DE1267328B

DE1267328B - Medium frequency machine of the alternating pole type

Info

Publication number: DE1267328B
Application number: DE19601267328
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Julius Meyer; Dipl-Ing Tamas Szincsak
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-11-29
Filing date: 1960-11-29
Publication date: 1968-05-02

Description

Mittelfrequenzmaschine der Wechselpolbauart Die Erfindung bezieht sich auf eine Mittelfrequenzmaschine der Wechselpolbauart mit mindestens zwei konzentrisch zur Läuferachse angeordneten Erregerspulen und Läuferpolen, die eine U-Form bilden, und solchen, die T-förmig sind und die sich mit ihren Polbalken über die ganze Länge der Maschine erstrecken. Die Stromrichtungen in benachbarten Erregerspulen sind einander entgegengesetzt. Durch paarweise Anordnung der Erregerspulen und durch deren entgegengesetzte Durchflutung heben sich die magnetischen Flüsse in der Welle auf, so daß ein magnetischer Streufluß über Welle, Lager und Gehäuse vermieden wird.Medium frequency machine of the alternating pole type The invention relates on a medium frequency machine of the alternating pole type with at least two concentric Excitation coils and rotor poles arranged in relation to the rotor axis, which form a U-shape, and those that are T-shaped and with their pole bars extending over the entire length the machine. The current directions in neighboring excitation coils are opposite to each other. By arranging the excitation coils in pairs and by the opposite flow through which the magnetic fluxes in the wave are lifted so that a magnetic leakage flux through the shaft, bearings and housing is avoided.

Es ist eine Klauenpolmaschine bekannt, deren Läufer zwei axial aufeinanderfolgende Erregerspulen aufweist. Bei dieser Bauart werden die Läuferpole der einen Polart von zwei stirnseitig angeordneten Polscheiben mit nach innen, d. h. über die Erregerspulen greifenden Klauen gebildet, wobei die von beiden Stirnseiten über die Spulen greifenden Klauen in der Mitte durch einen Spalt getrennt sind. Die Pole der anderen Polart werden von einer in der Mitte der Maschine angeordneten Scheibe mit axial nach beiden Seiten sich erstreckenden Polbalken gebildet; ein Polbalken dieser Polart erstreckt sich also über die ganze wirksame Eisenlänge und hat im Längsschnitt eine T-förmige Gestalt.It is a claw pole machine is known, the rotor two axially successive Has excitation coils. With this type of construction, the rotor poles become one type of pole of two pole disks arranged at the end with inwards, d. H. via the excitation coils gripping claws formed, the gripping from both end faces over the coils Claws are separated in the middle by a gap. The poles of the other pole type are driven by a disc placed in the middle of the machine, axially facing both Sides formed extending pole beams; a pole bar of this type of pole extends So it extends over the entire effective length of the iron and has a T-shaped section in the longitudinal section Shape.

Die Polscheiben mit ihren ein- oder zweiseitig abstehenden Klauen sind fertigungstechnisch komplizierte Gebilde, die normalerweise jeweils nur als einheitliches Schmiedestück hergestellt werden und dabei einen großen fertigungstechnischen Aufwand erfordern. Die massiven Klauen dieser Maschine lassen ferner keinen Einbau geblechter Polschuhe zu, ohne solche Polschuhe entstehen jedoch bei Verwendung der Maschine als Mittelfrequenzmaschine erhebliche Wirbelstromverluste. Des weiteren ist bei einer solchen Maschine mit massiven Polen eine Verwendung von Dämpferwicklungen nicht möglich.The pole discs with their claws protruding on one or both sides are complex structures in terms of production technology, which are usually only available as uniform forging can be produced and thereby a large production engineering Require effort. Furthermore, the massive claws of this machine do not allow any installation bleached pole pieces too, without such pole pieces, however, arise when using the Machine as a medium-frequency machine, considerable eddy current losses. Further is a use of damper windings in such a machine with solid poles not possible.

