DE2234472A1 - Transformator mit relativ zueinander rotierenden koaxialen eisenkoerpern mit darin angeordneten ringspulen - Google Patents

Transformator mit relativ zueinander rotierenden koaxialen eisenkoerpern mit darin angeordneten ringspulen

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DE2234472A1
DE2234472A1 DE19722234472 DE2234472A DE2234472A1 DE 2234472 A1 DE2234472 A1 DE 2234472A1 DE 19722234472 DE19722234472 DE 19722234472 DE 2234472 A DE2234472 A DE 2234472A DE 2234472 A1 DE2234472 A1 DE 2234472A1
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Herbert Dipl Ing Auinger
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Siemens AG
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/26Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/18Rotary transformers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Description

  • Transformator mit relativ zueinander rotierendenkoaxialen Eisenkörpern mit darin angeordneten Ringspulen Die Erfindung betrifft einen Transformator mit relativ zueinander rotierenden koaxialen Eisenkörpern mit darin angeordneten Ringspulen, wobei. die einzelnen fluߣUhrenden Luftspalte axial versetzt sind. Solche Transformatoren werden vorzug sweise bei elektrischen Maschinen verwendet, bei denen unter Fortfall von Schleifringen eine konstante und von der Maschinendrehzahl unabhängige ein- oder mehrphasige Wechselspannung kontaktlos auf ein rotierendes Erregersystem tbertragen werden soll, insbesondere zur Erregung von Synchronmaschinen tber mitrotierende Gleichrichter.
  • Bei einem bekannten Transformator dieser Art (DX-OS 1 538 170) sind die aus Blechen geschichteten ringtörnigen beiden Eisenkörper durch an der äußeren bzw. inneren Mantelfläche in Abständen angeordnete geschichtete Querjoche überbrückt, so daß in Umfangsrichtung gesehen unterschiedliche Querschnitte der magnetischen Kreise vorliegen, die eine optimale Raumausnutzung verhindern. Die Bleche der ringförmigen Eisenkörper sind vorzugsweise geschlitzt, damit die Eisenkörper nicht als Kurzschlußwindung wirken können. Ebenso sind zur Vermeidung von Kurzschlußstrombahnen zwischen Eisenkörpern und Querjochen gesonderte Isoliermittel angeordnet. Die besagte Ausführung ist aus diesen Grunde in der Herstellung aufwendig, wozE noch die schwierige Montage der einzelnen Eisenteile um die Ringspulen herum beiträgt. Durch die erforderliche Isolierung, die immer vorgesehen werden muß, wenn einzelne in unterschiedlicher Richtung geschichtete Eisenkörper aufeinanderstoßen, wird darüber hinausXein erhöhter Nagnetisierungsstrom benötigt.
  • Bei den bekannten Transformatoren munden die Rigspulen mit ihren einen Mantelflächen am Luftspalt, die anderen Mantelflächen sind dagegen nur teilweise vom Eisenkörper abgedeckt.
  • Außerdem weist der im Eisenkörper eingebettete Spulenquerschnitt ein ungünstiges Längen-Breitenverhältnis auf, so daß eine entsprechend größere Wicklungsstreuung auftritt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl eine bessere Raumausnutzung für den magnetischen Kreis zu erreichen, als auch die Montage derart zu erleichtern, daß Eisenkörper und Wicklungsspulen in voneinander unabhängigen Arbeitsgängen fertiggestellt werden können. Daneben wird auf die Vermeidung eines die Lager belastenden magnetischen Axialzuges, sowie auf die Erzielung geringer Wicklungsstreuung Wert gelegt. Das gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die gewickelten Ringspulen von einer Stirnseite der Eisenkörper des Primär- und-Sekundärteils an zylinderförmige Mantelflächen der Eisenkörper gebracht und allseitig von den am ganzen Umfang jeweils einen gleichmäßigen Querschnitt aufweisenden Eisenkörpern so umgeben sind, daß mindestens zwei voneinander getrennte, zur Rotationsachse senkrechte ringscheibenförmige ebene und/oder koaxiale ringförmige zylindrische, kegelige oder getreppte Luftspalte vorhanden sind.
