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Anordnung von Stabwicklungen und Ausbildung Die in Läufern elektrischer
Maschinen angeord- der Nuten in Läufern elektrischer Maschinen neten Wicklungen
werden in Nuten des Magneteisens eingelegt und durch besondere Formgebung oder durch
Keile gegen die Fliehkraft gehalten. Dabei ist es bekannt, im Bereich der Nuten
Streustege anzuordnen, durch welche die Induktivität des Läufers vergrößert wird.
Diese Streustege können aus Eisen sein und werden im einfachsten Falle gleichzeitig
mit dem Ausstanzen der Nuten hergestellt; dabei bleiben also die in das Magneteisen
einzustanzenden Nuten zur Läuferoberfläche, also radial nach außen hin, geschlossen.
Es entsteht also ein Eisensteg, welcher gleichzeitig der Halterung der Stabwicklung
gegen die radial nach außen gerichteten Kräfte dient.
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Es sind auch Streustege bekannt, welche die Nuten nicht verschließen,
sondern offen lassen und kein ferromagnetisches Material enthalten. Dadurch wird
die Induktivität beeinflußt und der Abstand der Oberkante der Stabwicklung von der
Läuferoberfläche festgelegt. Mechanisch tritt dabei selbstverständlich eine Verringerung
der Festigkeit gegen radiale Bewegungen der Stabwicklung ein, was besonders in den
Fällen erschwerend wirkt, wenn es sich um große Maschinen handelt. Zur Abhilfe wird
bei Läufern, welche sich nur mit geringer Geschwindigkeit drehen und bei welchen
nur geringe Stromkräfte auftreten, in bekannten Anordnungen vorgeschlagen, die Stegbreite
im Bereich der Staboberkante kleiner zu halten als die Breite der Staboberkante
selbst. Dadurch wird eine Anlagefläche zwischen Staboberkante und Magneteisen erreicht
und die Stabwicklung in radialer Richtung festgelegt. Nach einer anderen bekannten
Anordnung werden die Nuten an einigen Stellen zugeschweißt, was aber wegen der Flächenpressung
an der Schweißstelle nur bei kleineren Läufern eine dauerhafte Festlegung gegen
radiale Bewegung bewirkt.
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Nach der deutschen Patentschrift 560 973 ist auch eine Anordnung bekannt,
nach welcher bei Stabwicklungen mit hohen Stäben, die in nach außen offenen Nuten
angeordnet sind, längs des am Nutengrund liegenden Teils der Stäbe Aussparungen
vorgesehen sind, welche also einerseits vom Stab nicht ausgefüllt werden und andererseits
nach außen hin geschlossen sind. Diese, Aussparungen dienen der Beeinflussung der
Stromverdrängung und der zusätzlichen Lüftung. Sie haben schon deswegen mit den
hier in Rede stehenden Problemen nichts gemein.
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Alle diese Maßnahmen sind undurchführbar, wenn es sich um Läufer mit
hohen Umfangsgeschwindigkeiten und großen Stromkräften handelt. Schon bei geringen
Beanspruchungen wird das Material, aus welchem die Stabwicklung besteht, so stark
erwärmt, daß es - zumindest teilweise - zu erheblichen Wärmedehnungen oder gar zum
Fließen kommt, wodurch die Stabwicklung in der Nut gelockert wird. Aus diesen Gründen
muß eine derartige Stabwicklung bei hochbeanspruchten Maschinen über die ganze axiale
Eisenlänge in radialer Richtung besonders gesichert sein. Dazu ist es beispielsweise
bekanntgeworden, die Stabwicklung in ihrer geometrischen Querschnittsform trapezförmig
auszubilden, so daß sie durch Keilwirkung an den Nutwänden, die ebenso ausgebildet
sind, gehalten wird. Auch können Haltekeile über die ganze Stablänge verteilt angeordnet
werden. Alle diese Anordnungen bewirken wohl eine gewisse Verbesserung, ziehen aber
gleichzeitig eine wesentliche Verteuerung der Fertigung und außerdem eine unerwünschte
Vermehrung von einzelnen Konstruktionsteilen mit sich. Aufgabe der Erfindung ist
es, eine Verbesserung der Anordnung von Stabwicklungen und Ausbildung der im Magneteisen
angeordneten, nach außen offenen und außerdem einstückigen Nuten in Läufern elektrischer
Maschinen anzugeben. Die Stabwicklung soll dabei in jedem Falle besonders in radialer
Richtung in der Nut dauerhaft festgelegt und gleichzeitig die Größe der Induktivität
des Streusteges wie bei Maschinen mit geringen Umfangsgeschwindigkeiten, also in
einfacher Form, beeinflußt werden können. Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß - in axialer Richtung gesehen - jeweils der nicht von der Stabwicklung ausgefüllte
äußere Teil der Nut seitlich versetzt ist und die Stabwicklung mit ihrer radial
außenliegenden Fläche am Magneteisen anliegt. Auf diese Weise wird die Wicklung
gegen die entsprechend gerichteten Kräfte gehalten. Es ist selbstverständlich, daß
man dabei sowohl die allgemeine Form der Nut als auch die Wicklung in bekannter,
elektrisch und magnetisch günstiger Weise ausbilden wird.
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Die Erfindung wird an Hand von zwei Beispielen in der Zeichnung beschrieben,
wobei in beiden Figuren
die gleichen Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen sind.
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Im Magneteisen 1, welches vorwiegend aus Einzelblechen hergestellt
sein wird, ist eine Stabwicklung 2 angeordnet. Diese kann entweder keilförmig, entsprechend
der F i g. 1, oder rechteckig, entsprechend der F i g. 2, ausgebildet sein. Es sind
aber auch alle anderen bekannten Formen denkbar. Der nicht von der Stabwicklung
2 ausgefüllte Teil 3 der Nut ist seitlich versetzt angeordnet und mit einem zugehörigen
Streusteg 4 ausgebildet. Die Abrundung 7 kann je nach Bedarf vorhanden sein, soweit
sie nicht die Flächenpressung in radialer Richtung unzulässig erhöht.
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Wird nun bei Rotation des Läufers und damit auch des Magneteisens
1 die Stabwicklung 2 durch die Fliehkraft radial nach außen entsprechend der Pfeilrichtung
5 gepreßt oder treten Stromkräfte auf, welche in der gleichen Richtung wirken, so
legt sich die Stabwicklung mit ihrer außenliegenden Fläche 6 an den entsprechenden
Teil der von ihr ausgefüllten Nut an und wird mit Sicherheit gehalten. Auch ein
Rechteckstab, wie er in der F i g. 2 dargestellt wird, wird also ohne besondere
Maßnahmen in der Nut sicher gehalten, so daß die sonst notwendigen Nutkeile weggelassen
werden können.
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Insgesamt gesehen ergibt sich durch die Maßnahme nach der Erfindung,
daß durch die Vergrößerung der Anlagefläche der Stabwicklung und die größere Haltefläche
des Magneteisens eine wesentliche Verbesserung im Anlauf und im Dauerbetriebsverhalten
bewirkt wird, ohne daß die Fertigung gegenüber den bekannten Anordnungen schwieriger
und teurer wird. Die Qualität des Läufers wird also erhöht. ;Eine radiale Bewegung
der Stabwicklungen ist auch nach längerer Betriebszeit nicht möglich, wodurch die
Bruchgefahr durch entsprechend gerichtete Schwingungen ausgeschlossen wird. Auch
ist die Kühlung des beim Hochlauf am höchsten beanspruchten, radial außen liegenden
Teils der Stabwicklung besser gewährleistet als bei den bekannten Konstruktionen.