Es ist ferner eine Maschine bekannt, bei der die Erregung nicht durch Spulen, sondern durch mehrere, axial aufeinanderfolgende, zur Maschinenachse ringförmig angeordnete Dauermagnete erfolgt. Die bei dieser Bauart vorgesehenen Pole sind ebenfalls in einer Scheibenbauart hergestellt, wobei eine Scheibe rechtwinklig abgebogene Polbalken aufweist und die Pole durch mehrere derartige, axial aufeinanderfolgende Scheiben gebildet werden; die rechtwinklig abgebogenen Polbalken d°r einen Polart sind dabei mit denen der anderen Polart ineinander verschachtelt. Abgesehen von der schon erwähnten aufwendigen Fertigung in Scheibenbauweise ist eine Scheibenbauart bei großen Maschinen meist nicht verwendbar.It is also known a machine in which the excitation does not occur Coils, but rather through several axially successive rings to the machine axis arranged permanent magnets takes place. The poles provided for this design are also manufactured in a disc design, with a disc bent at right angles Has pole bars and the poles by several such, axially successive Slices are formed; the right-angled bent pole bars d ° r a pole type are interleaved with those of the other pole type. Apart from the already mentioned complex manufacturing in disc design is a disc design Usually not usable with large machines.

Aufgabe gemäß der Erfindung ist, für eine anfangs genannte Mittelfrequenzmaschine eine im Hinblick auf die Beherrschung der Fliehkräfte zuverlässige, fertigungstechnisch einfache und wenig aufwendige Bauart für die Pole zu schaffen. Die Erfindung besteht bei der anfangs genannten Mittelfrequenzmaschine darin, daß die je für sich ein zusammenhängendes Stück bildenden Läuferpole einzeln mit dem magnetisch leitfähigen Läuferkörper verbunden sind. Damit ist die Vereinigung hintereinander angeordneter Klauenreihen zu einer mechanischen Einheit vollzogen. Diese Maßnahme ist zur Beherrschung der Fliehkräfte von größter Bedeutung. Die Läuferpole beider Polaritäten bestehen also aus einzelnen, sich über die ganze Eisenlänge der Maschine erstreckenden, durchgehenden Polbalken, die für sich über Polschenkel mechanisch und magnetisch mit dem Läuferkörper verbunden sind. Im Vergleich zu bekannten Bauarten ist die Bauart gemäß der Erfindung wenig aufwendig, es gibt bei der Herstellung nur zwei Sätze von Polbalken mit ihren Polschenkeln, die leicht gefertigt werden können. Alle Läuferpole sind einzelne Teile, die mit geeigneten Verbindungselementen an der Maschinenwelle oder am Läuferkörper befestigt werden können. Alle die gleichartigen Läuferpole lassen sich gemeinsam ohne besonderen fertigungstechnischen Aufwand durch spanabhebende Bearbeitung herstellen. Man kann z. B. von einem Material ausgehen, das die Dicke der Läuferpole hat. Mehrere Platten dieses Materials, die so breit sind wie die Länge der Polschenkel plus der Polbalkenhöhe, werden aufeinandergeschichtet, so daß alle Aussparungen für die Erregerspulen in einem Arbeitsgang durch Vorbohren und Aushobeln auf gängigen Werkzeugmaschinen hergestellt werden können. Außerdem kann bei diesem konstruktiven Aufbau der Läufer einer Mittelfrequenzmaschine beliebig lang gebaut werden.The object according to the invention is for a medium-frequency machine mentioned at the beginning a reliable, manufacturing technology with regard to the control of centrifugal forces to create simple and inexpensive construction for the poles. The invention exists with the medium-frequency machine mentioned at the beginning that each one for itself coherent piece forming rotor poles individually with the magnetically conductive Runner bodies are connected. Thus the union is arranged one behind the other Rows of claws completed into a mechanical unit. This measure is for mastery the centrifugal forces of the utmost importance. The rotor poles of both polarities exist that is, from individual, continuous blades extending over the entire length of the machine Pole bars, which are mechanically and magnetically connected to the rotor body via pole legs are connected. Compared to known types, the type is according to the invention not very complex, there are only two sets of pole bars with their production Pole legs that can be easily manufactured. All runner poles are individual Parts that are attached to the machine shaft or the rotor body with suitable connecting elements can be attached. All the identical rotor poles can be combined Manufacture by machining without any special manufacturing effort. You can z. B. start from a material that has the thickness of the rotor poles. Several Plates of this material as wide as the length of the pole legs plus the Pole beam height, are stacked on top of each other, so that all recesses for the excitation coils in one operation by pre-drilling and planing on common machine tools getting produced can. In addition, this can be constructive Structure of the rotor of a medium-frequency machine can be built as long as you like.

