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Zweipoliger Induktor für elektrische Maschinen
Zweipolige Induktoren für elektrische
Maschinen mit ausgeprägten Polen konnten infolge der an den Polen und Spulen auftretenden
Fliehkräfte bisher nicht oder nur umständlich gebaut werden. Besondere Schwierigkeiten bereitete hiebei die Aufbringung der für die Erregung notwendigen Induktorspulen. Bei In- duktoren mit Polansätzen aus einem Stück und Kammkonstruktion oder aufgeschraubten Polschuhen können nämlich die Induktorspulen nicht auf die Pole aufgebracht werden, da die Polschäfte selbst gegen den Aussendurchmesser zu sich fächerförmig verbreitern. Für die Einarbeitung von
Schwalbenschwänzen, Hammerköpfen oder Rundlochklauen ist im Jochstück, welches mit der Welle aus einem Stück hergestellt sein müsste, radial kein Platz vorhanden.
Es können daher bei zweipoligen Induktoren die Fliehkräfte mit den bisherigen Konstruktionen nicht beherrscht werden. Auch die Verwendung von rillenförmigen Eindrehungen im Induktorkörper zur Aufnahme von Polen mit kammartigen Ausnehmungen und axialen Haltebolzen ist aus Festigkeitsgründen nicht möglich. Man hat daher eine zweipolige Läuferbauart aus einer vierpoligen Läuferbauart dadurch entwickelt, dass man jeweils zwei ausgeprägte Pole zusammengefasst hat. Dies hat aber den Nachteil, dass die Induktionsverteilung in der Polmitte eine Einsattelung besitzt.
Bei lamellierten Läufern elektrischer Maschineninsbesondere Asynchron-und Synchronmaschinen (Turboläufer), sind Unterteilungen bekannt, die unter Zuhilfenahme einer Kammkonstruktion aus Gründen der Transporterleichterung vorgesehen wurden. Sie sind dadurch charakterisiert, dass die Unterteilung der Rotoren kontinuierlich längs der Umfangsrichtung unter stets gleichen Raumund Beanspruchungsverhältnissen erfolgt. Auf eine leichtere Montierbarkeit der Wicklung, die in diesem Fall in Nuten liegt, braucht dabei keine Rücksicht genommen zu werden. Diese Methode der kammartigen Schachtelung längs des Umfanges ist auf die Ausbildung zweipoliger Schenkelinduktoren nicht anwendbar.
Die Teilung muss vielmehr zwecks Aufbringung der gegen den Polschuh sich stützenden Spulen an geeigneten
Stellen senkrecht zur Polachse, also in der radialen
Erstreckung erfolgen, die keineswegs einer gleich- mässigen mechanischen und magnetischen Be- anspruchung unterliegt. Die Sicherheit der
Konstruktion nimmt mit der Verringerung der
Trennstellen zu.
Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Anordnungen und ermöglicht den Bau von zweipoligen Induktoren elektrischer Maschinen dadurch, dass Pol und Joch eine Einheit bilden, das Joch hingegen in der Mitte senkrecht zur Polachse geteilt wird. Die Verbindung erfolgt unter Verzicht auf ein eigenes Nabenstück durch kammartiges Übergreifen der beiden Teile über das Wellenmittel und Zusammenspannen durch achsiale Pressbolzen, wobeiletztere erfindungsgemäss auch zur Befestigung der beiderseitigen Wellenflanschen herangezogen werden können.
Damit wird einerseits dem Problem der Polbefestigung auf einem Nabenkörper mit ungünstigen Platzund Beanspruchungsverhältnissen ausgewichen, anderseits die leichte Montierbarkeit der Polspulen dadurch gewährleistet, dass man die Breite des mitgeteilten Joches kleiner als die lichte Weite der Spulen hält. Die derart beschriebene Induktorkonstruktion vereinigt absolute Fliehkraftsicherheit mit einer bequemen Montage der Polspulen, welche bei zerlegtem Läufer in einfachster Weise von der Kammseite gegen den sich fächerförmig verbreiternden Polschuh aufgebracht werden können. Der Erfindungsgedanke ist sowohl bei massiven als auch bei ganz oder teilweise lamellierten zweipoligen Schenkelläufern mit dem gleichen Effekt anwendbar.
