Einrichtung zum Schutz von Konstruktionsteilen im Bereich des Statorstirnstreufeldes von Wechselstrommaschinen gegen Wirbelstromverluste durch magnetische Strentlusskörper aus lamelliertem Eisen.
Um die Wirbelstromverluste von Wechsel strommaschinen herabzusetzen, .die durch das Stirnstreufeld in massiven Konstruktionstei- len entstehen können, ist bereits die Anbrin- gung besonderer magnetischer Streuflusskör- per aus lamelliertem Eisen vorgeschlagen worden, die den Verlauf des Streufeldes auf magnetisch gutleitenden Bahnen erzwingen, in der Querrichtung dagegen den Wirbelströ men einen hohen elektrischen Widerstand entgegensetzen.
Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass das Stirnstreufeld mehr- phasiger Wechselstrommaschinen insbeson dere mit symmetrischer Wicklung in gleicher Weise wie das Statordrehfeld mit praktisch gleichförmiger Geschwindigkeit und Stärke umläuft und eine Stärke besitzt, die nach dem äussern Umfang der Wickelköpfe zu abfällt.
Diese Erkenntnis führte dazu, den magneti- s c 'hen Streuflusskörpern eine neue Anordnung zu geben, die dem Drehfeldcharakter des Stirnfeldes Rechnung trägt und dadurch die Wirbelstromverluste in benachbarten massi ven Konstruktionsteilen, wie beispielsweise den Pressdeckeln oder Stirnplatten herabsetzt.
Die Lamellen der magnetischen Streu flusskörper sollen sich erfindungsgemäss im wesentlichen in der Umfangsrichtung er strecken, so dass sie dem umlaufenden Streu drehfeld auf seiner Bahn einen magnetisch mutleitenden Weg bieten.
Auch bei einer einphasigen Maschine bil det sich das Stirnstreufeld in Form eines Drehfeldes aus, wie im folgenden nachgewie sen werden soll.
Das einphasige Statornutzfeld kann be kanntlich in zwei gegenläufige Drehfelder zerlegt gedacht werden, von denen .das eine im Sinne der Drehrichtung des Läufers, das an dere entgegengesetzt hierzu umläuft. Das im Sinne der Rotordrehrichtung umlaufende Drehfeld erzeugt in den Rotorstäben keine Ströme. Das gegenläufige Drehfeld ergibt aber bei Umlauf des Rotors im Dämpferkäfig des letzteren, deren Streufeld sich mit dem Streufeld der Statorwickelköpfe zu einem re sultierenden Streufeld zusammensetzt, wel ches den Charakter eines Drehfeldes besitzt.
Verschiedene beispielsweise Ausführungs formen der Erfindung sind,auf der Zeichnung veranschaulicht. Fig. 1 gibt in schaubildlicher Darstellung eine Ausführungsform der Erfindung wieder, bei der ein geschlossener, aus flachseitig über einander gewickelten Bandlagen bestehender Ring als Streuflusskörper verwendet wird, der vor den massiven Konstruktionsteilen konzen trisch zur Umlaufbahn des Streudrehfeldes angebracht ist; Fig. 2 stellt diesen ringförmi gen Streuflusskörper in seiner ganzen Aus dehnung dar.
An Stelle gewickelter Ringe können auch solche verwendet werden, die aus einer Anzahl konzentrisch verlaufender und flachseitig übereinander liegender Teil ringe zusammengesetzt sind, die zu einem ringförmigen Paket vereinigt sind.
Es bezeichnet a das wirksame Statoreisen mit seinem massiven Pressdeckel b. Der Wickelkopf wurde nur durch ein Stück eines Evolventenbügels c angedeutet. Zwischen dem Wickelkopf und dem Pressdeckel b ist der magnetische Streuflusskörper d aus lamellier- tem Eisen angebracht, der ;
den Zweck hat, Wirbelstromverluste in der Stirnplatte b zuver- hindern. In Rücksicht auf die Feststellung, dass das diese Verluste verursachende Stirnstreu feld bei mehrphasigen Maschinen in analoger Weise wie das Statorfeld umläuft, ist der unterteilte Streuflusskörper d so ausgebildet und gelegt, dass sich seine einzelnen Lamellen längs der Umlaufbahn des Streudrehfeldes, das heisst also im wesentlichen in der Um fangsrichtung erstrecken.
Sie sollen dem Drehfeld während seines Umlaufes einen mag netisch gutleitenden Weg bieten und erhalten aus diesem Grunde auch eine Längenausdeh nung über den ganzen Umfang, wobei diese magnetisch gutleitende Bahn der Lamellen durch Zwischenräume unterbrochen sein kann. Solche Zwischenräume können absichtlich eingefügt werden, um den Streufluss zu schwächen. Bei dem in der Zeichnung gewählten Bei spiel ist -der Ring in sich geschlossen und aus Bandeisen flachseitig gewickelt. Zwischen den einzelnen Bandlagen können gewünschtenfalls besondere Isolationseinlagen vorgesehen wer den.