Vorzugsweise werden die Läuferpole durch formschlüssige Verbindungen mit geblechten Polschuhen verbunden, der Läufer ist ferner vorteilhaft mit einem an sich bekannten Dämpferkäfig versehen, der aus in den Polschuhen liegenden Dämpferstäben und aus an den Stirnflächen der Pole in Umfangsrichtung verlaufenden Dämpferringen besteht. Damit wird der Bildung von Wirbelströmen entgegengetreten. Vorzugsweise überbrücken die Polbalken mit den dazugehörigen Polschenkeln bei den Läuferpolen der einen Polarität vollständig jeweils zwei Erregerspulen, zwischen denen sich bei einem Läuferpol der anderen Polarität ein Polschenkel erstreckt. Die Baulänge und damit die Leistung der Maschine werden durch die Bauart gemäß der Erfindung nicht beschränkt. Für eine Maschine hoher Leistung wird eine entsprechend große Anzahl von Erregerspulen und eine dieser Spulenzahl angepaßte Polform und Pollänge vorgesehen.The rotor poles are preferably formed by positive connections connected with laminated pole pieces, the runner is also advantageous with a known damper cage provided, which consists of damper rods lying in the pole pieces and damper rings running in the circumferential direction on the end faces of the poles consists. This counteracts the formation of eddy currents. Preferably bridge the pole bars with the associated pole legs at the rotor poles of one polarity completely in each case two excitation coils, between which there are a pole leg extends at a rotor pole of the other polarity. The overall length and thus the performance of the machine are ensured by the design according to the invention not restricted. For a machine with high performance, a correspondingly large one becomes Number of excitation coils and a pole shape and pole length adapted to this number of coils intended.

Der Ständer der Maschine kann ein Blechpaket mit einer ein- oder mehrphasigen Wicklung oder mehrere voneinander unabhängige Blechpakete mit jeweils eigenen ein- oder mehrphasigen Ständerwicklungen enthalten. Ein Blechpaket kann dabei fest angeordnet sein, während die übrigen Blechpakete verdrehbar sein können. Es lassen sich durch eine solche Verdrehung die Leerlaufkennlinien der einzelnen Blechpakete miteinander in übereinstimmung bringen. Die einzelnen Ständerwicklungen lassen sich dann parallel oder in Reihe schalten.The stand of the machine can be a laminated core with a single or multi-phase Winding or several independent laminated cores each with their own or multi-phase stator windings. A laminated core can be arranged in a fixed manner while the rest of the laminated cores can be rotated. Let it go through such a twisting the idle characteristics of the individual laminations with each other bring in line. The individual stator windings can then be parallel or connect in series.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes gemäß der Erfindung dargestellt.In the drawing, an embodiment of the subject is shown in FIG of the invention shown.

F i g. 1 und 2 zeigen Längsschnitte durch Läuferpole einer Mittelfrequenzmaschine in verschiedenen Ebenen; F i g. 3 zeigt eine axiale Ansicht eines Läuferteils, während F i g. 4 Blechformen von Polschuhen zeigt; F i g. 5 und 6 zeigen Polformen eines Läufers mit mehreren Erregerspulen und F i g. 7 bis 11 Befestigungsarten für Polschenkel am Läuferkörper.F i g. 1 and 2 show longitudinal sections through rotor poles of a medium-frequency machine in different levels; F i g. 3 shows an axial view of a rotor part, while F i g. Figure 4 shows sheet metal shapes of pole pieces; F i g. 5 and 6 show pole shapes of a Runner with several excitation coils and F i g. 7 to 11 types of fastening for pole legs on the rotor body.

