DE1903633A1

DE1903633A1 - Anordnung fuer einen Erregerkreis einer umlaufenden Gleichstromoder Synchronmaschine

Info

Publication number: DE1903633A1
Application number: DE19691903633
Authority: DE
Inventors: Robert Dechet
Original assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Current assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Priority date: 1968-01-30
Filing date: 1969-01-24
Publication date: 1969-09-11
Also published as: FR1552559A; CH500616A; NL6901490A; GB1260747A

Description

CEM 1291

Compagnie Electro-Meeanique, Paris, Frankreich

Anordnung für einen Erregerkreis einer umlaufenden Gleichstrom- oder Synchronmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen für den Erregerkreis einer umlaufenden Gleichstrom- oder Synchronmaschine und zwar vorzugsweise mit eisenfreiem Anker.

Die Eigenschaften von eisenfreien Ankern für umlaufende elektrische Maschinen sind bekannt. Es sei in diesem Zusammenhang nur daran erinnert, daß die Ankerform auch die Form des Erregerkreises der Maschinen bestimmt.

In eisenlosen Ankern kann die gesamte Oberfläche jeder Windung benutzt werden. Im übrigen haben diese Anker eine Streureaktanz, die sehr klein ist und ganz ungefähr 1O# der Streureaktanz von klassischen Maschinen beträgt. Im Falle von Gleichstrommaschinen wird die Kommutierung wesentlich dadurch verbessert, daß die Reaktanzspannung vernachlässigbar klein ist.

Wegen dieser guten Kommutierung ist es nicht nötig die Bürsten zu verschieben oder Kommutierungspole anzuordnen. Die geringe transversale Reaktanz ermöglicht es, Kompensationsspulen anzuordnen. Die Kühlung der Maschine wird ebenfalls erleichert und die zulässigen Stromdichten sind viel höher und zwar sowohl in den Bürsten wie in den Leitern.

Die eisenlosen Anker eignen sich auch sehr gut für Maschinen mit großer Leistung und mit einer hohen Polzahl. JedenfaLLs ist es, wenn die Leiter gegen Wirbelströme empfindlich sind, -/on Interesse, verhältnismäßig schwache Feldstärken im Luftspalt ;.'iti erzeugen,

Durch die Erfindung soll dieses Ziel weitgehend und mit 909837/0933

geringem Aufwand erreicht werden und zwar mit Hilfe einer besonders einfachen Ausbildung des Magnetkreises.

Zu diesem Zweck soll der Magnetkreis von umlaufenden elektrischen Maschinen und zwar von GleichstroEjmaschinen oder von Synchronmaschinen, eine Reihe von Polen enthalten, bei denen jeder Polkern durch einen Ansatz oder Polschuh verlängert ist, der bis in die unmittelbare Nähe des Rotors reicht. Unter diesen Voraussetzungen 1st die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Achse jedes Polkerns räumlich gegenüber der Achse des Polschuhes verschoben ist, und daß die letztere senkrecht auf der Umfangsgeschwindigkeit des Ankers steht.

^ Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die Induktion,

™ welche innerhalb des Kernes sehr hoch sein kann, einen geringeren Kernquerschnitt gegenüber dem Querschnitt; des Polschuhes erlaubt. Die Induktion im Luftspalt ist wegen der großen Polschuhfläche ebenfalls klein.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert.

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines Poles im Erregerkreis einer umlaufenden elektrischen Maschine.

Figur 2 stellt einen Schnitt längs der Schnittebene H-II in Figur 1 dar.

Figur 3 zeigt eine Seitenansicht von zwei aufeinander- W folgenden Polen im Magnetkreis einer Maschine und zwar mit getrennten Erregerspulen.

Figur 4 zeigt einen Axialschnitt durch eine umlaufende Maschine mit.zylindrischem Rotor und mit einer einzigen kreisförmigen Erregerspule.

Figur 5 zeigt einen Axialschnitt einer Mascnine mit ebenem Läufer und mit einer einzigen Erregerwicklung.

Figur 6 zeigt eine Abwicklung einer ander. >ri Aui.-Aihi form des magnetischen Kreises.

Figur 7 zeigt einen Schnitt Längs der Schnittebtiue VII-VII in Figur 6.

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Figur 8 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Erregerpoles.