Um ein stabiles Gefüge zu erhalten und die Lockerung der Ringlagen zu verhindern, sind, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, radiale Schrauben- oder Nietbolzen f hindurchge führt, die zweckmässig vom Eisen isoliert sind.
Als Träger solcher Ringe können die Stüt zen der Wickelköpfe dienen, indem man etwa den Ring -an den durch die Lage der Befesti gungsbolzen für die Wickelköpfe gegebenen Stellen mit Löchern g versieht und ihn, vor zugsweise unter Einfügung von Isolations buchsen, über diese Bolzen h schiebt. Er wird dann zum Beispiel durch besondere Muttern k oder besser durch die Befestigungsorgane für die Wickelköpfe gegen die Stirnseite des Stators. gepresst.
Will man die Schwächung des wirksamen Ringquerschnittes durch Nietbolzen vermei den, so empfiehlt es sich, die Bandlagen an einzelnen über -den Ringumfang verteilten Stellen miteinander zu verschweissen oder durch gleichwertige Verfahren zu verbinden. Hierbei sieht man .die Schweissnähte m ent sprechend Fig. 3 vorteilhafterweise an den den Wickelköpfen abgewandten Stirnflächen des 'Streuflussringes vor, um zu vermeiden, dass grössere zusammenhängende Metallflä chen des Ringes, wie sie durch ,Sch-Weissnähte entstehen, unmittelbar dem Streufeld ausge setzt werden.
Eine andere praktisch brauchbare Me thode zum Zusammenhalten der Ringlagen oder -Lamellen ohne Schwächung ihres Quer schnittes besteht gemäss Fig. 4 in der Verwen dung von Klammern n, welche ebenfalls von der dem Wickelkopf abgewandten Stirnseite ,des Ringes her über diesen geschoben sind und gegebenenfalls mit ihm verschweisst oder verlötet sein können.
Man kann sie zugleich als Tragorgane des Ringes ausbilden und bei spielsweise einen Fortsatz p zur Durchfüh rung eines Schraubenbolzens anbringen. Die gleichen Gesichtspunkte wie für ge wickelte Ringe kommen auch für Ringe in Betracht, die aus einer grösseren Anzahl kon zentrischer Teilringe zu einem Ringpaket ge schichtet sind und als zusammenhängender Körper befestigt werden.
Anstatt des Kreisringes kann man auch Ringe polygonaler Form verwenden. Wenn die magnetisch gutleitende Bahn für das Streudrehfeld nicht ein in sich geschlossener Ring ist, sondern aus einer Anzahl mit ihren Lamellen im wesentlichen in der Umfangs richtung sich erstreckenden Blechpaketen zu sammengesetzt wird, so führt man diese Blechpakete bezw. ihre Lamellen entweder bogenförmig aus oder man benutzt gerade la- mellierte Stege,
-die so verlegt werden, dass sie sich zu einem Polygon ergänzen: Die Befe stigung der gekrümmten oder geraden Pakete, sowie die Verbindung ihrer einzelnen Lamel len untereinander geschieht in gleicher Weise, wie für geschlossene Ringe vorgeschlagen wurde. Eine Anordnung der Streuflusskörper im Sinne der Erfindung kann man auch vor der Stirnverschalung vorsehen, wenn es sich darum handelt, die Wirbelstromverluste in dieser zu verhindern, indem ähnliche Streu- flusskörper vorzugsweise unmittelbar auf der Innenfläche der Schutzkappen in analoger Weise angebracht werden.
Bei den im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen, beispielsweise bei den aus einzelnen bogenförmigen oder stegförmi- gen Teilen zu Ringen oder Polygonen zusam mengefügten Streuflusskörpern verursachen naturgemäss die Stossfugen eine erhebliche Er höhung des magnetischen Widerstandes über den Umfang des Ringes, und das Streufeld wird sich demzufolge in parallelen magneti schen Nebenwegen zu schliessen suchen, wie sie durch die Auflageteile und Träger des Streuflusskörpers oder die zu schlitzenden massiven Konstruktionsteile der Maschine selbst,
zum Beispiel durch die Stirnplatten gebildet werden. Ähnliche Folgen sind auch zu erwarten, wenn der Streuflusskörper hoch gesättigt ist. Um nun derartige Nachteile von vornher ein auszuschliessen und die Wirkungsweise der Anordnung gemäss der Erfindung zu ver- vollkommene, kann auf der Rückseite des Streuflusskörpers für den Übertritt von Streu linien vom iStreufeldkörper nach den zu schützenden Teilen hin ein hoher magneti scher Widerstand geschaffen werden,
so dass der Streufluss auch dann vorwiegend im Streuflusskörper verbleibt, wenn der magne tische Widerstand des letzteren, sei es durch hohe Sättigung, durch Vorhandensein von Stossfugen oder aus andern Ursachen in der Umfangsrichtung stark erhöht ist.
