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Verfahren zum Zusammenbau einer permanentmagnetischen elektrischen
Maschine mit axialem Luftspalt Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenbau
einer permanentmagnetischen elektrischen Maschine mit axialem Luftspalt, die wenigstens
einen scheibenförmigen Anker enthält, der zwischen zwei ringförmigen magnetischen
Ständemeilen eingeschlossen ist, von denen wenigstens einer einen Kranz von permanenten,
abwechselnd gepolten Erregerpolen trägt, und die derart in Sektoren unterteilt sind,
daß jeder Sektor eine ganze Zahl von Erregerpolen und an den beiden radialen Kanten
je einen solchen Erregerpol aufweist.
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Beim Herstellen von Axialluftspaltmaschinen dieser Art besteht das
Problem, daß zunächst die Erreger bis zur Sättigung magnetisiert werden müssen und
anschließend die Ankerscheibe zwischen die beiden ringförmigen magnetischen Ständerteile
eingebracht werden muß. Bei den hierfür erforderlichen Montagearbeiten geht meist
ein Teil der permanenten Magnetisierung wieder verloren; außerdem bietet die genaue
gegenseitige Justierung der Erregerpole nach dem Einbau der Ankerscheibe Schwierigkeiten.
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Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das eine
sehr einfache Magnetisierung der Erregerpole ermöglicht und den Zusammenbau der
Maschine erleichtert.
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Zu diesem Zweck werden gemäß der Erfindung bei einer Maschine der
eingangs angegebenen Art die beiden axial zusammengehörigen sektorförmigen Kränze
jedes Sektorpaares in der richtigen Deckungslage derart in Berührung miteinander
gebracht, daß zwischen den Erregerpolen kein Luftspalt besteht. In dieser Lage werden
die Erregerpole des Sektorpaares bis zur Sättigung magnetisiert und dann die beiden
sektorförmigen Kränze jedes Sektorpaares unter Aufrechterhaltung ihrer Deckungslage
in axialer Richtung so weit voneinander entfernt, daß der gewünschte Luftspalt gebildet
wird. Sodann werden die beiden sektorförmigen Kränze in dieser Lage zu einer sektorförmigen
Teilschale starr miteinander verbunden und schließlich die so gebildeten Teilschalen
derart über den bereits auf seiner Welle montierten scheibenförmigen Anker geschoben,
daß sie sich an ihren radialen Kanten aneinanderfügen.
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Mit dem Verfahren nach der Erfindung können die Erregerpole leicht
und genau bis zur Sättigung magnetisiert werden, da die Ständerteile hierbei in
direkter Berührung stehen. Anschließend werden die Ständerteile unter Aufrechterhaltung
ihrer Deckungslage nur so weit voneinander entfernt, daß der endgültige Luftspalt
entsteht, und die Teile werden in dieser Lage starr miteinander verbunden. Ein unnötiger
Verlust an remanenter Magnetisierung wird dadurch vermieden, und die Erregerpole
haben bereits genau die richtige endgültige gegenseitige Lage. Infolge des sektorförmigen
Aufbaus können die so gebildeten Teilschalen nun seitlich über die Ankerscheibe
geschoben werden, ohne daß dadurch die Magnetisierung oder die gegenseitige Lage
der Erregerpole beeinträchtigt wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung ist sowohl bei ausgeprägten Polen
als auch bei Polen, die in ein glattes Ständerteil aus einem Material mit hoher
Remanenz und großer Koerzitivkraft magnetisch eingeprägt sind, anwendbar.
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Bei einer Axialluftspaltmaschine, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt ist, entspricht jeder Sektor vorzugsweise einem Halbkreis.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beispielshalber erläutert.
Darin zeigt Fig.1 zwei Halbkränze von zwei Halbschalen nach der Schnittlinie a-a
von Fig. 3, Fig. 2 die Anordnung der Teile bei der Sättigungsmagnetisierung der
Erregerpole ohne Luftspalt, wobei die beiden Halbkränze in jeder Halbschale in Berührung
stehen und die ausgeprägten Pole mit provisorischen Magnetisierungswicklungen versehen
sind,
Fig. 3 die beiden nach der Magnetisierung gebildeten Halbschalen
entlang der Schnittlinie b-b von Fig. 1, Fig. 4 eine Schnittansicht des Läufers
nach dem Einbau in seinen Lagern, wobei die Ankerscheibe dem Luftspalt der Halbschalen
von Fig.3 angepaßt ist, Fig. 5 eine fertige Maschine, bei der die beiden Halbschalen
den Läufer umschließen und zwei Kränze von Erregerpolen den Luftspalt des Ankers
begrenzen, Fig. 6 eine Erregeranordnung mit zwei Luftspalten, bei der die beiden
Halbkränze der Erregerpole unter Einfügung eines magnetischen Halbringes in jeder
Halbschale für die Sättigungsmagnetisierung ohne Luftspalt in Berührung miteinander
stehen, Fig. 7 die unter Verwendung der Halbschalen von Fig. 6 gebildete Maschine
mit Doppelanker, Fig. 8 die Halbschalen einer anderen Maschine mit nur einem Kranz
von Erregerpolen und einem ringförmigen Joch während der Sättigungsmagnetisierung,
Fig. 9 die fertige Maschine, die unter Verwendung der Erregeranordnung von Fig:
8 aufgebaut ist, Fig. 10 die Erregeranordnung einer Maschine mit glatten Polen,
die durch Magnetisierung eines Ringes aus einem Material mit großer Remanenz und
großer Koerzitivkraft, beispielsweise einem harten Ferrit, gebildet werden, während
der Sättigungsmagnetisierung, Fig. 11 die Maschine, die unter Verwendung der Erregeranordnung
von Fig. 10 gebildet ist.
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Bei der in Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung
enthält die eine Halbschale Halbkränze mit den Magnetjochen 1 und 3, die einander
gegenüberliegen und durch Querglieder 5 und 6 zusammengefügt sind. Die andere Halbschale
enthält Halbkränze mit den Magnetjochen 2 und 4, die einander gegenüberliegen und
durch Querglieder 7 und 8 zusammengehalten werden. Jeder sektorförmige Halbkranz
trägt zwei geschlitzte Erregerpole 9 und 10 und zwei Halbpole 11 und 12, die mit
den radialen Kanten des Halbkranzes abschließen. Die Polurig der Pole und Halbpole
ist in der gleichen Halbschale für die beiden Halbkränze entgegengesetzt. Wenn die
Halbschalen zusammengefügt sind, entstehen somit zwei Kränze von Erregerpolen, wie
erkennbar ist, wenn die beiden Halbkränze von Fig. 1 einander so genähert werden,
daß sich ihre diametralen Kanten berühren. Die dargestellte Zahl ist natürlich nur
als Beispiel anzusehen.
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Die beiden Kränze einer Halbschale werden zunächst in Berührung miteinander
gebracht (Fig. 2), nachdem Magnetisierungswicklungen mit entgegengesetztem Wicklungssinn
auf den Polen angebracht worden sind. Diese Wicklungen sind bei 13 angedeutet. Gegen
die Joche 1 bis 4 werden zusätzliche Magnetplatten 14 angelegt, um die magnetische
Sättigung in den Jochen zu vermeiden. Dann wird die Sättigungsmagnetisierung der
Erregerpole durchgeführt, indem ein Strom durch die Wicklungen, die eine kleine
Windungszahl und einen verhältnismäßig großen Querschnitt aufweisen, geschickt wird.
Die Sättigungsmagnetisierung erfolgt somit ohne Luftspalt. Sobald die Magnetisierung
vollendet ist, werden in jeder der provisorischen Anordnungen von Fig. 2 die Platten
14 abgenommen, und die einander gegenüberliegenden Joche werden so weit voneinander
entfernt (wobei sie so geführt werden, daß sie die richtige Lage beibehalten), bis
der erforderliche Abstand erreicht ist, der durch die einzusetzenden Querglieder
bestimmt ist. Dann werden die Magnetisierungswicklungen abgenommen, und die in Fig.
3 dargestellte Halbschale ist fertig.
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Inzwischen wurde der Läufer vorbereitet, der (Fig. 4) aus einer Scheibe
besteht, die eine Wicklung der eingangs definierten Art trägt, die hier nicht im
einzelnen erläutert zu werden braucht. Die Scheibe 15 ist auf einer Nabe 16 einer
Welle 17 angebracht. Diese Anordnung wird in Lager 18, die in Trägerplatten 19 sitzen,
eingesetzt. Letztere sind nur teilweise dargestellt und bilden einen Teil des nicht
gezeigten Gehäuses der Maschine. Es genügt dann, die Ankerscheibe in die Halbschalen
des Ständers einzusetzen (Fig. 5), um die vollständige Erreger- und Ankeranordnung
der Maschine zu erhalten. Die Halbschalen werden anschließend mit Teilen des Gehäuses
fest verbunden. Die Bürsten können entweder bei der Montage des Läufers an der Nabe
oder später am äußeren Umfang der Scheibe angebracht werden, wobei sie dann zwischen
den Quergliedern der Halbschalen liegen.
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Maschinen der betrachteten Art können mit einem Mehrfachanker, beispielsweise
einem Doppelanker, aufgebaut sein. Wenn es in diesem Fall unerwünscht ist, das Trägheitsmoment
des umlaufenden Teils zu vergrößern, ist es vorteilhaft, magnetische Zwischenringe,
die vom Ständer getragen werden, zwischen den Ankerscheiben anzuordnen. Zur praktischen
Anwendung der Erfindung auf einen solchen Fall wird jeder magnetische Zwischenring
dieser Art bei der Bildung der Halbschalen in Form eines Halbringes für jede Schale
bereits bei der Magnetisierung ohne Luftspalt eingesetzt. Dies zeigt für eine Maschine
mit einer doppelten Ankerscheibe das Magnetisierungsschema von Fig. 6, während die
fertige Anordnung in Fig. 7 dargestellt ist. Die Halbringe sind bei 20 und 21 gezeigt,
während die beiden Ankerscheiben mit 151 und 152 bezeichnet sind.
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Es kann auch vorkommen, daß eine Maschine der betrachteten Art nur
mit einem Kranz von Erregerpolen ausgestattet ist, während das andere Teil des Ständers
nur aus einem einfachen Joch zum Schließen des Flusses besteht. Diese Anordnung
wird dadurch erhalten, daß einfach einer der Halbkränze der Erregerpole in jeder
Halbschale durch halbringförmige Joche 22 und 23 (Fig. 8 und 9) ersetzt wird.
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Es ist ferner bekannt, daß eine derartige Maschine mit einer Erregeranordnung
ausgestattet sein kann; die durch Ringe aus einem Material mit großer Remanenz und
großer Koerzitivkraft gebildet ist, beispielsweise aus einem harten Ferrit, dem
die körperlich nicht vorhandenen Pole durch magnetische Behandlung des Materials
eingeprägt sind.
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Zur Anwendung der Erfindung auf diesen Fall wird gemäß Fig. 10 vorgegangen:
Die zu magnetisierenden Ferritteile sind in Form von Halbringen 24, 25 und
26,27 in Berührung miteinander und mit den Polen von Halbkränzen angeordnet,
deren Joche bei 31, 33 und 32, 34 dargestellt sind. Die Anordnung wird durch Magnetisierungswicklungen
13 auf den Polen und durch zusätzliche Magnetplatten 14 vervollständigt. Das Verfahren
der Sättigungsmagnetisierung ohne Luftspalt erzeugt dann die Einprägung der Magnetpole
in die Halbringe aus Ferrit. Die Teile werden dann voneinander entfernt und die
Halbringe
aus Ferrit werden durch Querglieder 5, 6, 7, 8 (Fig. 11)
in der Weise befestigt, wie dies für die Halbkränze mit ausgeprägten Erregerpolen
bei der Anordnung nach Fig. 1 bis 5 der Fall war.
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Aus vorstehender Beschreibung lassen sich weitere Konstruktionen ohne
weiteres ableiten. So ist es beispielsweise offensichtlich, daß die Unterteilung
des Ständers in zwei Halbschalen für den mit der Erfindung beabsichtigten Zweck
ausreichend ist, daß aber nichts dagegen spricht, den Ständer allgemein in mehrere
sektorförmige Teilschalen (Sektoren) zu unterteilen, die, axial zu Sektorpaaren
zusammengefügt, nach dem Zusammenbau mit dem Anker die vollständige, den Anker umschließende
Ständerschale bilden.