DE2953033C2 - Rotor einer elektrischen Maschine mit ausgeprägten Polen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Läufer für elektrische Maschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei den bekannten elektrischen Maschinen mit einem Läufer mit ausgeprägten Polen werden die auf den Polkernen montierten Erregvrwickb/igen gegen die Zentrifugalkraft durch Polschuhe und nötigenfalls durch Polzwischenstücke festgehalten. i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine derartige bekannte Maschine. Hierbei ist die Welle 1 mit ausgeprägten Polen 2 versehen, die mit Polschuhen 3 enden. Die Erregerspulen 4, die die Pole 2 umgeben, sind durch geeignete Einrichtungen zwischen den Polschuhen 3 und der Welle 1 festgeklemmt. Ferner sind sie gegeneinander durch keilförmige Zwischenstücke 5 verklemmt, die an der Welle beispielsweise durch Schrauben 6 befestigt sind.

Mit einer derartigen Anordnung können jedoch keine hohen Umfangsgeschwindigkeiten erreicht werden. Bei Geschwindigkeiten von über 1500 Umdrehungen pro Minute und vor allem bei einer Geschwindigkeit von 3000 Umdrehungen pro Minute sind bei Maschinen hoher Leistung glatte Läufer aus massivem Stahl erforderlich, deren Wicklungen in Nuten angeordnet sind.

Aus der DE-PS 1 55 539 ist ein Läufer für elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen bekannt, dessen die Außenflächen des Läufers bildende Polstücke durch unmagnetische Zwischenstücke verbunden sind, so daß eine besonders bei hohen Geschwindigkeiten günstige glatte Außenfläche entsteht. Die Zwischenstücke bestehen aus mehreren übereinander liegenden, sich radial aufeinander abstützende Teilen, womit ebenfalls in Hinblick auf hohe Drehzahlen eine günstige Masse- und Fliehkraftverteilung erreicht werden soll. Aber auch diese bekannte Konstruktion ist wegen des begrenzten Haltes der Zwischenstücke nicht für wesentlich höhere Geschwindigkeiten geeignet als die oben erwähnte gemäß Fig. 1.

Das Problem besteht gegenwärtig darin. Laufer mit ausgeprägten Polen für hohe Umfangsgeschwindigkeiten zu schaffen, und zwar auch schon für kleine Maschinen mit mehr als zwei Pulen. Dies gill insbesondere für Maschinen, die durch Stromrichter mit veränderlicher

Frequenz gespeist werden..

Bei diesen Maschinen stellt sich das Problem des Verhaltens der Erregerspulen hinsichtlich der Zentrifugalkraft sowie das Problem der Verluste durch Erzeugung von Luftströmung. Dieses Problem besteht auch bei Läufern mit ausgeprägten Polen von Gleichpolmaschinen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Läufer für elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen

ίο und hoher Umfangsgeschwindigkeit zu schaffen, mit dem die obengenannten Probleme gelöst werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Diese Anordnung gestattet einerseits die Verklemmung der Spulen und andererseits eine Verringerung der Verluste durch Erzeugung von Luftströmung. Ferner ermöglicht diese Anordnung, daß der durch den Belüfter der Maschine erzeugte, zur Belüftung dienende Luftstrom in das Innere des Läufers geleitet wird, indem er axial zwischen den ausgeprägten Polen und dem Schrumpfring hindurchgeführt wird.

Das Wesen der Erfindung wird anhand von F i g. 2 der Zeichnung näher erläutert, die einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen gewikkelten Läufers mit vier Polen für einen Synchronmotor zeigt.

Der in F i g. 2 gezeigte Läufer besitzt eine Welle 1, die kreuzförmig ist, so daß vier massive ausgeprägte Pole 2 gebildet werden, ur>i die eine Erregerspule 4 gewickelt ist. Obwohl die Pole 2 in F i g. 2 massiv sind und zusammen mit der Welle 1 einstückig ausgebildet sind, können sie auch auf an sich bekannte Weise massiv sein und mit einem Magnetkranz aus einem Stück bestehen, der seinerseits an der Welle befestigt ist. Statt einstückig an der Welle oder an dem Magnetkranz vorgesehen zu sein, können die Pole 2 auch auf bekannte Weise am Umfang der Welle oder des Magnetkranzes angebracht sein. Anstelle der massiven Ausführung können die Pole 2 und gegebenenfalls der Magnetkranz auch auf bekannte Weise aus einem Stapel von Blechen, Platten oder Scheiben aus einem magnetischen Werkstoff bestehen.