  • Somit können jeder Eisenkörper mit winkelförmigem oder treppenförmigem Querschnitt gesondert angefertigt mit seinen fertigen Ringspulen bestückt und die bewickelten Eisenkörper in axialer Richtung ineinandergebracht werden. Bei zylinderförmigen Luftspalten beliebiger Durchmesser und bei paarweise angeordneten kegelringförmigen, getreppten oder ringscheibenförmigen ebenen Luftspalten mit jeweils gleichen Durchmessern tritt kein einseitiger magnetischer Axialzug auf, der einen nachteiligen Einfluß auf die Lager des rotierenden Eisenkörpers ausüben könnte. Derartige Anordnungen stellen daher die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Ringscheibenförmige -ebene, kegelringförmige oder getreppte Luftspaite mit unterschiedlichen Durchmessern ergeben zwar einen einseitigen magnetischen Axialzug, können aber aus anderen Gründen vorteilhaft sein, z.3. verkürzte Länge des rotierenden Eisenkörpers bei gleichen Spulenabmessungen, die Möglichkeit den rotierenden Eisenkörper in einem größeren Bereich von mechanisch tragenden Konstruktionsteilen zu umfassen, verringerter Magnetisierungsstrom infolge vergrößerter Flußdurchtrittsfläche im Luftspalt und ähnliches.
  • Wenn also bei gegebenen äußeren Abmessungen der Eisenkörper ein größerer Luftspaltquerschnitt für den Flußdurchtritt zur Herabsetzung des Magnetisierungsstromes gewünscht wird, so kann diese Forderung ohne zusätzliche. Axialkräfte durch paarweise kegelförmige oder durch getreppte Luftspalte gleichen Durchmessers erfüllt werden. Werden Axialkräfte zugelassen, genügt es unter Umständen, nur einen Buftspalt, und zwar zweckmäßigerweise den-mit dem kleineren Durchmesser derart auszuführen, dagegen den Luftspalt mit dem größeren Durchmesser zylinderringförmig zu belassen. Während im erstgenannten Fall geteilte Eisenkörper erforderlich sind, können im zweiten Fall durchwegs ungeteilte Eisenkörper zur Anwendung kommen.
  • Dabei haben alle Eisenkörper, unabhängig ob in geteilter oder ungeteilter Ausführung, zur einfachen Montage einen solchen Querschnitt, daß in der vorgenannten Weise die fertigen Ringspulen axial eingebracht werden können.
  • Eine Verringerung der Wicklungsstreuung ergibt sich dadurch, daß die Wicklungsspulen ohne weiteres relativ lang und dünn ausgeführt werden können. Ebenso ist es möglich, den radialen Abstand zwischen rotierenden'und ruhenden Spulen klein zu halten, was zusammen mit dem günstigsten Längen-Breitenverhältnis des Spulenquerschnitts eine entsprechend geringe Streuung ergibt. Die auf diese Weise verringerten Streuflüsse der Ringspulen, welche beim Gegenstand der Erfindung zusätzlich die Luftspalte zwischen den Eisenkörpern durchsetzen, können ebenfalls praktisch keinen einseitigen magnetischen Axialzug hervorrufen.
  • Die Eisen- bzw. Teileisenkörper können aus geschlitzten Blechschnitten bzw. spiralig gewickelten Blechbändern gebildet und durch Haltevorrichtungen zusammengehalten sein. Es ist aber auch möglich, diese Eisenkörper bzw. Teileisenkörper aus weichmagnetischem Sintermaterial anzufertigen. Eine optimale Raumausnutzung des magnetischen Kreises läßt sich auch insbesondere durch evolventenförmig geschichtete Blechschnitte erreichen, wie sie z.B. aus der DD-OS 1 563 346 bekannt sind.
