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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Führungsvorrichtung für einen Rotor einer Rotationsmaschine. Die Erfindung betrifft ferner einen Rotor, der eine solche Führungsvorrichtung umfasst.
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Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist besonders für Rotationsmaschinen, wie elektrische Maschinen oder Wechselstromgeneratoren, die aus einem Stator und einem Rotor bestehen, bestimmt, wobei der Rotor Folgendes umfasst:
- – eine drehbare axiale Welle;
- – zwei Polräder, umfassend eine Reihe von axialen Klauen, die durch einen Klauenzwischenraum getrennt am Umfang der Polräder angeordnet sind;
- – eine Wicklung, die aus einer ringförmigen Spule besteht, die innerhalb des durch die beiden Polräder gebildeten Käfigs angeordnet ist und deren Enden mit einem an der axialen Welle angeordneten Kollektor oder mit Schleifringen verbunden sind. Genauer gesagt, sind die beiden Enden der Wicklung (auch als Spulenanschlussdrähte bezeichnet) über diametral gegenüberliegende Haken mit dem Kollektor verbunden.
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Im Allgemeinen umfassen die Polräder eine gerade Anzahl von Klauen, so dass die so gebildeten Rotoren eine gerade Anzahl von Polen aufweisen.
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Beispielsweise umfassen die Rotoren sechs oder acht Pole. Für jedes Polrad liegen somit zwei Klauen oder zwei Klauenzwischenräume diametral gegenüber.
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Die Enden der Wicklung verlaufen durch zwei Klauenzwischenräume, die diametral gegenüberliegen und gegenüber den ebenfalls diametral gegenüberliegenden Kollektorhaken angeordnet sind, bevor sie, beispielsweise durch Verschweißen, mit den Kollektorhaken verbunden werden.
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Die Rotoren mit einer geraden Anzahl von Polen weisen jedoch Nachteile auf. Beispielsweise hat ein Rotor, der acht Pole aufweist, eine größere Trägheit als ein Rotor mit sieben Polen, was die Vergrößerung des Rotordurchmessers zur Folge hat – aber auch die industrielle Herstellung eines solchen Rotors ist schwierig, da die Anzahl von Nuten des zugehörigen Stators groß ist, wodurch das Einführen einer Wicklung in die Nuten erschwert wird.
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Ein Rotor mit sechs Polen weist den wesentlichen Nachteil auf, dass er weniger leistungsfähig ist als ein Rotor des gleichen Durchmessers mit sieben Polen.
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Folglich wurde an einen Kompromiss zwischen den beiden Rotortypen gedacht, und Rotoren mit sieben Polen wurden vorgeschlagen.
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Mit einer ungeraden Anzahl von Polen – und daher einer ungeraden Anzahl von Klauen und Klauenzwischenräumen für jedes Polrad – sind zwei Klauenzwischenräume nicht mehr diametral gegenüberliegend, sondern haben einen Winkelversatz von weniger als 180°, so dass mindestens eines der Spulenenden nicht einem der Kollektorhaken zugewandt sein kann.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diesen Nachteil zu beseitigen, indem eine Vorrichtung zur Korrektur des Winkelversatzes vorgeschlagen wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Führungsvorrichtung für einen Rotor einer Rotationsmaschine erreicht, die Folgendes umfasst: – eine drehbare axiale Welle; – zwei Polräder, jeweils eine ungerade Anzahl von Klauen umfassen, die eine ungerade Anzahl von Polen definieren; – eine Ankerwicklung, die innerhalb des durch die beiden Polräder gebildeten Käfigs angeordnet ist und deren Enden mit einem Kollektor verbunden sind, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus einer Scheibe besteht, die eine zentrale Öffnung für den Durchtritt der drehbaren axialen Welle aufweist und mindestens einen Bolzen umfasst, der dazu bestimmt ist, ein Ende der Wicklung zu einem Eingang des Kollektors umzulenken.
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Insbesondere betrifft die Erfindung folglich einen Rotor einer Rotationsmaschine, umfassend:
- – eine drehbare axiale Welle;
- – zwei Polräder, jeweils eine ungerade Anzahl von Klauen umfassen, die eine ungerade Anzahl von Polen definieren;
- – eine Ankerwicklung, die innerhalb des durch die beiden Polräder gebildeten Käfigs angeordnet ist und deren Enden mit einem Kollektor verbunden sind, wobei der Rotor dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine Führungsvorrichtung umfasst, die aus einer Scheibe besteht, welche eine zentrale Öffnung für den Durchtritt der drehbaren axialen Welle aufweist und mindestens einen Bolzen umfasst, der ein Ende der Wicklung zu einem Eingang des Kollektors umlenkt.
