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Ankerblechpaket für elektrische Kommutatormaschinen mit zwischen den
Wicklungsnuten liegenden uribewickelten Aussparungen Bei Kommutatormaschinen mit
einer ungeraden Nutenzahl ist festzustellen, däß ein Mangel an Symmetrie zwischen
den Polen und Ankerzähnen und ein Mangel an Symmetrie im Motorfeldstrom zu einem
nicht ausgeglichenen oszillierenden radialen Zug auf den Anker führen können, was
übermäßige Lagerabnutzung und ein unangenehmes Geräusch, insbesondere beim Anlassen
von belasteten Motoren, verursacht. Es hat sich herausgestellt, daß dieser Übelstand
bei einem zweipoligen Feld mit einem siebenzahnigen Anker, aber nicht mit einem
vierzehnzahnigen Anker entsteht. Im Hinblick auf leichte Herstellung, Wirtschaftlichkeit
und Größe kann die kleinere Anzahl an Zähnen erwünscht sein. Ziel der Erfindung
ist daher, die erwähnten Übelstände ohne Vergrößerung der Wicklungszahl zu beseitigen.
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Es ist bekannt, zur Kühlung eines Läufers von Drehfeldmaschinen zusätzliche
Belüftungsnuten vorzusehen oder den Läufer eines selbstanlaufenden Motors mit Zacken
zu versehen, um in Verbindung mit einer Hilfswicklung im Ständer einen synchronen
Lauf zu erreichen. Bei der zuletzt erwähnten Ausführung sind die Zacken weiter geöffnet
als die bewickelten Nuten, deren Anzahl geradzahlig ist.
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Ferner ist es bekannt, bei großen Elektromotoren zur Beseitigung von
Ständerschwingungen in Abhängigkeit von der Elastizität der Ständerkonstruktion
eine bestimmte Nutenanordnung vorzusehen, durch welche der gesamte Kraftfluß unverändert
bleibt, indem bei einer Zunahme des Kraftflusses auf der einen Seite eine entsprechende
Abnahme des Kraftflusses an einem diametral gegenüberliegenden Punkt vorgesehen
ist. Alle bekannten Ausführungen sind jedoch nicht geeignet, Verschiebungen des
Läufers gegenüber dem Ständer zu verhindern.
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Gemäß der Erfindung ist ein Ankerblechpaket für elektrische Kommutatormaschinen
mit einem oder mehreren Paaren von ausgeprägten Ständerpolen, deren Anker eine in
Nuten eingebettete Ankerwicklung und zwischen den Wicklungsnuten liegende uribewickelte
Aussparungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungerader Zahl der bewickelten
Nuten die wicklungsfreien Aussparungen so ausgebildet sind, daß der Unterschied
des magnetischen Leitwertes diametral gegenüberliegender Ankerabschnitte verringert
wird.
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Zweckmäßigerweise dienen als Aussparung offene Nuten, deren Umfangsbreite
an ihrer öffnung etwa gleich der Breite der Öffnung der bewickelten Nuten ist. Die
radiale Tiefe jeder uribewickelten Nut, welche geringer sein kann als die jeder
bewickelten Nut, übertrifft vorzugsweise ihre Umfangsbreite.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung hat jede unbewickelte Nut
eine enge Nutöffnung und einen breiteren Teil, z. B. von zylindrischer Form, auf
einem kleineren Radius. Bei Motoren, deren Nutenzahl nicht ein Vielfaches der Zahl
der Pole ist, ist jeder Ankerzahn mit einer oder mehr Nuten versehen, um ihn in
zwei oder mehr Segmente zu unterteilen, so daß die Gesamtzahl der Segmente ein Vielfaches
der Polzahl wird.
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Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen erläutert werden, in welchen Fig. 1 einen schematischen Aufriß
eines Polsystems und eines Ankers mit zwecks größerer Klarheit entfernten Ankerwicklungen
und Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der gleichen Teile mit gewissen zusätzlichen
Teilen darstellt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in ihrer Anwendung auf einen zweipoligen
Motor dargestellt, welcher ein Einspulen-Hufeisenerregersystem hat. Der Ständer
besitzt ein Blechpaket 1, eine Wicklung 2 auf einem das Joch des Blechpaketes umgebenden
isolierten Spulenkern 3 und Verbindungsleitungen 4.
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Der Anker besitzt Lamellen 6 auf einer Welle 7. Bei der besonderen
Konstruktion ist der Anker mit sieben Nuten 8 zur Aufnahme von Wicklungen ausgerüstet,
welche zwischen sich sieben Zähne 9 bis 15 stehen lassen.
