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Gleichstrommaschine, insbesondere Mischstrommotor Bei Gleichstrommaschinen
ist genaue Proportionalität zwischen Stromstärke und Wendefeld Voraussetzung für
einen funkenfreien Betrieb. Starke Belastungsschwankungen stören diese Proportionalität,
wenn sich im magnetischen Kreis des Wendepolflusses massives Eisen befindet, in
dem Wirbelströme entstehen können. Diese Wirbelströme verzögern jede Änderung des
Wendefeldes, so daß insbesondere bei hoch ausgenutzten Maschinen bei Belastungsschwankungen
Bürstenfeuer auftritt.
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Die gleiche Erscheinung zeigt sich bei Gleichstrombahnmotoren, die
über Gleichrichter an Wechselspannung gelegt werden. In diesem Fall nimmt nämlich
der Motor einen Mischstrorn auf, d. h. einen Gleichstrom, dem im wesentlichen
ein Wechselstrom von doppelter Netzfrequenz überlagert ist. Der magnetische Fluß
dieses Motors enthält eine Wechselkomponente, die ebenfalls im massiven Ständereisen
WirbeIströme verursacht. Diese Wirbelströme lassen sich etwa dadurch unterdrücken,
daß man für den Wechselfluß einen dämpfungsfreien Weg schafft.
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Zu diesem Zweck hat man bei Maschinen, die starken Belastungsschwankungen
unterliegen, das aktive Eisen des Ständers aus Blechen aufgebaut. In üblicher Weise
stanzt man hierzu die Wendepole und die Jochbleche des Ständers zusammen in einem
einzigen Schnitt. Die axiale Länge des Blechpaketes ist dann gleich der des Wendepols.
Außerdem muß das Ständerjoch aus Festigkeitsgründen eine bestimmte Mindesthöhe haben,
da sich sonst beim Zusammenbau der Maschine Schwierigkeiten ergeben. Aus Gründen
des mechanischen Aufbaues oder infolge der geforderten Festigkeit wird von dem Eisen
des Ständerringes deshalb ein viel größerer Teil lamelliert, als aus elektrischen
Gründen erforderlich ist; der Ständer wird daher teurer als notwendig.
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Es ist daher bekannt, die Hauptpole, Wendepole und einen Teil des
Ständerjoches aus einem einzigen zusammenhängenden, lamellierten Eisenkörper herzustellen.
Hierzu ist aber ein teurer Komplett- oder Segmentschnitt erforderlich. Außerdem
ist der entstehende lamellierte Jochring infolge seiner geringen Höhe nicht widerstandsfähig
genug, so daß er in der Werkstatt vorsichtig gehandhabt werden muß und ihm -erst
der äußere massive Jochring eine ausreichende Festigkeit gibt.
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Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, ist deshalb vorgeschlagen
worden, in dem massiven Ständerring einer Gleichstrommaschine einen zweiten Ring
aus lamellierten Blechen, deren Blechebene konzentrisch zur Maschinenachse liegt,
einzulegen. Dieser aus lamelliertem Eisen bestehende, in den Ständerring mit eingelegte
Ring wird aus Dynamoblech gerollt.
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Zur Lösung der genannten Schwierigkeiten, die insbesondere bei Gleichstrommaschinen
mit stark wechselnder Last oder auch bei Mischstrommoteren auftreten, geht die Erfindung
einen anderen Weg. Der massive Ständer der Gleichstrommaschine enthält einen Ring
aus lamellierten, senkrecht zur Achse angeordneten Blechen; gemäß der Erfindung
ist die axiale Länge des entsprechend dem Polftuß der Wendepole bemessenen, lamellierten
Ringes wesentlich kleiner als die axiale Länge der aus in Achsrichtung der Maschine
liegenden Blechen bestehenden Wendepole. Hierdurch ist erreicht, daß der lamellierte
Teil des Ständerringes im wesentlichen nur den Wendepolwechselfluß führt. Dem aus
lamellierten Blechen hergestellten Ring gibt in der Maschine der massive Ständerring
die erforderliche Festigkeit. Er braucht daher aus Festigkeitsgränden nicht stärker
ausgeführt zu werden, als es zur Führung der Wechselfelder erforderlich ist.
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An sich ist ein Steuergenerator eines Leonardumformers bekannt, dessen
Ständer neben einem massiven Jochteil einen lamellierten Jochring aufweist. Die
axiale Länge des lamelherten Jochringes ist hierbei gleich der der Pole der Maschine.
Da bei diesem bekannten Steuergenerator Wendepole nicht vorgesehen sind, treten
auch die hinsichtlich der Führung des Wendepolwechselflusses sich ergebenden Schwierigkeiten
nicht auf.
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Ferner sind Gleichstrommaschinen bekannt, bei denen zwischen den Hauptpolen
der Maschine aus Blechen hergestellte Hilfsjoche als Wendefeldbrücken angeordnet
sind. Nachteilig hierbei sind die zusätzlichen
Luftspalte, die
sich jeweils zwischen den Polen und den an sie grenzenden Wendefeldbrücken ergeben
und die den magnetischen Widerstand des aus Wendepolen, Läufer- und Ständereisen
bestehenden magnetischen Kreises erheblich heraufsetzen. Hinzu kommt, daß die axiale
Länge dieser Wendefeldbrücken gleich dar der Wendepole ist. Es ist daher ein größerer
Teil des Ständerjoches lamelliert ausgeführt als es aus elektrischen Gründen zur
Führung des Wendepolwechselflusses, erforderlich wäre.
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Auch hat man bereits das gesamte Joch einer elektrischen Maschine
lamelliert ausgeführt, wobei hochkant stehende Bänder aus einem ferromagaetischen
Material nebeneinander geschichtet zwischen Befestigungsplatten eingeklemmt sind.