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Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung bietet somit mehrere interessante Vorteile, insbesondere:
- – für eine bessere Verbindung mit den Kollektoreingängen, die ihrerseits diametral gegenüberliegen, das Umleiten der Wicklungsenden, die einen Winkelversatz von weniger als 180° aufweisen, zu ermöglichen;
- – dem gesamten Rotor Steifigkeit zu verleihen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Führungsvorrichtung zwei Umlenkbolzen.
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Gemäß einer weiteren kennzeichnenden Anordnung umfasst die Führungsvorrichtung eine Nut, die nahe dem oder den Umlenkbolzen angeordnet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein allgemein rechteckiges Element zum Zentrieren eines Lüfters auf die Führungsvorrichtung aufgesetzt, wobei dieses obere Element eine zentrale Öffnung für den Durchtritt der axialen Welle aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform begrenzt das obere Element zum Zentrieren des Lüfters Öffnungen für den Durchtritt eines die Verbindungen schützenden Harzes.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Führungsvorrichtung außerdem dadurch bemerkenswert, dass die zentrale Öffnung für den Durchtritt der drehbaren axialen Welle Indexierungsnasen aufweist, die dazu bestimmt sind, mit Nuten zusammenzuwirken, welche die axiale Welle an den Kollektoreingängen aufweist.
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Gemäß einer vorteilhaften Art der Ausführung ist die Führungsvorrichtung aus isolierendem Material hergestellt, beispielsweise aus Kunststoff, wie Polyamid des PA4.6-Typs oder des PA6.6-Typs.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst dieser Rotor eine ungerade Anzahl von Polen, beispielsweise zwischen drei und dreizehn Polen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Führungsvorrichtung an einem Polrad auf der Kollektorseite, das heißt auf der der Spule gegenüberliegenden Seite angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform, in welcher der Rotor eine Nabe aufweist, ist die Führungsvorrichtung an einem Polrad auf der Kollektorseite, das heißt auf der der Nabe des Polrads gegenüberliegenden Seite angeordnet.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine einen Rotor umfassende Rotationsmaschine, wobei der Rotor mindestens eines der oben genannten Merkmale aufweist. Insbesondere bildet die Rotationsmaschine einen Wechselstromgenerator oder eine elektrische Maschine.
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Die obigen Aufgaben, Merkmale und Vorteile, sowie weitere gehen deutlicher aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beiliegende Zeichnungen hervor. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine perspektivische Ansicht eines Rotors, der eine erfindungsgemäße Führungsvorrichtung umfasst;
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3 eine Axialschnittansicht des Rotors nach der 2 mit einem Lüfter;
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4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotors.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden interessierende, wenn auch in keiner Weise beschränkende Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung beschrieben.
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In der vorliegenden Darstellung und den Ansprüchen hat der Begriff „umlenken” die Bedeutung von „die Richtung verändern”.
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In der vorliegenden Darstellung und in den Ansprüchen wird das Wort „oberer” bzw. „oberes” bzw. „obere” in Bezug auf die funktionale Anordnung der Bestandteile der beanspruchten Vorrichtung, wie sie in den Figuren erscheinen, verwendet.
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Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise für Rotationsmaschinen wie elektrische Maschinen oder Wechselstromgeneratoren bestimmt, die aus einem Stator (nicht dargestellt) und einem Rotor R bestehen, wobei der Rotor Folgendes umfasst:
- – eine drehbare axiale Welle A;
- – zwei Polräder (Nord- und Südpol), umfassend eine gerade Anzahl von Axialen Klauen G, die durch einen Klauenzwischenraum getrennt am Umfang der Polräder angeordnet sind,
- – eine Wicklung, die aus einer (nicht dargestellten) ringförmigen Spule besteht, die innerhalb des durch die beiden Polräder gebildeten Käfigs angeordnet ist und deren Enden e1, e2 mit einem an der axialen Welle angeordneten Kollektor C oder mit Schleifringen verbunden sind. Genauer sind die beiden Wicklungsenden (auch als Spulenanschlussdrähte bezeichnet) über diametral gegenüberliegende Haken mit dem Kollektor verbunden.
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Ein Rotor R ist in der Regel einem Lüfter V zugeordnet.