Gemäß F i g. 1 überbrückt ein Pol mit einem Polbalken 10 und zwei Polschenkeln 11 und 12 zwei Erregerspulen 13 und 14. Ein Polbalken 10 trägt einen geblechten Polschuh 15, der, wie die F i g. 4 a bis 4 e andeuten, mit bekannten Schwalbenschwänzen oder Hammerköpfen mit dem Polbalken 10 formschlüssig verbunden ist. Die Polschuhe weisen in der Nähe ihres äußeren Umfanges Längsbohrungen 16 für Stäbe eines Dämpferkäfigs auf, die in bekannter Weise mit Dämpferringen 17 elektrisch leitend verbunden sind. Stirnseitig vorgesehene unmagnetische Endplatten 18 sind durch Schrauben 20 mit den Polen verbunden, sie können auch auf dem Läuferkörper bzw. auf der Welle 19 aufgeschrumpft sein. Die geblechten Polschuhe 15 lassen sich durch Bolzen 21 in Längsbohrungen 22 fest zusammenpressen. Mit 34 ist ein Ständerblechpaket bezeichnet.According to FIG. 1 bridges a pole with a pole bar 10 and two pole legs 11 and 12, two excitation coils 13 and 14. A pole bar 10 carries a laminated pole shoe 15 which, as shown in FIG. 4 a to 4 e indicate, with known dovetails or hammer heads with the pole bar 10 is positively connected. In the vicinity of their outer circumference, the pole shoes have longitudinal bores 16 for rods of a damper cage, which are electrically conductively connected to damper rings 17 in a known manner. Non-magnetic end plates 18 provided on the end face are connected to the poles by screws 20; they can also be shrunk onto the rotor body or onto the shaft 19. The laminated pole shoes 15 can be firmly pressed together by bolts 21 in longitudinal bores 22. With a stator core is referred to.

Zwischen den Erregerspulen 13 und 14, die parallel oder in Reihe geschaltet sein können und die von dem in F i g. 1 im Schnitt gezeichneten Polbalken i 10 und den Polschenkeln 11 und 12 überbrückt werden, erstreckt sich bei dem benachbarten Pol anderer Polarität ein Polschenkel 24. Die F i g. 2 zeigt diesen aus dem Polbalken 23 und dem Polschenkel 24 bestehenden Pol der anderen Polarität. Durchbrüche 25 in den Endplatten 18 dienen zur Belüftung der Erregerspulen 13 und 14.Between the excitation coils 13 and 14, which are connected in parallel or in series can be and that of the in F i g. 1 in section drawn pole bars i 10 and the pole legs 11 and 12 are bridged, extends at the adjacent Pole of different polarity a pole leg 24. The F i g. 2 shows this from the pole bar 23 and the pole leg 24 existing pole of the other polarity. Breakthroughs 25 in the end plates 18 are used to ventilate the excitation coils 13 and 14.

In den F i g. 5 und 6 sind zwei Pole unterschiedlicher Polarität eines Läufers mit mehreren Erregerspulen schematisch dargestellt. Zwischen den Erregerspulen 26, 27 und 28, 29, die bei dem Pol nach F i g. 5 jeweils vom durchgehenden Polbalken und von zwei Polschenkeln überbrückt werden, erstreckt sich bei dem Pol nach F i g. 6 jeweils ein Polschenkel. Die Erregerspulen 27, 28 und 29, 30, zwischen denen sich in F i g. 5 ein Polschenkel erstreckt, werden in F i g. 6 jeweils von zwei Polschenkeln und dem durchgehenden Polbalken überbrückt. Die F i g. 6 deutet weiterhin an, daß ein geblechter Polschuh keine unabdingbare Forderung bei einer Mittelfrequenzmaschine gemäß der Erfindung ist. Die F i g. 3 zeigt den Teil eines Läufers in axialer Ansicht. Die Ziffern 31 und 32 bezeichnen aus Dämpferplatten bestehende Randstäbe, die längs der Polschuhe die hier nicht gezeichneten Endringe des Dämpferkäfigs miteinander verbinden. Die Schwalbenschwanzbefestigungen der Polschuhe 15 gemäß den Schnitten I-I und II-II sind in der F i g. 1 der Deutlichkeit halber in der linken und rechten Hälfte noch einmal im Längsschnitt dargestellt.In the F i g. 5 and 6 two poles of different polarity of a rotor with several excitation coils are shown schematically. Between the excitation coils 26, 27 and 28, 29, which at the pole according to FIG. 5 are each bridged by the continuous pole bar and by two pole legs, extends at the pole according to FIG. 6 each have a pole leg. The excitation coils 27, 28 and 29, 30, between which in FIG. 5 extends a pole leg, are shown in FIG. 6 bridged by two pole legs and the continuous pole bar. The F i g. 6 further indicates that a laminated pole piece is not an indispensable requirement in a medium-frequency machine according to the invention. The F i g. 3 shows part of a rotor in an axial view. The numbers 31 and 32 denote edge bars consisting of damper plates which connect the end rings of the damper cage, not shown here, to one another along the pole shoes. The dovetail fastenings of the pole shoes 15 according to Sections II and II-II are shown in FIG. 1 again shown in longitudinal section in the left and right halves for the sake of clarity.

