DD133879B1

DD133879B1 - Permanenterregte elektrische maschine

Info

Publication number: DD133879B1
Application number: DD20192577A
Authority: DD
Inventors: Eckehard Bunzel
Original assignee: Eckehard Bunzel
Priority date: 1977-11-08
Filing date: 1977-11-08
Publication date: 1980-08-27
Also published as: DD133879A1; CS248251B1

Description

Läufer für eine permanenterregte elektrische Innenpolmaschine

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Läufer für permänenterregte elektrische Innenpolmaschinen synchroner Bauart, die vorzugsweise in drehzahlgeregelten Drehstromantrieben verwendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, daß die Verwendung der preisgünstigen und hochkoerzitiven keramischen Magnete (z. B. Bariumferrit) zum Aufbau eines Erregerfeldes in elektrischen Maschinen, infolge der geringen Remanenzinduktion dieser Magnete, besondere Maßnahmen zur Erreichung eines möglichst großen, auf eine Polteilung bezogenen Magnetquerschnittes erforderlich machen. Die Notwendigkeit resultiert aus dem internationalen Trend nach Steigerung der Ausnutzung des elektromagnetisch aktiven Teils der elektrischen Maschine, die in entscheidendem Maße von der Größe der-Luftspaltinduktion bestimmt wird. Magnetanordnungen, die den Forderungen nach einem großen Polfluß und auch einer Begrenzung der entmagnetisierenden Beanspruchungen genügen, sind dadurch gekennzeichnet, daß Magnetblöcke zwischen Blechsegmenten, aus denen das Blechpaket besteht, angeordnet werden. Von den Magneten sind jeweils wenigstens zwei Magnetblöcke parallel geschaltet.

Die Magnete sind entweder sternförmig oder tangential zur Läuferachse angeordnet, wobei die Normalen der Flußaustrittsflächen der Magnete senkrecht zu diesen Richtungen stehen. Durch Trennfugen zwischen den einzelnen Blechsegmenten wird ein definierter Streufluß erreicht.

Bei der tangentialen Anordnung der Magnetblöcke (DT-AS 1 173 178) in einen Läufer besitzen die Blechsegmente eine relativ komplizierte Form. Diese resultiert auch aus der Notwendigkeit der Beherrschung der Fliehkraftbeanspruchungen. Um ein Auseinanderfallen des Lauferkörpers zu verhindern, sind außerdem besondere Zusammenbauelemente und ein Dämpferkäfig erforderlich.

Die Läuferwelle muß aus teurem, unmagnetischem Stahl bestehen.

Zur Erregung von Innenpolmaschinen mit im Läufer sternförmig angeordneten Magnetblöcken sind zwei Lösungen bekannt (DE-OS 2 412 307, DE-OS 1 763 876). Bei der Anordnung nach DE-OS 2 412 307 (s. auch Siemenszeitschrift 49 (1975) 6, S, 368-374) ist ebenfalls eine unmagnetische Welle, zumindest eine unmagnetische Hülse notwendig. Diese Welle bzw. Hülse besitzt ein kompliziertes Außenprofil. Die einzelnen Blechsegmente, zwischen denen die Magnetblöcke angeordnet sind, müssen abstehenden Profilteilen des Wellenstücks hintergreifen.

Die Magnetblöcke müssen durch unmagnetische Verschlußkeile, die in jeweils zwei gegenüberliegenden Blechpaketsegraenten eingelassen sind, gehalten werden. Da auch bei dieser Anordnung der Läufer keinen zusammenhängenden Blechpaketgrundkörper besitzt, müssen zur Beherrschung der mechanischen Beanspruchungen zusätzlich Sicherungsmaßnahmen getroffen werden. Die Fertigung derartiger Läufer ist aufwendig.

In der zweiten bekannten Anordnung (DE-OS 1 763 876) wird der Läufergrundkörper durch die Nabe und die halbe Anzahl Pole gebildet. Die dazwischen liegenden Pole, die auch die Magnetblöcke halten, sind durch Schraubverbindungen einzeln am Läuferkörper befestigt, wobei zwischen den Polen und der Nabe eine ausreichend breite Trennfuge bestehen muß. Bei dieser Anordnung besteht der Läuferkörper ebenfalls aus mehreren Einzelteilen. Weiterhin ist festzustellen, daß sich die relativ großen fertigungsbedingten (Toleranzen in den Abmessungen der Magnetblöcke bei dieser Anordnung besonders nachteilig auswirken. Die Einzelpole, die die Magnete mit einem bestimmten Druck vollflächig auf den Läufergrundkörper pressen müssen, sind einzeln anzupassen. Der Läuferkörper muß nach der Montage in federn Fall überdreht werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen einfachen, mechanisch stabilen Läufer zu schaffen, der die Verwendung einer einfachen Welle aus magnetischem Material ermöglicht und dessen Herstellung auf Grundlage von bewährten Technologien erfolgt, die bei der Asynchronmaschinenfertigung allgemein angewandt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

"Aufgabe der Erfindung ist es, den Läuferkörper und die Anordnung der Magnete so zu gestalten, daß das Ziel der Erfindung erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die jeweils auf beiden Seiten eines modifizierten Polschafts liegenden Magnetblöcke magnetisch in Reihe liegen, so daß allein die Pollückensegmente die Funktion der magnetischen Pole übernehmen.