  • Wahrend es bei dieser bekannten Ausführung beim inneren Eisenkörper notwendig ist, die Ringspulen in freigelassene Räume des fertig geschichteten Eisenkörpers nachträglich einzuwickeln und beim äußeren Eisenkörper die Schichtung der einzelnen Bleche um die fertigen Ringspulen herum erfolgen muß, wird dieser beschwerliche Arbeitsaufwand bei der Erfindung vermieden.
  • Aus der letztgenannten Druckschrift ist zwar auch ein Transformator mit evolventenförmig geschichteten Eisenkörpern und einem scheibenförmigen ebenen Luftspalt bekannt geworden, bei dem die gewickelten Ringspulen leicht in Ringnuten der Eisenkörper eingelegt werden können. Hier ist jedoch ein relativ starker einseitig magnetischer Axialzug sowie ein größeres Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser unvermeidlich. Auch besteht der Nachteil der größeren Umfangsgeschwindigkeit sowie eines großen Evolventen-Abwälzwinkels, was das Schichten der Blechpakete sehr erschwert. Weiters müssen relativ tiefe Nuten zur Aufnahme der Wicklungsspulen vorgesehen sein, was eine entsprechend hohe Streuung zur Folge hat.
  • Dagegen sind diese Nachteile beim Gegenstand der Erfindung vermeidbar.
  • Weitere Einzelheiten sind anhand einiger in der Zeichnung vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Einphasen-Transformator im-Längsachnitt, Fig. 2 einen Querschnitt des Gegenstandes nach Fig. 1; Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Dreiphasen-Transformator, Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Dreiphasen-Transformator in V-Schaltung gemäß Fig.l5, Fig. 6 bis 8 und 7a Einphasen-Transformatoren mit verschiedenen Formen der Luftspalte, Fig. 9 einen Einphasen-Transformator und Fig. 9a einen Dreiphasen-TranSf ormator in V-Schaltung, beide mit mehrteiligen Eisenkörpern im Längsschnitt, Fig. 10 einen Querschnitt durch die äußeren Eisenkörper nach Fig. 9 bzw. 9a, Fig. 11- eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einphasen-Tran formators im Längsschnitt, Fig. 12 einen Transfo mator in einer schleifringlosen Synchronmaschine im Längsschnitt, Fig. 13 und 14 Details des Gegenstandes der Erfindung im Querschnitt.
  • In allen einschlägigen Figuren sind nur jeweils Schnitte durch eine zur strichpunktiert dargestellten Rotationsachse symmetrische obere Hälfte der bewickelten Eisenkörper gezeigt.
  • Gemäß Fig. 1 und 2 besteht der Einphasen-Transformator 2 aus einem rotationssymmetrischen äußeren (ruhenden) Eisenkörper 1 mit einer gegen seine innere zylinderförmige Mantelfläche isoliert angebrachten Ringspule 3 (Primärspule) sowie einem ebenfalls rotationssymmetrischen inneren (rotierenden) Eisenkörper 4 mit einer gegen.seine äußere zylinderförmige Mantelfläche isoliert angebrachten Ringspule 5 (Sekundärspule).
  • Beide Eisenkörper sind aus winkelförmigen Querschnitt aufweisenden einteiligen Blechschnitten evolventenförmig geschichtet, so daß die Blechschnitte des inneren Eisenkörpers nach einer von dessen Innendurchmesser als Grundkreis ausgehenden Evolvente und die Blechschnitte des äußeren Eisenkörpers nach der gleichen Evolvente verlaufen. Damit können für beide Eisenkörper Blechschnitte von gleichem Querschnitt verwendet werden und beide Eisenkörper enthalten gleich viele Einzelbleche. Im betriebsbereiten Zustand sind die beiden Eisenkörper 1 und 4 nach stirnseitigem axialen Aufschieben ihrer Ringspulen 3 und 5 koaxial ineinandergeschoben, so daß die auf verschiedenen Durchmessern liegenden zylinderringförmigen Luftspalte 6 und 7 zwischen den beiden Eisenkörpern bleiben. In entsprechend einfacher Weise kann der Transformator zum Zwecke des Auswechselns von Eisenkörpern oder Ringspulen auseinandergenommen werden.
