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Elektrische Synchronmaschine mit einem Blechkettenläufer Die Läufer
elektrischer Synchronmaschinen großer Leistung und insbesondere großen Durchmessers
werden meist als Blechkettenläufer ausgebildet; d.h. von den Armen des Nabenkörpers
wird der Kranzring aus geschichteten Blechen getragen, auf dem wiederum die Pole
befestigt sind. Dazu sind die Polschäfte jeweils mit einem Fuß geeigneten Profils
versehen, z.B. T-Profil oder Schwalbenschwanz, und in entsprechende Aussparungen
in der Blechkette eingesetzt und durch Längsbolzen verspannt (siehe Moeller-Werr
"Leitfaden der Elektrotechnik", Band III, "Konstruktion und Festigkeitsberechnungen
elektrischer Maschinen", 3. Auflage, 1955, Seiten 40/41).
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Durch diese getrennte Befestigung der einzelnen Pole. am Kranzring
hat man den Vorteil, daß bei notwendigen Reparaturen jeweils nur die einzelnen beschädigten
Pole entfernt und ausgewechselt werden. Es ergibt sich aber der Nachteil, daß der
Hauptfluß der Maschine über diese Polbefestigung verläuft und man trotz sorgfältiger
Montage und Ausfütterung an diesen Stellen Restluftspalte nicht völlig vermeiden
kann.
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Diese Restluftspalte stellen einen Engpaß für den magnetischen Fluß
dar und vergrößern somit den Erregerbedarf der Maschine.
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Da sie außerdem in ihrem absoluten Betrag angenähert immer etwa gleich
groß sind, wirken sie sich umso nachteiliger aus, je kleiner der-Maschinenluftspalt
ist, also z.B. bei Maschinen mit großer -Polpaarzahl.
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Durch die vorliegende Erfindung soll der Erregerbedarf der Maschine
verringert werden. Daher sind bei einer elektrischen Synchronmaschine mit einem
Blechkettenläufer, bei dem die
Pole mit einem Fuß geeigneten Profils
in entsprechende Aussparungen des Kranzringes eingesetzt sind, gemäß der Erfindung
an dem Kranzring mit Hilfe des Fußes jeweils Polpaarelemente befestigt, die in der
Mitte einen vollständigen Pol und an den Seiten je einen halben Pol enthalten, wobei
die Pole ohne Polschuh ausgebildet sind und jeweils nur jeder zweite Pol mit einer
Erregerwicklung versehen ist, welche die Pollücken zwischen den benachbarten Polen
bis auf Kühlkanäle völlig ausfüllt.
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Man befestigt am Kranzring also nicht mehr Einzelpole, sondern Polpaarelemente.
Da diese Polpaarelemente jeweils in der Mitte einen vollständigen Pol und an den
Seiten je einen halben Pol enthalten, verläuft der Fluß praktisch nur in diesem
Element und die Trennfuge zwischen den Polpaarelementen liegt im neutralen Raum
zwischen benachbarten Polpaaren. Dafür muß man allerdings die radiale Höhe des Polpaarelementes
zwischen dem Fuß und den Pollücken für die Erregerwicklung so bemessen, daß der
magnetische Fluß dort keine Sättigung hervorruft.
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Auf diese Weise wird der Kranzring völlig von der Aufgabe einer Führung
des magnetischen Flusses befreit, so daß er allein als mechanische Befestigung für
die Pole dient. Die Restluftspalte zwischen den Füßen der Polpaarelemente und dem
Kranzring haben somit keinen Einfluß mehr auf den Erregerbedarf der Maschine.
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Der Aufwand für einen Austausch beschädigter Pole durch Ausbau in
axialer Richtung aus der fertig montierten Maschine ist durch die Verwendung der
Polpaarelemente nur unwesentlich vergrößert worden. Da weiterhin die Pole ohne Pol
schuh ausgebildet sind, liegen die Erregerwicklungen in rechteckförmigen Pollücken
und können nach dem Ausbau der Polpaarelemente ohne Schwierigkeiten in radialer
Richtung ein- bzw.
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ausgebaut werden. Da jetzt pro Polpaar nur noch eine Erregerspule
vorgesehen ist, verringert sich auch der Aufwand für die Fertigung der Erregerspulen.
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Die Erregerwicklung füllt jeweils den Raum zwischen den benachbarten
Polen bis auf Kühlkanäle völlig aus. Sie kann-daher mit besonderem Vorteil direkt
flüssigkeitsgekühlt werden.
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Es empfiehlt sich auch, die Leiter der Erregerwicklung hochkant zu
wickeln und dabei zwischen ihnen Kühlkanäle -zu belassen.
