<Desc/Clms Page number 1>
Rotierende elektrische Maschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine umlaufende elektrische Maschine mit durch Druck oder ande- ren gleichwertigen Verfahren aufgebrachten Wicklungen, welche eine Mehrzahl dünner, scheibenförmi- ger Rotorelemente aufweist, die gegenüber von korrespondierenden Statorelementen rotieren und mit diesen flache, axiale Luftspalte begrenzen.
Sie zielt darauf ab, eine Maschine dieser Art mit einem besonders geringen Raumbedarf herzustel- len und betrifft ausserdem Montageeinzelheiten von verschiedenen Teilen einer solchen Maschine, sowie die Verbindungen und Klemmen dieser Maschine, mit dem Ziel, weitgehende Leistungsänderungen zu ermöglichen.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass alle oder ein Teil dieser Rotor-oder Statorelemente eine flache Wicklung aus lamellenförmigen Leitern aufweist, die auf beiden Seiten eines dünnen di- elektrischen Trägers angeordnet sind.
Einer der zahlreichen Vorteile der so gebildeten, rotierenden, elektrischen Maschine ist vor allem die stark reduzierte Längenabmessung ohne eine wesentliche Vergrösserung des Durchmessers. Ein anderer bedeutender Vorteil der erfindungsgemässen Maschine besteht in der geringen Trägheit des rotieren- den Teiles.
Natürlich kann die Leistungsänderung nach bekannten Verfahren durchgeführt werden, sei es durch eine Geschwindigkeitsänderung oder eine Momentenänderung oder durch beide.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgenstandes sind in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch eine mehrpolige Gleichstrommaschine, Fig. 2 und 3 zeigen teilweise axiale Schnitte zweier Ausführungsformen für mehrpolige Wechselstrommaschinen, Fig. 4 eine schematische, teilweise Ansicht der Anschlüsse einer Statorwicklung für solche Wechselstrommaschinen und die Fig. 5 und 6 teilweise Schnitte nach den Linien A bzw. B in Fig. 4, die mit den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen übereinstimmen.
Nach Fig. 1 besteht der rotierende Teil der mehrpoligen Gleichstrommaschine aus vier auf einer Welle angeordneten Rotoren, die mit den entsprechenden Statorelementen flache, ringförmige Luftspalte begrenzen. Es sind einerseits zwei einfache Rotoren 18 mit flachen, elektrischen, aus lamellenförmigen Leitern gebildeten Wicklungen vorgesehen und anderseits ein doppelter Rotor 19a, 19b aus zwei flachen, elektrischen, aus lamellenförmigen Leitern der gleichen Art hergestellten Wicklungen unter Zwischenschaltung eines damit verklebten Isoliertragkörpers 19c, der auch zum Antrieb dient, gebildet.
Die beiden einfachen Rotoren 18 und der doppelte Rotor 19a, b sind auf einer gemeinsamen Welle 20 mit Hilfe von Distanzrohren 21, einer Mutter 22 und einem Stellring 23 befestigt, wobei der gesamte rotierende Teil von Lagern 24,25 getragen ist.
Die Magnetkreise des Stators sind durch zwei kreisförmige, z. B. aus Dauermagneteisen bestehende Ringe 26 und zwei Schilder 27 aus Stahlblech zusammengesetzt, wobei die Schilder das Magnetgestell zur Schliessung des Flusses bilden. Die Abmessungen dieser verschiedenen Elemente und ihre gegenseitige Lage mit Rücksicht auf den rotierenden Teil ergeben sehr verkleinerte, flache, ringförmige Luftspalte. Ringförmige Teile 28 mit angepassten Innenseiten bilden den Mantel der in Fig. 1 dargestellten Maschine. Die Bürstenträgereinriehtung der beiden einfachen Rotoren 18 besteht aus einem ringförmigen Bürstenhalter 31, welcher in jedem der Schilder 27 unter Zwischenschaltung eines Isolierzy- linders 30 zentriert und abgestützt ist.
Die Bürsten 29, in entsprechender Anzahl und zweckmässig ver-
<Desc/Clms Page number 2>
teilt, stützen sich mittels einer Blattfeder 29a auf der Wicklung jedes Rotors 18 ab und führen den Strom zu bzw. ab. Die Stromanschlüsse29b der Bürstenträgereinrichtung eines jeden Rotors 18 sind durch zweck- mässige Öffnungen in den Schildern 27 geführt.