Dieses wird dadurch erreicht, dass man an der Rückseite des Streuflusskörpers, das heisst derjenigen Seite, die den zu schützenden mas siven Konstruktionsteilen zugekehrt ist, Luft strecken einfügt, indem man zum Beispiel den Ringkörper in angemessenem Abstand von den zu schützenden massiven Teilen @anord- net, oder dass man dort magnetisch gutleitende Teile fernhält und die zur Stützung oder Auf lage dienenden Organe, gegebenenfalls auch die zu schützenden massiven Konstruktions- teile selbst aus nichtmagnetischem Material ausführt.
Unter Umständen können auch diese beiden Mittel gemeinsam zur Anwendung kommen.
Die Fig. 5 zeigt einen Streuflusskörper d an der Stirnseite des Ständers einer Wechsel strommaschine zum Schutz gegen Wirbel stromverluste in dem massiven Pressdeckel b. Die Lamellen des eisernen Streuflusskörpers d verlaufen im wesentlichen in der Umfangs- richtung,doch ist er hier nicht wie bei der Fig. 2 als geschlossener Ring wiedergegeben, sondern gemäss dem Alternativvorschlag aus einzelnen Blechpaketen zusammengesetzt. Die Teilfugen zwischen den Stosskanten jener Pa kete sind mit p bezeichnet.
Wenn man diese Zwischenräume durch unmittelbares Anlegen der Stossflächen auch beseitigen und damit den magnetischen Widerstand des Ringkör pers herabsetzen könnte, so wird aus andern Erwägungen heraus, zum Beispiel um die Reaktanz der Maschine zu erniedrigen, die Einfügung der Zwischenräume p von Nutzen sein.
Dass Streudrehfeld, welches, um Wirbel stromverluste zu vermeiden, ausschliesslich im lamellierten Streuflusskörper verlaufen soll, wird, da der magnetische Widerstand des letz teren hier relativ gross ist, versuchen, auf der Rückseite des Körpers d, die dort befindlichen Teile, zum Beispiel die klammerartigen Trä ger<I>n,</I> die Bolzen h und die Druckplatte b als Nebenbahn zu beschreiten, soweit sie mag netisch leitend sind.
Um den Verlauf der Streulinien auf solchen Nebenwegen zu er schweren, ist zwischen dem Streuflusskörper d. und dem Pressdeckel b eine angemessene Luftstrecke q eingefügt. Ausserdem wird man die Distanzstücke r. die Klammern n und die Befestigungsbolzen h, gegebenenfalls auch die Prressplatten b selbst aus unmagnetischem ',Material ausführen, damit auf jeden Fall der Austritt der Streulinien aus dem lamellierte: Ringkörper unterbleibt.
Es ist selbstverständlich, da.ss der gleiche Gedanke auch Anwendung findet, wenn der Streuflusskörper vor der Stirnverschalung an gebracht wird. Dann kann es aus den glei chen Erwägungen von Nutzen sein, zwischen Schutzkörper und Kappe einen grösseren Luft abstand vorzusehen und die Befestigungsmit tel und Abstandhalter, erforderlichenfalls auch die Stirnverschalungen selbst aus mag netisch nichtleitendem Material auszuführen oder wenigstens eine dieser Vorkehrungen zu treffen.
Die Streufeldverluste spielen auch eine Rolle bei denjenigen Anordnungen, bei denen die Statorzähne durch besondere Druckorgane mechanisch gesichert werden, die man ent weder einzeln oder durch die übergreifende Stirnplatte gemeinsam gegen die Zahnflan ken presst.
Man hat bereits, um die magneti schen Verluste durch das Streufeld in den Zähnen und ihren Stützen gering zu halten, verschiedene Massnahmen getroffen, zum Bei spiel die Druckfinger quer zu den Ankerble chen geblättert oder besonderes Material hier für verwendet. Im Sinne der Erfindung kann nun auch für die Versteifung der Zahnflanken ein mit entsprechenden Zähnen versehenes ringför miges Joch aus lamelliertem Eisen, dessen Zähne die des Stators abstützen, verwendet werden.
Fig. 6 zeigt den. stirnseitigen Teil eines Stators in schaubildlicher Darstellung, soweit er für das Wesen der Erfindung in Betracht kommt, während Fig. 7 das gezahnte, ring förmige Joch in Ansicht, und Fig. 8 eine fabrikatorische Methode zu seinem Aufbau wiedergibt.