  • Die axiale Länge der Ringspulen kann etwa gleich der axialen Länge der spulenbedeckten Mantelflächen, vermindert um die axiale Erstreckung eines Luftspaltes, also relativ groß gewählt werden, so daß das Längen-Breitenverhältnis der Spulen einen in Bezug auf Verringerung der Spulenstreuung günstigen Wert annimmt. Zum gleichen Zweck kann der radiale Abstand zwischen den Ringspulen 7 und 5 klein gehalten werden. Ferner werden die Ringspulen allseitig von den umgebenden Eisenkörpern nach außen abgeschirmt, so daß auch die Streufelder durch die Luftspalte geleitet werden. Wegen des radial gerichteten Magnetflusses durch die Luftspalte können praktisch keine einen einseitigen magnetischen Axialzug auf den rotierenden Eisenkörper ausübenden Kräfte wirksam werden.
  • Einen entsprechenden Transformator in dreiphasiger Ausführung zeigt Fig. 3, dessen rotationssymmetrische Eisenkörper 13 und 14 mit getrepptem Querschnitt ausgeführt sind. Den drei Phasen sind Ringspulen 15 bzw. 16 zugeordnet. Beiderseits jedes zusammengehörigen Spulenpaares liegen jeweils zwei zylinderringförmige Luftspalte 9, 10, 11 und 12.
  • Wenn der Dreiphasen-Transformator gemäß Fig. 5 primär- und sekundärseitig in V-Schaltung ausgeführt ist, d.h. die mittlere Phase unbewickelt bleibt, kann der Transformator gemäß Fig. 4 vereinfacht mit nur zwei Treppenstufen ausgeführt sein.
  • In den letztgenannten Fällen liegen bezüglich Aus und Einbau der Ringspulen, geringer Streuung und fehlendem einseitigen magnetischen Axialzug die gleichen Verhältnisse vor.
  • Wenn aus besonderen Gründe eine in Fig. 6 angedeutete Ausführung gewählt wird, bei der ringscheibenförmige Luftspalte 17, 18 unterschiedlicher Durchmesser statt zylinderringförmiger Buftspalte-vorgesehen sind, dann müssen die Lager für den rotierenden Eisenkörper zur Aufnahme eines einseitigen magnetischen Axialzuges ausgebildet sein.
  • Dies gilt auch für Transformatoren mit Eisenkörperns die gemäß Fig. 7 kegelförmige Luftspalte 19, 20 unterschiedlicher Durchmesser aufweisen. Bei einer solchen Luftspaltausbildung ist bei sonst unveränderten Abmessungen der Eisenkörper ein größerer Querschnitt für den Flußdurchtritt vorhanden, wodurch der Magnetisierungsstrom verringert wird. Eine Vergrößerung der Flußdurchtrittsquerschnitte läßt sich nach Fig. 8 auch dadurch erreichen, daß wenigstens der Luftspalt 21 mit dem kleineren Durchmesser einen getreppten Querschnitt erhält. Der auf dem größeren Durchmesser befindliche zylinderringförmige Luftspalt 22 kann gegebenenfalls durch einen Luftspalt mit kegelförmigem, ringscheibenförmigen oder getreppten Querschnitt ersetzt sein.
  • Es ist bisher angenommen, daß die Eisenkörper aus evolventenförmig geschichteten Blechschnitten gebildet sein. Stattdessen können die Eisenkörper aber auch aus weichmagnetischem Sinterwerkstoff oder wie in Fig. 7a angedeutet, die Eisenteilkörper la, 4a aus geschlitzten Blechschnitten und die Eisenteilkörper 1b, 4b aus Bandblech spiralig gewickelt sein. Entsprechend können auch beliebig gestaltete Eisenkörper aus mehreren Eisenteilkörpern verschiedenen und/oder gleichen Aufbaues zusammengefügt sein.