Ebenso durchqueren die Strom anschlüsse des doppelten Rotors 19 zweckmässige Aussparungen und
Bohrungen in den ringförmigen Mantelteilen 28. Die Bssrstenträgereinrichtung dieses doppelten Rotors 19 weist den gleichen Aufbau auf, wie die der einfachen Rotoren, der Austritt der Stromanschlüsse geschieht aber mittels der Dauermagneteisen 26 des Stators, deren Oberflächen durch einen schematisch angedeu- teten Niederschlag 32 besonders leitfähig gemacht sind und nicht nur die Leitung des Stromes gestatten, sondern auch die Verbindung der Stromanschlüsse 33 der Rotoren 19a, 19b.
Da also jeder der vier elektrischen Kreise von der Aussenseite der Maschine zugänglich ist, ist jede
Schaltung möglich und die rotierende elektrisch so gestaltete Maschine gestattet dank ihrer mehrfachen magnetischen Kreise die verschiedenen Möglichkeiten der Änderung der Leitung und Geschwindigkeit auf mechanische Weise.
Die Fig. 2 zeigt eine rotierende elektrische mehrpolige Wechselstrommaschine gemäss der Erfindung mit drei aus dünnen Scheiben gebildeten Rotoren 34, die zwischen Statorelementen rotieren und mit diesem flache ringförmige Luftspalte bestimmen. Die drei Rotoren 34 sind auf einer Achse 36 montiert ; ihre Anzahl ist nicht begrenzt. Diese drei Rotoren sind käfigartig ausgebildet und weisen Aussparungen 35 auf, aber sie könnten auch massiv aus dünnem Dynamoblech sein. Ihre Montage auf der gemeinsamen Welle 36 ist durch Zwischenschalten von einer Distanzhülse 37 bewerkstelligt, die auf der in nicht dargestellten Lagern laufenden Welle befestigt ist.
Der Statorteil besteht aus zwei äusseren kreisringförmigen Magnetjochen 38 aus Weicheisen und zwei zwischenliegenden ebenso kreisringförmigen Jochen 39 aus Weicheisen. Auf jedem dieser Joche 38,39 ist mit Zwischenschaltung eines Isoliermaterials eine flache, elektrische Wicklung befestigt, die aus lamellenförmigen Leitern 40 von dem gleichen Typ wie die des vorbeschriebenen Beispiels gebildet ist.
Diese Joche sind durch Teile 41, 42, 43, 44,45 welche den Mantel bilden, gehalten ; ein Gehäuse, dessen Kontur veranschaulicht ist, schützt das Ganze und bildet die Sitze für die nicht dargestellten Lager.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer mehrpoligen Wechselstrommaschine mit vier aus dünnen Scheiben gebildeten und auf einer gemeinsamen Welle montierten Rotoren 46 ; die Anzahl der Rotoren kann übrigens verschieden sein. Die Rotoren können käfigartig ausgebildet sein, aber sie könnten auch massiv und aus dünnem Dynamoblech sein.
Der entsprechende Statorteil besteht aus nur zwei kreisringförmigen Magnetjochen 47 aus Weicheisen. Auf jedem dieser Joche ist mit Zwischenschaltung eines dünnen Isoliermaterials eine flache, elektrische beidseitige Wicklung 48 aus lamellenförmigen Leitern von dem gleichen Typ wie die der vorbeschriebenen Beispiele aufgebracht. Ferner sind drei weitere flache, feststehende elektrische Wicklungen 49 aus lamellenförmigen Leitern beidseitig ohne Eisenträger in den flachen, ringförmigen, von den Rotoren 46 getrennten Zwischenräumen angeordnet, wodurch eine Aufeinanderfolge von ringförmigen Luftspalten entsteht.
Mittels ihrer entsprechend ausgebildeten Isolierträger werden die zwischengeschalteten Wicklungen 49 unter Verwendung von Zwischenstücken 50, 51, 52, 53 zentriert.
Die Vorspannung des Statoraufbaues der rotierenden, so gestalteten Maschine ist mittels der Gehäuseschilder 54 und entsprechend verteilten Spannbolzen 55 bewerkstelligt.
