DE136877C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT,

Die mehrpoligen elektrischen Maschinen für Gleich- und Wechselstrom haben gegenwärtig einen recht hohen Grad der Einheitlichkeit erreicht. Nicht zum mindesten ist das dadurch erzielt worden, dafs. die mafsgebenden Gonstructeure mehr und mehr darauf verzichtet haben, bei der allgemeinen Formgebung der Maschinen ihrer persönlichen Geschmacksrichtung nachzugeben, z, B. den Inductortypus zu wählen, vielmehr derjenigen Form sich nähern, welche fast allgemein als die vorteilhafteste anerkannt ist: das ist diejenige Form, bei welcher von dem Polkranz des Feldmagneten aus radiale Polkerne sich erstrecken, welche die Magne-tisirungswicklung tragen ^- so dafs diese also nicht auf dem Joch, sondern auf dem Kern selbst angeordnet ist — und mit gröfseren oder kleineren Pplschuhen versehen sind.

Die Polkerne dieser gegenwärtig das Feld vollständig beherrschenden Maschinentype werden vielfach aus einzelnen Blechen gebildet, um die mechanische Befestigung derselben einfacher zu gestalten, da es meistens erwünscht ist, die Polschuhe zur Verminderung der Wirbelstromw.irkung aus Brechen zusammenzusetzen.

Die Pole müssen alsdann aus selbstverständlichen Constructionsrücksichten von rechteckigem Querschnitt sein. Sie gewähren daher nicht, wie bekanntermafsen Pole von kreisförmigem (ovalem) Querschnitt, den. Vortheil des geringst möglichen Kupferverbrauches für die Magnetisirungsspule. Aufserdem ist im Allgemeinen bei Polen von . rechteckigem.

Querschnitt die Streuung gröfser als bei cylindrischen.

Vorliegende Erfindung bezweckt nun, die Polkerne bei Maschinen des beschriebenen Typus, um zunächst den Vortheil des geringen Drahtverbrauches und der an sich geringeren Streuung zu wahren, von kreisförmigem ader nahezu kreisförmigem (ovalem) Querschnitt zu nehmen ■—: sje also nicht aus Blechen, spnclem aus Stahlgufs herzustellen —, ganz besonders aber durch eine besondere Gestaltung der Kerne Vortheile zu erzielen, die so grofs sind, dafs die pben genannten Vorzüge des rechteckigen Querschnittes weitaus übertroffen werden.

Der Erfinder hat sich besonders νο,η clem Cpnstructionsgecjankep leiten lassen, dep schädlichen Einflufs der Streuungszunahme auf den Spannungsabfall und aufserdem cjie Streuung selbst -jn ganz erheblichem Mafse zu verkleinern, während dennoch die Pole hoch gesättigt werden.

Dies geschieht dadurch, dafs die — wie bereits bemerkt, einen ganz oder nahezu kreisförmigen Querschnitt aufweisenden ·.— Polkerne pach dem Anker zu einen geringeren, nach dem Joch Z.U dagegen einen etwas gröfseren Quer^ schnitt erhalten, als pach der jetzt allgemein gebräuchlichen Construction, so dafs also der Querschnitt der Polkerne nach dem Pole zu abnimmt, d. h. dieselben konisch gestaltet werden.

Hierdurch wird einmal die streuende Fläche noch kleiner als bei cylindrischen Polen, der mittlere Abstand von einander gröfser als bei

diesen. Sodann aber wird erreicht, dafs — bei Leerlauf — die Polkerne an ihrer Grundfläche eine kleine Sättigung aufweisen, während die Sättigung am Polschuh, entsprechend dem kleineren Querschnitt, bereits hoch ist.

Wird nun die Maschine belastet, so wird durch die entmagnetisirenden Kräfte der Ankerwindungen eine verminderte Kraftliniendichte an den Polschuhen entstehen. Zur Wiederherstellung des früheren Feldes wird dann eine gröfsere Erregung erforderlich sein und diese verursacht wiederum eine Streuungszunahme an den Polflächen, entsprechend dem gröfseren magnetischen Druck. Infolge hiervon mufs also eine gröfsere Kraftlinienzahl durch die Pole gedrückt werden und die Zunahme derselben wird am gröfsten sein an der Grundfläche der Polkerne, wo sämmtliche, sowohl die nutzbaren als auch die streuenden Linien, hindurch müssen.

