Rotor mit ausgeprägten Polen und abnehmbaren Polschuhen für dynamoelektrische Maschinen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rotor mit ausgeprägten Polen für dynamoelektrische Maschinen, deren Polkerne mit dem Rotorkörper aus einem Stück beste hen und bei denen die Erregerspule durch abnehmbare Polselluhe gehalten werden, die an der dem jeweiligen Polkern zugewandten Seite trapezförmige Ansatzkörper besitzen.
Die Konstruktion von Rotor-Feldmagneten dynamoelektrischer Maschinen ist üblicher weise derart ausgeführt, dass eine vorgeformte Spule auf dein magnetisierbaren Polkörper zwecks Reparatur oder Ersatz leicht auswech selbar angeordnet ist. Der magnetisierbare Pol selbst ist bei den üblichen Konstruktionen aus einzelnen Blechen mit seitlich herausragen den Polschuhflanken und mit einem geeignet geformten, T-ähnlichen und konisch verlaufen den Mittelteil aufgebaut.
Die vorgeformte Spule wird auf den Polkörper von der Unter seite aufgesetzt und der für sich zusammen gebaute Pol dann mit dem Polkörper ver schraubt, wobei der nach unten ragende Mittel teil eine auf ihn passende Ausnehmung im Polkörper berührt. Die Spule wird durch die Polschubflanken in ihrer Lage<B>f</B> estgehalten. Bei dieser Bauart werden von den Befesti gungsmitteln des Pols die Beanspruchungen seitens der Zentrifugalkräfte infolge des Pol- und Spulengewichtes aufgenommen. Diese Konstruktion hat sich als brauchbar erwiesen und wird seit langem verwendet.
Jedoch sind bei Feldmagneten für dY-namoelektrische Ma schinen hoher Drehzahl und grosser Leistung Schwierigkeiten entstanden, die mit zuneh mender Drehzahl und Leistung wachsen, und Befestigungsmittel für die Pole auf dem Pol körper notwendig machen, die den bedeuten den Beanspruchungen durch die Zentrifugal- kräfte gewachsen sein müssen. Eine andere Konstruktion, die einen Aus bau der Spule zulässt und gleichzeitig eine Verringerung des Gewichtes der mee hanischen Befestigungsmittel üblicher Bauart ermöglicht, verwendet einen bereits mit Polen versehenen Rotor.
Die vorgeformten Spulen -werden hier bei von oben aus auf die Pole gesteckt und in ihrer Lage durch Polschuhe festgehalten, die an das obere Ende der Pole angesehraubt werden. Diese Bauart erniedrigt das von den Befestigungsmitteln zu tragende Gewicht auf dasjenige der Polschuhe und der Spulen, jedoch wird der hierdurch erzielte Vorteil weitgehend wieder eingebüsst durch die Tat sache, dass die bisher entwickelten Befesti gungsmittel eine Schwächung der Polschuhe bewirken, wodurch nur ein geringer Gewichts vorteil gegenüber der bisherigen Konstruk tion erzielbar ist.
Diese Nachteile werden bei der vorliegen den Erfindung vermieden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Grund- nächen der Trapezkörper auf der Seite der Polseliulie liegen und dass die Seitenflächen der Trape7körper mit Zähnen versehen sind, die in entsprechenden Rinnen im Polkern ein haken.
Durcli diese Erfindung wird somit eine Rotorpol-Konstruktion mit abnelimbaren Pol- sehuhen geschaffen, bei der die durch Ver ringerung des Gewichtes der abnelunbaren Teile erzielten Vorteile nicht durch Schwä chung seitens der Befestigungsmittel für die selben wieder aufgehoben werden. Das Er gebnis stellt eine Rotorpol-Konstruiktion gro sser Festigkeit für hohe Drehzahlen dar, wo durch der Bau, schnellaufender Hochleistungs- generatoren ermöglicht wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung wer den nachstehend an Hand der Fig. <B>1</B> bis<B>7</B> näher beschrieben. Hierbei ist: Fig. <B>1</B> eine Längsansicht einer erfindLings- gemässen Rotorpol-Konstruktion, teilweise im Schnitt gezeichnet, Fig. 2 ein Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. <B>1,</B> in vergrössertem Massstab, Fig. <B>3</B> und 4<B>je</B> eine Variante der Ausfüh rung nach Fig. 2, Fig. <B>5-</B> ein Teilbild ähnlich Fig. <B>1,</B> eine andere Ausführung darstellend,
Fig. <B>6</B> ein Teil eines Querschnittes des Pols nach Fig. <B>1</B> in vergrössertem Massstab, eine andere Ausführung wiedergebend, Fig. <B>7</B> ein Teil eines Längssehnittes längs der Mittelebene eines Pols nach Fig. <B>1,</B> eine Befestigungsanordnung zeigend.
