DE2516066C2 - Wicklungsbefestigung für elektrische Maschinen - Google Patents

Description

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F i g. 6 eine Erfindungsvariante mit einer teilweise in In F i g. 5 ist nun ein Ausführungsbeispiel der Erfinden Luftspalt hineinragenden Wicklung sowie einer dung dargestellt Der Zahnkopffuß 2 des Zahnkopfes Nutverschlußkappe. weist hierbei eine Breite 6/rvon etwa 2 bis 3 mm auf, die

Wie mittels F i g. 1 und 2 gezeigt, ist der Zahnkopf 1 sich im Hinblick auf die Maschinenausführung sowie aus bei Gleichstrommaschinen in elektromagnetischer Sicht 5 fertigungstechnischen Gründen ergibt Mittels der von wesentlicher zweifacher Bedeutung. Einmal bilden Zahnkopfflanken 9a ist der Nutverschlußkeil 6 befestigt die Zahnköpfe 1 für den in F i g. 1 symbolisch im Haupt- und wird auf diese Weise die Wicklung 7 in der Nut pol 10, den Zahnköpfen 1, den Zähnen 4 sowie dem fixiert Der Zahnkopf 1 hat mit seiner Zahnkopfkrone Luftspalt δ angedeuteten Hauptfluß magnetische Eng- die gleiche Höhe hx wie der Nutverschiußkeil 6, für passe. Diese, summarisch als magnetischer Engpaß be- ίο welche Höhe hu im allgemeinen IO mm als obere zeichnet wirken störend, erzeugen einen magnetischen Schranke angesehen werden können. Der Zahnhals Spannungsabfall und haben deshalb einen erhöhten Er- des Zahnes 4 hat die Breite b». Über die Zahnwurzel 8 reger-Windungsbedarf zur Folge. Der letztgenannte ist der Zahn 4 mit dem übrigen Aktivteil des Rotors der magnetische Spannungsabfall ist hierbei insbesondere Maschine verbunden.

dann von Bedeutung, wenn die Zahnköpfe 1 relativ hoch 15 Bei der Erfindungsvariante nach F i g. 5 handelt es sind. In F i g. 1 ist der zwischen den Zahnköpfen 1 der sich um eine konstruktive Ausführung mit dem Vorteil Zähne 4 und dem Hauptpol 10 der Maschine befindliche der relativ einfachen Herstellbarkeit der Keilform. Luftspalt mit ö bezeichnet und sind hierbe^: die Zahn- Selbstverständlich können die Zahnkopfflanken 9a z. B. kopfkronen der Zähne 1 mit 9 benannt Außerdem trägt auch eine »V«-förmige oder eine andere Meridian- oder 'die in der Nut 5 befindliche Wicklung die Bezeichnung 7. 20 Profilform aufweisen.

Zum anderen ist der Zahnkopf 1 für den magneti- Eine weitere Variante der Wicklungsbefestigung

sehen Zahnkopfstreufluß von Bedeutung, wobei in nach der Erfindung ist in F i g. 6 abgebildet. Diese Aus-F i g. 2 außer den von Zahnkopf 1 zu Zahnkopf 1 gehen- führung hat den Vorteil, daß die Wicklung zum Teil in den Kraftlinien auch noch die übrige Nutstreuung sym- den Luftspalt veriagert ist, wobei jedoch in Kauf gebolisch angedeutet ist. Die Größe dieses Streuflusses 25 nommen wird, daß die dargestellte Nutverschlußkappe beeinflußt nun die Reaktanzspannung, die für die Korn- 6a nicht so einfach wie der in Fi g. 5 gezeigte Nutvermutierung der Gleichstrommaschine eine maßgebende schlußkeil 6 herstellbar ist.

Größe bildet, wobei die Reaktanzspannung um so höher

ist, je größer der Nutstreufluß ist. Der Zahnkopf 1 liefert Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

hierbei einen wesentlichen Beitrag zum Nutstreufluß, 30

wie auch in F i g. 2 dargestellt ist. Hierbei sind in dem in F i g. 2 abgebildeten Diagramm auf der Abszissenachse die Streuinduktion Bd und auf der Ordinatenachse y die radialen Erstreckungen der Wicklung und insbesondere die Höhe Λ* des Zahnkopfes 1 abgetragen.