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Demgegenüber befaßt sich die Erfindung mit einer mit Wendepolen ausgerüsteten
Gleichstrommaschine für den Betrieb mit stark wechselnder Last, deren an sich massiver
Ständer einen Ring aus lamellierten, senkrecht zur Achse der Maschine angeordneten
Blechen enthält. Wesentlich für die Erfindung ist, daß die axiale Länge des lamellierten,
den Wendepolfluß führenden und entsprechend der Stärke des Polflusses bemessenen
Ringes wesentlich kleiner als die axiale Länge der Wendepole ist.
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Die für den Wechselfluß der Wendepole, zu bernessene Schichthöhe des
lamellierten Blechringes läßt sich auf einfache Weise durch folgende überlegung
CD
bestimmen: Wenn -D" der WendepoMuß des Motors bei Betrieb mit reinem Gleichstrom
ist, so erreicht das Wendefeld beim Betrieb mit Mischstrom von der Welligkeit w
den Maximalwert
Es verhält sich also die Gleichstromkomponente des Wendepolflusses zum Maximalwert
derWechselstromkomponente wie
Wenn ferner 1 die axiale Länge und b die Breite des Wendepolkernes
ist, so ergibt sich der erforderliche Eisenquerschnitt für den übergang des Wendepolwechselflusses
vom Wendepolkern zum lamellierten Eisen zu
dabei sei
die Schichthöhe des aus lamellierten Blechen bestehenden ringförmigen Paketes. Auf
Grund derthermischen Ausnutzung des Motors beträgt die Welligkeit w ge-
wöhnlich
nur etwa 20e/o. Daraus ergibt sich
d. h., die Schichthöhe des lamellierten Ringes beträgt als etwa ein Viertel
der axialen Pollänge.
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Da die Wendepolkerne derartiger Motoren etwa 40 b '
bis
60 mm breit sind, müßte die Rückenhöhe (h = 2) demnach, wenn es keine Streuung
gäbe, 20 bis'30 mm betragen. Der tatsächliche Wert beläuft sich aber etwa auf
30 bis 50 mm. Dieser Wert gewährleistet schon eine gewisse Steifigkeit
des Ständerringes. Da außerdem ein Teil des Hauptpolwechselflusses durch das Blechpaket
geht, wird man mit Vorteil die Rückenhöhe noch etwas reichlicher bemessen. Dadurch
entstehen keine besonderen Mehrkosten, da sich die Kosten für den Blechschnitt und
das Packen kaum erhöhen. Wesentlich ist in Ausführung der Erfindung die Ersparnis
dadurch, daß die Schichthöhe des lamellierten Blechringes und damit die Anzahl der
erforderlichen Bleche auf etwa ein Drittel oder ein Viertel zurückgegangen ist.
Dieser Vorteil kann auch bei großen Gleichstrommaschinen zur Geltung kommen, die
mit stark wechselnder Last arbeiten.
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Der aus lamellierten Blechen bestehende Teil des Ständerringes kann
in einer ringförmigen Ausnehmung des massiven Ständers angebracht werden. Es ist
aber auch ohne weiteres möglich, daß der aus lamellierten Blechen bestehende Ring
zwischen zwei massiven Ständerringen angeordnet ist.
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Damit nicht Teile des Hauptpolwechselflusses ebenfalls den lamellierten
Teil des Ständereisens benutzen und damit die gewünschte Dämpfung des Hauptpolflusses
vermindert wird, ist es erforderlich, einen größeren Hauptpolglättungswiderstand
vorzusehen. Damit erhöht sich aber die Sättigung im lamellierten Ständereisen. Man
kann den Hauptpolkraftlinien den Weg über das lamellierte Eisen zwar kaum sperren,
aber doch wesentlich erschweren. Das läßt sich in vorteilhafter Weiterbildung der
Erfindung dadurch erreichen, daß der magnetische Widerstand des lamellierten Ringes
in der Wendepolmitte jeweils erhöht wird. Dies geschieht beispielsweise dadurch,
daß in der Wendepolmitte eine Aussparung im lamellierten Blechring vorgesehen ist.
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Mit Vorteil wird diese Aussparung im übrigen dazu benutzt, damit Bolzen
zum Zusammenhalt-en des Ständereisens hindurchgeführt werden können. Zur Abschirmung
des aus lamellierten Blechen bestehenden Ringes gegen unerwünschte Wechselflüsse
können in an sich bekannter Weise Kupferbleche vorgesehen sein.
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Die Erfindung sei an Hand der Fig. 1 und 2 erläutert.
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Fig. 1 zeigt in der Mitte des massiven Ständers 1
einen
Ring 2 aus lamellierten Blechen, die senkrecht zur Achse der Maschine angeordnet
sind. Die Bleche können in der üblichen Art lackiert oder papierisoliert sein und
sind beispielsweise durch isolierte Schrauben oder Bolzen am massiven Ständer
1 befestigt. Auf dem massiven Ständer 1 sind die Hauptpole,
3 und die in Achsrichtung lamellierten Wendepole 4 angeordnet. Die Hauptpole
3 sind aus normal gestanzten, senkrecht zur Achse liegenden Blechen aufgebaut.
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Fig. 2 stellt eine Ansicht der Anordnung nach Fig. 1 dar. In
der Mitte der Wendepole 4 sind in dem lamellierten Ring 2 die beispielsweise dreieckigen
Aussparungen 5 zur Erhöhung des magnetischen Widerstandes an dieser Stelle
vorgesehen. Zum Zusammenhalten des Ständereisens können die Bolzen 6
durch
die Aussparungen 5 in dem lamellierten Blechring hindurchgeführt werden.