DE1808577A1 - Stator fuer einen Stossstrom-Wechselstromgenerator - Google Patents

Description

• Stator für einen Stoßstrom-Wechselstromgenerator Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für einen Stoßstrom-Wechselstromgenerator mit einem Magnetkern der einen Stapel aus dünnen Magnetblechen enthalt.
• Es sind Wechselstromgeneratoren spezieller Bauart bekannt, die sehr hohe Kurzschlußströme aushalten könnten und dazu dienen Ströme kurzer Dauer und hoher .Stromstarke zu erzeugen, wie sie z.B. für die Prüfung der Abschaltleistung von Schaltern oder für die Erzeugung starker magnetischer Felder bei gewissen physikalischen Experimenten benötigt werden.
• Solche Wechselstromgeneratoren, die als Kurzschluß-oder Stoßstromgeneratoren bezeichnet werden, brauchen nicht dauernd sondern nur intermittierend zu arbeiten. Sie können daher im Vergleich zu elektrischen Maschinen, die die Gleiche Leistung im Dauerbetrieb abgeben müssen, wesentlich schwächer dimensioniert werden. Insbesondere kann man mit einer höheren Induktion im Magnetkreis und mit höherer Stromdichte in den Wicklungen arbeiten, da die magnetischen und elektrischen Verluste nur während eines Bruchteiles einer Sekunde bei der Stromentnahme auftreten und die jeweilige Erwärmung in ihrem Augenblickswert durch die Wärmekapazität des jeweiligen Materials und im Mittelwert durch die Möglichkeit einer Kühlung der Maschine zwischen den einzelnen Versuchen bestimmt werden.
• Die Erhöhung der elektromagnetischen Beanspruchung der Ilaschine ist jedoch von einer Vergrößerung der mecnanischen Beanspruchungen vor und während der Stromentnahme begleitet. Vor der Stromentnahme liegt die Energie des Stromimpulses, nämlich als kinetische Energie es Rotors des Generators vor und die sich aus der Zentrifugalkraft ergebenden Beanspruchungen sind für einen bestimmten Betrag dieser Energie umso größer, je kleiner der Rotor und je größer dessen Drehzahl sind. Außerdem wachsen die im Augenblick der Stromentnahme auStretenden magnetischen Kräfte, die durch den Stromfluß erzeugt werden, umgekehrt proportional zum Volurnen der aktiven Teil. Diese magnetischen Kräfte wirken auf zweierlei Weise auf den Stator des Generators: Erstens tritt ein von der anfänglichen Winkelstellung des Rotors abhängiges veränderliches Umkehrdrehmoment auf dessen zeitlicher Verlauf von der Ärt der Stromentnahme abhängt also z.B. ob ein zweiphasiger, dreiphasiger, symmetrischer oder asymmetrischer Kurzschluß vorliegt. Zweitens tritt eine Verforinungskraft auf die sich auf die @ohrung des Stators auswirkt und dazu strebt diesen elliptisch zu verformen. Diese Verformungskraft ist auf die gegenseitige Abstoßung von Rotorstrom und Statorstronl zurückzuführen und lCuft mit der Drchzahl des Rotors um. Sie hat ihr Maximum auf der Höhe der Induktionsspulen, fällt beidseits der Spulenachse mit dem Quadrat des Sinus des Drehwinkels ab und wird in der Achse der Pole zu kill.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Stator für einen Stoßstromgenerator anzugeben, der sowohl hinsichtlich des rückwirkenden Drehmoments als auch der Verformungsbeanspruchungen sehr hohen Kurzschlußbelastungen zu widerstehen vermag.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Stoßstromgenerator der eingangs genannten Art dadurch gelöst -daß der Magnetkern aus mehreren, gleichmäßig über die Länge des Stators verteilten Magnetblechpaketen besteht, die durch dicke, feste Versteifungsplatten getrennt und abgestützt sind, welche das gleiche Innenprofil wie die Magnetbleche aufweisen und fest mit diesen verbunden sind.
• Die dünnen Magnetbleche und die massiven Zwischen-oder Versteifungsplatten können untereinander entweder durch Kleben oder durch Zusammenpressen unter sehr starkem Druck verbunden werden.
• Der Stator gemäß der Erfindung weist eine Anzahl von wesentlichen Vorteilen auf: Die vom rückwirkenden Drehmoment herrührenden Kräfte werden durch die in Magnetkern vorgesehene und mit ihr fest verbundenen Versteifungsplatten direkt auf ein massives erst oder das fundament übertragen. Durch eine grö-@ere Ausladung als normal können die Beanspruchungen an den Be festigungsbolzen verringert werden. Der Magnetkern kann außerdem viel höheren magnetischen kräften standhalten die auf die -Bleche eirn-irken und diese oval zu verformen bzw. zu knicken streben (lie bleche können sich dabei wie die Blitter eines tuches unter cier Wirkung einer Kraft, die parallel zur Blätteranordnung; einwirkt werfen) als der Kern eines normalen Generators, da das Blechpaket in Abschnitte begrenzter Länge unterteilt ist und diese durch die fest mit ihnen verbundenen Versteifungsplatten versteift sind. Durch die Erfindung wird also eine Statorkonstruktion angegeben, deren Gerüst in den Magnetkern einbezogen ist. so daß sogar mit geringerem Materialgevicht eine höhere Festigkeit erreicht wird als mit den bekannten Konstruktionen.