An die Stirnfläche des wirksamen Stator- eisens a. ist in bekannter Weise die !Stirnplatte b gepresst. Den Wickelkopf deutet der mit dem Wicklungsstab s verbundene Bügel c an. Zur Versteifung der Statorzähne dienen die Zähne d eines gezahnten ringförmigen Joches f aus lamelliertem Eisen, das gegen die Zahn flanken des Stators gedrückt wird.
Die Befe stigung und Anpressung des gezahnten Ring körpers f an die Stirnfläche des Stators ge schieht am einfachsten durch die Stirnplatte b, indem diese mit ihrem innern Rand g über den äussern Umfang des Joches greift. Um den Übergang .des Streuflusses in die. Lamel len der Zähne d zu erleichtern und einen quer seitigen Eintritt des Kraftflusses und damit die Bildung von Wirbelströmen zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Zahnköpfe, wie bei A dargestellt, nach der freiliegenden Stirnseite zu abzuschrägen oder abzustufen.
Dadurch wird gleichzeitig den Zähnen der erforderliche Halt gegeben. , Die einzelnen gezahnten Lamellen sind ge gebenenfalls nach Einfügung von Isolations- zwischenla.gendurch Nietbolzen m zu einem geschlossenen Ring vereinigt. Man schichtet sie praktischerweise nach :der aus Fig. 8 er sichtlichen Methode aus gleichen segmentför- migen Blechschnitten le zusammen, wobei mit jeder neuen Schicht die Lage der Stosskanten in der Umfangsrichtung wechselt.
Anstatt den Jochkörper als geschlossenen Ring herzustellen und aufzubringen, kann man auch bogenförmige, gezahnte Blechpa kete anfertigen und sie an der Stirnfläche des 2tators zu einem unterteilten Ring an einanderlegen. Unter Umständen ist in sol chen Fällen die Freilassung von Luftzwi schenräumen zwischen den einzelnen Ringtei len erwünscht, besonders wenn es sich um unterteilte Gehäuse handelt oder wenn der magnetische Widerstand des Rückschlusses für das Streufeld absichtlich erhöht werden soll.
Die äussere Begrenzungsfläche dieser ge zahnten Blechpakete kann auch eine ebene Fläche sein, so @dass nachdem Zusammenset zen an der -Stirnseite des Stators .ein aussen polygonales begrenztes Gebilde entstehen würde.
Die praktische Ausführung des als Ver steifungsorgan für .die Statorzähne dienenden Jochkörpers lässt viele Modifikationen zu, während die beschriebene Konstruktion nur als besonders zweckmässiges Beispiel zu be trachten ist.
An Stelle durch Nietbolzen kön nen nie einzelnen Lamellen auch durch Schweissnähte am äussern Umfang oder durch gleichwertige Mittel vereinigt werden. Die Befestigung und Anpressung an die Zahn flanken braucht auch nicht durch die Stirn platte selbst zu geschehen, sondern kann auch auf anderem Wege erfolgen.
Während man durch die in dem voran gehenden erwähnten Mittel den im Bereich der Stirnplatten und Verschalungen verlau fenden Teil des Stirnstreufeldes durch An bringung besonderer Streuflusskörper in un schädliche Bahnen lenken kann, verbleibt nun noch hie Schwierigkeit, einen Wirbelstrom verluste vermeidenden Rückschluss für den jenigen 'i'eil des Streuflusses zu schaffen, der zwischen dem Ständereisen und den Kappen, Bandagen oder sonstigen ausserhalb des akti ven Teils des Läufers angebrachten,
mit dem Streufehs synchron rotierenden Eisenmassen verläuft. Neuere Untersuchungen haben ge zeigt, dass gerade dieser nur mit der Stator- wicklung verkettete, in die Kappen eintre- tende Streufluss es ist, welcher die grössten Verluste verursacht.
Es ist bekannt, einzelne Endscheiben ge zahnter lamellierter Blechpakete aus mecha nischen Rücksichten treppenförmig mit ge- ringerem Durchmesser auszuführen als die übrigen Bleche, um auf diese Weise den Zahn flanken den erforderlichen Halt zu geben. Man hat solche stärkeren Stirnscheiben auch zurücktreten lassen, um zu vermeiden, dass sie magnetischen Feldern ausgesetzt und Wirbel ströme in ihnen induziert werden.
Schliess lich geschah die Abstufung oder Abschrä- gung der Blechpakete in der Absicht, das Eintreten von Kraftlinien in die volle Flach seite der Bleche zu verhindern und in die Schmalseite der Bleche zu erleichtern, damit hierdurch Wirbelstromverluste möglichst unterdrückt wurden.
