DE2827386A1

DE2827386A1 - Anordnung zur kontaktlosen uebertragung elektrischer wechselstromleistung auf ein umlaufendes maschinenteil

Info

Publication number: DE2827386A1
Application number: DE19782827386
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Ing Spickmann
Original assignee: Garbe Lahmeyer and Co AG
Current assignee: Garbe Lahmeyer and Co AG
Priority date: 1978-06-22
Filing date: 1978-06-22
Publication date: 1980-01-10
Also published as: FR2434467A1

Description

■ - _: 11. Juni 1978

ANORDKUKG ZUK KONTAKTLOSBN UBBRTRAGUNe ELEKTRISCHER WECHSELSTROMLBISTXJHe AUT EIH UMLAUFEHDES MASCHINENTEIL

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Wechselstromleistung auf ein umlaufendes Maschinenteil gemäa dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der FR-PS 1 496 488 ist eine derartige Anordnung, bekannt, bei der der Magnetkreis entlang des den Rotor vom Stator trennenden Luftspalts halbiert ist, wobei in jeder Hälfte zwei Arten von Blechpaketen unterschieden.werden, nlmlich die Blechpakete, die den Raum zwischen den Spulen vollständig ausfüllen und an den Luftspalt angrenzen, und die Blechpakete, die vom Luftspalt abgewandt hinter den Spulen angeordnet sind, Während erstere als kompakte Blechpakete, je nach Bauform entweder geschichtet oder gewickelt, den zwischen den Spulen und dem Luftspalt vorhandenen Raum voll ausfallen können, besteht für letztere das Problem, einen Magnetflu· in einer radialen Ebene bezüglich der Drehachse zu erreichen. In der genannten Druckschrift wird dieses Problem auf verschiedenartige Weise gelöst. Am einfachsten erscheint eines oder mehrere geschichtete Blechpakete, deren jeweils mittlerstes Blech genau durch die Achsenebene verläuft, während die Übrigen Bleche hierzu parallel verlaufen. Es wurde auch zur Vergleichmäiigung des Flusses während der Rotation vorgeschlagen, diese Blechpakete

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spiralförmig so zu schichten, da« bei jedem Drehwinkel des Maschinenteils dieselbe magnetische Induktion vorliegt. Dieser Torschlag fihrt jedoch zu einer teueren Fertigung der Bleche und zu einer rocht komplizierten Montage.

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine derartige Anordnung dahingehend zu verbessern, daβ die magnetische Induktion unabhingig vom Drehwinkel ist und gleichzeitig die Herstellung dieses Blechpakets gegenüber einer spiralförmigen Anordnung wesentlich vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Anordnung gerate den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet,

nachfolgend wird die Erfindung anhand von vier Figuren näher erlftutert.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines erfindungsgemilen Transformators im Achslängsschnitt.

Fig. 2 zeigt einen Sektor desselben Transformators im Querschnitt.

Fig. 3 zeigt eine Variante des erfindungsgeraÄÄen Transformators im Achslängsschnitt.

Fig. 4 zeigt einen Sektor des Transformators aus Fig. 3 im Querschnitt.

Die erfindungsgemäSe Anordnung zur Übertragung einer Wechselstromleistung auf ein drehendes Maschinenteil wird vorzugsweise für die kontaktlose Übertragung der Erregerleistung einer elektrodynamischen Maschine verwendet. Die in den Figuren

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dargestellten Äusführungsformen betreffen ein Drehstromsystem, jadoch laßt sich die Erfindung auch zur Übertragung eines einphasigen Wechselstroms verwenden.

In Fig. 1 ist auf der Achse 1 einer Synchronmaschine ein Haltering 2 aufgeschweißt, der den rotierenden Teil 3 des Transformators mit drei zur Maschinenachse 1 konzentrischen Sekundärspulen 4, 5 und 6 trägt. Entsprechend befindet sich am Stator der Maschine ein Halteteil 7, das den Statorteil 8 des Transformators mit drei PrimSrspulen 9, 10 und 11 trSgt. Die beiden Teile 3 und 8 liegen ebenso wie die einander zugeordneten Spulen 4 und 9 bzw. 5 und 10 bzw. 6 und 11 konzentrisch zur Achse 1 und sind durch einen ringförmigen Luftspalt 12 voneinander getrennt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die beiden Teilblechpakete nicht wie in der bekannten Anordnung unterteilt in zwei Arten von Blechpaketen, von denen die erste den zwischen den Spulen und dem Luftspalt 12 befindlichen Kaum füllt und die zweite den Magnetkreis in dem dan Luftspalt 12 abgewandten Bereich schlieftt. Xm (Segensatz dazu ist arfindungsgeml* nur in jeder Hälfte des Transformators eine Art von Blechen vorgesehen, die alle in radialen, durch die Mitte der Achse 1 gehenden Ebenen liegen. Zudem ist aus Fig. 1 eu erkennen, da· die Bleche des Primär- und des Sekundarteils völlig gleich geformt sind. Die Bleche, wie z.B. 13 und 14, sind mit schwalbenschwanzförmigen FuBteilen versehen, die in entsprechenden Nuten der Haltearme 2 und 7 befestigt sind.