• )ie erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, es zeigen.
• Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Staters för einen Stoßstrom-Generator gemäß einem Ausfährungsbeizpiel der Erfindung; Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Magnetblechpaket des @tators@ Fig. 3 eine Draufsicht einer Versteifungsplatte des Stators, und Fig. 4 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform einer Versteifungsplatte des Stators.
• Der in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Stator für einen Stoßstrom-Wechselstromgenerator enthält mehrere Pakete 1 aus dünnen Magnetblechen, die zwischen massiven Versteifungsplatten 2 angeordnet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform des Stators sind vier Magnetblechpakete zwischen fünf Versteifungsplatten 2 angeordnet, von denen zwei als Endplatten dienen. Selbstverständlich könnte auch eine größere oder kleinere Anzahl von Blechpaketen und Versteifungsplatten verwendet werden.
• Die Magnetblechpakete 1 und die Versteifungsplatten 2 können entweder durch Kleben oder, wie dargestellt durch axial verlaufende Spannbolzen 3, die von der i4agnetkernanordnung isoliert sind und alle Blechpakete und Versteifungsplatten durch setzen, verbunden sein. Die Spannbolzen eisen am einen Ende jeweils einen Kopf 4 auf, der sich über eine zur Verteilung des Druckes dienende Unterlegscheibe 5 auf die eine Endplatte abstützt während das andere Ende des Bolzens mit einem Gewinde versehen ist, auf das eine mit einer Unterlegscheibe 7 versehene Spannmutter 6 aufgeschraubt ist.
• Wie Fig. 2 zeigt, besteht jedes dünne Magnetblech der Stapel 1 wrzugsweise aus vier einen Ring bildenden aneinandergrenzenden Sektoren la, lb, lc und ld, die jeweils einen viertel Kreis einnehmen. Die Sektoren der Magnetbleche sind vorzugsweise jeweils so angeordnet, daß die Stoßstellen 8 zwischen den Sektoren la bis ld jedes Bleches im wesentlichen in der Mitte der Sektoren der beiden benachbarten Bleche liegen.
• Jedes Magnetblech weist innen Stuten 9 auf, deren Abstände von der Wicklung abhängen. Entsprechende Nuten aller Bleche des montierten Stators fluchten miteinander. Die Sektoren la bis ld eisen außerdem jeweils zwei Löcher 11 für die Spannbolzen 7 auf.
• Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebene Ausbildung der Magnetbleche beschränkt. Diese könnten insbesondere aus einem einzigen Stanzteil bestehen, wobei man dann gegebenenfalls mit weniger als acht Spannbolzen 3 auskommen kann.
• In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Versteifungsplatte 2 dargestellt. Diese relativ dicke und massive Versteifungsplatte hat eine im wesentlichen ringförmige Gestalt wie die dünnen Magnetbieche, ihr Außendurchmesser kann jedoch größer sein als das der Magnetbleche, so daß die Platte außen über den Blechstapel vorsteht. Am Innenrand weist die Versteifungspratte 2 in regelmäßigen Abständen gluten 12 auf, die bei montiertem Stator mit den Nuten 9 der Magnetbleche fluchten.
• Die Versteifungsplatte 2 weist ferner acht gleichmäßig um die Achse verteilte Löcher 13 für die Spannbolzen 3 auf.
• Der mittlere Teil der Versteifungsplatte 2 ist seitlich durch zwei Befestigungsschenkel 14 und 15 verlängert, die symmetrisch zu einer senkrechten Achse Y-Y' liegen, welche durch die Achse des Stators verläuft. Die Befestigungsschenkel 14, 15 sind mit entsprechenden Befestigungs-Längsplatten 16 und 17 versehen. Die Versteifungsplatten 2 dienen also als Trägergestell oder Gerüst des Stators.
• Die Versteifungsplatte 2 weist ferner Ausnehmungen 16 auf, die teilweise am Außenrand der Platte und teilweise in der Platte selbst in dem Bereich, an dem die Schenkel 14 und 15 ansetzen, angeordnet sind. Diese Ausnehmungen 18 dienen zur Aufnahme von Verbindungsstangen, die die verschiedenen Versteifungsplatten 2 miteinander verbinden, um eine Konstruktion großer axialer Festigkeit zu erreichen.
• Bei der in Fig. 4 dargestellten abgewandelten Ausführungsform weist die Versteifungsplatte 2 vier Schenkel auf, nämlich die beiden unteren Befestigungsschenkel 14 und 15 sowie zwei ober-e Befestigungsschenkel 19 und 21, die zur senkrechten Ebene Y-Y' und zur waagerechten Ebene X,X' paarweise symmetrisch sind. Die Befestigungsschenkel sind mit Längsplatten 16, 17 bzw. 19 und 21 verbunden.
• Die in den Ausnehmungen 18 der Versteifungsplatten angeordneten Verbindungsstangen können auch in die Magnetbleche der Pakete 1 eingelassen sein, um die Übertragung des Drehmomentes zu verbessern.