Aus den letztgenannten Gründen hat man Abstufungen und Abschrägungen auch an den Stossfugen unterteilter lamellierter .Ständer eisen für Wechselstrommaschinen, sowie an Schutzjochen und Eisenkörpern von Drossel spulen und Transformatoren vorgesehen.
Soweit jedoch bisher die Brechung der Blechpaketkanten in Rücksicht auf Eintritt und Führung magnetischer Kraftlinien zur Anwendung gelangte, handelte es sich dort um die sich am Ende des wirksamen Eisens ausbreitenden Kraftlinien des wirksamen Feldes, das heisst um Nutzlinien, während der vorliegenden Erfindung eine andere Aufgabe zugrunde liegt, nämlich die geeignete Füh rung von Linien des unvermeidlichen Streu feldes.
Die Endpakete des Ständereisens können selbst als Rückschluss für diesen Teil des Stirn streufeldes dienstbar gemacht werden, und zwar in der Weise, dass die Streulinien vor wiegend in die Schmalseiten der Bleche ein treten. Dieses kann durch Anordnung weit gehender Abstufungen oder Abschrägungen jener Endpakete an den den Kappen zuge kehrten Statorrändern erreicht werden.
Die Abstufung oder Abschrägung er streckt sich dabei zweckmässigerweise nicht nur auf wenige verstärkte Endscheiben, wie etwa bei Nutenankern von Gleichstromma schinen, -wo man beabsichtigte zu vermeiden, dass.die massiven Ränder dieser verstärkten Endscheiben noch vom Nutzfluss erfasst wer den, sondern über eine beträchtliche Tiefe des Ständereisens. Auf diese Weise bilden die Bleche des Statoreisens selbst in der Um fangsrichtung einen Rückschluss für die Streulinien, ohne dass letztere Flachseiten der Bleche schneiden und Wirbelströme indu zieren.
Die Fig. 9 und 10 veranschaulichen zwei diesbezügliche Ausführungsbeispiele des Er findungsgedankens. Es ist a das aus Blech paketen geschichtete Ständereisen eines Tur bogenerators, b der Wickelkopf des Ständers und c der des Läufers, der durch eine Kappe d oder Bandage gegen die Wirkungen der Fliehkräfte gesichert ist.
Der mit dem Wickelkopf b verkettete Teil des Streufeldes, um dessen Einfluss es sich handelt, wurde in den Darstellungen gestri chelt angedeutet und mit Ost bezeichnet, wäh rend das Nutzfeld ON, das mit dem Wesen der Erfindung nichts zu tun hat, durch aus gezogene Kraftlinien wiedergegeben ist.
Der den Wickelköpfen zugekehrte Rand des letzten Ständerblechpaketes f ist um eine beträchtliche Höhe und hier über die ganze Pakettiefe bei g abgeschrägt, indem die ein zelnen Bleche in ihrer radialen Breite abge stuft sind. Durch diese Abstufung tritt das vom Wickelkopf b hervorgerufene, zwischen dem letzten Blechpaket<I>f</I> und der Kappe<I>d</I> verlaufende Streufeld Ost vorwiegend in die Schmalseiten der .einzelnen Bleche über und findet in der Umfangsrichtung durch die ein zelnen Blechlamellen einen unschädlichen Rückschluss, so dass erhebliche Wirbelstrom- verluste durch dieses Streufeld vermieden sind.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass sich,die Abschrägung oder Abstufung g über die ganze Tiefe des letzten Ständerblechpake- tes f ausdehnt, wenn eine geringere Tiefe ge nügt, um eine hinreichende Abstufung zu er zielen. Doch ist einleuchtend, dass bei Aus nutzung der gesamten Tiefe dieses Stirnpake tes für die Abschrägung der höchste Grad der Abstufung zur Geltung kommt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 erstreckt sich das wirksame Eisen k ,des Läu fers nur bis zum vorletzten Ständerpaket, so dass das Endpaket f ausschliesslich dem Streu flussverlauf dient. Jedoch kann sich, wie Fig. 10 erkennen lässt, das wirksame Eisen k des Läufers auch bis zur Stirnseite des letzten ab geschrägten Ständerblechpaketes ausdehnen. Im letzten Fall würde das Endpaket des Ständers neben seiner Aufgabe als Streufluss- rückschluss auch als aktives Eisen wirksam sein.
Für die praktische Durchbildung der durch die Erfindung gekennzeichneten An ordnung der Streuflusskörper gibt es natür lich viele konstruktive Möglichkeiten, wäh rend hier nur einige besonders zweckmässige Ausführungsbeispiele beschrieben wurden.
Device for the protection of structural parts in the area of the stator frontal stray field of AC machines against eddy current losses through magnetic flux bodies made of laminated iron.