Wie ein Vergleich der F i g. 1 und 3 zeigt, steht die Erfindung nur scheinbar im Widerspruch zu den Forderungen, die bezüglich des magnetischen Hauptflusses an die Ausbildung des Zahnkopfes 1 gestellt werden müssen. Im Gegensatz zur üblichen Ausführung gemäß Fig. 1 mit dem durch den Hauptpol 10 und die Zahnkopfkronen 9 bestimmten Luftspalt ό liegen bei der Erfindung die reduzierten Zahnköpfe 1 im überwiegenden Bereich des Luftspaltes Os. Bei niedrigen Luftspaltinduktionen ist der wirksame Luftspalt Os um die Zahnhöhe /?κ verringert, wie im linken Teil der F i g. 3 dargestellt ist Mit wachsender Induktion werden jedoch die Zahnköpfe 1 gesättigt und es erscheinen im rechten Teil der F i g. 3 dadurch die Induktionslinien seitlich abgedrängt. Der von den Zahnköpfen 1 und den nicht eingezeichneten Keilen in radialer Richtung eingenommene Raum kann deshalb praktisch voll zum Luftspalt os cerechnet werden, so daß der wirksame Luftspalt demnach auf den vollen Wert d_s anwächst. Wegen der geringen Abmessungen der Zahnköpfe 1 tritt deren hohe Sättigung bereits bei sehr niedrigen Induktionen ein und macht sich deshalb in der magnetischen Kennlinie der elektrischen Maschine nicht störend bemerkbar. Außerdem sind die Verluste wegen des kleinen Zahnkopfvolumens gering.

F i g. 4 zeigt, daß die Zahnkopfstreuung bei der Erfindung wegen des relativ großen Abstandes der einander zugekehrten Zahnkopfflanken 9a nahezu vollständig vermieden werden kann. Dies wird auch durch den Vergleich der Streuinduktionskurven der F i g. 2 und 4 bestätigt, wobei in F i g. 4 auf der Abszissenachse wieder die Streuinduktion Bo und auf der Ordinatenachse die radialen Abmessungen der in Betracht gezogenen Maschinenteile abgetragen sind.

Claims (1)

1 2 gegeneinander in radialer Richtung versetzt angeordnet Patentansprüche: sind, wobei die gegenseitige Versetzung solcher Nuten- verschlußkeile vorzugsweise um Keilhöhe erfolgen

1. Wicklungsbefestigung für elektrische Maschi- kann.

nen mit offenen, durch aus einem magnetisch nicht- 5 Bei allen diesen vorgenannten Ausführungen und Anleitenden Material bestehenden Verschlußmittei Ordnungen zeigt sich außerdem, daß im Bereich des verschließbare Nuten, wobei die zwischen den Nu- Zahnkopfes eine magnetische Streuung entsteht (Kraftten vorhandenen Zähne jeweils einen das Verschluß- linien von Zahnkopf zu Zahnkopf), die die Streureakmittel festhaltenden Zahnkopf aufweisen, dessen tanz der Nut und dadurch die Reaktanzspannung oder Breite am Zahnkopffuß kleiner als die Zahnbreite ist, io Stromwendespannung vergrößert. Bei der Ausführung dadurch gekennzeichnet, daß die Breite gemäß der DE-PS 11 91 474 ist die Zahnkopfstreuung (b_F) des Zahnkopfes (1) am Zahnkopffuß (2) hoch- im Vergleich mit den klassischen Ausführungen sogar stens ein Drittel der Breite (bn) des Zahnes (4) be- noch beträchtlich größer.

trägt und die Höhe des Zahnkopfes (1) so bemessen Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei j ist, daß das Nutverschlußmittel gerade noch festge- 15 Gleichstrommaschinen die Zahnkopfstreuung und zuhalten ist gleich auch die Nutstreuung so weit als möglich zu ver-

2. Wicklungsbefestigung nach Anspruch 1, da- ringern.

durch gekennzeichnet, daß das Verschlußmittel aus Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im

einer den nutfreien Wicklungsteil einer teilweise in Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst,

den Luftspalt (o_s) hineinragenden Wicklung (7) um- 20 Die Erfindung zielt demnach dahin ab, den Zahnkopf fassenden Nutverschlußkappe(6a)besteht(Fig. 6). so schmal und so niedrig zu machen, wie dies im Hin-

3. Wicklungsbefestigung nach Anspruch 1 oder 2, blick auf die Festigkeit des Zahn- sowie Keilmaterials dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkopf (1) die möglich ist. Durch eine derartige Verringerung der AbForm eines Keiles aufweist (F i g. 5). messungen des Zahnkopfes wird die Zahnkopfstreuung „

4. Wicklungsbefestigung nach den Ansprüchen 1, 25 und dadurch auch der Nutstreufluß verringert. Der Ex- j 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver- tremfall wäre, die Zahnköpfe wegzulassen, was jedoch Schlußmittel der Wicklungsnut (5) die Form einer nicht möglich ist, wenn Nutenverschlußkeile zur Befe-Keilzone besitzt, deren Höhe der Zahnkopfhöhe stigung der Wicklung erforderlich sind. Dies ändert je-(7iji) entspricht (F i g. 5). doch nichts am Ziel der Erfindung, nämlich die Reduk-