Ein Beispiel der Anordnung der Schaltung und Verbindung der mehrfachen Statorelemente bei den erfindungsgemässen Maschinen, insbesonders der nach den Fig. 2 und 3, ist in den Fig. 4-6 gezeigt.
In Fig. 4 ist im vergrösserten Massstab die schematische Teilansicht einer konstruktiv möglichen Anordnung dargestellt. Die Ausgangsklemmen A, B einer beidseitigen flachen elektrischen Wicklung aus Iamellenförmigen Leitern sind auf einem Ansatz oder'Zahn C des Scheibenträgers D vorgesehen, welcher die Wicklung E trägt und auf einem Teil F aus Weicheisen angebracht ist.
Die beiden vorderen und hinteren Flächen der Klemmen A und B stehen durch eine Bohrung in elektrischer Verbindung, welche einen leitenden elektrolytischen Niederschlag aufweist.
Die Fig. 5 zeigt im verkleinerten Massstab in einem axialen Schnitt nach der Linie A oder B in Fig. 4 drei Statorelemente und im Verbund angeordnete Rotorelemente einer rotierenden elektrischen Maschine von dem in Fig. 2 dargestellten Typ, welche flache, feststehende, elektrische Wicklungen mit lamellenförmigen Leitern aufweist.
Die Verbindung in A und in B der drei feststehenden elektrischen Grundkreise ist zu ihrer Parallelschaltung mittels Verbindungsrohre 56 aus Kupfer bewerkstelligt, deren Anzahl von der Zahl der zu verbindenden Kreise abhängt.
<Desc/Clms Page number 3>
Diese Rohre 56 sind in zweckmässigen Bohrungen in den Eisenteilen der magnetischen Kreise ange- ordnet. Der Kontakt und das Verspannen zwischen den verschiedenen Wicklungen und den Verbindungs- rohren sind an den Punkten A und B durch Metallbolzen 57 gesichert, die sich über den ganzen Aufbau erstrecken und deren Ende Gewinde für Muttern zum Spannen und für den Aufbau der Klemmen auf- weisen.
Eines der Rohre 56 kann an einem oder anderem Ende der Klemmen A, B zum allgemeinen Stroman- schluss dienen.
Die Fig. 6 stellt einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 5 dar, u. zw. die Anordnung der Klemmen und
Verbindungen einer rotierenden elektrischen Maschine gemäss Fig. 3.
Wie im vorhergehenden Beispiel ist die Verbindung in A und B der feststehenden elektrischen Kreise mittels durch die Eisenteile geftihrterverbindungsrohre 58 aus Kupfer und einer Anzahl Rohre 59 bewerk- stelligt, die einerseits zwischen den zwischengeschalteten Wicklungsscheiben 49 und anderseits zwischen diesen und den Eisenteilen Fliegen.
Der Kontakt und das Verspannen zwischen den verschiedenen den Stator der Maschine bildenden
Wicklungen sind in der gleichen Weise wie im vorangehenden Beispiel durch an den Enden mit Gewin- de versehene und durch die Klemmen gehende Metallbolzen 60 gesichert ; die Stromanschlüsse in A und B können in der gleichen Art ausgeführt sein.
Je nach der Wahl der zwischenliegenden Rohre als Isolatoren oder Leiter, mit oder ohne Metallbe- lag der Bohrungen A und B kann man alle Arten von gewünschten Verbindungen der verschiedenen Wick- lungen entsprechend den gewünschten Spannungen und Leistung herstellen.
Obgleich in den vorstehenden Beispielen beschrieben wurde, dass die Joche aus massivemWeichei- sen gebildet sind, können diese auch andere magnetische gleichwertige Ausbildungen aufweisen, wie z. B. Joche aus spiralig eingerollten Blechen. Die Anzahl der Rotor- oder Statorelemente kann im Rah- men der Erfindung beliebig sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Umlaufende elektrische Maschine mit durch Druck oder andern gleichwertigen Verfahren aufgebrachten Wicklungen, welche eine Mehrzahl dünner, scheibenförmiger Rotorelemente aufweist, die gegenüber von korrespondierenden Statorelementen rotieren und mit diesen flache, axiale Luftspalte be- grenzen, dadurch gekennzeichnet, dass alle oder ein Teil dieser Rotor- oder Statorelemente eine flache Wicklung aus lamellenförmigen Leitern aufweist, die auf beiden Seiten eines dünnen dielektrischen Trägers angeordnet sind.