In order to reduce the eddy current losses of alternating current machines, which can arise from the frontal stray field in massive construction parts, the attachment of special magnetic stray flux bodies made of laminated iron has already been proposed, which force the stray field to run on magnetically good-conducting paths the transverse direction, however, oppose the eddy currents with a high electrical resistance.
The present invention is based on the knowledge that the front stray field of multi-phase alternating current machines, in particular with symmetrical winding, circulates in the same way as the stator rotating field with practically uniform speed and strength and has a strength that decreases according to the outer circumference of the winding heads.
This knowledge led to the magnetic leakage flux bodies being given a new arrangement that takes into account the rotating field character of the front field and thereby reduces eddy current losses in adjacent solid construction parts, such as the press covers or front plates.
According to the invention, the lamellae of the magnetic stray flux bodies should essentially stretch in the circumferential direction, so that they offer a magnetically mutually conductive path to the rotating stray field on its path.
Even with a single-phase machine, the front stray field develops in the form of a rotating field, as will be verified below.
The single-phase stator field can be thought of as being divided into two opposing rotating fields, one of which is in the sense of the direction of rotation of the rotor, the other rotates in the opposite direction. The rotating field revolving in the sense of the direction of rotation of the rotor does not generate any currents in the rotor bars. The opposite rotating field results when the rotor rotates in the damper cage of the latter, the stray field of which is composed with the stray field of the stator winding heads to form a re sulting stray field, wel Ches has the character of a rotating field.
Various example embodiments of the invention are illustrated in the drawing. Fig. 1 is a diagrammatic representation of an embodiment of the invention, in which a closed ring consisting of flat-sided tape layers wound over one another is used as a leakage flux body, which is attached concentrically to the orbit of the rotating scattering field in front of the massive structural parts; Fig. 2 shows this annular flux leakage body in its entirety from expansion.
Instead of wound rings, those can also be used which are composed of a number of concentrically extending and flat-sided superimposed partial rings that are combined to form an annular package.
It denotes a the effective stator iron with its massive press cover b. The end winding was only indicated by a piece of an involute bracket c. Between the end winding and the press cover b, the magnetic leakage flux body d made of laminated iron is attached, which;
has the purpose of preventing eddy current losses in the face plate b. In view of the fact that the forehead stray field causing these losses in multi-phase machines revolves in a manner analogous to the stator field, the subdivided stray flux body d is designed and placed in such a way that its individual lamellae are located along the orbit of the stray field, i.e. essentially Extend in the circumferential direction.
They should offer the rotating field a magnetically well-conducting path during its rotation and for this reason also receive a linear expansion over the entire circumference, this magnetically well-conducting path of the lamellae can be interrupted by gaps. Such spaces can be intentionally inserted to reduce the leakage flux. In the example chosen in the drawing, the ring is self-contained and wound flat-sided from iron strips. If desired, special insulation inserts can be provided between the individual tape layers.
In order to obtain a stable structure and to prevent the loosening of the ring layers, as shown in FIGS. 1 and 2, radial screw or rivet bolts f through which are suitably isolated from the iron.
As a carrier of such rings, the Stüt zen of the winding heads can serve by about the ring -at the given by the position of the fastening bolts for the winding heads with holes g and him, preferably with the insertion of insulation sockets, on these bolts h pushes. It is then, for example, by special nuts k or better by the fastening elements for the winding heads against the face of the stator. pressed.
If you want to avoid the weakening of the effective ring cross-section by means of rivet bolts, it is advisable to weld the tape layers to one another at individual points distributed over the ring circumference or to connect them using equivalent processes. Here one sees .die weld seams m accordingly Fig. 3 advantageously on the end faces of the 'stray flux ring facing away from the end windings, in order to avoid that larger coherent metal surfaces of the ring, as they are created by Sch-Weiss seams, are directly exposed to the stray field will.
Another practically useful method for holding the ring layers or lamellae together without weakening their cross-section is shown in FIG. 4 in the use of brackets n, which are also pushed from the end face facing away from the end of the ring over this and optionally with can be welded or soldered to it.
You can train them at the same time as supporting members of the ring and attach an extension p to implement a screw bolt for example. The same considerations as for wrapped rings are also possible for rings that are layered from a large number of concentric partial rings to form a ring package and are attached as a cohesive body.
Instead of the circular ring you can also use rings of polygonal shape. If the magnetically good conductive path for the stray rotating field is not a self-contained ring, but is composed of a number of laminated cores extending essentially in the circumferential direction with their lamellae, then these laminated cores respectively. their lamellas are either arched or straight lamellar bars are used,
-which are laid in such a way that they complement each other to form a polygon: The fastening of the curved or straight packages, as well as the connection of their individual lamellae with one another, is done in the same way as was proposed for closed rings. An arrangement of the leakage flux bodies in the sense of the invention can also be provided in front of the front cladding if the aim is to prevent eddy current losses in this by attaching similar leakage flux bodies preferably directly to the inner surface of the protective caps in an analogous manner.