Die Fig. <B>1</B> zeigt einen Pol eines erfin dungsgemässen Rotors.
Der Rotorkörper weist eine Vielzahl von Stahlplatten<B>1</B> auf, deren Endplatten 2<B>zwi-</B> schen den Flanschen an den Schaftenden 4 bzw. <B>5</B> mittels durchgehender Schrauben<B>3</B> zu sammengehalten werden. Die Platten<B>1</B> und die Endplatten 2 weisen längs des Umfanges verteilte Polfortsätze <B>6</B> auf, von denen in Fig. 2 nur einer wiedergegeben ist. Das obere Ende des Pols<B>6</B> ist mit einer parallel zur -Achse verlaufenden Längsrinne versehen. Das Profil der in den Platten<B>1</B> vorgesehenen Rinne ist in Fig. 2 mit der voll ausgezogenen Linie<B>7</B> angedeutet.
Das entsprechende Profil der Rinne in den Endplatten<B>7</B> ist durch die punktierte Linie<B>8</B> angegeben; es zeigt den gleichen Verlauf wie dasjenige der Rinne in den Platten<B>1,</B> besitzt aber geringere Breite. In der Mitte der Längsausdehnung des Pols ist ein schmaler Schlitz<B>9</B> vorhanden, dessen Profil die gestrichelte Linie<B>10</B> in Fig. 2 zeigt und dessen Zweck, noch erläutert wird.
Die vor gesehenen Polschuh-Endstücke <B>11</B> sind mit axial und seitlich vorstehenden Flanken 12 zur Halterang der Spulen versehen und be sitzen einen zur Befestigung dienenden Mittel teil, der in die Rinne<B>8</B> in den Endplatten 2 passt. Die Endplatten 2 und die Polschuh- Endstücke, <B>11</B> bestehen vorzugsweise aus Schmiedestahl hoher Festigkeit, da auf sie der grössere Anteil der im Betrieb auf die Polschuhe wirkenden Belastung entfällt.
Die Polschuhkappen 14 sind mit seitlich vorste henden, zur Halterting der Spulen dienenden Flanken<B>15</B> versehen und besitzen zur Be festigung dienende Mittelteile<B>16,</B> die in die im Polkörper vorgesehenen Rinnen<B>7</B> passen.
Die dargestellte Halterung der Polschuhe im Polkörper, gebildet durch die in den Enden der Pole vorgesehenen Rinnen und die denselben angepassten, an den Polschuhen befindlichen Trapezfortsätzen, wird gewöhn lich tannenbaumähnlieh gezinkt genannt, welche Bezeichn-ang in der vorliegenden Be schreibung beibehalten wird.
Eine tannen- baumähnlich gezinkte, Halterung weist eine etwa dreieckige oder abgestumpft dreieckige Gestalt auf, deren Grundlinie senkrecht zu der auftretenden Beanspruchung verläuft -and dessen schräge Seitenkanten mit einer Viel zahl von ineinandergreifenden Ausschnitten versehen sind. In der besonderen, in Fig. 2 dargestellten tannenbaumähnlich gezinkten Verbindung weist jede Seitenkante drei Aus schnitte in gleichen Abständen voneinander auf.
Jeder Ausschnitt besitzt eine Fläche<B>17,</B> die weitgehend senkrecht zur radialen Pol achse verläuft, also weitgehend senkrecht zur Zugbeanspruchung infolge der Zentrifugal- kraft bei -Lunlaufendem itotor. Die Fläche<B>17</B> kann auch abgeschrägt werden, falls er- wünseht, um dem Bestreben des Polkörpers, sich am Fuss des gezinkten Fortsatzes unter der Wirkung der Zentrif-Ligalkra:it-auseinan- derzubiegen, entgegenzuwirken.