Claims (7)

1. Patentansprüche 1. Stator fÜr einen Stoßstrom -Wechselstromgenerator mit einem Magnetkern, der einen Stapel aus dünnen Magnetblechen enthält, d a d u r c h K e k e n n z e i c h -n e t, daß der Magnetkern aus mehreren, gleichmäßig über die Länge des Stator verteilten Magnetblechpaketen (1) besteht die durch dicke, feste Versteifungsplatten (2) getrennt und abgestützt sind welche das gleiche Innenprofil wie die Magnetbleche aufweisen und fest mit diesen verbunden sind.
2. 2. Stator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß jede Versteifungsplatte (2) aus einem einzigen Stück, insbesondere einem Stanzteil, besteht.
3. 3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k c n n z e i c h n e tj daß die Versteifungsplatten (2) einen größeren Außendurchmesser als die Magnetbleche (1) haben, nach außen über letztere hinausragen und als Trägergestell dienen.
4. 4. Stator nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jede Versteifungsplatte einen mittleren ringförmigen Teil mit genuteter Innenseite aufweist, der nach außen durch mindestens zwei Befestigungsschenkel (14, 15) verlängert ist, welche symmetrisch zu einer durch die Statorachse gehenden Ebene (Y-Y') sind.
5. 5. Stator nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß jede Versteifungsplatte vier Befestigungsschenkel (14-, 15, 19, 21) aufweist, die symmetrisch zu zwei durch die Statorachse gehenden und aufeinarrder senkrecht stehenden Ebenen (X-X', Y-Y') sind.
6. 6. Stator nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Befestigungsschenkel (14, 15, 19, 21) mit Befestigungsplatten (16, 17, 22, 23) verbunden sind.
7. 7. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jede Versteifungsplatte (2) gleichmäßig um die Statorachse verteilte Ausnehmungen (18) aufweist, die -teilweise am Außenrand der Platte und im Bereich der Befestigungsschenkel innerhalb der Platte angeordnet sind und zur Aufnahme von die Versteifungsplatten miteinander verbindenden Stangen dienen.

   L e e r s e i t e