In the embodiments described above, for example in the stray flux bodies assembled from individual curved or web-shaped parts to form rings or polygons, the butt joints naturally cause a considerable increase in the magnetic resistance over the circumference of the ring, and the stray field will consequently be parallel Try to close magnetic side paths, as they are caused by the support parts and supports of the leakage flux body or the massive structural parts of the machine to be slotted,
be formed for example by the end plates. Similar consequences are to be expected if the stray flux body is highly saturated. In order to exclude such disadvantages from the outset and to perfect the mode of operation of the arrangement according to the invention, a high magnetic resistance can be created on the rear side of the leakage flux body for the crossing of scatter lines from the scatter field body to the parts to be protected,
so that the leakage flux remains predominantly in the leakage flux body even if the magnetic resistance of the latter is greatly increased in the circumferential direction, be it due to high saturation, the presence of butt joints or other causes.
This is achieved by adding stretch air to the back of the leakage flux body, i.e. the side facing the solid structural parts to be protected, for example by arranging the ring body at an appropriate distance from the solid parts to be protected @ net, or that magnetically highly conductive parts are kept away there and the organs used for support or support, possibly also the massive structural parts to be protected, are made from non-magnetic material themselves.
Under certain circumstances, these two agents can also be used together.
5 shows a leakage flux body d on the end face of the stator of an alternating current machine to protect against eddy current losses in the solid press cover b. The lamellae of the iron leakage flux body d run essentially in the circumferential direction, but it is not shown here as a closed ring, as in FIG. 2, but is composed of individual laminated cores according to the alternative proposal. The butt joints between the abutting edges of those packages are denoted by p.
If these gaps could also be eliminated by directly applying the abutment surfaces and thus the magnetic resistance of the ring body could be reduced, then for other considerations, e.g. to lower the reactance of the machine, the insertion of the gaps p would be useful.
The stray rotating field, which, in order to avoid eddy current losses, should run exclusively in the lamellar stray flux body, will try, since the magnetic resistance of the latter is relatively large here, the parts located there on the back of the body d, for example the clamp-like parts Carrier <I> n, </I> to tread the bolts h and the pressure plate b as a secondary track, as far as they are magnetically conductive.
In order to make the course of the scatter lines more difficult on such secondary paths, d. and the press cover b an appropriate clearance q is inserted. In addition, the spacers r. the brackets n and the fastening bolts h, possibly also the pressure plates b themselves, are made of non-magnetic 'material, so that in any case the emergence of the scatter lines from the laminated ring body does not occur.
It goes without saying that the same idea also applies when the stray flux body is attached in front of the front cladding. Then, from the same considerations, it can be useful to provide a larger air gap between the protective body and cap and to make the fasteners and spacers, if necessary also the front coverings themselves made of magnetically non-conductive material or to take at least one of these precautions.
The stray field losses also play a role in those arrangements in which the stator teeth are mechanically secured by special pressure elements that are either pressed individually or jointly against the tooth flanks by the overlapping face plate.
In order to keep the magnetic losses due to the stray field in the teeth and their supports low, various measures have already been taken, for example the pressure fingers scrolled across the anchor plates or special material used here for. According to the invention, a ringför shaped yoke made of laminated iron, the teeth of which support those of the stator, can also be used to stiffen the tooth flanks.
Fig. 6 shows the. frontal part of a stator in a perspective view, insofar as it comes into consideration for the essence of the invention, while Fig. 7 shows the toothed, ring-shaped yoke, and Fig. 8 shows a fabrication method for its structure.
On the face of the effective stator iron a. the face plate b is pressed in a known manner. The end winding is indicated by the bracket c connected to the winding bar s. To stiffen the stator teeth, the teeth d of a toothed annular yoke f made of laminated iron, which is pressed against the tooth flanks of the stator.
The fastening and pressing of the toothed ring body f to the end face of the stator ge happens easiest through the end plate b by engaging with its inner edge g over the outer circumference of the yoke. To make the transition of the leakage flux into the. To facilitate lamellae of the teeth d and to avoid a transverse entry of the force flow and thus the formation of eddy currents, it is recommended to bevel or step the tooth tips, as shown at A, towards the exposed face.
This gives the teeth the necessary support at the same time. , The individual toothed lamellae are possibly combined to form a closed ring by rivet bolts m after inserting intermediate insulation layers. They are conveniently layered according to: the method shown in FIG. 8 from the same segment-shaped sheet metal cuts le, the position of the abutting edges changing in the circumferential direction with each new layer.
