DE1513819C

DE1513819C - Two-pole inductor for electrical machines

Info

Publication number: DE1513819C
Authority: DE
Inventors: Herbert Graz Auinger (Osterreich) H02k 3 34
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1972-06-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen zweipoligen Induktor für elektrische Maschinen, insbesondere für Synchronmaschinen kleinerer und mittlerer Leistung, bei dem die Erregerwicklung als kompakte Spule auf einem Läuferkern angeordnet ist, welcher über die Spulenstirnseiten umschließende Flansche mit A- und ß-seitigen Teihvellen verbunden ist und welcher einen Dämpferkäfig aufweist, der durch innerhalb des von der Erregerspule umfaßten Querschnitts angeordnete Stirnverbindungen geschlossen ist.The invention relates to a two-pole inductor for electrical machines, in particular for synchronous machines of small and medium power, in which the excitation winding is arranged as a compact coil on a rotor core, which is connected to A- and ß-side Teihvellen via the coil front sides enclosing flanges and which has a damper cage which is closed by end connections arranged within the cross section encompassed by the excitation coil.

Es ist bereits vorgeschlagen worden (deutsche Oftenlegungsschrift 1 488 665), zur Bildung eines geschlossenen Dämpferkäfigs die Stirnringsegmente des einen Pols mit denen des anderen Pols durch Verbindungsstücke leitend zu verbinden. Dadurch kann die Wirkung des Dämpferkäfigs erheblich verbessert werden. Die Verbindungsstücke sind hierbei ähnlich wie die Flansche um die Stirnseiten der Erregerspule herumgeführt und mit den Segmenten durch Nieten, Löten oder Schweißen elektrisch leitend verbunden. Nachteilig bei einer derartigen Ausführung ist, daß beim Nieten, Löten oder Schweißen größte Sorgfalt anzuwenden ist, um die unmittelbar benachbarte Erregerspule nicht thermisch oder mechanisch zu beschädigen. Daneben stellen sie eine dauernde Behinderung des Kühlluftstromes, insbesondere zur Erregerwicklung hin, dar. Auch ist bei einer Demontage die Zugänglichkeit der Erregerspule sehr beeinträchtigt. Ferner ist bei Wicklungsreparaturen ein aufwendiges Ablöten bzw. ein Auftrennen dieser Verbindungsstücke und ein Ersetzen durch neue Teile notwendig.It has already been proposed (German Oftenlegungsschrift 1 488 665) to form a closed Damper cage the end ring segments of one pole with those of the other pole by connecting pieces to connect conductive. This can significantly improve the effectiveness of the damper cage will. The connecting pieces are similar to the flanges around the end faces of the excitation coil led around and connected to the segments in an electrically conductive manner by riveting, soldering or welding. The disadvantage of such an embodiment is that great care is taken when riveting, soldering or welding is to be used in order not to thermally or mechanically close the immediately adjacent excitation coil to damage. In addition, they provide a permanent obstacle to the flow of cooling air, in particular to Excitation winding out. Also, when dismantling, the accessibility of the excitation coil is greatly impaired. Furthermore, winding repairs require a time-consuming desoldering or disconnection of these Connection pieces and replacement with new parts necessary.

Diese Nachteile werden bei einer bekannten Ausführung (französische Patentschrift I 334 408) dadurch vermieden, daß die den Dämpferkäfig schließenden Stirnverbindungen gemeinsam mit den im Bereich der Polschuhe angeordneten Dämpferstäben in einem Gußverfahren hergestellt und innerhalb des von der Erregerspule umfaßten Querschnitts in Form eines langgestreckten Rechteckes verlegt sind. Die Stirnverbindungen bilden jedoch hierbei ein mechanisch tragendes Element zwischen dem die Erregerspule tragenden Läuferkern und den auf Teilwellen angeordneten Flanschen. Im Hinblick auf die mechanische Beanspruchbarkeit des Gußwerkstoffes der Stirnverbindung, auf die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und auf die erhöhten Fertigungstoleranzen erscheint eine derartige Ausbildung nur im Falle eines von vornherein mechanisch nicht sehr stabilen, durchgehend geblechten Läuferkems sinnvoll. Bei einem mechanisch hoch beanspruchten Induktor mit massivem Läuferkern ist hingegen eine derartige Gestaltung nicht zweckmäßig und würde dessen Betriebssicherheit zu sehr beeinträchtigen.These disadvantages are eliminated in a known embodiment (French patent I 334 408) avoided that the end connections closing the damper cage together with the im Area of the pole shoes arranged damper rods produced in a casting process and within the are laid by the excitation coil included cross-section in the form of an elongated rectangle. However, the end connections here form a mechanically load-bearing element between the The rotor core carrying the excitation coil and the flanges arranged on partial shafts. With regard the mechanical strength of the cast material of the end connection, on the different Thermal expansion coefficients and the increased manufacturing tolerances appear to be such Training only in the case of a continuously laminated sheet that is not mechanically very stable from the outset Runner core makes sense. In the case of a mechanically highly stressed inductor with a solid rotor core on the other hand, such a design is not expedient and its operational reliability would be too high affect.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eine besonders einfache und raumsparende Stirnverbindung für den Dämpferkäfig zu schaffen.The invention is based on the object while avoiding the disadvantages of those described above Embodiments a particularly simple and space-saving end connection for the damper cage to accomplish.