5. Wicklungsbefestigung nach Anspruch 2, da- 30 tion der Nutstreuung bzw. durch extreme Vermindedurch gekennzeichnet, daß die Nutverschlußkappe rung der Zahnkopfabmessungen die nachteilige Wir- (6a) an ihren beiden zahnkopfseitigen Randzonen kung des magnetischen Engpasses für den Hauptfluß eine in die Zahnkopfflanken (9a) eingreifende Keil- möglichst zu eliminieren.

form aufweist (F i g. 6). Im Hinblick auf die aufgabengemäße Lösung ist es

6. Wicklungsbefestigung nach einem der Ansprü- 35 zweckmäßig, wenn der Zahnkopf die Form eines Keiles ehe 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe aufweist und das Verschlußmittel der Wicklungsnut die (hu) des Zahnkopfes (1) höchstens 6 mm beträgt. Form einer Keilzone besitzt, deren Höhe der Zahnkopfhöhe entspricht.

Besonders vorteilhaft ist es weiter, wenn das Ver-

40 Schlußmittel der Wicklungsnut aus einer die teilweise in den Luftspalt hineinragende Wicklung an diesem nut-

Die Erfindung betrifft eine Wicklungsbefestigung für freien Wicklungsteil umfassenden Nutverschlußkappe

elektrische Maschinen nach dem Oberbegriff des Pa- besteht,

tentanspruchs 1. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins-

Der Zweck der Erfindung liegt in der Schaffung von 45 besondere darin, daß es gemäß der Erfindung möglich

relativ leichteren und dadurch billigeren Maschinen. ist, den Strombelag, d. h. die Stromsumme aller Anker-

Es ist bekannt, die Rotornuten von Gleichstromma- leiter je Einheit des Ankerumfanges, zu erhöhen. Dies schinen mittels Keilen zu verschließen und dadurch die ergibt insbesondere den Vorteil, dadurch die kommu-Wicklungen in den Nuten zu befestigen. Eine solche Art tierbare Leistung insbesondere von Gleichstromma-.des Nutenverschlusses hat nun u. a. zur Folge, daß am 50 schinen erhöhen und deshalb Maschinen mit kleinerem Zahnkopf ein magnetischer Engpaß entsteht und da- Schwungmoment bauen zu können,
durch die magnetische Induktion und damit der magne- Anhand der Zeichnung ist nun die Erfindung im Hintische Spannungsabfall steigt. blick auf den Stand der Technik auch hinsichtlich ihrer

So ist insbesondere in der DE-PS 7 07 739 über eine Wirkungsweise erklärt und mittels zweier Ausführungs-Wicklungsbefestigung für elektrische Maschinen mit of- 55 beispiele näher erläutert. Es zeigt
fenen, durch Keile verschlossenen Nuten darauf hinge- F i g. 1 die magnetischen Flußverhältnisse bei der biswiesen, daß bei einem solchen Nutenverschluß, bei dem her üblichen klassischen Zahnkopfausführung,
sich die Keilsitze symmetrisch zur Nut von der Zahn- F i g. 2 die Zahnkopf- und Nutenstreuung bei Zahnflanke nach dem Zahninneren erstrecken, die Zahnkro- ausführungen gemäß F i g. 1, wobei die Kurve die Streunen verhältnismäßig stark eingeschnürt werden und die 60 induktionskurve darstellt,

dadurch bedingte hohe Zahnsättigung meist uner- F i g. 3 die Sättigungsverhältnisse bei einer erfinwünscht ist. Neben der besonderen Formgebung der dungsgemäßen Zahnkopfausführung für den Fall einer Zahnköpfe bzw. Nutenverschlußkeile ist es aus der DE- niedrigen sowie einer hohen magnetischen Induktion,
PS 11 91 474 weiter bekannt, den durch die besondere Fig.4 die Zahnkopf- und Nutstreuung bei einer erAnordnung der Nutenverschlußkeile für den Fluß zur 65 findungsgemäßen Ausführung der Zahnköpfe sowie die Verfügung stehenden Eisenquerschnitt insbesondere dazugehörige Streuinduktionskurve,
dadurch möglichst wenig zu verringern, daß die Nuten- Fig. 5 eine Zahn kopf ausführung gemäß der Erfinverschlußkeile von jeweils aufeinanderfolgenden Nuten dung mit einer entsprechenden Keilausbildung und