Die Grundfläche der Tra-Pezkör-Per <B>16</B> liegt auf der Seite der Polschuhe 14, so dass die mit Zähnen versehenen Seitenflächen dieser Trapezkörper in die entsprechenden Rinnen im Polkern<B>6</B> einhaken. Beim Zusammenbau eines Pols wird die vorgeformte, hohle, rechteckige Erregerspule <B>18</B> über den am Rotorkörper befindliehen Pol gesteckt.
Die Polschuh-Endstücke <B>11,</B> die nach Fig. 2 mit einem schmäleren tannenbaum- artig gezinkten Fortsatz versehen sind, wer den in die breitere, für die Polsch-uhfortsätze <B>6</B> dlinensionierte Rinne eingesteckt und in ihre Endstellung nach Fig. <B>1</B> verschoben, wo sie mit der in den Endplatten 2 vorhandenen Rinne zusammenpassen.
Eine vorstehende Rippe<B>19</B> an der Aussenkante der Endplatte 2 und eine passende Vertiefung im Endstück<B>11</B> be- stimmen folge des die Gewichtes Endlage. der Im Spule Betrieb und wird der Pol- *in- schulie eine
Radialbeanspruchung auf die<B>ge-</B> zinkten Halterungen ausgeübt. Die vom Ge wicht der Spule<B>18</B> verursachte Beanspruchung der Flanken 12 der Endstücke<B>11</B> wirkt einem eventuellen Bestreben des obern Endes des Endstüekes <B>11,</B> nach aussen herauszufallen, entgegen.
Die Polschuhkappen 14 sind mit seitlich herausragenden Flanken<B>15</B> versehen und besitzen einen der Befestigung dienenden Mittelteil<B>16,</B> der in die im Polkörper vor gesehenen Rinnen<B>7</B> passt. Diese Polschuh- kappen 14 werden in den Querschlitz<B>9</B> ein geführt, der, wie aus Fig. 2 ersichtlich, so dimensioniert ist, dass die gezinkten Mittel teile<B>16</B> in die genau passende Rinne im Pol körper ein- und darin vom Schlitz<B>9</B> aus längsverschoben werden können, bis sie den durch die Endstücke<B>11</B> gebildeten Anschlag erreichen.
Da die Polschulikappen aus dünnem Blech bestehen, können sie auch in leicht verdrehter Lage überall längs der Rinne ein- gesteckt und dann in die parallele Lage züi- rückgedreht werden, so dass der Querschlitz <B>9</B> nur noch zur Vervollständigung des Pol-! sehnhes in Selilitznällte benötigt wird. Beim Schichten des Blechpaketes kann von Zeit zu Zeit ein grösserer Druck zum Zusammen pressen ausgeübt werden.
Nach Vervollständi gung des Polschuhes bis zur seitlichen Begren- j zung des Schlitzes<B>9</B> kann jedes geeignete<B>Füll-</B> stück in denselben eingeschoben werden, um den Polschuh zu vervollständigen. Das Füll stück muss einerseits gegen die Wirkung der Zentrifugalkräfte gesichert, anderseits aber herausnehmbar sein, um die Demontage des Polschuhs und den Austausch der Spule zu ermöglichen, und sollte vorzugsweise aus magnetisierbarem Material bestehen.
Die Fig. <B>7</B> zeigt einen Teil eines Längs schnittes in der Mittelebene des Pols mit einem geeigneten Füllstück<B>19.</B> Dieses besteht aus einer Stahlplatte ausreichender Dicke zur Ausfüllung des Schlitzes<B>9,</B> ragt mit seiner Stirnkante 20 aus der Polsehuhiläche heraus und wird in seiner Lage durch<B>je</B> eine Schweiss naht 21 mit benachbarten Blechen 14 fest gehalten. Zum Herausnehmen des Füllstückes, zwecks Demontage des Polschulis und Aus wechslung der Spule<B>'</B> werden die Schweiss nähte fortgestemmt und eine Halterung an seiner Stirnkante angeschweisst, so dass eine genügende Kraft zum Herausziehen desselben ausgeübt werden kann.