  • Ein Einphasen-Transformator mit einem zweiteiligen ruhenden außeren Eisenkörper und auf gleichem Durchmesser liegenden ringscheibenförmigen Luftspalten 32, 33 ist in Fig. 9 im Längsschnitt gezeigt. Auf der Läuferwelle 24 ist ein aus gewickeltem Bandblech hohlzylindrischer einteiliger innerer Eisenkörper 25 angeordnet, der die rotierende Ringspule 26 trägt. An der linken Stirnseite befindet sich über dem bewickelten rotierenden Eisenkörper ein ruhender Teileisenkörper 28 mit winkelförmigem Querschnitt, der in einen ringförmigen Gehäuseteil 27 eingepreßt ist. Unter Einfügung der von den inneren Mantelflächen der äußeren Teileisenkörper getragenen ruhenden Ringspule 30 wird von der rechten Stirnseite der zweite, ebenfalls winkelförmigen Querschnitt aufweisende Teileisenkörper 29 in den Gehäuseteil 27 eingebracht. Ein ringscheibenförmiger zweiter Gehäuseteil 31 (Druckplatte) wird an den erstgenannten Gehåuseteil 27 angeschraubt und hält die beiden Teileisenkörper 28, 29 fest zusammen. Aus fertigungstechnischen Gründen sind beide Teileisenkörper vorteilhafterweise gleich ausgeführt, so daß sich eine zur Ringspule 30 mittige Stoßfuge ergibt. Wenn die Teileisenkörper 28, 29 aus Blechschnitten gleichen Querschnitts und gleicher Evolventenform geschichtet sind, ist zur Vermeidung von Wirbelstrompfaden an den Berührungsstellen der Stoßfuge eine Isolierschicht 34 zwischenzufügen, da sich beim Zusammenbau der Eisenkörper kreuzende Schichtungsrichtungen an der Stoßstelle ergeben. Dies ist in einfacher Weise dadurch vermeidbar, daß zwar gleiche Querschnitte für alle Blechschnitte verwendet werden, die einzelnen Bleche des einen und des anderen Teileisenkörpers jedoch in zueinander spiegelbildlicher Evolventenform gebogen und geschichtet werden. Nach dem Zusammenbau kommen dann die Evolventenbögen beider Teilkörper in der gleichen Richtung verlaufend axial nebeneinander zu liegen, wie dies aus Fig. 10 erkennbar ist und eine besondere Isolation der Stoßfuge 34 erübrigt sich. Obwohl der Flußübertritt in zwei senkrecht zur Achse liegenden ringscheibenförmigen Luftspaltflächen 32 und 33 erfolgt, ist hierbei durch die Unterteilung des ruhenden Eisenkörpers eine nach außen in Erscheinung tretende magnetische Zugkraft vermieden.
  • In vereinfachter Form ist in Fig. 9a ein vergleichbarer Drehstrom-Transformator in V-Schaltung entsprechend Fig. 5 gezeigt.
  • Die beiden ruhenden Teileisenkörper 28 und 29 sind wie bei dem zuvor beschriebenen Beispiel evolventengeblecht und tragen zwei Primärspulen 30a und 30b. Der rotierende Eisenkörper besteht aus einem evolventenförmig geschichteten inneren, mit der Welle verbundenen zylinderringförmigen Teileisenkörper 25a und einem von diesem getragenen mittig bis nahe an den ruhenden Eisenkörper vorragenden scheibenförmigen, aus geschlitzten Blechen bestehenden zweiten Teileisenkörper 25b. Beiderseits des zweiten Teileisenkörpers 25b sind auf dem ersten Teileisenkörper sitzende Sekundärspulen 26a, 26b angeordnet. In diesem Fall wird von vornherein ein einseitiger magnetischer Axialzug auf den rotierenden Teil vermieden, da hier zylinderringförmige Luftspalte 32a, 33a, 35 zwischen den Eisenteilkörpern 28, 29 und 25a, 25b vorhanden sind.