Die mit den Erregerwicklungen 4 versehenen Pole 2 sind von einem Schrumpfring 7 hoher mechanischer Festigkeit umgeben. Der getrennt hergestellte Schrumpfring 7 besitzt abwechselnd in der Umfangsrichtung magnetische Teile 7a und unmagnetische Teile 7b. Die magnetischen Teile 7a bestehen vorzugsweise aus einem vergüteten Stahl hoher mechanischer Festigkeil. Die unmagnetischen Teile 7b bestehen vorzugsweise aus einem legierten Stahl mit guten mechanischen Eigenschaften, beispielsweise aus Nickel-Chrom-Austenitstahl mit Titanzusatz. Die magnetischen Teile 7n und die

"is unmagnetischen Teile 7b sind vorzugsweise durch Verschweißungen 8 miteinander verbunden. Der auf diese Weise ausgebildete und gegebenenfalls auf seiner inneren Umfangsfläche nachgearbeitete Schrumpfung wird in erwärmtem Zustand auf die Pole 2 so aufgesetzt, daß

ho sich die magnetischen Teile 7n gegenüber den Polen 2 und die unmagnetischen Teile 7b gegenüber den Polzwischenräumen befinden. Wie F i g. 2 zeigt, entsprochen die Form und die Abmessungen der magnetischen Teile 7;) in Umfangsrichtung der Form und den Abniesb') sungen von bekannten Polschuhen, so daß sie neben ihrer Schrumpfringfunkiion auch noch als Polsdiuhe dienen.

Kin Läufer, der von einem derartigen Sfhrtimpfrmj' 7

umgeben ist, gestattet die Schaffung von Motoren mit hoher Geschwindigkeit und geringen Verlusten durch Erzeugung von Luftströmung, da die Außenfläche des lüufcrs praktisch glatt ist.

IOr den Hall der Spulen 4 können keilförmige Zwi- ί schenstücke 9 vorgesehen sein, die über entsprechende, nicht dargestellte Klemmeinrichtungen an der Innenfläche der magnetischen Teile 7a und/oder der unmagnetischen Teile 76 des Schrumpfrings 7 anliegen. Die Spulen 4 werden auf diese Weise an die Seiten der Pole 2 fest angepreßt D:e Spulen 4 können auch durch weitere Zwischenstücke 10 radial verklemmt und getragen werden. Diese Zwischenstücke iO sind ebenfalls keilförmig und liegen zwischen den Polen 2 auf der Welle 1 auf.

Die Zwischenstücke 9 und 10 können mit Luftumlaufkanälen 11 und 12 versehen sein, so daß der Läufer durch einen auf der Welle 1 der Maschine befestigten Belüfter (nicht dargestellt) axial belüftet werden kann. Die Zwischenstücke 9 und 10 können aus einem Isoliermaterial oder aus einem unmagnetischen Metall bestehen. und zwar vorzugsweise aus einer Aluminium-Leichtmetallegierung.

Die vorhergehende Beschreibung bezieht sich auf einen Synchronmotorläufer. Die Erfindung ist jedoch auch auf Läufer von Gleichpolmaschinen mit hoher Geschwindigkeit anwendbar, die im Unterschied zu den oben beschriebenen Maschinen aufeinanderfolgende wicklungsfreie Pole mit gleicher Polarität in Umfangsrichtung besitzen. Diese Anordnung hat also bei Gleicbpolmaschinen nur dadurch Bedeutung, daß die Verluste jo durch Erzeugung von Luftströmungen, die bei hohen Geschwindigkeiten sehr groß werden können, verringert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Läufer für elektrische Maschinen mit ausgeprägten, an der Welle der Maschine befestigten Polen, die von einem Schrumpfring hoher mechanischer Festigkeit umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfring (7) abwechselnd aus Teilen (7 a) aus einem Metall mit guter magnetischer Permeabilität, die gegenüber den Polen (2) angeordnet sind, und aus Teilen (7b) aus einem unmagnetischen Metall besteht, die gegenüber den Polzwischenräumen angeordnet sind.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Teile (7a) ähnliche Formen und Abmessungen wie bekannte Polschuhe haben, so daß sie zusätzlich zu ihrer Funktion als Schrumpfring auch als Polschuhe dienen.

3. Läufer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichngÄ daß die magnetischen Teile (7a) und die unmagnetischen Teile (7b) jeweils aus Stahl bestehen und zur Bildung des Schrumpfrings (7) durch Verschweißung (8) miteinander verbunden sind.