DE1563005A1 - Elektrische Maschine mit zwei an einem Jochring angeordneten bewickelten Aussenpolen - Google Patents

Description

Elektrische Maschine mit zwei an einem Jochring angeordneten bewickelten Außenpolen

Bei zweipoligen Außenpolmaschinen sind die auf den Polkernen aufgebrachten Wicklungen einteilig oder in abstandslqs zueinander und zum Eisen liegenden Teilspulen ausgeführt und so angeordnet, daß sie nicht über die Polschuhe herausragen..Es ergibt sich somit bei einem erforderlichen Gesamtkupferquerschnitt für die Wicklungen eine verhältnismäßig große Höhe der Pole in radialer Richtung so daß bei einem gegebenen Läuferdurchmesser die Außenabmessungen der Maschine, d.h. der Durchmesser des Jochringes entsprechend

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groß gehalten sein müssen. Auf diese Weise sind in Bezug auf die geforderten Leistungen solche Maschinen mit verhältnismäßig großen Durchmessern und verhältnismäßig großer axialer Erstreckung notwendig, was darauf zurückzuführen ist, daß der Strombelag, der auf den Außenpolen aufgebrachten Wicklungen im wesentlichen im Streubereich zwischen den Außenpolen und dem Jochring liegen, so daß sich eine verhältnismäßig große Polstreuung ergibt. Ferner ist bei dieser Anordnung auch die Abführung der Stromwärme beeinträchtigt, da wegen des kompakten Aufbaus dieser Wicklungen die Oberfläche der Wicklungen verhält/iismäßig klein ist und wegen der besagten abstandslosen Anordnung eine Rundumbelüftung zumindest erschwert ist. Dadurch ergibt sich wegen der geringeren Belastbarkeit solcher Maschinen die Notwendigkeit einer Vergrößerung des Bauvolumens zur Erhaltung einer bestimmten Leistung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile auf einfache Weise zu beseitigen. Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Wicklungen in Teilwicklungen unterteilt und die Teilwicklungen unter Bildung von Kühlkanälen zwischen den Polkernen, den Wicklungen und dem Jochring in die Pollücken ragend angeordnet sind, so daß der Strombelag der Wicklungen im wesentlichen außerhalb des Streubereiches zwischen den Polkernen und dem Jochring liegt. Durch die Unterteilung der Wicklungen in Teilwicklungen ist der sons' ungenutzte Raum zwischen dem Läufer und dem Jochring in der Pollüoke räumlich voll ausgenutzt. Hiermit läßt sich auch eine geringere Polstreuung erzielen, denn die wesentlichen Teile der Wicklung und damit der Strombelag befinden sich außerhalb des Streubereichs zwischen Polkern und Jochring. Durch diese Anordnung wird außerdem

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eine beträchtliche Vergrößerung der Wicklungsoberfläche erreicht, der Über die verhältnismäßig großen Kühlkanäle eine ausreichende Menge an Kühlluft zugeführt wird.

Die Kühlkanäle können durch unmagnetische Abstandsstücke zwischen den Außenpolen, den Teilwicklungen sowie zwischen den Teilwicklungen und dem Jochring und gegebenenfalls auch zwischen einzelnen Teilwicklungen in gewünschter Weise festgelegt werden. Diese Abstandsstücke befinden sich an bestimmten Stellen, d.h. sie erstrecken sich nicht über die ganze axiale Länge dar Polkerne. Die Abstandastücke können dabei so gestaltet sein, daß sie zwischen Jochring und Polkern an einer Stelle eingeklemmt und ie Bereich der Pollücken beispielsweise mit dem Joe :ring versshreubt werden. Die Abstandsstücke können genäß einer weiteren Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung auch als mit dem Jochring verschraubbare oder in anderer Weise verbindbare Halterungen ausgebildet sein, die keine Berührung mit den Polkernen haben. . ·

Die gemäß der Erfindung gestalteten Wicklungen lassen sich beispieIs weise außerhalb der Maschinen auf einer Schablone so formen, daß dabei die Kühlkanäle beim Wickeln der Drähte ausgespart werden. Nach dem Pertigwickeln der Spulen·werden dieee der Form des Jochringes entsprechend gebogen und danach mit aushärtbarem Tränkharz überzogen oder vollständig getränkt und ausgehärtet. Auf diese Weise ergibt sich eine montagefähige Einheit von starrer Form, die vom Formkörper leicht entfernt werden und, da sie der Gestalt des Jochringes unä des später anzuforaenden Außenpols entspricht, leicht mit Hilfe der Halterungen am Jochrücken befestigt werden kann. Nach dem Befestigen der getränkten Wicklungen können die

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Polkerne nachträglich in die Maschine eingebracht und mit dem Jochring verbunden werden.