Diese Aufgabe wird bei einem Induktor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stirnverbindungen durch einen metallenen Spulenkasten für die Erregerspule gebildet sind. Auf diese Weise lassen sich die Stirnverbindungen raumsparend unterbringen, und es wird eine Reihe von Arbeitsgängen gespart, die bei den bekannten Ausführungen notwendig waren. Gleichzeitig erhält die Erregerspule einen besseren Halt, und ferner wird durch den Spulenkasten die Wärmeabfuhr aus der Spule verbessert.This object is achieved according to the invention in an inductor of the type mentioned at the outset solved that the end connections formed by a metal coil box for the excitation coil are. In this way, the end connections can be accommodated in a space-saving manner, and it becomes a Saved number of operations that were necessary in the known designs. Simultaneously the excitation coil receives a better hold, and furthermore, the heat dissipation is facilitated by the coil box improved from the coil.

An Hand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigenAn exemplary embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings. Show it

Fig. 1 bis 3 einen zweipoligen Induktor in verschiedenen Schnitt- und Außenansichten, zum Teil noch ohne Erregerspule, undFig. 1 to 3 show a two-pole inductor in different Sectional and external views, partly still without the excitation coil, and

F i g. 4 bis 6 verschiedene Außen- und Schnittansichten eines Spulenkastens für die Erregerspule.F i g. 4 to 6 different external and sectional views of a coil box for the excitation coil.

Die F i g. 1 zeigt im linken oberen Viertel eine Ansicht des Läufers, im rechten oberen Viertel einen Schnitt nach der Linie I-K der F i g. 2, während die untere Bildhälfte eine Ansicht des Läufers ohne Erregerspule zeigt. Die F i g. 2 zeigt im linken oberen Viertel einen Schnitt nach der Linie G-Af der Fig. 1. Im rechten oberen Viertel ist der mit der Erregerspule versehene Läufer und in der unteren Hälfte der Läufer ohne Erregerspule in stirnseitiger Ansicht dargestellt. Die F i g. 3 zeigt in der unteren Hälfte einen Schnitt nach der Linie L-M der Fig.l und in der oberen Hälfte den gleichen Schnitt bei aufgesetztem und bewickeltem Spulenkasten.The F i g. 1 shows a view of the runner in the upper left quarter, and a section along the line IK in FIG. 1 in the upper right quarter. 2, while the lower half of the picture shows a view of the rotor without the excitation coil. The F i g. 2 shows in the upper left quarter a section along the line G-Af of FIG. 1. In the upper right quarter the rotor provided with the exciter coil and in the lower half the rotor without the exciter coil is shown in an end view. The F i g. 3 shows in the lower half a section along the line LM of Fig.l and in the upper half the same section with the bobbin case attached and wound.