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Durch den gemäß der Erfindung vorgesehenen besonderen konstruktiven
Aufbau des Läufers einer elektrischen Synchronmaschine wird außerdem die Wirkung
der Dämpferwicklung in keiner Weise berührt. Man erhält vielmehr den Vorteil, daß
man die in den Polpaarelementen angeordneten Dämpferstäbe mit den Endplatten der
Polpaarelemente verschweißen kann. Dadurch entfallen die konstruktiv aufwendigen
'Verbindungen von Pol zu Pol durch Dämpfersegmente. Es empfiehlt sich, lediglich
die Trennfuge zwischen den Polpaarelementen an den Stirnseiten der Maschine durch
eine elektrisch leitende Verbindung zu überbrücken.
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Diese ist ohne Schwierigkeiten herzustellen und kann insbesondere
aus elastischen Laschen gebildet sein.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Fig. 1 der bisher
bekannte Aufbau eines Blechkettenläufers einer elektrischen Synchronmaschine teilweise
in einem Radialschnitt schematisch dargestellt.
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Fig. 2 zeigt dagegen im Schema eine teilweise Abwicklung eines Radialschnittes
des Kranzringes und des Ständerblechpaketes einer gemäß der Erfindung ausgebildeten
elektrischen Synchronmaschine.
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Bei dem in bekannter Weise ausgebildeten Blechkettenläufer 1 einer
elektrischen Synchronmaschine tragen die Arme 2 des Nabenkörpers 3 den aus einzelnen
Stahlblechsegmenten zusammengesetzten Kranzring 4. An diesem sind mittels eines
Fußes 5 von geeignetem Profil, z.B. Schwalbenschwanzprofil, die Pole 6 einzeln befestigt.
Trotz genauer Fertigung und sorgfältiger
Montage und Ausfütterung
läßt sich jedoch zwischen den Füßen 5 der Pole 6 und den entsprechenden Aussparungen
7 im Kranzring 4 ein gewisser Restluftspalt 8 nicht vermeiden, (der in der Fig.
1 übertrieben groß dargestellt ist). Da der magnetische Fluß der Maschine Jedoch
über diesen Restluftspalt 8 verläuft, bildet sich ein Engpaß für den magnetischen
Fluß und der Erregerbedarf der Maschine erhöht sich entsprechend.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Der
Blechkettenläufer 11 der Synchronmaschine trägt am Kranzring 12 jeweils Polpaarelemente
13. Diese enthalten in der Mitte einen vollständigen Pol 14 und an den Seiten Polhälften
15, zwischen denen offene, rechteckförmige Pollücken 16 angeordnet sind. In diesen
ist die Erregerwicklung untergebracht, deren einzelne Leiter 17 mit dazwischen liegenden
Kühlkanälen 18 hochkant gewickelt und durch einen Nutenverschlußkeil 19 mechanisch
festgelegt sind. Die Pole 14 bzw. 15 sind also jeweils ohne Polschuh ausgebildet.
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Durch diese besondere konstruktive Gestaltung der Polpaarelemente
13 verläuft der magnetische Fluß der Maschine, der, wie in der Fig. 2 durch Pfeile
angedeutet ist, sich über den Luftspalt 20 und das Ständerblechpaket 21 schließt,
im Blechkettenläufer 11 nur innerhalb der Polpaarelemente 13. Demzufolge ist die
sich zwischen dem Kranzring 12 und dem Grund der Pollücken 16 zur Aufnahme der Erregerwicklungen
erstreckende radiale Höhe H bei den Polpaarelementen 13 so groß zu wählen, daß,
der Fluß an dieser Stelle keine Sättigung erzeugt.
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Die zur Befestigung der Polpaarelemente 13 in dem Kranzring 12 dienenden
Füße 22 mit Schwalbenschwanzprofil, die in entsprechende Aussparungen 23 des Kranzringes
12 eingreifen, liegen daher außerhalb des Gebietes des magnetischen Flusses
und
evt. verbleibende Restluftspalte 24 an dieser Stelle haben keinen Einfluß mehr auf
den Erregerbedarf der Maschine.
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Die in den Polen 14 bzw. 15 liegenden Dämpferstäbe 25 sind jeweils
mit den Endplatten der Polpaarelemente 13 verschweißt.
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Auf diese Weise braucht zwischen den einzelnen längs des Umfanges
der Maschine benachbart zueinander liegenden Polpaarelementen 13 jeweils nur eine
gut leitende elektrische Verbindung in Form von Laschen 26 die Trennfuge 27 zwischen
den Polpaarelementen 13 zu überbrücken, und die bisher üblichen Dämpfer-Kurzschlußringsegmente
können entfallen.
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6 Ansprüche 2 Figuren