Es ist aber auch möglich, die Wicklungen außerhalb der Maschine in Teilwicklungen unterteilt herzustellen und diese in ihren Abmessungen der Maschine noch nicht angepaßten Wicklungen mitsamt den als Abstandsstücken dienenden Halterungen in die Maschine einzubringen und innerhalb der Maschine an die Innenseite des Jochringes anzupassen und mit dem Jochring durch die Halterungen zu verbinden. Nach dem Anpassen und Befestigen der verhältnismäßig leicht verformbaren Wicklungen werden diese in ihrer endgültigen Lage mit Gießharz oder einem ähnlichen Material getränkt und auegehärtet. Nach dem Aushärten wird die Maschine durch das Einsetzen der Polkerne In vorgenannter Weise vervollständigt. Es ist aber auch gegebenenfalls, insbesondere bei kleinen, besonders leicht verformbaren Wicklungen möglich, mit gutem Erfolg und auf besonders einfache Weise die Wicklungen mit Abstandsstücken versehen auf die noch außerhalb der Maschine befindlichen Polkerne aufzusetzen und die kompletten Außenpole in die Maschine einzubringen und mit dem Jochring zu verbinden.

Dabei werden die Wicklungen über die Abstandestücke von den Polkerne gegen den Jochring gepreßt und auf diese Weise festgehalten. Die Teilwicklungen können im Bereich der Wickelköpfe beispielsweise zu zwei Kopfteilen zusammengefaßt werden, die entweder in axialer Richtung gesehen hintereinander oder in radialer Richtung gesehen übereinander angeordnet sein können. Dies hängt davon ab, welcher Platz zur Verfügung steht. Dieser zur Verfügung stehende Platz ist

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in axialer Richtung vorgegeben durch, die Größe der Läuferwickelköpfe.

Im Bereich der Wickelköpfe sind ebenfalls Abstandsstücke und Halterungen unmagnetischer Art vorgesehen, die die Wicklungen fest mit dem Jochring verbinden. Außerdem können zur Versteifung der Wickelkopfteile oder auch zur alleinigen Befestigung diese mit Stützringen durch Bandagen gebunden sein. Diese Stützringe aus unmagnetischem Material sind vorzugsweise innerhalb der Ständerwickelköpfe, d.h. in radialer Richtung gesehen unterhalb oder oberhalb der Wickelköpfe angeordnet.

Anhand der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dee Gegenstandes der Erfindung in vereinfachter Weise und nur zum Teil dargestellt.

In Fig. ta bis 4a sind Ausführungsbeispiele im Querschnitt und in den Fig. 1b bis 4b die Teilwicklungen im Bereich der Wickelköpfe im Längsschnitt gezeigt. Fig. 1c stellt die Anordnung nach den · Fig. 1a un# 1b in vereinfachter perspektivischer Darstellung dar. Gleiche Teile sind in allen Ausführungsbeispielen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Auf einem Jochring 1 sind diametral gegenüberliegend zwei Polkerne 2 in an sich bekannter Weise befestigt. Zwischen den beiden Polkernen, von denen nur der obere gezeigt und von unten ein Polschuhende angedeutet ist, läuft der Läufer 4, der bewickelt ist und dessen Läuferwicklung gemäß Fig. la einen Läuferwickelkopf 5 hat. Die für die

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Erregung vorgesehenen, um die Polkerne 2 angeordneten Wicklungen 3 sind jeweils beispielsweise in zwei Teilwicklungen 3a und 3b unterteilt, die im axialen Bereich der Polkerne so nebeneinander liegen, daß die Teilwicklung 3b die halbe Pollücke nahezu überdeckt und die andere Teilwicklung 3a weitgehend aus dem Streubereich zwischen dem Polkern 2 und dem Jochring 1 gerückt ist. Zwischen den Teilwicklungen 3a und 3b sind die Kühlkanäle 7 zum Durchlassen der Kühlluft vorgesehen, die sich sowohl zwischen den Teilwicklungen als auch zwischen den Teilwicklungen und dem Jochring bzw. den Polkernen erstrecken.

