DE1127460B

DE1127460B - Ausgepraegter Magnetpol fuer elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE1127460B
Application number: DE1959P0022100
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Kurt Tardel
Original assignee: ANTON PILLER KG
Current assignee: ANTON PILLER KG
Priority date: 1959-01-24
Filing date: 1959-01-24
Publication date: 1962-04-12

Description

.Ausgeprägter Magnetpol für elektrische Maschinen Die Erfindung betrifft einen ausgeprägten Magnetpol für elektrische Maschinen, insbesondere für Synchrongeneratoren vom Außenpoltyp.
Es ist bekannt, daß bei Synchrongeneratoren der Polstreufluß und der Ankerstreufluß maßgebend für den momentanen Spannungseinbruch sind, wenn ein plötzlicher Belastungsstoß auftritt. Um diesen schädlichen Spannungseinbruch klein zu halten, kann man in bekannter Weise den Teil der Synchronmaschine, welcher die induzierte Wicklung trägt, mit sehr vielen Nuten ausrüsten und außerdem den Kraftfluß groß im Verhältnis zur Windungszahl machen. Beides hat jedoch den Nachteil, daß dadurch der Generator größer und teurer wird.
Ziel der Erfindung ist es, den Polstreufluß insbesondere bei Synchrongeneratoren der Außenpolart erheblich zu verkleinern.
Gemäß der Erfindung wird die Verringerung der Polstreuung dadurch erreicht, daß die Erregerwicklung ganz oder teilweise in Nuten des Magnetpols eingebettet ist, dessen mittlerer Teil sich nach dem Anker zu erweitert, wobei die Zähne links und rechts davon zueinander parallele Zahnflanken haben oder sich nach dem Anker zu verjüngen und die Nuten nach dem Anker zu äffen sind.
Durch die Verteilung der Erregerwicklung auf mehrere Nuten ergibt sich eine Verringerung des Streuflusses der Erregerwicklung, weil die Streukraft-. linien nur mit einem Teil der gesamten Erregerwi_ndungen verkettet sind.
Zweckmäßig werden die Nuten im Magnetpol so geformt, daß die in ihnen untergebrachten Erregerspulen eine räumlich sinusförmige Durchflutung -bewirken. Die Nuten der Magnetpole können zugleich zur Aufnahme der Dämpferwicklung verwendet werden.
Es ist bereits vorgeschlagen, zur Unterbringung einer kräftigen Dämpferwicklung bei zweipoligen Synchronmaschinen den Magnetpol in drei deutlich getrennte Teilpole zu zerlegen und die Erregerwicklung in zwei konzentrische Teilwicklungen aufzuteilen, von denen eine um den mittleren Pol und die andere um alle drei Pole gelegt ist.
Bekannt ist das Anbringen von Nuten in den Magnetpolen von Gleichstrommaschinen, wobei die Nutöffnungen nach dem Luftspalt zu durch Eisen geschlossen sind. Bei dieser bekannten Anordnung bildet sich im Gegensatz zur Erfindung ein besonders kräftiger Streufluß aus, der mit der in diesen Nuten untergebrachten Steuerwicklung verkettet ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Fig.1 veranschaulicht in schematischer Teilansicht einen Magnetpol für einen Synchrongenerator vom Außenpoltyp nach der Erfindung. Im unteren Teil der Figur ist eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles A auf einen Viertelsektor des mit Wicklung versehenen Pols gezeigt.
Fig. 2 zeigt in gleicher Darstellung einen bekannten Magnetpol und die Anordnung der Wicklung auf ihm. In beiden Figuren ist der Magnetpol mit M und die Erregerwicklung mit W bezeichnet.
Im Gegensatz zu der traditionellen Polform der Fig. 2 hat der erfindungsgemäße streuungsarme Pol der Fig. 1 Nuten N, in welche die Erregerwicklung W1, W2, W3 und W4 zweckmäßig verteilt wird, so daß sie ein sinusförmiges Feld erzeugt. Die Nuten zur Aufnahme der Wicklung sind paarweise symmetrisch angeordnet und öffnen nach dem (nicht gezeichneten) Anker zu. Sie divergieren paarweise in Richtung auf den Anker. Entsprechend dieser Stellung der Nuten divergieren zweckmäßig auch die in Umfangsdrehrichtung gegenüberliegenden Seitenflächen des Pols in. Richtung auf den Anker. Der Teil W4 der Wicklung findet auf diesen Flächen einen sicheren Halt, was nicht ausschließt, diesen Teil der Wicklung auch noch mit Hilfe von Schellen od. dgl. am Pol zu sichern.
Bei einem Vergleich beider Figuren läßt sich leicht zeigen und auch physikalisch nachweisen, daß der Streufluß 0", der Fig. 1 wesentlich kleiner sein muß als der Streufluß 0112 der Fig. 2, 1. weil der Polschuh S (Fig. 2) zwischen Erregerwicklung und Anker fortfällt, 2. weil die Streukraftlinien in Fig. 1 nur noch mit einem Bruchteil der gesamten. Erregerwindungen verkettet sind. Durch die Anwendung :äer - Polform: `nach Fig... ergeben sich eine Reihe weiterer Vorteile sekundärer: Art: 1. Durch Fortfall des, Polschuhes Polschuhes zwischen Erreger-und Ankerwieklun Wird Platz gewonnen, so däß der'-Ankerdurchinesser Dä@ij größer gewählt _. werden kann als Da(2). Das wiederum hat zur Folge, @daß die Ankerlänge wesentlich kürzer, die Ausnutzungsriffe,- höher .@untk, bei gleichem Arbeitsaufwand auch .@3e- Nutzahl des Ankers vergrößert werden- -kann, -wodurch auch der Ankerstreufiuß kleiner-.wird.- __c.; 2.- Die:V,erteilung>der-Erregerw-icklung in mehreren Nuten bedingt wesentlich bessere Abkühlung, so daß man mit einem geringeren Kupfergewicht auskommt:: Das geringere Kupfergewicht wiederum-bedingt eine kürzere Ausregelzeit des bei plötzlicher Belastung auftretenden Spannungseinbruchs.
3. Die .Nuten in dem Polblech nach Fig: 1 körnen gleichzeitig zur Aufnahme eines Dämpferkäfigs, der zweckmäßig in Ankernähe untergebracht wird, dienen. -4. Die naturgemäß viel größere- Auflagefläche am Gehäuse des Pols nach Fig. 1 im Vergleich zum Pol nach Fig. 2 hat einen besseren übergang des Kraftflusses vom Pol zum Gehäuse; eine geringere Kraftlinienlänge (L1 im Gegensatz zu L2) und: -einen geringeren magnetischen- Widerstand im Eisen und im Spalt zwischen Polschuh und Gehäuse zur Folge..
5. Der geringere Polstreufluß nach der Erfindung hat eine Entlastung' des Magnetjoches J zur Folge, so-daß sein Querschnitt vermindert werden kann.
Zusammenfassend läßt sich also sagen, daß Synchrongeneratoren, die mit dem Polsystem nach Fig: 1 ausgerüstet sind, trotz größerer Ausnutzung bessere dynamische Eigenschaften (geringerer Stoßspannungseinbruch und kürzere Ausregelzeit) aufweisen als solche, die mit Polen nach dem bekannten Stand der Technik ausgerüstet sind. -