Bei einem
solchen Motor sind die Feldpole selbst symmetrisch, besitzen aber ein asymmetrisches
Verhältnis zum Anker, weil die ungerade Anzahl der Nuten nicht ein Vielfaches der
Polzahl 2 ist. In der in Fig. 1 gezeigten Lage sind z. B. die Ankerzähne 14 und
15 völlig innerhalb des Bereichs des linken Pols, während der rechte Pol nur den
Ankerzahn 11 und je die Hälfte der Zähne 10 und 12 umfaßt. Hierdurch entsteht ein
einseitiger magnetischer Zug, der beim Lauf des Motors oszilliert. Es wurde z. B.
gefunden, daß ein Zweipolfeld mit z. B. einem siebenzahnigen Anker ein unangenehmes
Geräusch gibt und das Lager abnutzt, während bei einem vierzehnzahnigen Anker das
Geräusch sehr viel schwächer ist. Ein solches Geräusch entsteht unter allen Arbeitsbedingungen,
ist aber besonders bemerkbar, wenn der Motor unter Last anläuft.
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Um diesen Übelstand zu überwinden, wird nach der Erfindung jeder Zahn
des Ankers in der Mitte mit einer Aussparung, beim Ausführungsbeispiel mit einer
Nut 19, versehen, wodurch der erwähnte Übelstand beseitigt ist. Die Gestalt der
Nut kann verschieden sein. Im dargestellten Beispiel besteht sie aus einem im allgemeinen
zylindrischen Teil 20 mit einer Nutöffnung 21.
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Diese Gestalt hat auch den Vorteil, ein leichtes Ausbalancieren des
Motors zu erlauben, entweder durch Einsetzen zylindrischer Bleigewichte in die Teile
20 der Nuten oder durch Bohren des Nutenbodens oder durch Fräsen der Ränder der
Öffnungen 21.
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Die Größe der Nuten soll so sein, daß sie den Unterschied des magnetischen
Leitwertes diametral gegenüberliegender Ankerabschnitte verringert. Die Nuten können
flach sein, etwa von einem Drittel oder einem Viertel der Tiefe der Wicklungsnuten.
Es ist erwünscht, aber nicht wesentlich, daß die Umfangsbreite der Öffnung 21 jeder
Nut etwa die gleiche wie die der Öffnung jeder Wicklungsnut 8 ist. Jede der unbewickelten
Nuten 19 liegt halbwegs zwischen zwei bewickelten Nuten 8, d. h., sie liegt in der
Mitte des Ankerzahns.
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Somit wird durch Teilen jedes Ankerzahnes in zwei Teile die Gesamtzahl
der Halbzähne, das ist vierzehn, ein ganzes Vielfaches der Polzahl des Feldes, nämlich
zwei. Daher übergreift in der in Fig. 1 gezeigten Lage jedes Polstück vollständig
vier halbe Zähne, d. i. links zwei Hälften von Zahn 14 und zwei Hälften von Zahn
15 und rechts zwei Hälften von Zahn 11 und je eine Hälfte von Zahn 10 und 12. Außerdem
sind die Hälfte von Zahn 12 und zwei Hälften von Zahn 13 in der neutralen Zone an
einem Ende, während beide Hälften von Zahn 9 und eine Hälfte von Zahn 10 in der
neutralen Zone am anderen Ende sind, so daß in jeder neutralen Zone drei halbe Zähne
vorhanden sind. Dies ist ein im wesentlichen symmetrischer Zustand in bezug auf
die Feldstruktur, welcher eine wesentliche Symmetrie in bezug auf den seitlichen
Zug auf den Anker durch die Feldstruktur und im wesentlichen symmetrische Feldverzerrung
bei den abgeschrägten Spitzen 22 der Feldpole hervorruft. Fig. 2 zeigt in perspektivischer
Darstellung die Art, in welcher der Anker gewickelt ist. Ein Stromwender 24 mit
vierzehn Lamellen ist auf der Welle 7 mit einem Ventilator 25 angeordnet. Das andere
Ende des Ankers ist mit einer Isolierscheibe 26 versehen, welche mit den Wicklungsnuten
übereinstimmend geschlitzt ist.
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Nach Fig.2 können die Wicklungen für einen solchen Anker einen Wicklungsschritt
von vier Nuten besitzen, so daß eine Spule in die mit a in Fig. 1 bezeichneten Nuten,
die nächste Spule in das nächste solche Nutenpaar usw. gewickelt sein würde, his
jede Nut zwei Spulenseiten enthält, z. B. von zwei Spulen 28 und 29, was vierzehn
Spulseiten oder sieben Spulen im ganzen ausmacht.
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Es ist zu beachten, daß, während die Seiten dieser besonderen Spulen
links in Fig.2 in der gleichen Nut liegen, sie rechts in verschiedenen Nuten liegen.
Diese bekannte Anordnung vermeidet einen übermäßigen Auftrag der Wicklungsköpfe
an der Welle.