Für die Befestigung der Läuferpole am Läuferkörper sieht die Erfindung ebenfalls mehrere Möglichkeiten vor. Nach den F i g. 1, 2, 5 und 6 liegen die Polschenkel 11, 12, 24 in axial nebeneinanderliegenden Ringnuten des Läuferkörpers 19 und sind dabei durch Bolzen 33 gehalten. Nach F i g. 7 können die Polschenkel auch kammartig ausgebildet sein und in entsprechende Ringnuten des Läuferkörpers 19 hineinragen. Anlehnend an von Turbinenschaufeln bekannte Befestigungsarten deuten die F i g. 8 bis 11 unterschiedliche Schwalbenschwanz- oder Hammerkopfverbindungen zwischen Polschenkel und Läuferkörper an.The invention also provides several options for attaching the rotor poles to the rotor body. According to the F i g. 1, 2, 5 and 6, the pole legs 11, 12, 24 lie in axially adjacent annular grooves of the rotor body 19 and are held in place by bolts 33. According to FIG. 7, the pole legs can also be designed like a comb and protrude into corresponding annular grooves of the rotor body 19. Based on types of fastening known from turbine blades, FIGS. 8 to 11 different dovetail or hammer head connections between pole legs and rotor body.

Claims

Claims: 1. Medium frequency machine of the alternating pole type with at least two excitation coils and rotor poles arranged concentrically to the rotor axis, which form a U-shape, and those which are T-shaped and which extend with their pole bars Extending over the entire length of the machine, characterized in that the each for itself a coherent piece forming rotor poles (10,11; 23, 24) individually are connected to the magnetically conductive rotor body (19).

2. Medium-frequency machine according to claim 1, characterized in that the pole bars (10) with the associated pole legs (11) at the rotor poles of one polarity each have two excitation coils (13, 14), between which a pole leg ( 24) extends, bridging completely.

3. Medium frequency machine after one of the preceding claims, characterized in that the rotor poles by positive connections with laminated pole pieces (15) are connected.

4. Medium frequency machine according to one of the preceding claims, characterized in that on the end faces the rotor poles are annular End plates (18) made of non-magnetizable Material are provided, the openings (25) for the ventilation of the excitation coils (13,14) included.

5. Medium frequency machine according to one of the preceding claims, characterized in that the pole legs (11, 12) extend in the circumferential direction Grooves of the rotor body (19) engage in which they are secured by axially extending bolts (33) are held.

6. Medium frequency machine according to one of the preceding claims, characterized in that the pole legs (11,12) are dovetail-shaped or have like projections or recesses that are designed with accordingly Grooves or elevations of the rotor body are in positive engagement.

7. Medium frequency machine according to one of the preceding claims, characterized in that the runner is provided with a known damper cage, which is made in the pole shoes (15) lying damper rods and on the end faces of the poles in the circumferential direction extending damper rings (17). B.

Medium frequency machine according to one of the preceding claims, characterized in that the damper rings (17) also by edge bars which run along the pole pieces and are designed as damper plates (31, 32) are connected to each other.

9. Medium-frequency machine according to one of the preceding claims, characterized in that the stator contains a plurality of laminated cores each with their own complete stator windings and that the laminated cores can be rotated individually with respect to a stationary laminated core. Documents considered: German Patent No. 694 262; British Patent Nos. 661569, 625 536; French patents nos. 1179 576, 1198011.