Instead of making the yoke body as a closed ring and applying it, you can also make curved, toothed Blechpa kete and place them on the face of the 2tator to form a divided ring. Under certain circumstances, the release of air spaces between the individual ring parts is desirable in sol chen cases, especially if the housing is divided or if the magnetic resistance of the yoke for the stray field is to be intentionally increased.
The outer boundary surface of these toothed laminated cores can also be a flat surface, so that after assembly on the front side of the stator, an externally polygonal bounded structure would arise.
The practical design of the yoke body, which serves as a stiffening element for .die stator teeth, allows many modifications, while the construction described is only to be considered as a particularly useful example.
Instead of using rivet bolts, individual lamellas can never be joined by welding seams on the outer circumference or by equivalent means. The attachment and pressing against the tooth flanks need not be done by the face plate itself, but can also be done in other ways.
While one can use the means mentioned in the foregoing to steer the part of the forehead stray field running in the area of the face plates and cladding into harmless paths by attaching special stray flux bodies, the difficulty now remains to draw conclusions that avoid eddy current losses for those who do to create part of the leakage flux that is attached between the stator iron and the caps, bandages or other outside of the active part of the rotor,
runs with the Streufehs synchronously rotating iron masses. Recent investigations have shown that it is precisely this leakage flux, which is only linked to the stator winding and entering the caps, that causes the greatest losses.
It is known to design individual end disks ge toothed laminated sheet metal stacks from mechanical considerations step-shaped with a smaller diameter than the other sheets in order to give the tooth flanks the necessary support in this way. Such stronger end disks have also been allowed to recede in order to prevent them from being exposed to magnetic fields and to avoid eddy currents being induced in them.
Finally, the stepping or chamfering of the laminated cores was done with the intention of preventing lines of force from entering the full flat side of the laminations and facilitating them in the narrow side of the laminations so that eddy current losses were suppressed as far as possible.
For the latter reasons one has gradations and bevels also on the butt joints subdivided lamellated. Stand iron for AC machines, as well as on protective yokes and iron bodies of choke coils and transformers provided.
However, as far as the breaking of the laminated core edges has so far been used with regard to entry and guidance of magnetic lines of force, it was the lines of force of the effective field spreading at the end of the effective iron, i.e. useful lines, while the present invention was based on a different task is, namely the appropriate Füh tion of lines of the inevitable scatter field.
The end packets of the stator iron can themselves be used as a conclusion for this part of the forehead scattering field, in such a way that the scattering lines predominantly enter the narrow sides of the sheets. This can be achieved by arranging extensive gradations or bevels of those end packages on the stator edges facing the caps.
The gradation or bevel expediently extends not only to a few reinforced end plates, such as in the case of grooved anchors of DC machines, where the intention was to avoid that the massive edges of these reinforced end plates are still captured by the useful flow, but over a considerable amount Depth of the stand iron. In this way, the sheets of the stator iron form a conclusion for the scatter lines even in the circumferential direction, without the latter cutting flat sides of the sheets and inducing eddy currents.
9 and 10 illustrate two embodiments of the invention in this regard. It is a the stator iron of a turbo generator layered from sheet metal stacks, b the end winding of the stator and c that of the rotor, which is secured against the effects of centrifugal forces by a cap d or bandage.
The part of the stray field linked to the end winding b, the influence of which is concerned, was indicated by dashed lines in the illustrations and designated as east, while the useful field ON, which has nothing to do with the essence of the invention, is shown by solid lines of force is reproduced.
The edge of the last stator core f facing the winding heads is beveled by a considerable height and here over the entire package depth at g by the individual sheets being graded in their radial width. As a result of this gradation, the stray field east caused by the end winding b and running between the last lamination stack <I> f </I> and the cap <I> d </I> predominantly overflows into the narrow sides of the individual sheets and takes place in the circumferential direction a harmless conclusion through the individual sheet metal lamellas, so that considerable eddy current losses are avoided by this stray field.
It is not absolutely necessary for the bevel or gradation g to extend over the entire depth of the last stator core f, if a smaller depth is sufficient to achieve a sufficient gradation. But it is evident that if the entire depth of this face package is used for the bevel, the highest degree of gradation comes into play.
In the embodiment according to FIG. 9, the effective iron k, of the runner extends only up to the penultimate stator package, so that the end package f is used exclusively for the course of the scattering flow. However, as can be seen in FIG. 10, the effective iron k of the rotor can also extend to the end face of the last beveled stator core. In the latter case, the end package of the stator would act as an active iron in addition to its function as a leakage flux inference.
For the practical implementation of the arrangement of the leakage flux bodies characterized by the invention, there are of course many design options, while only a few particularly useful exemplary embodiments have been described here.