DE1291822B - Rotierende gleichstromerregte elektrische Maschine - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierende gleichstromerregte Maschine, deren Magnetmaterial auf einem Teil des Hauptflußweges im Einflußbereich von störenden Wechselfeldern mittels parallel zum Hauptflußweg verlaufenden Trennschichten unterteilt ist. Die störenden Wechselfelder können von Wechselstromwicklungen herrühren oder Streufelder sein. Die Unterteilung mittels Trennschichten soll Oberflächenverluste und insbesondere die Ausbildung von Wirbelströmen verhindern.
• Die Unterteilung wird im allgemeinen als Blechung ausgeführt, wobei Trennschichten durch die natürliche Oxydhaut der Bleche oder durch zusätzliche Lackschichten gebildet sind. Die vollständige Blechung des Hauptflußweges im Ständer und Läufer einer Maschine bedingt hohe Materialkosten, eine aufwendige Herstellung der Bleche, die keine Grate aufweisen dürfen, und eine umständliche Montage. Werden nur Teile des Hauptflußweges geblecht, während beispielsweise Rücken- oder Jochbereiche aus massivem Magnetmaterial hergestellt sind, so wird die dadurch erzielte Senkung der Materialkosten durch noch schwierigere Montage, schlechten Wärmeübergang zwischen geblechten und massiven Teilen und höhere Erregerverluste erkauft. In jedem Fall ist die nachträgliche Bearbeitung der geblechten Teile, insbesondere das Einbringen von Bohrungen oder Nuten, nur unter großen Schwierigkeiten möglich und mit aufwendiger Nachbearbeitung zur Entfernung der entstehenden Grate verknüpft.
• Es ist bekannt, bei Synchronmaschinen mit geblechten Schenkelpolen die aus massivem Material bestehenden Polendstücke mit Nuten zu versehen, um dadurch Oberflächenverluste und durch in den Polen verlaufende Dämpferstäbe verursachte Wirbelströme zu verringern (deutsches Gebrauchsmuster 1914 187). Es ist auch üblich, bei massiven Polen in der Nähe der Enden Nuten vorzusehen, um Verluste durch die dort wirksamen Streufelder zu vermeiden (österreichische Patentschrift 163 566). In beiden , Fällen sollen durch die Nutung nur außerhalb des Hauptflußweges wirksame, schwache Streufelder bekämpft werden.
• Es ist weiter bekannt, bei Synchronmaschinen die aus massivem Material bestehenden Poloberflächen , zu rillen, insbesondere bei zur Erhöhung der Remanenz in sonst geblechte Pole eingeschichteten massiven Stahlplatten die dem Luftspalt zugewandte Fläche jeder Stahlplatte zu rillen (deutsche Auslegeschrift 1070 284). Diese Maßnahme ist nur gegen vom Luftspalt her wirkende Fremdwechselfelder, nicht aber gegen von Wechselstromwicklungen im benachbarten Magnetmaterial verursachte Wirbelströme wirksam. Bei höheren Frequenzen, beispielsweise in Mittelfrequenzmaschinen, ist diese Maßnahme vollkommen unzureichend. So würde die Poloberfläche eines Mittelfrequenzgenerators im Betrieb bei nur derartiger Rillung zum Glühen kommen.
• Die erwähnten Nieten oder Rillen werden durch Drehen oder Fräsen hergestellt. Es ist andererseits bekannt, daß Schlitze, beispielsweise in einem Sieb, mittels des Verfahrens der Funkenerosion hergestellt werden können (Buch von A. L. L i w s c h i t z »Elektroerosive Metallbearbeitung«; Berlin 1959, Seite 112). Die Anwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von Nuten muß dem Fachmann jedoch im vorliegenden Fall wegen des gegenüber der übliehen Bearbeitung größeren Aufwandes unvorteilhaft erscheinen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der erwähnten Maschinen zu vermeiden, insbesondere eine hinsichtlich Materialkosten und Arbeitsaufwand günstige Bauweise von rotierenden Maschinen zu ermöglichen und dabei eine selbst für Mittelfrequenzmaschinen ausreichende Herabsetzung der Wirbelstrom- und Hystereseverluste zu erreichen.
• Diese Aufgabe wird bei einer rotierenden gleichstromerregten elektrischen Maschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Trennschichten mit Hilfe des Funkenerosionsverfahrens aus massivem Magnetmaterial herausgearbeitete Schlitze sind und die Abmessungen der Schlitze und des zwischen ihnen verbleibenden Magnetmaterials einer Blechung angeglichen sind.