Figur 9 zeigt eine Abwicklung einer anderen Ausführungsform des magnetischen Kreises.

Figur 10 zeigt einen Schnitt längs der Schnittebene X-X in Figur 9.

Figur 11 zeigt einen Schnitt längs der Schnittebene XI-XI in Figur 9-

In den Figuren 1 und 2 ist ein Erregerpol 1 einer umlaufenden elektrischen Maschine mit elsenlosem Anker 2 dargestellt. Der Anker kann ein Flachanker sein, wie in Figur 1 veranschaulicht, kann jedoch auch ein zylindrischer Anker sein. Der Anker enthält Leiter J, die auf die beiden Ankerseiten in an sich bekannter Weise verteilt sind.

Der Pol 1 enthält einen zylindrischen Kern 4 mit der Achse x-x*, welcher senkrecht zur Ebene des Ankers 2 verläuft. Dieser Kern 4, dessen Querschnitt verhältnismäßig gering ist, geht in einen Polschuh 5 über, dessen Polfläche 6 sich unmittelbar an der Oberfläche des Ankers 2 befindet und eine elliptische Form aufweist. Diese Polschuhform ist jedoch keineswegs zwingend und hängt von der Art der Spulen und der Form der Leiter 3 ab. Die Polfläche 6 kann gegebenenfalls auch eine andere Form erhalten und kann kreisförmig, eiförmig oder selbst polygonal ausgebildet werden.

Auf der Oberseite des Polkerns 4 befindet sich in Figur 1 eine Deckplatte 7 und der Polkern selbst kann eine Erregerwicklung 8 tragen.

Wie man in Figur 1 und 2 sieht, ist die Achse x-x¹ des j Polkerns 4, welche senkrecht zur Polfläche 6 verläuft (oder"genauer gesagt senkrecht zur Umfangsgeschwindigkeit des Ankers liegt) um eine Strecke d gegenüber dem Mittelpunkt 0 der Polfläche verschoben. Die Induktion, welche in dem Polkern 4 sehr stark sein kann erlaubt es, diesen Polkern einen sehr viel geringeren Querschnitt zu geben als der Querschnitt des Polschuhs 5 beträgt und selbst einen geringeren Querschnitt als ihn das Deckstück J be-

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Die beschriebenen Anordnungen erlauben es in dem Luftspalt zwischen der Polfläche 6 und dem Anker 2 eine sehr geringe Feldstärke aufrechtzuerhalten, und dadurch die Wirbelströme in den Ankerleitern 3 klein zu halten.

Die Figur 3 zeigt die gegenseitige Anordnung zweier Pole la und Ib von entgegengesetzter Polarität in einem Magnetkreis .

Der Polkern 4a mit seiner Erregerwicklung 8a und der Polkern 4b mit seiner Erregerwicklung 8b gehören zu den Polen la bzw. Ib und sind auf der einen bzw. anderen Seite des Mittelpunktes O der Polflächen 6a und 6b angebracht. Diese letzteren Polflächen liegen ebenso zu den Polschuhen 5a und 5b wie es an Hand der Figur 1 erläutert wurde. Man sieht, daß die Achsen xi und x¹, des Kernes 4a und x^ und x^f ₂ des Kernes 4b beiderseits einer"Mittelebene P liegen, welche"durch den Punkt O hindurchgeht und von dieser Mittelebene jeweils den gleichen Abstand d besitzen.

Bei den in Figur 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen trägt der magnetische Kreis nur eine einzige Spule 9, welche konzentrisch zur Achse der Maschine angeordnet ist. Im Falle der Figur 4 ist der Läufer 10 zylindrisch und die Spule 9 liegt in der Ebene P-O.

Im Falle der Figur 5 ist der Anker ein ebener Anker, wie im Falle der Figur 1 , und die Mittelpunkte 0 der verschiedenen Polflächen 6a und 6b liegen auf einer Zylinderfläche C, welche koaxial zur Achse der Maschine verläuft.

Die geschilderte Anordnung erlaubt es, die Streureaktanz zu vermindern und die Herstellung der Erregerspulen bis auf die Herstellung einer einzigen Spule zu vereinfachen, was dann von Interesse ist, wenn es sich um Maschinen mit vielen Polen handelt.