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Die fächerförmige Anordnung der Bleche mit den dazwischenliegenden Luftspalten beeinträchtigt den MagnetfluÄ nicht, da dieser nur in radialen Ebenen, z.B. der Zeichenebene der Fig. 1, verläuft (siehe gestrichelt eingezeichnete FluSlinien 15). Fertigungstechnisch kann die Auffächerung dadurch erreicht werden, daß die Bleche auf einer nicht dargestellten Lehre um die Spulen herum positioniert werden, und dai dann diese Anordnung mit 3ie*harz ausgegossen und stabilisiert wird. Die ganze Transformatorhalfte 3 bzw. 8 wird dann in den zu diesem Zweck im Bereich der Nut trennbaren Haltearm 2 bmw. 7 eingeschoben.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausftthrungsforra liegen die Sekundärspulen des rotierenden Teils auften, so dad sie durch die Fliehkraft in ihre entsprechende JRingnut hineingedrückt werden. Wenn die Gefahr einer Aufweitung der Spulen aufgrund der Zentrifugalwirkung nicht besteht, kann auch die umgekehrte Anordnung gewählt werden, bei d er die Primärspulen aulen liegen. Die Anordnung der Bleche bleibt dabei dieselbe.

Die Figuren 3 und 4 zeigen, daJS sich die Erfindung auch auf Anordnungen anwenden läßt, bei denen der Luftspalt 12' senkrecht zur Achse I¹ der Maschine verläuft. Xn diesem Fall reduziert sich der Haltearm 2* für die Läuferhälfte 3' des Transformators auf einen Nutring, der auf die Welle aufgeschrumpft ist und die einzelnen Bleche, z.B. 13¹, trägt. Hier liegen die drei Spulen der Primärseite, bzw. der Sekundärsaite, konzentrisch zueinander und die beiden Spulen einer Phase liegen axial zueinander verschoben auf dem gleichen Durchmesser. Die Statorhälfte S¹ ist über eine schwalbenschwanzfSrmige Nut

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mit einem Statorhalteteil 7· verbunden.

Aus Fig« 4 ist zu'erkennen, daß hier die beiden Blechpakete wie im vorhergehenden Beispiel aus radial nach außen aufgefächerten Einzelblechen wie z.B. 13' bestehen. Die Bleche des Rotorteils berühren sich' also über ihre Isolationsfolien lediglich im Bereich des schwalbenschwanzförraigen Fusses und die Bleche des Statorteils berühren sich an der dem Fuß gegenüberliegenden Kante. Auch.hier wird das Blechpaket vorzugsweise durch Ausgießen mit einem Harz stabilisiert.

Es ist vorteilhaft, die Windungszahlen der drei Spulen auf der Primärseite wie auf der Sekundärseite nicht gleich zu wählen, sondern der mittleren Spule eine geringere Windungszahl zu verleihen als den beiden äußeren, um die Tatsache zu berücksichtigen, daß diese Spulen einen größeren wirksamen Eisenquerschnitt vorfinden als die beiden anderen. Rechnungen haben ergeben, daß der Idealwert bei 1/4 ·( "Yl7 - 1) liegt. Es wird also empfohlen, die Windungszahl der mittleren Spule um zehn bis■dreißig Prozent Verglichen mit der Windungszahl der äußeren Spulen zu reduzieren, vorzugsweise um 22%.

Die Erfindung ist nicht auf die beiden dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, insbesondere was die mechanische Befestigung der Bleche und die Anzahl der Phasen angeht. Die Luftspaltbreite wurde in den Figuren übersteigert dargestellt, jedoch wird der Fachmann bestrebt sein, den Luftspalt zugunsten einer optimalen Kopplung im Transformator so gering wie möglich au halten.

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Leerseite

Claims

Fo 11 031 D

22. Juni 1978

GARBE, LAHMETER & CO AQ Jülicherstr. 191
5100 AACHEN

ANORDNUNG ZUR KONTAKTLOS!!» ELEKTRISCHER ViECHSELSTROMLEISTUNG AUF EIK UMLAUFENDES MASCHINENTEIL

PATENTANSPRÜCHE

1 A Anordnung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Wechselstromleistung auf ein umlaufendes Maschinenteil mit einem Transformator, dessen kreisförmige Sekundärspule mit einem Teil des Blechpakets auf dem Maschinenteil angeordnet ist und dessen kreisförmige PrimXrspule mit dem restlichen Teil des Blechpakets stationär angeordnet ist, wobei die Spulenachsen mit der Drehachse zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, da· alle Bleche (13,14,13*) des Blechpakets radial zur Drehachse geschichtet sind, d.h. im achsnahen Bereich einen geringeren Abstand zueinander besitzen als im achsfernen Bereich.

2 - Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der rotierende Teil (3) des Blechpakets vergossen ist.

• 009862/0162 ^nHlutNÄl- ^^SPECTED ■

3 - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daβ der Transformator als Drehstromtransformator ausgebildet ist und daß die Prim&rspulen (9,10,11) zueinander und die Sekundärspulen (4,5,6,) zueinander jeweils parallel zur Achsrichtung verschoben angeordnet sind, während je eine Primärspule und eine Sekundärspule zueinander konzentrisch liegen (Fig. 1, Fig. 2) .

4 - Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspulen (9,10,11) jeweils die inneren der beiden Spulen bilden.

5 - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch g ^e kennzeichnet, daß der Transformator als Drehstromtransformator ausgebildet ist und daß a lie Primärspulen zueinander sowie alle Sekundärspulen zueinander konzentrisch angeordnet sind, während jede Frimärspule zur zugeordneten Sekundärspule in Achsrichtung verschoben angeordnet ist (Fig. 3, Fig. 4).

6 - Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der mittleren der drei Primär- bzw. Sekundärspulen nur 0,7 bis 0_t 9 , vorzugsweise 0,78 mal der Windungszahl der äußeren Spulen beträgt.

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