  • Der rotierende Eisenkörper 25 kann Auch bungeteilt ausgeführt werden und beispielsweise durch ein evolventengeschichtetes Blechpaket, dessen Einzelbleche einen 2förmigen Querschnitt aufweisen, gebildet sein. Ferner können statt der zylinderringförmigen Luftspalte 32a und 33a ohne weiteres auch ringscheibenförmige ebene, kegelige oder getreppte Luftspalte ausgeführt werden.
  • In Fig. 11 ist eine andere Variante eines Einphasen-Transfor motors mit einem dreiteiligen äußeren Eisenkörper 50 von U-förmigem Querschnitt und einem einteiligen inneren rotierenden Eisenkörper 51 gezeigt. Die beiden Eisenkörper sind durch kegelringförmige Luftspalte 52 und 53 voneinander getrennt, die gleichen Durchmesser haben und somit keinen einseitigen magnetischen Axialzug hervorrufen. Die seitlichen, aus geschlitzten Blechschnitten gebildeten Teileisenkörper 50a, 50c sind mit Gehäuseteilen 27a bzw. 31a verbunden und diese miteinander verschraubt. Der mittlere Teileisenkörper 50b ist ebenso wie der rotierende Eisenkörper 51 aus Bandmaterial gewickelt. Die Montage erfolgt in ähnlicher Weise wie bei dem Transformator nach Fig. 9, wobei als letztes die den rechten Eisenteilkörper 50c tragende Druckplatte 31a mit dem übrigen Gehäuse 27a verschraubt wird.
  • Bei rotierenden evolventengeblechten Eisenkörpern ist ebenso wie bei solchen aus geschlitzten Blechschnitten oder gewickeltem Bandmaterial eine fliehkraftsichere Ausbildung in an sich bekannter Weise, z.B. durch Schrumpfringe, vorzusehen, die so ausgebildet und isoliert befestigt sind, daß kein geschlossener Kurzschlußstrompfad gegeben ist. Solche Schrumpf- oder Halteringe können in bekannter Weise (DT-OS 1 563 346) am Außenumfang oder bei inneren rotierenden Eisenkörpern unterhalb der Ringspule angeordnet sein. Anstelle solcher gesonderter Schrumpfringe können beim Gegenstand der Erfindung vorteilhafterweise die Isolierungen der Ringspulen gegen die Eisenkörper als mechanisch tragende Bandagen ausgebildet sein.
  • Bekanntlich lassen sich mit kunstharzverklebten Glasfaserbändern, die sich als Wickelkopfbandagen bei schnellaufenden Kommutator- und Schleifringläufer-Masehinen bestens bewährt haben, hohe Fliehkraftbeanspruchungen zuverlässig beherrschen.
  • Eine derartige Bandage ist besonders günstig, da sie praktisch keinen zusätzlichen Platz benötigt und außerdem als Isolierstoff keinerlei kurzgeschlossenen Strompfad bilden kann.
  • Bei evolventenförmig geschichteten Eisenkörpern kann der mechanische Zusammenhalt allein oder zusätzlich durch eine Schweißverbindung an Flächen ohne Flußdurchtritt vorgenommen sein. Die Schweißverbindungen können dabei an den unbearbeiteten Mantelflächen vorzugsweise in Umfangsrichtung und an den Stirnflächen entsprechend Fig. 13 angebracht sein. Hierbei ist es vorteilhaft, durchgehende Schweißnähte 37 in Umfangsrichtung und/oder einzelne verhältnismäßig kurze, quer zur Evolventenrichtung verlaufende Schweißnähte 38 anzubringen.
  • Es ist aber auch möglich, die einzelnen Schweißnähte 38 durch weitere Schweißnähte zickzackförmig zu verbinden oder beide Maßnahmen vereint anzuwenden.
  • Die verschiedenen Ausführungsbeispiele lassen sich noch. in mannigfaltiger Weise- variieren. Dies gilt insbesondere für Anordnungen mit geteilten Eisenkörpern (Fig. 9, 9a und 11), wo man z.B. die Luftspalte durchwegs auch im Bereich des äußeren Durchmessers anordnen könnte. Die konstruktive Ausbildung von ruhenden und rotierenden Eisenkörpern ist dann entsprechend vertauscht.
