scheiben genau durch Anschläge bildende Auflageflächen bestimmt werden, welche in einander entsprechender Weise an diesen verschiedenen Teilen vorgesehen sind (Fig. 9, 10 und 11).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform (Fig.12 und 13) vierden die Stäbe 3 in ein Gestell. 11 aus unmagnetischem Werkstoff, z. B. Aluminium oder Aluminiumlegierung, bei der Herstellung dieses Gestells eingelassen, welches dann selbst gleichzeitig den unmagnetischen Zwischenraum 4, die Brücken 7 und sogar zweckmäßig eine der ein Lager bildenden Endscheibei 8 bildet (Fig. 13).
Dieses Gestell kann sogar mit beiden Endscheiben 8 des Käfigs hergestellt werden, indem zwei Teilkäfige entstehen, welche längs einer radialen Mittelebene der Maschine vereinigt werden können.
Damit die Stäbe 3 in das Gestell 11 fest eingelassen sind, so daß eine starre einen einzigen Block bildende Anordnung entsteht, werden an den Rändern der Stäbe 3 Vorsprünge oder Laschen 12 (Fig. 14) vorgesehen, welche von dem unmagnetischen Werkstoff des Gestells bei der Formung desselben eingehüllt werden, oder es werden in diesen Rändern Vertiefungen oder Nuten 13 (Fig. 15) gebildet, welche bei der Formung von diesem Werkstoff ausgefüllt werden.
An Stelle der die Fenster 4 ausfüllenden Luft einen festen unmagnetischen Werkstoff verwenden, trägt zur Verbesserung der Starrheit des gesamten Erregersystems bei.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Erregersystem für umlaufende elektrische Maschinen, deren Pole radial vorspringend auf einem Traggestell angebracht sind, wobei jeder Pol zwei von der gleichen Spule umschlungene Teilkerne umfaßt, welche in magnetischer Hinsicht praktisch durch einen unmagnetischen Raum voneinander isoliert sind, während zwei benachbarte Teilkerne entgegengesetzter Polarität magnetisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilkern für sich unabhängig sowohl vors dem zum gleichen Pol gehörenden Teilkern als auch von dem zum benachbarten Pol gehörenden Teilkern auf einem aus magnetischem Material bestehenden Teil des Traggestells angebracht ist, welch letzteres in an sich bekannter Weise zur Herstellung der magnetischen Trennung zwischen den Teilkernen des gleichen Pols mit unmagnetischem Material gefüllte Schlitze oder Fenster aufweist.
2. Erregersystem nach Anspruch 1, bei welchem in einem Gestell aus magnetischem Material ein Fenster aus nichtmagnetischem Material im Bereich des Raums vorgesehen ist; der die beiden Teilkerne eines Pols in magnetischer Hinsicht trennt, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster eine größere Länge hat als die Teilkerne.
3. Erregersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell aus einem einzigen rohrartigen Körper besteht, in welchem die Fenster derart herausgeschnitten sind, daß die verbleibenden Brücken aus magnetischem Werkstoff an den Längsenden einen möglichst kleinen Querschnitt haben (Fig. 1 und 2).
4. Erregersystem nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell aus Stäben (3) aus magnetischem Material aufgebaut ist, welche durch Zwischenstücke (7) aus unmagnetischem Material miteinander verbunden sind (Fig. 5).
5. Erregersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell aus einem Gerippe aus unmagnetischem Werkstoff mit darin eingelassenen Stäben (3) aus magnetischem Werkstoff besteht (Fig. 12).
6. Erregersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das u.nmagnetische Gestellgerippe in einer Gießform durch Spritzen oder Gießen hergestellt ist und die an ihren Rändern mit Vorsprüngen oder Vertiefungen versehenen magnetischen Stäbe in der unmagnetischen Masse des Gerippes vom Gießvorgang her verankert sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 450 295; schweizerische Patentschrift Nr. 112 082; britische Patentschrift Nr. 179 320; britische Patentschrift Nr. 5 602 aus dem Jahre 1906.