Erhalten nun die Polkerne die beschriebene Form, so ist die Zunahme der Zahl der Amperewindungen, welche zur Hervorrufung der höheren Kraftlinienzahl in dem Querschnitt an der Grundfläche erforderlich sind, infolge deren geringer Sättigung nur klein. An den Polschuhflächen jedoch, an denen die Zahl der Streulinien in der Regel von vornherein nur klein ist im Verhältnifs zu derjenigen an den Schenkelflächen, ist auch die Zunahme der Streuung entsprechend klein, so dafs also diejenigen Amperewindungen, welche zur Deckung des hierdurch bedingten Mehraufwandes erforderlich sind, ebenfalls nur gering an Zahl sind. Es wird also der bei Belastung erwünschte hohe Sättigungsgrad mit einem verhältnifsmäfsig geringen Mehraufwand an Amperewindungen, d. h. eine Verringerung des Spannungsabfalles erreicht.

Hieraus ist ersichtlich, dafs der Mafsstab der Verjüngung der Polkerne so gewählt werden mufs, dafs er eine Function der Schenkelstreuung ist, und zwar der Hauptsache nach der Streuung der Schenkelflächen, in zweiter Reihe derjenigen der Polschuhflächen. Die Verjüngung bestimmt sich also allgemein derart, dafs sie bei einer Maschine mit gröfserer Schenkelstreuung gröfser sein mufs als bei einer Maschine mit geringerer Schenkelstreuung.

Bemerkt mag werden, dafs demgemäfs bei einer zweipoligen Maschine, bei der die Schenkelstreuung bekanntlich so gering ist, dafs sie praktisch überhaupt nicht in Betracht kommt, die Verjüngung äufserst gering werden müfste, d. h. für zweipolige Maschinen kommt die Anwendung der Erfindung überhaupt nicht in Betracht.

Es ergiebt sich ferner, dafs durch die Anordnung, aufser dem aus der Verwendung der konischen Polkerne folgenden Gewinn an Kupfer, auch eine sehr wesentliche Material- und Gewichtsersparnifs erzielt wird. Durch ■ die Verwendung der konischen Form wird nämlich ein gröfserer Widerstand in den magnetischen Kreis eingeführt ohne gleichzeitige Vergröfserung des schädlichen Einflusses der Schenkelstreuung. Man könnte also, da die Selbstinduction erhöht werden kann, ohne dafs der Spannungsabfall das zulässige Mafs überschreitet, die Zahl der Ankerdrähte vermehren, und das bedeutet nichts Geringeres als die Möglichkeit einer erheblichen Verringerung aller magnetischen Querschnitte, d. h. einer Ersparnifs an Material und Gewicht.

Es ist, wie zur Verhütung von Unklarheiten bemerkt werden mag, vom Erfinder berücksichtigt, dafs Maschinen mit verjüngten Polkernen zuweilen schon vorgeschlagen worden sind. Bei Betrachtung der Gesammtconstruction dieser Maschinen ist jedoch nachweisbar, dafs der von dem Erfinder verfolgte und in Vorstehendem dargelegte Erfindungsgedanke weder beabsichtigt noch erreicht war, dafs vielmehr die Verjüngung der Polkerne aus anderen, meist räumlichen Gründen und in solchem Mafsstabe vorgenommen war, dafs die hier beabsichtigte Wirkung niemals eintreten konnte.

Claims (1)

1. Patent-An spruch:
   Mehrpolige elektrische Maschine mit radial stehenden, die Magnetisirungsspulen tragenden Polkernen von kreisförmigem oder nahezu kreisförmigem und nach dem Anker zu sich verjüngendem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dafs die Querschnittsverhältnisse des Polkernes als Function der Schenkelstreuung derartig gewählt sind, dafs bei Leerlauf die dem Polschuh zugewendete Querschnittsfläche des Kernes hoch gesättigt, die Grundfläche des Polkernes, wo die Schenkelstreuung den gröfsten Werth hat, dagegen niedriger gesättigt ist, während bei Belastung und der dabei bedingten Erhöhung der Kraftlinienzahl des Feldes die Sättigung an der Grundfläche des Polkernes immer noch geringer oder höchstens nahezu gleich grofs ist als an der dem Polschuh zugewendeten Querschnittsfläche, hauptsächlich zu dem Zwecke, einen möglichst geringen Materialaufwand an Kupfer und Eisen zu erzielen und den Spannungsabfall zu vermindern.