Die Erfindung ist in den Fig. 1-5 in mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Beispiel wird das für den magnetischen Fluss notwendige Joch 1 von den Polen 2 und 3 selbst gebildet.
Die beiden Pole greifen mit ihren kammartigen Enden 2'und 3'über das Wellenmittel ineinander und werden mit achsialen Haltebolzen 4 kraftschlüssig und fliehkraftsicher verbunden. Die Haltebolzen können gleichzeitig zur Befestigung der beiden Wellenflansche 5 mitbenutzt werden.
Die Breite der Polschenkel, welche sich in das eigentliche Joch fortsetzen, ist kleiner als die
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lichte Weite der Induktionsspule 6. Es ist daher ein Aufbringen der Spulen auf die beiden Pole vor deren Zusammenfügen ohneweiters möglich.
Bestehen die Pole 2 und 3 teilweise oder ganz aus Lamellen, so werden die beiden Induktor- hälften hinsichtlich der äusseren Form wie bei der beschriebenen massiven Bauart ausgebildet.
Allerdings ist es dabei aus Festigkeitsgründen zweckmässig, gemäss Fig. 3, an den Stirnflächen je eine massive, in der Jochmitte geteilte End- scheibe 7 anzuordnen und diese mittels der Verbindungsschrauben 8 zur Aufnahme der Fliehkräfte mit heranzuziehen. Durch eine regelmässige Aufeinanderfolge langer und kurzer Bleche 9 und 10 kann man in bekannter Weise eine Kammkonstruktion erhalten, bei der erfindunggemäss die beiden Jochhälften über das Wellenmittel hinaus ineinandergreifen und durch Haltebolzen 4 fliehkraftsicher miteinander verbunden sind.
Aus der Fig. 2 ist zu ersehen, dass die Spulen 6 entsprechend den Polschenkeln und den Polschuhen derart geformt sind, dass die lichte Weite der Spule im unteren Teil des Polschenkels kleiner ist und nach oben zu grösser wird, sich also nach dem Luftspalt der Maschine hin fächerartig erweitert, wodurch die Fliehkräfte der langen Spulenseiten rein radial von dem Polschuh aufgenommen werden und keine tangentiale Komponente entsteht. Eine eigene Verspannung der Polwicklung gegen Deformierung durch tangentiale Kräfte wird dadurch vermieden.
Die Anordnung von Druckplatten 7 erweist sich auch bei der massiven Bauart als zweckmässig, weil dadurch, besonders bei grösseren Einheiten, eine bessere Aufnahme der Fliehkräfte und eine Entlastung der Wellenflansche von diesen erreicht wird. Ein solches Beispiel ist in Fig. 4 dargestellt.
Die Fig. 5 zeigt einen gemäss der Erfindung ausgebildeten massiven Pol, beispielsweise den Pol 2, ohne Spule mit zur Aufnahme der Bolzen 4 dienenden Löchern 4'.
Der erfindungsgemässe Induktor weist noch folgende Vorteile auf : Gegenüber dem aus vier Polen mit je zwei Gleichpolen bestehenden Induktor ist bei dem erfindungsgemässen Induktor der Kupferbedarf wesentlich geringer und beträgt gegenüber der bekannten Ausführung mit zwei Gleichpolen nur etwa 60%. Bei der erfindunggemässen Ausführung ist die Verteilung der Luftspaltinduktion dem Luftspalt entlang über die ganze Polteilung sinusförmig, es wird also, wie eingangs erwähnt, die bei der bekannten Aus- führung mit Gleichpolen vorhandene Einsattelung vermieden. Ausserdem kann bei der erfindung- gemässen Bauart der zwischen den beiden Gleich- polen der vierpoligen Ausführung unvermeidliche
Luftraum aktiv ausgenützt werden, wodurch sich ein kleinerer Rotor-Aussendurchmesser erzielen lässt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zweipoliger Induktor für elektrische
Maschinen in massiver, teilweise oder ganz lamellierter Bauart, dadurch gekennzeichnet, dass unter Vermeidung eines eigenen Nabenkörpers und von Trennstellen zwischen Pol und Joch letzteres senkrecht zur Polachse in zwei über das Wellenmittel hinaus ineinandergreifenden Hälften ausgeführt wird.