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Für einen solchen Rotor mit einer ungeraden Anzahl von Polen haben zwei Klauen oder zwei gegenüberliegende Klauenzwischenräume einen Winkelabstand α: α = 180° – (360°/(Np × 2)), wobei Np die Anzahl der Pole ist.
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Gemäß dem dargestellten, aber in keiner Weise einschränkenden Beispiel umfasst der Rotor sieben Pole, also Np = 7, so dass der Winkelversatz α folgenden Wert hat: α = 180° – (360°/(7 × 2)) α = 154°
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Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung 1 besteht aus einer Scheibe 2, welche eine zentrale Öffnung für den Durchtritt der drehbaren axialen Welle aufweist und mindestens einen Bolzen 3 umfasst, der dazu bestimmt ist, ein Wicklungsende zu einem Eingang des Kollektors C umzulenken.
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Vorteilhafterweise umfasst die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung zwei diametral gegenüberliegende Umlenkbolzen 3. Diese Bolzen gestatten es, die Wicklungsanschlussdrähte e1, e2 von den Klauenzwischenräumen, die einen Winkelabstand α aufweisen, zu den Eingängen des Kollektors C zu führen, die ihrerseits bei 180° angeordnet sind.
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Für einen verbesserten Halt der Spulenanschlussdrähte sind die Bolzen 3 so dimensioniert, dass sie das Wickeln der Drähte um die Bolzen vor ihrer Verbindung mit dem Kollektor gestatten.
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Vorteilhafterweise umfasst die Führungsvorrichtung 1 eine Nut 4, die nahe dem oder den Umlenkbolzen 3 angeordnet ist, zur Aufnahme der Spulenanschlussdrähte e1 und e2, um einen verbesserten Halt dieses Letzteren sicherzustellen.
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Diese Nuten haben weiterhin den interessanten Vorteil, dass sie die Spulenanschlussdrähte von den Polrädern und dem Lüfter V beabstandet halten, um jeglichen Kontakt mit diesen Letzteren und daher mögliche Kurzschlüsse zu vermeiden.
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Vorteilhafterweise ist ein allgemein rechteckiges Element 5 zum Zentrieren des Lüfters V auf die Führungsvorrichtung 1 aufgesetzt, wobei dieses obere Element eine zentrale Öffnung 6 für den Durchtritt der axialen Welle A aufweist.
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Vorteilhafterweise begrenzt das obere Element 5 zum Zentrieren des Lüfters V Öffnungen 7 für den Durchtritt eines die Verbindungen schützenden Harzes. Diese Öffnungen 7 sind in der Nähe der Bolzen 3 angeordnet, damit Letztere für einen besseren Halt und einen besseren Schutz dieser Spulenanschlussdrähte e1, e2 ebenfalls mit Harz beschichtet sind.
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Vorzugsweise und vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung 1 außerdem dadurch bemerkenswert, dass die zentrale Öffnung 6 für den Durchtritt der rotierenden axialen Welle A Indexierungsnasen 8 aufweist, die dazu bestimmt sind, mit Nuten zusammenzuwirken, welche die axiale Welle an den Kollektoreingängen aufweist. Die Nasen 8 und die Bolzen 3 sind koaxial angeordnet.
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Die Führungsvorrichtung 1 ist aus einem beliebigen Isoliermaterial hergestellt. Beispielsweise ist sie aus Kunststoff wie Polyamid des PA4.6-Typs oder des PA6.6-Typs hergestellt.
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Die Erfindung betrifft außerdem einen Rotationsmaschinenrotor, der eine Führungsvorrichtung 1 umfasst, die mindestens ein beliebiges der obengenannten Merkmale aufweist, wobei dieser Rotor eine ungerade Anzahl von Polen umfasst. Beispielsweise umfasst der Rotor eine Anzahl von Polen, die zwischen drei und dreizehn liegt.
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Die Führungsvorrichtung 1 ist an einem Polrad auf der Seite des Kollektors C, das heißt auf der der Spule gegenüberliegenden Seite, angeordnet.
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Wenn der Rotor R eine Nabe (nicht dargestellt) umfasst, ist die Führungsvorrichtung 1 an einem Polrad auf der Seite des Kollektors C angeordnet, das heißt auf der der Nabe des Polrads gegenüberliegenden Seite.
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Die Erfindung betrifft außerdem einen Wechselstromgenerator, umfassend einen Rotor, der mindestens ein beliebiges der obengenannten Merkmale umfasst.
