DE1538996A1 - Wicklungsanordnung fuer Laeufer von 4-poligen Schenkelpolmaschinen - Google Patents

Description

• .W;cklungsanordnung für i>ufer von 4-poligen Schenkel polmaschinen. Bei 4-poligen Schenkelpolsynchronneschinen ergibt sich allgemein eine schlechte Ausnützung der Pollacken durch die Erregerwicklung, weil die beiden Spulen mit senkrecht zueinander stehenden Achsen an-. geordnet sind. Besonders ungünstige Verhältnisse ergeben sich, wenn die Polspulen aus hochkant '&ewiokelten Profilen mit konstanter Breite aufgewickelt sind. In der Regel-zwingt bei Spulen der.erwähnten.Art das Erfordernis der Aufnahme der zu den Polkernflsnken senkrechten Zentrifugalkraftkomponenten zur Anwendung von keilförrmigen Zwischenstilcken, die an dem L"ufersy stein befestigt werden müssen, infolgedes3en einen nicht unbeträchtlichen Bauraum in Anspruch nehmen und. außerdem unter Umständen ein Hindernis fier den KUhlluftstrom derstellen*-. -

  Zur Behebung der angedeuteten Schwierigkeiten und Nachteile wurde

  - wie bekannt - die Anwendung trapezförmiger Pole vorgeschlagen. -nies

  bedingt jedoch Erschwerungen in der Fertigung der Polspulen, deren

  Weite in Umfangsrichtung der Maschine siqh ändert. Infolgedessen ist

  die Herstellung der Wicklungen für die trapezförmigen Pole mit Kocr-

  plikationen verbunden und verhältniamäßig.kostspielig.

  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wicklungsanordnung.

  für Läufer von 4-poligen Schenkelpolmaschinen, insbesondere Synchron-

  maschinen, zu'schaften, welche die Möglichkeit gibt, eine

  verbesserte Ausnützung des Pollückenraumes zu erzielen, ohne daß sich

  hierbei nennenswerte Erschwerungen der Fertigung, besonders der Spulen,

  ergeben.

  Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daü die nebenein-

  ander liegenden Spulen benachbarter Pole mit unterschiedlicher Höhe

  und Breite ausgeführt und so nebeneinander liegend angeordnet sind,

  daß sie innerhalb der

  Käuferumgrenzung praktisch die

  PollUcken ausfüllen.. .

  Die Erfindung kann in der Wise verwirklicht werden, daß von den

  Spulen der in der üafe'tgarahtung folgenden Pole die einen eine

  schmale Breite - senkrecht zur Polachse - und eine große Höhe in

  Richtung der Polachse aufweisen., während die Spule des folgenden umge-

  kehrten Polas eine große Breite und eine niedrige Höhe aufweist.

  Um die Wärmeabfuhr von den nebeneinander liegenden und sich voll-

  kommen oder weitgehend überdeckenden Spulen zu ermöglichen, werden

  gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung zwischen den gegen;ber-

  liegenden Polspulenseiten .Schlitze angeordnet, die mit distanzierenden,

  eine Kühlmitteldurchführung ermöglichenden Isolierteilen versehen

  sind. Letztere haben gleichzeitig die Funktion, Fliehkraftkomponenten

  der Leiter-der einen Polspule auf die benachbarte Polspule zu über-

  tragen.

  Um die Kihlmitteldurchleitung in wirksamer Weise zu ermöglichen,

  können innerhalb des Polsystems oder durch Einbauten oder Unterbre-

  chung der die Spulen gegeneinander distanzierenden Beilegen axial

  gerichtete Kanäle vorgesehen sein. Durch diese axial gerichteten

  Kanäle gelangt das gasförmige KCthlmittel, vorzugsweise Luft, in das

  Innere des Polspulenraumes, von wo es über die Schlitze zwischen den

  Spulen radial zwischen den isolierenden Distanzteilen austreten kann:

  Um eine sichere Abstützung der praktisch den ganzen Pollüokenraum

  einnehmenden Spulen zu gewährleisten, werden gemäß der weiteren Aus-

  gestaltung der Erfindung zwischen den Polschuhen und den Spulen über

  die Polschuhe etwa in der Umfangsrichtung überstehende Halteplatten

  aus unmagnetischem Material vorgesehen, welche die McSglichkeit geben,

  auch in der Pollücke eine vollkommene Spulenabstützung über die ganze

  axiale Länge zu erreichen. Soweit erforderlich, werden diese Halte-

  platten mit Schlitzen zur Bildung vorspringender Finger ausgeführt,

  um eine Ableitung des durch die Spulen bzw. zwischen diesen liegenden

  Spalte geführten Kühlmittels zu gewährleisten.

  Im folgenden soll die Erfindung näher anhand der Zeichnung-erläutert

  werden, in welcher drei verschiedene Ausführungsbeispiele wieder-

  gegeben sind.

  Figur 1 zeigt einen Te lquerschnitt durch eine erfindungsgemU

  ausgebildete x-polige Schenke-lpolmasehine mit auf die Polechenkel

  des zusammenhängenden Läuferkörpers aufgesetzten Polschuhen, bei dqr

  jeweils die Höhe der einen Spule der Breite der-anderen .Spule des

  benachbarten Polas entspricht.