Bei der in Figur 6 und 7 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um Maschinen mit zylindrischen Läufern, wobei alle Pole aus einem einzigen Gußstück hergestellt werden, das

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gleichzeitig alle Deckel enthält. Man sieht, daß die Pole la, welche beispielsweise Nordpole sein mögen, je einen Kern 4a tragen, der in einen Polschuh 5a übergeht,und daß der Deckel, der Polkern und der Polschuh aus einem einzigen Gußstück bestehen, dessen ringförmiger Deckel mit 7a bezeichnet ist. Ebenso bestehen die Pole Ib, welche beispielsweise Südpole sein mögen, jeweils aus einem Kern 4b, einem Polschuh 5t> und einem ringförmigen zu allen ■ Polkernen und Polschuhen gehörigen Deckel 7b· Eine Stoßfuge 11 in Figur 7 befindet sich zwischen den Deckeln Ja. und Jb und dient in der Hauptsache dazu, eine Erregerspule 12 bequem montieren zu können. Diese letztere Erregerspule 12 befindet sich in dem freien Raum zwischen den Kernen 4a und 4b und den zugehörigen Deckeln 7a und 7b.

Es sei bemerkt, claö bei dieser Ausführungsform die Polkerne 4a und 4b keine Zylinderform besitzen sondern vielmehr einen zunehmenden Querschnitt, um einen guten Anschluß an die Polschuhe 5a und 5b, die ihrerseits elliptischen Querschnitt besitzen, zu gewährleisten. Auch der Anschluß an die Deckstücke 7a und 7b wird durch den Verlauf der Querschnitbsforrn der Polkerne ermöglicht. Es sind aber auch bei dieser AusfUhrungsform die Polkerne mit ihren Achsen gegenüber den Achsen der Polschuhe 5a und 5b versetzt.

Bei der Ausführungsform nach Figur 8 geht der Kern 14 in den Polschuh 15 über und ist mit dem Deckel 16 längs einer Fläche 17 verbunden. Die Verbindung kann an dieser Stelle mit irgendwelchen geeigneten Mitteln,beispielsweise durch Kleben oder durch Schrauben geschehen.

Bei Maschinen, welche eisenhaltige Anker besitzen kann man wie in Figur 9* 10 und 11 dargestellt, Kommutierungspole 18 zwischen den Erregerpolen la und Ib anbringen. Gemäß Figur 11 können Spulen 19 auf den Kommutierungspolen 18 vorgesehen werden.

Bei dieser Ausführungsform besitzen die Kerne 4a und 4b ι jeweils die Form eines Prismas von rechteckigem Querschnitt und ^; gehen in Polschuhe jpa und 5b über, die an ihren Polflächen eine rechteckige Form besitzen.

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Claims

P a t e η t a ns ρ r ü c h e

I¹. Anordnung für einen Erregerkreis einer umlaufenden Gleichstrom- oder Synchronmaschine mit einer Reihe von Polen, deren Kerne je in einen Polschuh übergehen, welcher seinerseits dem Läufer nahe benachbart ist, d ad urch gekennzeichnet, daß die Achse jedes Polkerns gegenüber der Achse des zugehörigen Polschuhs versetzt ist und die Achse dieses Polschuhs senkrecht auf der Richtung der Umfangsgeschwindigkeit des Rotors steht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Polschuh eine der Form der Erregerwicklungen und der Form der Ankerwinclungen angepaßte Form besitzt, und daß die Randkurve der Polfläeheri kreisförmig* elliptisch, eiförmig oder polygonal ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche durch die Polkerne von der Anschlußstelle der Polschuhe an bis zur.Anschlußstelle des Deckstücks (7) veränderlich ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Polkerne eine einzige kreisförmige Erregerwicklung besitzen^ welche Ln demjenigen Raum untergebracht ist, der von den Polkemen, den Polschuhen und den Deckstücken freigelassen ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polkerne und die Polschuhe zusammen mit den Deckstücken aus einem einzigen Gußstück hergestellt sind.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Pole gleicher Polarität zusammen mit einem Teil des Deckstücks aus einem einzigen Gußstück

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hergestellt sind.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole mechanisch an dem Deckstück befestigt sind.
8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kommutierungspole, welche gegebenenfalls mit Spulen ausgerüstet sind zwischen den Erregerpolen abwechselnderPolarität angeordnet sind.

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