Elektrische Wechsel- oder Drehstrommaschine mit Klauenpolläufer Elektrische Wechsel- oder Drehstrommaschinen der Klauenpolbauart, bei denen der magnetische Fluss von einem feststehenden Erregerteil (elektro- und/oder permanentmagnetische Erregung) über jeweils einen Luftspalt in gleichnamige Pole eines nach dem Klauen polsystem ausgebildeten Läufers übertritt und von die sen über den mit dem Erregerteil festverbundenen in duzierten Teil in die Gegenpole des Läufers und aus diesen wieder zurück in den Erregerteil, sind bekannt.
Dabei kann beispielsweise der Läufer aus zwei kon zentrisch zur Drehachse und mit Abstand zueinander angeordneten Ringen bestehen, welche gegeneinander gerichtete Klauen aufweisen, die ineinandergreifen.
Durch den so beschriebenen Aufbau des Läufers ist dieses System nur für axial kurze Maschinen mit Vorteil anwendbar, wenn man die Klauen nicht ma gnetisch übersättigen will. Daraus ergibt sich, dass bei Maschinen grösserer Leistung der Bohrungsdurchmes ser im Verhältnis zu anderen Maschinen gleicher Lei stung unverhältnismässig gross werden müsste. Solan ge es sich dabei um relativ langsam drehende Maschi nen handelt, ist diese Vergrösserung nicht unbedingt von Nachteil. Wird jedoch eine hohe Drehzahl ver langt, so sind die dann auftretenden Fliehkräfte nur noch in unwirtschaftlicher Weise oder gar nicht zu beherrschen.
Aufgabe der Erfindung ist es hier, Abhilfe zu schaf fen, insbesondere soll dabei das Prinzip der eingangs erwähnten Maschine für notwendigerweise langge- streckte elektrische Maschinen, z.B. Turbinengenera toren oder Phasenschieber, nutzbar gemacht werden.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Wechsel- oder Drehstrommaschine, welche wenigstens einen zwei miteinander fest verbundene Teilräder besitzen den Klauenpolläufer aufweist, dessen achsparallele und ineinandergreifende Klauen praktisch keine wirk same ferromagnetische Verbindung miteinander haben und in Umfangsrichtung mit wechselnder Polarität ausgebildet sind, wobei fernerhin der magnetische Fluss vom feststehenden Erregerteil (elektro- und/oder per manentmagnetische Erregung) erzeugt wird und,
je- weiles über einen Luftspalt, in gleichnamige Pole des Klauenpolläufers und von diesen über den mit dem Erregerteil fest verbundenen induzierten Teil in die Gegenpole des Klauenpolläufers übertritt.
Erfindungs- gemäss ist die Maschine als in achsparalleler Richtung aneinandergereihtes Mehrfachsystem ausgebildet, wo bei die magnetischen Nutzflüsse jedes einzelnen Sy stems zur magnetischen Entlastung des Klauenpol- läufers in Serie aneinandergereiht und ausserdem die induzierten Teile mit nur einer gemeinsamen Wicklung ausgestattet sind.
In Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung wird der Erregerteil ringförmig ausgebildet und radial um das Polrad angeordnet; dasselbe gilt für den in duzierten Teil. Dabei kann der Erregerteil permanent oder durch elektrischen Strom erregt sein, auch kann er jeweils nur an den beiden Stirnseiten der Synchron maschine angeordnet werden.
Bei einer Weiterausbildung der Erfindung weist also der Klauenpolläufer beispielsweise an seinen Stirn seiten Polringe auf, deren Klauen, mit in Umfangs richtung um eine Polteilung versetztem Abstand, ge geneinander weisen. Zwischen diesen sind in axialer Richtung weitere Klauen gleicher Polarität angeord net, die, gewissermassen an ihrem jeweiligen Rücken, mit entsprechenden weiteren Polringen und über diese mit Klauen der anderen Polarität, diese in Umfangs richtung ebenfalls um eine Polteilung versetzt, verbun den sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben, in welcher Fig. 1 einen axialen Schnitt einer elektrischen Wechselstrom maschine, Fig. 2 die Draufsicht auf einen Teil eines abgewickelten Klauenpolläufers darstellt.