  Figur-2 gibt eine Abwandlung wieder, beider die Breiten und Höhen,

  der nebeneinander liegenden Spulen voneinander abweichen.

  Figur 3 bezieht sich auf eine abweichende Läuferkonstruktion,, bei

  -

  der die vollständigen Pole durch Schwalbenschwänze an dem Wellen-

  körper gehalten werden.

  In Figur 1 der Zeichnung..bedeutet P eine Polradwelle mit den enge-

  setzten oder herausgearbeiteten Polschäften S, auf denen die Polschuhe

  0 in beliebiger Weise; z.B. dureh@Veraahraubung, befestigt sind. Die

  in der Figur dargestellten Pole sind mit I und II bezeichnet. In der

  Figur sind zur Vereinfachung nur die halben Pole und ein Viertel des

  Polrades wiedergegeben. Auf dem Pol I ist die höohkant gewickelte

  Scheibenspule l unter Zwischenschaltung von Isolierbeilagen 8 enge-

  ordnet. Die Spule -1 weist in Polhöhe eine verhältnismäßig große

  Höhe h1 und senkrecht zur Achse des Poles I eine verhältnismäßig

  kleine Breite b@ auf. Zwischen dem Polschuh 0 des Polos I und der

  Spule 1 liegen noch die Zwiseheni,solierung 9 und die Haltep1atte.5.

  Der Pol II trggt.isoliert durch die Schicht 8 die Spule 2. Letztere

  weist in Richtung der Polachse eine sehr kleine Höhe h2, dagegen

  senkrecht zur Achse des Pole II eine verhältnismäßig große Breite b2

  auf. Zwischen dem Polschuh 4 des POles II und der Breitseite der

  Spule 2 ist die Halteplatte 6 sowie die Zwischenisolierung 9 einge-

  schaltet. Die Spulen,sind so bemessen, daß h1 = b2 und h2 = b1 sind.

  Man erkennt, daß bei der in Figur 1 dargestellten Anordnung sich die

  Spule 2 mit Ihrer Breitseite b1 über die ganze Höhe hi der Spule l

  erstreckt. Diese Anordnung gibt die Möglichkeit, daß die Spulen 1 und 2

  - abgesehen von den Isolierbeilagen 9, ggf. vorhandenen Kühlschlitzen

  und den Halteplatten 6 und 5, welche sich beide Uber die Breite der

  Polschuhe hinaus erstrecken und die Pollücke nahezu vollständig be-

  grenzen - den gesamten PollUckenraum ausfüllen.

  Bei Maschinen, bei denen eineTausreichende Kühlung an den an den

  Stirnseiten der Pole liegenden Windungsteilen gewährleistet ist,

  können die Spulen 1 und 2 unter Zwischenschaltung einer Isolierbeilage

  direkt aneinander angrenzen. Diese Isolierbeilage dient- abgesehen

  von der Isolierung - dann noch dazu, Zentrifugalkraftkomponenten der

  mit großer Höhe ausgeführten Spule direkt über die Breitseite der mit

  kleiner Höhe ausgeführten Spule auf die Halteplatte des anderen Poles

  zu übertragen.

  Um jedoch die Wärmeabfuhr zu verbessern, kann der Spalt 4 zwischen

  der Spule großer Höhe und der Breitseite der anderen Spule größer

  ausgeführt werden, um KUhlkanäle zwischen den gegenüberliegenden.

  Spulenseiten zu bilden. Zwischen der Höhenseite der einen Spule und

  der Breitseite der anderen Spule werden dann, 2.B. aua Hartpapier

  bestehende, die Kühlkanalbildung ermöglichende Distanzteile ange-

  ordnet, welche eine Verspannung der nebeneinander liegenden Spulen`

  ermöglichen. .

  Um die KUhimittelzufuhr siohersustellen; werden in diesem helle

  beibpielsxeiae durch Verkürzte der Distensbeilagen 4a im Inneren

  den Spulenayatema axial verlaufende Kanäle 3 g"chaffen, welche den

  Zutritt des gasförmigen Kühlmittelstwisehen die Polspulen von den

  Stirnneuen des Polreden ermöglichen, Aus diesen aaiel gerichteten

  Kanälen 3 kann das Kühlmittel radial zwischen den Spulend und 2

  durch die Distanzteile hindurchtreten und dürdt-die Schlitze ? in

  der Halteplatte 5 austreten,-Die Platte ß erstreckt aioh hierbei'-

  jedoch mit den durch die Schlitze gebildeten hitgern über die außen-

  liegende Höhensatte der spule

  Die Spule 1 des beschriebenen Wiokluntsaystuns ist aus hochkant

  gewickelten Flachleitern aufgebaut. Die Spule 2 kann entweder in

  gleicher Weine durch Hochkantwtokeln vorn Flachleitern hergestellt

  werden, jedoch ist es auch ohne weiteren möglich, diese Spule aus

  Flachleitern-herzustellen, die um die Längsseite des reiterprofiles

  gewickelt sind. Die verschiedene Art der AuafUhrung der P.)lspule 2

  ist in oberen Teil bzw* unteren Teil der Spule angedeutet.