Unter die Spule<B>18</B> werden abgeschrägte Keile 22 eingetrieben, damit dieselbe gegen den Polsehuh gepresst und die Spalte zwischen dem Polschuh und dem Polkörper zum Ver schwinden gebracht werden.
Die Fig. <B>3</B> zeigt eine mit Zähnen versehene Verbindung entsprechend Fig. 2, aber mit dem Unterschied, dass das tannenbaumartige tra- pezförmige Mittelteil<B>16</B> des Polschuhes bis zum Fuss des Polkörpers reicht. Da in die sem Falle das untere Ende des Mittelteils<B>16</B> bis unter den untern Rand der Erregerspule <B>18</B> reicht, können von den Polenden aus Keile <B>23</B> zwischen den Rotorkörper und den trapez- förmigen INEttelteil eingetrieben werden, um den Spalt zwischen diesen Teilen zu schliessen.
Die tannenbaumartige TrapezverbindLing ist hier mit<B>je</B> fünf Zähnen dargestellt. Unter halb der Spule<B>18</B> sind Keile 22 in gleicher Weise wie in Fig. 2 vorgesehen. Die Höhe des Mittelteils<B>16</B> ist hier grösser als die Höhe der Erregerspulen<B>18.</B> Die Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung, die jener der Fig. <B>1</B> und 2 entspricht, jedoch sind hier zwei untereinander gleiche gezinkte Verbindungen zwischen dem Ende des Pol körpers und dem Polschuh vorgesehen.
Die mit 24 bezeichnete Stelle zwischen beiden gezinkten Verbindungen reicht bis zum untern Rand der Polschuhkappe und ragt über den obern Rand der Spule<B>18</B> hinaus, so dass an dieser Stelle ein Anpresskeil <B>25</B> eingetrieben werden kann. Bei der Bauweise nach Fig. 4 besitzt der abnehmbare Polschuh geringeres Gewicht als bei der Ausführung nach Fig. 2 und<B>3,</B> was in manchen Fällen erwünscht sein kann.
Die Fig. <B>5</B> stellt das linke Polende gemäss Fig. <B>1</B> dar und gibt eine Variante wieder. Hierbei ist der Quersehlitz <B>9</B> nicht in der 21itte der Längsausdehnung des Pols wie in Fig. <B>1</B> vorgesehen, sondern dicht neben einer der Endplatten 2 angeordnet. Die Polschuh- bleche werden in der oben an Hand von Fig. <B>1</B> beschriebenen Weise über den Querschlitz<B>9</B> eingeführt, bis der Polschuh bis zur Ebene des Schlitzes<B>9</B> aufgebaut ist.
Dann wird ein Füll stück<B>26</B> in den Schlitz<B>9</B> eingeschoben und dort lösbar befestigt durch einen Riegel<B>27,</B> der in zusammenpassende Quernuten des End stückes<B>11</B> und des Füllstückes<B>26,</B> über dem obern Rand der Spule<B>18,</B> einschiebbar ist. Der Riegel<B>27</B> kann in bekannter Weise durch eine FeststeRschraube <B>28</B> fixiert werden. Bei dieser Ausführung kann der Pol nach Lösen der Feststellschraube<B>28,</B> Heraussehlagen des Riegels<B>27</B> und Wegnehmen des Füllstückes<B>26</B> demontiert werden.
Die innenliegende Fläche der Endstücke<B>11</B> kann auch abgesehrägt wer den, einen sich nach oben erweiternden Quer schlitz<B>9</B> bildend, um die Verwendung von keil- förmigen Füllstücken zu ermöglichen und so deren Herausziehen aus dem Schlitz zu er leichtern. Falls erwünscht, können auch, um das Demontieren der Füllstücke zu verein fachen, Kanäle zum Einpressen von<B>Öl</B> vor gesehen werden.
Bei den bisher beschriebenen Konstruk tionen ist stets ein Aufbau des Polschuhs aus dünnen Einzelblechen vorgesehen, wie sie übli cherweise hierfür verwendet werden, die von Endplatten grösserer Dicke, vorzugsweise aus Schmiedestahl, zusammengehalten werden. Unter gewissen Umständen kann es aus Grün den der Festigkeit erwünscht sein, den Pol aus verhältnismässig dicken Platten und nicht aus Polschuhblechen aufzubauen.