Wie aus Fig. 1a ersichtlich ist, sind die Teilwicklungen 3a und 3b im axialen Bereich durch unmagnetische Abstandsstüoke 8 und unmagnetische Halterungen 9 fest mit dem Jochring verbunden. Ea diese Halterungen 9 mit ihren Abstandestücken 8 nur an zwei Stellen am Umfang liegen und sich nicht üb^r die ganze axiale Länge der Polkerne erstrecken, ergibt sich eine Störung des strömenden Kühlmittels und damit durch die eintretende Verwirbelung ein besonders guter Kühleffekt für die unterteilten Teilwicklungen. Im Wickelkopfbereich sind die Teilwicklungen 3a und 3b gemäß Fig. 1b in axialer Richtung gesehen nebeneinander liegend durch unmagnetische ■Abstandsstücke und unmagnetieche Halterungen 10, 11 fest mit dem Jochring 1 verbunden. Die Wickelkopfteile der Wicklungen 3a und 3b erstrecken sich dabei in axialer Richtung gesehen nicht über den Läuferwickelkopf 5 hinaus, so daß keinerlei Raumverlust durch die TeilHicklungen in Kauf genommen werden muß, da die Läuferwickelköpfe entsprechend der Maschinenleistung eine bestimmte Mindestgröße aufweisen.

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Einteilige Halter 9 sind in der Mitte der Pollücke durch eine ' Schraube mit dem Jochring 1 befestigt. Die Abstandästücke 8 drücken die Teilwicklungen 3a und 3b gegen-die Halterung 9_f die auch an ihren Enden durch Schrauben mit dem Jochring verbunden ist. Im Falle dee Ausführungsbeispiele nach Fig. 1a und 1b sind auf jeder Seite zwei solche Halterungen 9 im Bereich der Polräume und von jeder Seite zwei Halterungen 11 ia Wickelkopfbereich vorgesehen. Bei dieser Anordnung können die Polkerne aus- und eingebaut werden, ohne daß dies einen Einfluß auf die Wicklungen 3 hat.

In Fig. 2a ist eine andere Möglichkeit der Gestaltung des Erfindungsgegenstand j echeaatisoh dargestellt, wobei die Wicklungen jeweils in vier Teilwicklungen 3a bis 3d unterteilt sind, von denen die Teilwicklungen 3a und 3b noch im Bereich der PolscKuhe und die Teilwicklungen 3c und 3d außerhalb des Polschuhbereichs im Pollückenbereich liegen. Zwischen den einzelnen Teilwicklungen und zwischen diesen und den Polkernen sowie dem Jochring sind wiederum Kühlkanäle 7 vorgesehen. Zur Abstandhaltung der Teilwicklungen gegeneinander und gegen den Jochring sowie die Polkerne sind wiederum nur an zwei Stellen im axialen Bereich Abstandsstücke 8a und 8b vorgesehen, die in der Mitte der Pollücke miteinander und gegebenecfalls auch mit dem Jochring verbunden sind und an ihren Enden durch die Polkerne über die Wicklung 3a gegen den Jochring gepreßt werden. Im Wiakelkopfbereich sind jeweils zwei Teilwicklungen zu einem Teilkopf zusammengefaßt, der mit 3c,d und 3a,b bezeichnet ist. Jeder Teilkopf ist durch je einen Stützring 13 aus unmagnetischem Material abgestützt und durch eine Bandage 12 mit ihm verbunden. In axialer Richtung gesehen, ragen die Wickelkopfteile der Er-

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• regerwicklung ebenfalls nicht oder nicht merklich über den Läufer- · wickelkopf 5 hinaus.