Claims

@-PATENTANSPRÜCHE: 1. Ausgeprägter Magnetpol für elektrische Maschinen, insbesondere für Synchrongeneratoren vom. Außenpoltyp, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung ganz oder teilweise in Nuten des Magnetpols eingebettet ist; dessen mittlerer Teil sich nach dein Anker zu erweitert, wobei die Zähne (a, b, e, d in Fig. 1) links und rechts davon zueinander parallele Zahnflanken haben oder sich nach dem Anker zu verjüngen und die Nuten nach dem Anker zu offen sind. -2. Magnetpol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten im Magnetpol so geformt und angeordnet sind, daß die in ihnen untergebrachten Erregerspulen eine räumlich sinusförmige Durchflutung bewirken. 3. Magnetpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise angeordneten Nuten in Richtung auf den Anker divergieren. - 4. Magnetpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Polseitenflächen ebenfalls nach dem Anker zu divergieren und einen Teil (W4) der Erregerwicklung tragen. 5. Mag#netpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Spannungen längs der Zähne des Magnetpols (a, b, c und d in Fig. 1) gleich groß gemacht werden, wenn sich der Kraftfluß räumlich sinusförmig verteilt. 6: Magnetpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten des Magnetpols gleichzeitig zur Aufnahme eines Dämpferkäfigs dienen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 670 564; USA.-Patentschrift Nr. 1761759; österreichische Patentschrift Nr. 196 987; schweizerische Patentschrift Nr. 222 365: