DE1155527B

DE1155527B - Pole coil support and insulation in electrical machines with pronounced poles

Info

Publication number: DE1155527B
Application number: DEL35217A
Authority: DE
Inventors: Dieter Gerlach; Konrad Lauterbach; Dipl-Ing Arno Oppel; Klaus Sperling; Dr-Ing Edmar Strauss
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-01-27
Filing date: 1960-01-27
Publication date: 1963-10-10

Description

Polspulen-Halterung und -Isolierung in elektrischen Maschinen mit ausgeprägten Polen Das Befestigen der Polspule auf Polkörpem, die in elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen eingebaut worden sollen, ist bei einer bisher übli#chen Bauweise recht umständlich. Zwischen dem Polkörper und der Polspule müssen besondere Zwischenlagen vorgesehen werden, mittels derer die Spule in der gewünschten Lage vexschiebungsfrei gehalten wird. Neben dem großen Fortigungsaufwand ist an dieser bekannten Bauweise die schlechte Wärmeableitung aus der Polspule infolge schlechter Wärmeleitfähigkeit der Zwischenlagen nachteilig. Es sind auch schon elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen bekannt, bei denen der Polkörper und die Polspulen durch gemeinsames Umgießen mit Gießhatz zu einem festen Bauteil vereinigt worden. Im Rahmen ähnlicher Maßnahmen zur Festlegung der Polspulen ist es auch bekannt, gefüllte kalthärtende Epoxydharze zu verwenden. Im Falle starker Schlagbeansprachungen, wie sie bei mchtstationär, insbesondere ini Bahnbetrieb eingesetzten Maschinen auftreten, können sich Zerstörungen, und Ausfälle ergeben, weil die Haftungdes Gießharzes nicht ausreicht.Pole coil support and insulation in electrical machines with pronounced poles The fastening of the pole coil on pole bodies, which are in electrical Machines with pronounced poles are supposed to be installed, is so far common with one Construction quite cumbersome. Between the pole body and the pole coil must be special Intermediate layers are provided, by means of which the coil in the desired position is kept free of displacement. In addition to the great effort required to continue this known design the poor heat dissipation from the pole coil as a result of poor Thermal conductivity of the intermediate layers disadvantageous. They are already electric Machines with pronounced poles are known in which the pole body and the pole coils has been combined into a solid component by joint casting with Gießhatz. As part of similar measures for determining the pole coils, it is also known to use filled cold-curing epoxy resins. In the case of strong impact, as they occur with non-stationary machines, especially in railway operations, Destruction and failures can result because the casting resin does not adhere sufficient.

Die Erfindung schafft hier Abhilfe und ermöglicht es, daßdie Maschinen sogar Schlagbeanspruchungen von 100 g (Erdbeschleunigung) noch aushalten, ohne daß der Zusammenhalt von Polkörper und, Polspulen gefährdet wird. Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen, insbesondere zur nichtstationären Verwendung, bei welcher der Polkörper und die Polspule durch gemeinsames Vergießen mit einem gefüllten, insbesondere kalthärtenden Epoxydharz, zu einem festen Bauteil vereinigt sind mit dem Kennzeichen, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des gefüllten Epoxydharzes dem des Wirkungskupfers möglichst nahe kommt, und daß an den Seitenflächen des Polkörpers Längsrillen angeordnet sind, die beim gemeinsamen, die Polspule allseitig einschließenden Umgießen mit Epoxydharz gefüllt werden, und vorzugsweise auf der Länge des Polkörpers gegeneinander versetzt sind. Da das erfindungsgemäß verwendete gefüllte Epoxydharz ungefähr den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Kupfer der Polspule besitzt, ergeben sich innerhalb der fertigen Polspule keine Wärmespannungen, und eine Rißbildung innerhalb der Epoxydharz-Ummantelung der Polspule infolge, von Wärmespannungen ist mit Sicherheit ausgeschaltet.The invention provides a remedy here and enables the machines to withstand even impact loads of 100 g (acceleration due to gravity) without endangering the cohesion of the pole body and pole coils. The invention relates to an electrical machine with pronounced poles, in particular for non-stationary use, in which the pole body and the pole coil are combined to form a solid component by being cast together with a filled, in particular cold-curing epoxy resin, with the characteristic that the coefficient of thermal expansion of the filled epoxy resin that of the active copper comes as close as possible, and that longitudinal grooves are arranged on the side surfaces of the pole body, which are filled with epoxy resin during the joint encapsulation of the pole coil on all sides, and are preferably offset from one another along the length of the pole body. Since the filled epoxy resin used according to the invention has approximately the same coefficient of thermal expansion as the copper of the pole coil, there are no thermal stresses within the finished pole coil, and cracking within the epoxy resin casing of the pole coil as a result of thermal stresses is definitely eliminated.

Desgleichen kommt eine weitere günstige Eigenschaft des erfindungsgemäß verwendeten Epoxydharzes, nämlich die Salzwassexbeständigkeit, bei einer Anwendung der Erfindung auf Bahnmotoren besonders vorteilhaft zur Geltung, weil diese Motoren infolge ihrer Anordnung unterhalb des Fahrzeugbodens in bestimmten Jahreszeiten durch das zur Verhinderung des Einfrierens von Weichen auf die Schienen gestreute Salz und das durch den anschließenden Schmelzvorgang entstandene Salzwasser bisher erheblich beschädigt worden sind. Durch die an den Seitenflächen des Polkörpers angeordneten Längsrillen ergibt sich beim Gießen -und Härten des Epoxydharzes eine sichere forinschlüssige Verbindung von Polspule und Polkern, so daß keine Verschiebungen in Richtung der Polachse auftreten. Die Längsrillen innerhalb der Seitenflächen des Polkörpers werden dabei vorzugsweise auf der Länge des Polkörpers gegenelnander versetzt, so daß der Eisenquerschnitt für den Magnetfluß auf der gesamten Pollänge nur um einen möglichst kleinen Betrag verringert wird.There is also another favorable property of the invention used epoxy resin, namely the salt water resistance, in one application of the invention on rail engines particularly advantageous because these engines due to their arrangement below the vehicle floor in certain times of the year by spreading it on the rails to prevent turnouts from freezing Salt and the salt water created by the subsequent melting process so far have been severely damaged. By on the side surfaces of the pole body arranged longitudinal grooves results in the casting and curing of the epoxy resin secure positive connection of pole coil and pole core, so that no shifts occur in the direction of the polar axis. The longitudinal grooves within the side surfaces of the pole body are preferably opposed along the length of the pole body offset so that the iron cross-section for the magnetic flux over the entire pole length is only reduced by as small an amount as possible.

Zur Vereinfachung der Bearbeitung des Poles an der Fläche, die nach dem Verschrauben des Poles mit dem Joch an diesem Joch anliegt, kann es nach einem weiteren Erfindungsgedanken zweckmäßig sein, den Polkern um einen geringen Betrag höher zu machen als die Polspule, so daß lediglich der Polkern auf der Anlagefläche bearbeitet werden muß, während die Polsptle unbearbeitet bleibt.To simplify the machining of the pole on the surface that is after the screwing of the pole with the yoke on this yoke, it can after a further inventive ideas may be useful, the pole core by a small amount to make higher than the pole coil, so that only the pole core on the contact surface must be processed, while the Polsptle remains unprocessed.

Will man jedoch zwecks besserer Raumausnutzung jeden freien Raum zwischen Polspule und Joch vermeiden, so kann die Höhe von Polkörper und Polspule gleich gewählt werden. Während bei normalen, lamellierten Polendie erwähnten Längsrillen lediglich in den Seitenflächen des Polkörpers angeordnet werden könnend kann es zur weiteren Verbesserung des Formschlusses zwischen Polspule und, Polkern bei massiven Polen bzw. bei Polen, die stärkere stirnseitige Endplatten haben, zweckmäßig sein, auch in den Stirnseiten entsprechend versetzte Rillen anzuordnen.However, if you want to make better use of space, you want every free space between Avoid pole coil and yoke, so the height of pole body and pole coil can be the same to get voted. Whereas with normal, laminated poles the mentioned Longitudinal grooves can only be arranged in the side surfaces of the pole body it can be used to further improve the form fit between the pole coil and pole core in the case of massive poles or poles that have thicker end plates on the face, useful be to arrange appropriately offset grooves in the end faces.

Das gemeinsame Umgießen von Polspule und Polkörper erfolgt zweckmäßig unter Zuhilfenahm eines besonderen Fonnkastens, der entsprechendden späteren Außenflächen der Polspule ausgebildet ist und über die zu umgießende Polzone gestülpt wird.The joint casting around the pole coil and pole body is expedient with the help of a special form box, which corresponds to the later external surfaces the pole coil is formed and is slipped over the pole zone to be encapsulated.

In den Fig. 1 bis 4 sind Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß gestalteter Pole dargestellt.In FIGS. 1 to 4, exemplary embodiments of poles designed according to the invention are shown.

Fig. 1 gibt dabei den Querschnitt durch einen Pol wieder, der an einem ebenen Joch befestigt ist und dessen Polspule nicht andem Joch anliegt; Fig, 2 zeigt eine Polausbildung entsprechend Fig. 1 mit andem Joch anliegender Polspule; Fig. 3 zeigt einen Pol, der an einem gewölbten Joch befestigt ist und dessen Polspule an diesem Joch anliegt, und schließlich stellt Fig. 4 die erfindüngsgemäße Ausbildung eines Wendepoles, der an einem Joch befestigt ist, dar. Nach Fig. 1 ist der Polkern 1 in nicht näher dargestellter Weise mit dem ebenen Joch Z verschraubt und die Polspule 3 ist mit dem Polkern 1 durch den gemeinsamen Epoxydharzmante14 verbunden. Man erkennt in der Darstellung die Längsrillen 5 des Polkernesl, die vollständig mit Epoxydharz ausgefüllt sind und die gewünschte formschlüssige Verbindung ergeben. Die Längsrillen5 sind, wie ebenfalls dargestellt vrurde, auf der Länge, des Polkernes 1 gegeneinander versetzt, so,daß die Einschnürung des Durchtrittsquerschnittes für den Magnetfluß möglichst gering gehalten wird. Zwischen dem Joch Z und der oberen Fläche des Epoxydharzmantels 4 wurde ein gewisser Abstand eingehalten, so daß eine genaue Bearbeitung dieser oberen Fläche des Epoxydharzmantels 4 erspart wird. 1 shows the cross section through a pole which is attached to a flat yoke and whose pole coil does not bear against the yoke; FIG. 2 shows a pole configuration corresponding to FIG. 1 with the pole coil resting on the yoke; Fig. 3 shows a pole which is attached to a curved yoke and whose pole coil rests on this yoke, and finally Fig. 4 shows the inventive design of a reversible pole which is attached to a yoke. According to FIG. 1 , the pole core 1 is screwed to the flat yoke Z in a manner not shown, and the pole coil 3 is connected to the pole core 1 by the common epoxy resin jacket14. The illustration shows the longitudinal grooves 5 of the pole core, which are completely filled with epoxy resin and produce the desired form-fitting connection. As also shown, the longitudinal grooves 5 are offset from one another along the length of the pole core 1 so that the constriction of the passage cross section for the magnetic flux is kept as small as possible. A certain distance was maintained between the yoke Z and the upper surface of the epoxy resin jacket 4, so that precise machining of this upper surface of the epoxy resin jacket 4 is saved.

In Fig. 2 sind im wesentlichen die gleichen Verhältnisse wie in Fig. 1 dargestellt, abweichend von dem Pol nach Fig. 1 hegt jedoch hier der Epoxydharzmantel 4 an dem Joch 2 an.In FIG. 2, essentially the same conditions are shown as in FIG. 1 , but in contrast to the pole according to FIG. 1 , the epoxy resin jacket 4 rests against the yoke 2 here.

Der Polquerschnitt nach Fig. 3 zeigt die räumlichen Verhältnisse bei Verwendung eines gewölbten Joches 6 und eines erfindungsgemäß, die Polspule 7 mit dem Polkern, 8 verbindenden sowie die Polspule 7 isohe(renden Epoxydharzmantels 9, der mit seiner oberen Fläche nach der Verschraubung des Polkernes 8 mit dem Joch 6 an demselben anliegt.The pole cross-section according to Fig. 3 shows the spatial relationships when using a curved yoke 6 and an according to the invention, the pole coil 7 with the pole core 8 connecting and the pole coil 7 isohe (generating epoxy resin jacket 9, which with its upper surface after the screwing of the pole core 8 with the yoke 6 rests against the same.

In Fig. 4 schließlich wird der Querschnitt durch einen erfindungsgemäß gestalteten Wendepol gezeigt. Da der Polschuh 10 desselben bedeutend kleiner ist als beispielsweise die Polschuhe 11 der Hauptpolie nach den Fig. 1 bis 3, wurden hier zur Verringerung der mechanischen Beanspruchung des Epoxydharzmantels 12 die Spulenhaltebleche 13, die vor oder nach dem gemeinsamen Umgießen der Polspule 14 und des Polkernes 15. eingelegt worden sind, mit umgossen.Finally, FIG. 4 shows the cross section through a reversible pole designed according to the invention. Since the pole piece of the same 10 is significantly smaller than, for example, the pole pieces 11 of the main Polie according to FIGS. 1 to 3, here to reduce the mechanical stress on the Epoxydharzmantels 12 were the bobbin holding plates 13, before or after the common casting around the field coil 14 and the pole core 15. Have been inserted, with encapsulated.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt zwar die Befestigung eines Wendepoles an einem ebenen Joch 2, es ist jedoch ohne weiteres möglich, entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 auch den Wendepol nach Fig. 4 in seiner Form sinngemäß einem gewölbten Joch 6 anzupassen.Although the embodiment of Fig. 4 shows the attachment of a turning pole to a flat yoke 2, however, it is readily possible, according to the embodiment of FIG. 3 also adapt the auxiliary pole according to Fig. 4 in its form, mutatis mutandis, a curved yoke 6.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electrical machine with pronounced poles, in particular for non-stationary use, in which the pole body and the pole coil are combined to form a solid component by being cast together with a filled, in particular cold-curing epoxy resin, characterized in that the coefficient of thermal expansion of the filled epoxy resin is dem of the winding copper comes as close as possible, and that longitudinal grooves are arranged on the side surfaces of the pole body, which are filled with epoxy resin during the joint encapsulation of the pole coil on all sides, and are preferably offset from one another along the length of the pole body.

2. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the upper surface of the Epoxydhar2mantels rests on the yoke. 3. Electrical machine according to claim 1, characterized in that there is a certain gap between the upper surface of the epoxy resin jacket and the opposite yoke surface.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 048 631; . USA. Patent No. 2,780,742; German utility model No. 1726 881; Kunststoffe, 1953, p. 146.