Der Läufer besteht aus einem massiven Kern 3, ²S einer darauf gewickelten Erregerspule 4 und geblechten Polschuhen 5. Im Bereich der geblechten Polschuhe 5 sind Dämpferstäbe 13 angeordnet, die auf jeder Seite durch ein Stirnringsegment 14 verbunden sind. Der massive Läuferkern 3 trägt einen aus Kupferblechen 35 und 36 zusammengesetzten, stabilen Spulenkasten für die Erregerspule 4, welcher zwecks einfacher Herstellung in zwei Hälften aufgeteilt ist, deren Gestaltung die Fig. 4 bis 6 zeigen. Die F i g. 4 stellt dabei eine stirnseitige Ansicht der einbaufertigen Spulenkastenhälfte dar. Die Fig. 5 zeigt oben einen Schnitt gemäß der Linie N-O in der F i g. 4 und unten eine Ansicht. Die F i g. 6 zeigt einen Schnitt gemäß Linie P-Q in der F i g. 4. Die Kupferbleche 35 und 36 sind an den mit 37 bezeichneten Stoßkanten hart verlötet. Eine halbrunde Ausnehmung 38 im Blech 36 dient — wie in F i g. 1 gezeigt — zum Durchführen der Anschlußleitung für die Erregerspule 4. Die gemäß den F i g. 4 bis 6 gestalteten Spulenkastenhälften werden von beiden Stirnseiten her auf den Läuferkern 3 geschoben und nachträglich mit einer gemeinsamen Spulenisolation 8 versehen. Der Spulenkasten ist mit den Stirnringsegmenten 14 des Dämpferkäfigs an dessen tangentialen Enden verlötet. In der F i g. 3 ist die Lage dieser Lötstellen am Spulenkasten durch die gestrichelt eingezeichneten und schraffierten Rechtecke 39 gekennzeichnet. The rotor consists of a solid core 3, ² S, an excitation coil 4 wound on it, and laminated pole pieces 5. The massive rotor core 3 carries a stable coil box composed of copper sheets 35 and 36 for the excitation coil 4, which is divided into two halves for the purpose of simple manufacture, the design of which is shown in FIGS. 4 to 6. The F i g. 4 shows an end view of the ready-to-install bobbin case half. FIG. 5 shows at the top a section along the line NO in FIG. 4 and below a view. The F i g. 6 shows a section along line PQ in FIG. 4. The copper sheets 35 and 36 are hard-soldered at the abutting edges marked 37. A semicircular recess 38 in sheet metal 36 is used - as in FIG. 1 shown - for leading through the connection line for the excitation coil 4. The according to the F i g. 4 to 6 designed coil box halves are pushed onto the rotor core 3 from both end faces and subsequently provided with a common coil insulation 8. The coil box is soldered to the end ring segments 14 of the damper cage at its tangential ends. In FIG. 3, the position of these soldering points on the coil box is indicated by the hatched rectangles 39 drawn in dashed lines.

Als Material für den Spulenkasten sind neben Kupfer auch andere Werkstoffe guter elektrischer Leitfähigkeit, z. B. Aluminium, geeignet. Auch ist dessen Herstellung auf verschiedene Art und Weise möglich. Normalerweise wird er aus mehreren Stanz-, Tiefzieh- oder Biegeteilen zusammengesetzt. Bei größeren Stückzahlen ist es auch möglich, ihn gemeinsam mit den im Bereich der Polschuhe angeordneten Dämpferkäfig in einem Gußverfahren herzustellen. As a material for the coil box, besides copper, other materials are also good electrical ones Conductivity, e.g. B. aluminum, suitable. It is also made in different ways possible. It is usually composed of several stamped, deep-drawn or bent parts. In the case of larger quantities, it is also possible to use it together with those arranged in the area of the pole shoes Manufacture damper cage in a casting process.

Wie aus der F i g. 3 ersichtlich, ist der Läuferkern 3 vorzugsweise mit stark abgeschrägten Kanten 40 und schräggestellten Flanken 41 ausgeführt, so daß er eine einem Oval angepaßte Querschnittsfläche aufweist. Dadurch ist es möglich, bei der stramm gewickelten Erregerspule auf jegliche Wick-As shown in FIG. 3, the rotor core 3 is preferably with strongly beveled edges 40 and inclined flanks 41 executed so that it has a cross-sectional area adapted to an oval. This makes it possible for the tightly wound excitation coil on any winding

lungsabstützung zu verzichten, weil nämlich die auftretenden Fliehkräfte gut abgefangen werden und eine derartige Formgebung keine die Wicklung gefährdende Spulenverformung zuläßt. Daneben erleichtert ein derartig geformter Kernquerschnitt die Anbringung des Spulenkastens.Lungsabstützung to waive, namely because the centrifugal forces are well intercepted and such a shape does not allow any deformation of the coil which could endanger the winding. Besides that, relieved such a shaped core cross-section the attachment of the bobbin case.

Claims

Patent claims:

1. Two-pole inductor for electrical machines, especially for synchronous machines of small and medium power, in which the excitation winding is arranged as a compact coil on a rotor core, which is connected to A- and B-side shafts via flanges surrounding the coil end faces and which has a damper cage , which is closed by end connections arranged within the cross section encompassed by the excitation coil, characterized in that the end connections are formed by a metal coil box for the excitation coil (4).

2. Inductor according to claim 1, characterized in that the composite of metal sheets (35, 36) Coil box is made in two parts and both halves from both ends are pushed onto the rotor core (3).

3. Inductor according to claims 1 or 2, characterized in that the sheet metal (35, 36) assembled coil box with the end ring segments (14) of the damper cage the tangential ends of the pole shoes (5) is soldered or welded.

4. Inductor according to claim 1, characterized in that the metal coil box together with the damper rods (13) and end ring segments arranged in the area of the pole shoes (14) is made of light metal in a casting process.

1 sheet of drawings