  Figur 2 gibt eine etwas abgewandelte Ausführungsform wieder. Die bei-

  den Polspulen der in Figur 2 wiedergegebenen Konstruktion stimmen

  nicht mehr - wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 - wechselweise

  bezüglich Höhe und Breite überein, sind also unabhängig voneinander

  so gewählt, daß sich nicht wie bei dem Beispiel von Figur l in der

  Form identische Spulenquerschnitbeergeben. Abgesehen hiervon weist

  die Halteplatte 5 bei der Anordnung nach Fig: 2 eine abgeänderte Aus-

  führung auf, wobei eine Verringerung der Höhe der Halteplatte 5 im

  Bereich der Spule 1 und ein vergrößerter Abatrömquerschnitt 7 in den

  ,Schlitzen zwischen den En der Spule 2 anliegenden Fingern der Halte-

  platte 5 ergibt.

  Das Ausführungsbeispielcbr Figur 3 betrifft eine abgewandelte Läufer-

  konstruktion, bei der die vollständigen, die Polschuhe mit umfassen-

  den Pole an Schwalbenschwänzen 11 mit Keilen 12 befestigt sind. Bei

  der Anordnung noch Figur 3 sind die Spulenquerschnitte, d.h. Höhe

  und Breite der Spulen, stärker voneinander unterschieden. Damit wird

  die Bildung größerer axialer Kühlkanäle 3 zwischen Polschaft ä, den

  Spulen 1,2. und dem Wellenkörper möglich gemacht: Der Schaft des

  Polen II ist bei dieser Anordnung zur Verbesserung der Spulenhaltarung

  noch *mit einer Stützrippe 13 versehen.

  In Einzelheiten können die beschriebenen Spulenanordnungen auf den'.

  Läufern von Schenkelpolmaschinen abgeändert werden. Dies bezieht

  sich insbesondere auf-die Gestaltung des K,hlkons lsystems zur Durch-

  Leitung eines gasförmigen Kühlmittels durch die Spulensysteme:

  Beispielsweise.ist es möglich, eine Vergrößerung der axialen KUhl--

  mittelzuführungskanäle 3 dadurch zu erreichen, daß in der mit großer

  Höhe ausgeführten Spule die am unteren Ende den Polschaftes lie-

  genden Windungen finit verringerter Breite b1t ausgeführt sind (vgl.

  Figur 2). Weiter ist es auch möglich, die Spulen 1 oder 2 mit in

  Richtung der Kühlmittelströmung "liegenden Aussparungen

  oder Kanälen zu versehen,- durch die das Kilhlmittel hindurchgeführt

  wird. .

  Weiter kann eine :Verbesserung -der Kühlung der Spulen dadurch er-

  reicht werden, daD Tuch zwischen den Spulen und d«-Polsohsft Ktlhl-

  kanäle vorgesehen werden. . '

  Die Erfindung ist vorwiegend für Synchronmaaohinen der Innenläufer-

  bauart geeignet, läßt sieh jedoch auch bei anderen Maschinen,

  beispielsweise Gleichetron«sahinen mit feststehendem Anker und um-

  laufendem Polradayatem, anwehden.

Claims (1)

1. P- a t -e n t a n s. -p- r I c -h e Wicklungsenordnung für Läufer von 4-poligen Schenkelpolmaschinen, insbesondere Synahronmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander liegenden Spulen benachbarter Pole mit unterschiedli- eher Höhe und Breite ausgeführt und so nebeneinander liegend enge- ordnet sind, daß sie innerhalb der zylindrischen Läuferumgrenzung praktisch die Pollücken ausfüllen. . 2. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Polradsystem die einen Polspulen mit großer Höhe und schmaler Breite, dagegen die Spulen der benachbarten anderen Pole mit niedriger Höhe und großer sind, wobei wechsel- weise die'Breite und Höhe gleich sein können (h@ = b2, h2 = b,). 3, Wicklungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Höhenßeiten der"einen Spulen und den Breitseiten ' der anderen Spulen Isolierbeilagen eingeschaltet sind, weiche die Ubertragung der Fiiehkraftkomponenten den einen Spulenseiten auf die Breitseiten und aua' die Polschuhe der anderen Spulen er- möglichen. . o Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Pölachuhen'und den Spulen Halteplatten angeordnet sind, die über die Polschuhe hinausragen, die Pollücken nahezu abschließbn und von denen die an der Schmalseite der Spulen großer Höhe ange- ordnete ifalteplatte gleichzeitig an der Höhenseite der anderen Spule anliegt. . Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dsß zwischen den durch Isolierbeilagen gegeneinander abgestUtzten ' Hoch- bzw. der Spulen Kühlkanäle angeordnet sind, welche ermöglichen, von axialen, innerhalb-der verschiedenen Spulen angeordneten Sammelkanälen einen Kühlmittelstrom durch Schlitze der Halteplatten abzuführen,