Zwischen dem Grund des Läuferkörpers und den Unterseiten jeweils von zwei Magnetblöcken benachbarter'modifizierter Pole, deren Kanten an dieser Stelle zusammenstoßen, befinden sieh trennfugenbildende Einlagen aus unmagnetischem Material. Die Welle besteht aus magnetischem Maberial. Zwischen den Unterseiten der modifizierten Polschuhe und den Oberseiten von jeweils zwei Magnetblöcken sind überstehende unmagnetische Keile untergebracht.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen;

Fig. 1: den Läufer einer zwölfpoligen Synchronmaschine im Querschnitt

Fig. 2: einen Längsschnitt durch einen Läufer

Fig. 3: den Ausschnitt eines Läufers dessen Hohlräume mit unmagnetischem Material ausgegossen sind.

In Fig. 1 istder Lauf ergrundkorper I_- aus einem Teil. Er ist entweder geblecht oder massiv.

Die Maschinenwelle 2 ist aus magnetischem Stahl. Die Magnetblöcke 3» 4 liegen unter dem modifizierten Polschuh 5· Die Magnetblöcke 3» 4 und die modifizierten Pollückensegmente 6 werden durch die unmagnetischen Einlagen 7 am Polgrund und Keile 8 am modifizierten Polschuh 5 fest eingeklemmt. Die Oberfläche der Pollückensegmente 6 ist so gestaltet, daß sich eine etwa sinusförmige Erregerfeldkurve ergibt. In Fig. 1 sind weiterhin charakteristische Feldlinien des Nutzflusses §L und des durch die unmagnetischen Einlagen 7 und Keile 8 gehenden Streuflusses βς/ eingetragen.

Dadurch, daß die funktionellen Aufgaben der Pole eines derartigen Läuferkörpers nur noch auf die Beherrschung der mechanischen Beanspruchungen reduziert werden (modifizierte Pole), können diese extrem schlank ausgeführt und damit Magnetblöcke mit einer großen Flußaustrittsflä.che eingesetzt werden. Die Funktion der magnetischen Pole übernehmen die sich in den modifizierten Pollücken befindlichen massiven oder geblechten Pollückensegmente.

In Fig. 2 ist ein Läufer dargestellt, dessen Dauermagnetblöcke in axialer Richtung aus jeweils zwei Teilblöcken bestehen. Der Läufergrundkörper und die modifizierten Pollückensegmente sind geblecht. Der axiale Zusammenhalt des Blechpaketes samt Dauermagnetblöcke erfolgt wie bei normalen zylindrischen Läufertypen. Die Stirnplatten 9 müssen allerdings aus unmagnetischem Material gefertigt werden. Es ist nicht notwendig, das gesamte Läuferpaket in bekannter Weise aus mehreren Einzelpaketen aufzubauen, die voneinander durch unmagnetische Scheiben getrennt werden müssen. Einen sicheren Halt der Blechsegmente an den Stoßstellen der Magnete erhält man durch Verwendung von zwei in der Länge sich unterscheidender Magnetblocktypen, die abwechselnd in axialer Richtung und am Umfang angeordnet werden.

In Fig. 3 ist der Ausschnitt eines Läufers gezeigt, bei dem der Läuferkörper aus Blechen zusammengesetzt ist.

Die modifizierten Polschuhe 5 einschließlich die unmagnetischen Keile 8 sind in Formstücken 14 vereint, die z. B. aus Aluminium bestehen. An den Stirnseiten befinden'sich Stirnringe

Erfordern die Betriebsbedingungen den Einbau einer, vollständigen Dämpferkäfigs, können die Pollückensegmente mit Nuten 13 zur Aufnahme des Käfigs versehen werden· Das aus Aluminium bestehende Formstück 14, die in den Läufernuten 13 befindlichen Stäbe und die Stirnringe 12 bilden einen vollständigen Dämpferkäfig, der im Druckgußverfahren hergestellt werden kann.

Der bei der Herstellung der Läuferbleche zur Verbindung des Läufergrundkörpers 1 mit den modifizierten Pollückensegmenten б zunächst stehen gelassene luftspaltseitige Steg (gestrichelte Linie in Fig« 3) wird nach dem Zusammenbau und dem Vergießen des Läufers durch Überdrehen entfernt, wodurch der Läuferkörper auf sein endgültiges Maß gebracht wird.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Läufer für eine permanenterregte elektrische Innenpolmaschine synchroner Bauart, bestehend aus einem nach Art eines Schenkelpolläufers aufgebauten Läufergrundkörpers, gebildet aus Nabe, modifizierten Polschäften und modifizierten Polschuhen, wobei die Magnetblöcke, deren Normalen der Flußaustrittsflächen parallel zu Tangenten der Maschinenwelle liegen, alternierend durch jeweils einen modifizierten Polschaft und ein Pollückensegment voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils auf beiden Seiten eines modifizierten Polschafts liegenden Magnetblöcke magnetisch in Reihe liegen, so daß allein die Pollückensegmente die Funktion der magnetischen Pole übernehmen.

2. Läufer für eine permanenterregte elektrische Innenpolmaschine nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modifizierten Pollücken mit massiven oder geblechten magnetischen modifizierten Pollückensegmenten (6) mit einer luftspaltgestaltenden Oberfläche ausgefüllt- sind.

3. Läufer für eine permanenterregte elektrische Innenpolmaschine nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Grund des Läufergrundkörpers (I_-) und den Unterseiten jeweils zv/eier benachbarter Magnetblöcke, deren Kanten an dieser Stelle zusammenstoßen, trennfugenbildende Einlagen (7) aus unmagnetischem Material sich befinden und daß die Welle aus magnetischem Material besteht.

4. Läufer für eine permanenterregte elektrische Innenpolmaschine nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß"unmagnetische Keile (8) oder die unmagnetischen Formstücke (14), in denen die modifizierten Polschuhe (5) einschließlich die unmagnetischen Keile (8) vereint sind, mit den Stirnringen (12) einen Dämpferkäfig bilden.

Hierzu JL-Sesien Zeichnungen