In der Fig. 1 ist auf der nicht magnetisierbaren Welle 1 der Klauenpolläufer 2 angeordnet und vom feststehenden Teil 3 umgeben. Der Klauenpolläufer 2 weist insgesamt vier Polringe 4, 5, 6, 7 auf (siehe auch Fig. 2). An den Polringen 4 und 7 sind Klauen 8 und 9 mit zueinander entgegengesetzter Polarität angeord net. Sie sind, ebenfalls zueinander, in Umfangsrichtung um eine Polteilung versetzt. In die dabei entstandenen Lücken ragen die Klauen 10, angeordnet am Polring 5 und Klauen 11, angeordnet am Polring 6, hinein, wobei von den Polringen 5 und 6, jedoch jeweils nach der anderen Seite, weitere Klauen 12, 13 ausgehen.
Der feststehende Teil 3 ist mit drei lamellierten Blechpaketen, den induzierten Teilen 14, 15, 16 aus gebildet, wobei diese eine gemeinsame Wicklung 17 aufweisen. Zwischen den induzierten Teilen 14, 15, 16 bzw. an deren Stirnseiten sind die Erregerteile 18, 19, 20, 21 angeordnet, letztere beiden wahlweise. Bei per manentmagnetischer Erregung wird man die Magnete im Gehäuse oder in den Lagerschilden 25 unterbringen.
Der magnetische Fluss nimmt den aus der Fig. 1 ersichtlichen Verlauf entsprechend der Linie 22. Man erkennt, dass der Fluss, beispielsweise vom Erregerteil 18 bzw. dem linken Lagerschild 25 ausgehend, in Pfeil richtung der Linie 22 folgt und dabei über einen Luft spalt 23 in den Polring 4 übertritt. Von hier aus über die an ihm angeordnete Klaue 8 und einen weiteren Luftspalt 24 in den induzierten Teil 14 und zurück über den gleichen Luftspalt 24 in die Klaue 10 und über den mit dieser festverbundenen Polring 5 in die weitere Klaue 12. Der weitere Flussverlauf ist dann analog und in einfacher Weise aus der Fig. 1 ersicht lich. Er wird geschlossen über das magnetisierbare, hier beispielsweise als Mantel ausgebildete Gehäuse am Lagerschild 25.
Man erkennt, dass sich der magnetische Fluss nicht jeweils im einzelnen System kurzschliesst, sondern durch die besondere Ausbildung des Klauenpolläufers in Reihe geführt wird. Daher addieren sich die erre genden Durchflutungen der jeweiligen Teilmaschinen. Die insgesamt notwendige Durchflutung wird also durch Hintereinanderschalten des Weges für den ma gnetischen Fluss bestimmt. Dabei wird auf seinem Wege der Luftspalt mehrmals gekreuzt.
Dieses ist je doch ohne wesentliche Bedeutung, da die Erregerlei stung wegen der, besonders bei Ringspulen, kurzen Wicklungslänge von vornherein so klein gehalten wer den kann, dass die aus Gründen des mehrfachen Luft spaltübertritts notwendige Erhöhung praktisch nicht sehr ins Gewicht fallt.
Mittels der so beschriebenen Reihenschaltung der magnetischen Flüsse, bei welcher also der Klauenpol- läufer nur den Fluss jeweils eines einzigen Statorteils führt, wird eine magnetische Entlastung desselben erreicht. Der Klauenpolläufer würde nämlich sonst, besonders bei axial langen Maschinen, einen magne tischen Engpass bilden. Auch kann nunmehr der Ei senquerschnitt des Gehäuses in mässigen Grenzen verbleiben.
Entgegen allen bekannten Anordnungen entfällt also die Anordnung von Erregerspulen und Isolierstof fen am oder innerhalb des Läufers, wodurch dessen Durchmesser wesentlich verkleinert und die Herstel lung entsprechend vereinfacht werden kann. Die Ma schine kann also mit sehr hohen Umfangsgeschwindig keiten ausgelegt werden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass aus dem Klauenpolläufer keine Strom wärmeverluste abgeführt werden müssen.
Derartige Klauenpolläufer sind allen mit Wicklun gen oder Gleichrichtern ausgebildeten weit überlegen. Man hat hier den idealen Läufer ohne Schleifringe und Bürstenapparat vor sich.
Selbstverständlich ist das Prinzip nicht nur für nor- malfrequente, sondern auch für höherfrequente Ma schinen anwendbar.
Auch die Verwendung als Lichtmaschine für Fahr zeuge ist nach der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise möglich. In diesem Falle kann man den Forde rungen der Kraftfahrzeug-Hersteller nachkommen, eine Klauenpolmaschine mit geringerem Durchmesser als dem in bekannten Ausführungen herzustellen. Dieses ist nämlich wesentlich für die Beherrschung der gerade beim rauhen und erschütterungsbehafteten Fahrzeug betrieb auftretenden Kräfte einschliesslich der Zentri- petalkräfte.