Bei dieser Anordnung kann die in Teilwicklungen unterteilte Erregerwicklung außerhalb der Maschine angefertigt und nach Anbringen der Stützringe 13 und der Abstandsstücke 8a,b in das Gehäuse eingeführt werden. Beim Anschrauben der Polkerne an den Jochring wird über die Enden der Abstandsstücke 8b unter Deformierung der Teilwicklungen und Stützringe 13 die Wicklung im Sinne einer Anpaesung' an den Jochring an diesen gepreßt gehalten. Im fertigen Zustand kann das ganze getränkt und auegehärtet werden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3a und b, bei der Abstandsstücke 8a und 8b sowie eine Halterung 9 so an die Teilwicklungen 3a und ^b diese einfassend angesetzt sind, daß Kühlkanäle 7 gebildet und die Teilwicklungen möglichst weit in die Pollücken ragend gehalten sind. Dabei sind die Abstandsstücke 8a und 8b zwischen Polkern 2 und Jochring 1 gepreßt, wobei das Abstandsstück 8b noch zusätzlich mit dem Jochring verschraubt ist, entsprechend der Befestigung der Halterung 9, die im Pollückenbereich liegt. Bei dieser Anordnung lassen sich besonders große Kühlkanäle sowie eine besonders stabile Abstützung der Teilwicklungen erzielen, wobei auch hier die Möglichkeit gegeben ist, daß die Polkerne abgenommen werden können, ohne daß dadurch die Teilwicklungen in ihrer Lage verändert werden. Die Wickelköpfe der die Polkerne umfassenden Wicklungen 3a und 3b sind radial übereinander liegend in seitliche Aussparungen eines einstückigen Stützhalters 14 aus unmagnetischem Material angeordnet, der seinerseits mit' dem Jochring 1 verschraubt ist. Diese Anordnung ergibt eine sehr

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stabile Halterung und einfache Anbringung der Stützhalter im Wickelkopfteil, wobei unter Umständen eine Verkürzung der axialen Erstreckung gegenüber dem Läuferwickelkopf 5 vorliegt.

Auch in diesem Falle sind die Abstandsstücke und Halterungen 8, 9. wie Pig. 3b deutlich erkennen läßt, nur an zwei Stellen im axialen Bereich der Wicklungen angeordnet, so daß hinter diesen Teilen eine Verwirbelung des strömenden Kühlmediums erfolgt.

Eine ähnliche Ausführung zeigt Pig. 4a und 4b, wobei die Abstandsstücke und Halterungen zu einem einteiligen Stützhalter 15 zusammengefaßt sind. Diese Anordnung besteht somit statt aus zwanzig'anzuschraubenden Einzelteilen nur mehr aus vier anzuschraubenden Einzelteilen. Bei einer solchen Ausbildung können besonders einfach die Spulen außerhalb der Maschine geformt und nach dem Formen getränkt und ausgehärtet werden.

4 Figuren

6 Patentansprüche

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Claims (6)

1. λο

   Patentansprüche:

   Π/ Elektrische Maschine mit zwei an einem Jochring angeordneten Außenpolen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (3) der Außenpole in Teilwicklungen unterteilt und die Teilwicklungen unter Bildung von Kühlkanälen (7) zwischen den PoI-kernen (2), den Wicklungen und dem Jochring (1) in die Pollücken ragend angeordnet sind, so daß der Strombelag der Wicklungen im wesentlichen außerhalb des Streubereiches zwischen den Polkernen und dem Jochring liegt.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (7) durch unmagnetische Abstandsstücke (8) zwischen den Polkernen und/oder dem Jochring und den Teilwicklungen gebildet sind.
3. 3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke als mit dem Jochring verbindbare Halterungen ausgebildet sind.
4. 4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen jedor Maschine außerhalb des Jochringes Kühlkanäle aussparend auf Schablonen aufgebracht und mit aushärtbarem Tränkharz überzogen zu einer für sich montagefähigen _y Einheit vorgefertigt sind.

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5. 5. Maschine nach Anspruch 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß bei vom Jochring entfernten Polkerne die Wicklungen mit

   den Halterungen an den Jochring unter entsprechender Aussparung der Kühlkanäle gepreßt, mit den Halterungen am Jochring befestigt und in der endgültigen Lage getränkt und ausgehärtet sind.
6. 6. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polkerne über Abstandsstücke die Wicklungen gegen
   den Jochring gepreßt halten.

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