  • Weiters können bei sämtlichen dargestellten A'usführungsbeispielen anstelle der inneren Eisenkörper, die die Spulen mit kleinerem Durchmesser tragen, auch die äußeren Eisenkörper rotierend angeordnet sein. Dies bringt zwar höhere Umfangsgeschwindigkeiten beim rotierenden Teil mit sich, ermöglicht aber auch gleichzeitig einen äußerst fliehkraftsicheren Einbau des Transformators. Tragelemente, wie Schlußringe od.dgl., können nämlich dann zwanglos über die volle Länge des Eisenkörpers angeordnet werden, ohne dabei durch das Problem der Vermeidung von Kurzschlußstrombahnen behindert zu sein.
  • Ein Anwendungsfall dieser Art, bei dem besondere, dem mechanischen Zusammenhalt dienende Halteteile, wie Bandagen, Schweißnähte u.dgl. vermieden sind,, ist in Fig. 12 dargestellt.
  • Hierbei ist ein Transformator nach Fig. 1 in einer Synchronmaschine 40 mit einer über rotierende Gleichrichter 41 erregten Rotorwicklung 42 angeordnet und mit seinem äußeren rotierenden Eisenkörper 1 innerhalb eines stirnseitigen zentrischen Vorsprunges 43a des Trägerrades 43 für die Gleichrichter 41 fliehkraftsicher gelagert. Der innere ruhende Eisenkörper 4 ist am zentrischen Ringkragen 44a des Lagerschildes oder Lagerdeckels 44 befestigt und kann mit diesem entfernt werden.
  • Zur Verlegung der Zu- und Ableitungen zu den Ringspulen ist es bekannt, in die Eisenkörper Ausnehmungen einzufügen. Die hierzu getroffenen Maßnahmen (DT-OS 1 563 346) sind aufwendig, Zur Vereinfachung dieser Maßnahmen wird vorgeschlagen, in die fertigen Eisenkörper Bohrungen 39 anzubringen, die bei evolventenförmig geschichtetem Eisenkörper nach Fig. 14 quer bzw.
  • schräg zur Evolventenrichtung liegen.
  • 17 Patentansprüche 14 Figuren

Claims (17)

  1. Patentansprüche S Dransformator mit relativ zueinander rotierenden koaxialen Eisenkörpern mit darin angeordneten Ringspulen, wobei die einzelnen flußführenden Luftspalte axial versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gewickelten Ringspulen (3, 5, 15, 16, 26, 30) von einer Stirnseite der Eisenkörper (1, 4', 13, 14, 25, 28, 29, 50, 51) des Primär- und Sekundärteils an zylinderförmige Mantelflächen der Eisenkörper gebracht und allseitig von den am ganzen Umfang jeweils einen gleichmäßigen Querschnitt aufweisenden Eisenkörpern so umgeben sind, daß mindestens zwei voneinander getrennte, zur Rotationsachse senkrechte ringscheibenförmige ebene (17, 18, 32, 33) und/oder koaxiale ringförmige zylindrische (6, 7, 9, 10, 11, 12, 35), kegelige (19, 20, 52, 53) oder getreppte (21) Luftspalte vorhanden sind.
  2. 2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftspalte (6, 7, 17, 18, 19, 20) aufunterschiedlichen Durchmessern der Eisenkörper vorgesehen sind.
  3. 3. Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ruhende und/oder rotierende Eisenkörper (1a, 1b, 4a, 4b, 28, 29, 25a, 25b, 50) mindestens zweiteilig ist.
  4. 4. Transformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Stirnseiten einer Ringspule ringscheibenförmige ebene Luftspalte (32, 33) von gleicher Größe und Gestalt oder zur Rotationsachse gegensinnig gleich geneigte gleichgroße koaxiale kegelringförmige Luftspalte (52, 53) benachbart sind.