Eine solche Ausführung zeigt die Fig. <B>6.</B> Die Platten<B>30</B> sind mit trapezförmigen, tannenbaumartig ge zinkten, der Befestigung dienenden Mittel teilen versehen, die mit dem Polkörper in der oben beschriebenen Weise zusammengeba-Lit werden, indem ein Querschlitz ausreichender Breite verwendet wird. Dieser Querschlitz wird dann durch ein Füllstüek verschlossen. Die Fig. <B>6</B> zeigt ein Füllstück<B>31,</B> das den Schlitz bis zur Höhe des obern Randes der Spule ausfüllt. Dann wird ein in Nuten der benachbarten Platten<B>30</B> passender Riegel<B>32</B> quer zum Pol eingetrieben, um das Füllstück <B>31</B> in seiner Lage festzuhalten.
An der Stirn kante des Füllstückes<B>31</B> können Schrauben löcher vorgesehen werden, um deren Heraus- nahme bei der Demontage des Pols u-i erleich tern.
Wenn, wie üblich, eine Polflächen-Stab- wicklung erforderlich ist, werden die Pol- schuhkappen und Endstücke mit entsprechen den Durchgangslöchern, in Fig. 2 mit 34 be zeichnet, versehen und nach dem Zusammen bau der Polschuhe Leiterstäbe eingeschoben. Falls solche Polstäbe verwendet werden, müs sen dieselben natürlich herausgezogen werden, bevor der Pol in der oben beschriebenen Weise demontiert werden kann.
Bei Verwendung von Polstäben werden die Füllstüeke, also<B>19</B> in Fig. <B>7, 26</B> in Fig. <B>5</B> -and <B>31</B> in Fig. <B>6,</B> mit Durchgangslöehern für die Polstäbe versehen, wodurch die Füllstücke zugleich in ihrer Lage festgehalten und die beschriebenen andern Be festigungsmittel entbehrlich werden.
Es ist ersichtlich, dass die Erfindung einen Polaufbau ergibt, bei dem die Feldspule in üblicher Weise auswechselbar ist, dass eine Be- an#pruchung der Verbindungsstelle mit dem Rotorkörper bewirkende Gewicht der abnehm baren Teile verringert isf und die Beanspru chung der Verbindungsstelle durch ein tannen- baumartig gezinktes Teil auf eine grössere Fläche verteilt wird.
Ferner ist ersichtlich, dass ein abnehmbarer Polschuh vorhanden ist, der eine Halterung der Feldspulen ergibt, ohne dass damit eine Schwächung der Pol schuhe notwendig wird. Die vorgesehene Bau art ermöglicht die Verwendung abnehmbarer Polschuhe mit einer gezinkten Verbindung mit einem Kanal oder einer Rinne in der Stirn seite des Polkörpers, ohne dass eine Verlänge rung des Pols, über die zur Aufnahme der Feldspule erforderliche Längsausdehnung hin aus, notwendig ist.
Die erfindungsgemässe Verteilung der auf tretenden Beanspruchung von den Polschuhen auf den Rotorkörper durch eine tannenbaum- ähnliche gezinkte Verbindung ermöglicht die Dimensionierung der Polschuhe und Polschuh- kappen für eine der üblichen Polkonstruktiou. entsprechenden Festigkeit und gestattet auch die entsprechende Bemessung der Endstücke und der damit zusammenhängenden Rotor- teile. Somit können höhere Umfangsgeschwin digkeiten und damit höhere Leistungen oder ein grösseres Schwungmoment oder auch bei des zusammen, erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung kann mit Vor teil für Feldspulen aus Aluminilunleitern ver wendet werden. Aluminiumfeldspulen sind leichter als Kupferfeldspulen für die gleiche Magnetieldstärke, aber ihr Wickelraum ist grö sser und verlangt eine breitere Polschuhkappe, um dieselbe unterbringen zu können.
Der Ge wichtszuwachs durch die Verbreiterung der Polschuhkappen bedingt bei der erfindungs gemässen Konstruktidn keinen erhöhten Auf wand an der Verbindungsstelle, während bei der übliehen Konstruktion das zusätzliche Gewicht von der Unterseite des Mittelteils getragen werden muss, was die Gewichtsein-. sparuing bei der Spule mehr als ausgleicht.