• Schutz wird nur für die Kombination dieser Maßnahmen begehrt, die dahingehend zusammenwirken, daß sich die Maschine in ihrem so geschlitzten Teil sogar noch günstiger als eine geblechte verhält. Gerade bei einer engen Schlitzung des Magnetmaterials mit einer großen Anzahl von Schlitzen macht sich nämlich eine sonst als störend empfundene Nebenwirkung der Funkenerosion bemerkbar, die darin besteht, daß an den bearbeiteten Oberflächen infolge einer Aufkohlung eine Härtung, also eine Strukturveränderung des Magnetmaterials auftritt. Diese Aufkohlung hat die hier günstige Wirkung, den elektrischen Widerstand des bearbeiteten Materials zu erhöhen und somit der Entstehung von Wirbelströmen entgegenzuwirken, dabei aber den magnetischen Widerstand praktisch unverändert zu lassen.
• Weiter bringt die Anwendung des Funkenerosionsverfahrens in der genannten Weise gerade bei einer elektrischen Maschine besondere Vorteile bei der Herstellung. So können jetzt die Ständernuten mit großer Schnittgeschwindigkeit in massives Material eingedreht oder gebohrt werden, und bei der anschließenden funkenerosiven Schlitzung kann durch das gleiche Verfahren gleichzeitig die Entgratung der Bohrungen erfolgen. Die Anwendung des Verfahrens wird nämlich bekanntermaßen um so wirtschaftlicher, je größer die Anzahl der gleichzeitig eingesetzten Elektroden ist. Dieses gilt auch für die Schlitze, von denen eine größere Anzahl gleichzeitig hergestellt wird.
• Die aus dem Magnetmaterial herausgearbeiteten Schlitze können durch die Anwendung der Funkenerosion weniger als 0,05 mm breit sein, so daß trotz deren großer Anzahl der magnetische Querschnitt noch weniger als selbst bei einer guten Blechung verengt wird, bei der auf hochwertige dünne Isolierlackschichten als Trennschichten Wert gelegt wird.
• Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
• F i g. 1 bis 3 zeigen Teile des Läufers einer Mittelfrequenzmaschine in Scheibenbauweise, F i g. 4 bis 8 einen Teil des Ständers dieser Maschine; in F i g. 9 bis 11 ist der Polschuh eines Synchronläufers in zylindrischer Bauweise dargestellt.
• Die in den F i g.1 bis 3 gezeigten Teile eines scheibenförmigen Läufers 1 einer Mittelfrequenzmaschine sind im Bereich der Zähne mit Schlitzen 2 versehen. In F i g. 1 ist ein Schnitt durch einen Zahn und in F i g. 2 eine Ansicht auf sein am Umfang des Läufers liegendes Ende dargestellt, während in F i g. 3 zwei Zähne und eine dazwischenliegende, nicht geschlitzte Nut zu erkennen sind. Da nämlich die Wirbelstrom- und Hystereseverluste bei diesen nicht mit Wicklungen versehenen Läufer nur durch. Fremdfelder hervorgerufen werden, genügt die Schlitzung der Zähne am Luftspalt. Die in F i g. 1 erkennbare Tiefe der Schlitze richtet sich nach der Frequenz des magnetischen Fremdfeldes und beträgt bis zu einigen Millimetern. Die Schlitze 2 sind, wie auch in den folgenden Zeichnungen, insbesondere in ihrer Breite, nicht maßstäblich dargestellt.
• Der in den F i g. 4 bis 8 teilweise dargestellte Ständer einer Mittelfrequenzmaschine ist mit Hilfe des Funlienerosionsverfahrens hinsichtlich der Tiefe seiner Schlitzung noch weitgehender einer Blechung angeglichen. In F i g. 4 ist ein Teil des Ständers 4 in einem axialen Längsschnitt gezeigt, wobei die durch Funkenerosion angebrachten Schlitze wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen mit 2 bezeichnet sind. In den F i g. S bis 7 ist je eine Draufsicht auf den Umfang bei lediglich verschiedenen Formen der halboffenen Nuten dargestellt, die am Luftspalt öffnungen 5 aufweisen. In den F i g. 9 bis 11 ist der Polschuh 6 eines Synchronläufers in drei Ansichten dargestellt, der an seiner dem Luftspalt zugewandten Seite zur Herabsetzung der Oberflächenverluste mit Schlitzen 2 versehen ist, so daß er wie ein gebleckter Polschuh wirkt.
• Im übrigen kann die Erfindung auch bei Klauenpolen und anderen metallischen, störenden Wechselfeldern ausgesetzten Teilen im Hauptflußweg einer gleichstromerregten Maschine angewendet werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Rotierende gleichstromerregte elektrische Maschine, deren Magnetmaterial auf einem Teil des Hauptflußweges im Einflußbereich von störenden Wechselfeldern mittels parallel zum Hauptflußweg verlaufenden Trennschichten unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschichten mit Hilfe des Funkenerosionsverfahrens aus massivem Magnetmaterial herausgearbeitete Schlitze (2) sind und die Abmessungen der Schlitze und des zwischen ihnen verbleibenden Magnetmaterials einer Blechung angeglichen sind.