  5. 5. Transformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise der äußere ruhende Eisenkörper aus zwei aneinanderstoßenden Teileisenkörpern (28, 29) mit winkelförmigem Querschnitt besteht, die an ihren Enden durch je einen Luftspalt (32, 33) gleichen Durchmessers von dem rotierenden walzenförmigen Eisenkörper (25) getrennt sind.
  6. 6. Transformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein rotierender walzenförmiger Teileisenkörper (25a) im Mittelbereich mit einem radial vorragenden zweiten Teileisenkörper (25b) versehen ist, der mit dem ruhenden zweiteiligen Eisenkörper (28, 29) einen koaxialen zylinderringförmigen Luftspalt (35) bildet, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der beiden-seitlichen Luftspalte (32a, 33a).
  7. 7. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Eisenkörper (1, 4, 13, 14) bzw. Teileisenkörper (28, 29, 25a) aus evolventenförmig geschichteten Blechschnitten besteht.
  8. 8. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der walzenförmige Eisenkörper (1b, 4b, 25, 50b, 51) aus einem spiralig gewickelten Eisenband besteht.
  9. 9. Transformator nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der walzenförmige Teileisenkörper (25a) aus evolventenförmig geschichteten Blechschnitten und der radial vorragende Teileisenkörper (25b) aus geschlitzten Ringblechen geschichtet ist.
  10. 10. Transformator nach Anspruch 5 und 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden winkelförmigen Teileisenkörper (28, 29) aus gleichen Blechschnitten spiegelbildlich zur Stoßfuge (34) angeordnet und die in gleicher Richtung evolventenförmig gebogenen Bleche isoliermittelfrei aneinanderliegen.
  11. 11. Transformator nach den Ansprüchen 1, 2 oder 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ruhende und der rotierende Eisenkörper (1, 4) aus Blechschnitten gleicher Form und Größe mit jeweils unterschiedlicher Krümmung evolventenförmig geschichtet ist, so daß die einzelnen Bleche des äußeren Eisenkörpers (1) in Forttetzung der vom Innendurchmesser des inneren Eisenkörpers (4) ausgehenden Evolventenkurve der entsprechenden einzelnen Bleche des inneren Eisenkörpers verlaufen.
  12. 12. Transformator nach einem der-Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gewickelten bzw. geschichteten Eisenkörper durch an flußaustrittslosen Stellen angeòrdnete Schweißnähte (37, 38) zusammengehalten sind.
  13. 13. Transformator nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung der Rngspulen gegen die Eisenkörper als mechanisch tragendes Element, vorzugsweise als kunstharzverklebte Glasfaserbandage ausgebildet ist.
  14. 14. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 13-, dadurch gekennzeichnet, daß die evolventenförmig geschichteten Eisenkörper quer bzw. schräg zur Evolventenrichtung erstreckte Bohrungen (39) für die Anschlußleitungen der Ringspulen aufweisen.
  15. 15. Transformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise der ruhende äußere Eisenkörper (50) einen dreigeteilten U-förmigen Querschnitt hat, wobei die seitlichen Schenkel (50a, 50c) aus geschlitzten Blechen und der Mittelteil (50b) aus spiralig gewickeltem Blechband gebildet und in einem zweiteiligen Gehäuse (27a, 31) aneinandergepreßt lösbar befestigt sind.
  16. 16. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur schleifringlosen Erregung von elektrischen Maschinen über mitrotierende Gleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß der ruhende bewickelte Eisenkörper (4) am Lagerschild (44) oder Lagerdeckel konzentrisch zur Läuferwelle und der rotierende bewickelte Eisenkörper (1) an einem auf der Läuferwelle befestigten Trägerrad (43) für die Gleichrichter (41) angeordnet ist.
  17. 17. Transformator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerrad (47) einen stirnseitigen zentrischen Vorsprung (43a) zur alleinigen fliehkraftsicheren Halterung des darin eingefügten äußeren bewickelten Eisenkörpers (1) aufweist und daß der innere ruhende bewickelte Eisenkörper (4) auf einem zentrischen Ringkragen (44a) des Lagerschildes bzw. Lagerdeckels (44) angeordnet ist.
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