DE299194C

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Publication number: DE299194C
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Description

Bei dem Bau von Generatoren für hochfrequente Wechselströme ist man im wesentlichen zu zwei Typen gelangt, von denen die eine für verhältnismäßig niedere Frequenzen bis höchstens einige tausendPerioden in derSekunde, die andere dagegen für hohe Frequenzen geeignet ist. Bei der Anordnung zur Erzielung niederer Frequenzen wird zwischen zwei zylindrischen ruhenden : Ankern eine ringförmige

ίο Magnetspule angeordnet, deren Kraftfluß die zylindrisch angeordneten Ankerwicklungen durchsetzt und durch ein rotierendes Rad mit Polansätzen in seiner Stärke periodisch geändert wird.

Diese Anordnungen, die eine Reihe konstruktiver Vorzüge insbesondere für den Aufbau des Ständers aufweisen, lassen sich jedoch für hohe Frequenzen nicht verwenden, weil die Rotorkonstruktion mit ihrem breiten Zahnkranze eine Steigerung der Geschwindigkeit über ein gewisses Maß nicht zuläßt. Für hohe Frequenzen ist man daher dazu übergegangen, den Rotor als Scheibe gleicher Festigkeit auszuführen, an deren seitlichem Rand Schlitze angeordnet sind. Die Scheibe bewegt sich zwischen zwei scheibenförmigen ruhenden Ankern, deren Drähte radial angeordnet sind. Diese Anordnung hat nun eine Reihe von schwerwiegenden Nachteilen:

Einmal können die Eisenblechkörper der Ankerhälften nicht achsial geschichtet werden, sondern sie müssen aus Eisenbändern konzentrisch aufgewickelt werden, worauf man dann die Nuten zur Aufnahme der Drähte entweder radial einfräsen oder überhaupt fortlassen muß. Außerdem treten bei dieser Anordnung erhebliche Achsialschübe auf, die durch besondere Einrichtungen, Kammlager usw. nur schwer beseitigt werden können und dazu zwingen, den Luftspalt der Maschine sehr viel größer auszuführen, als es sonst nötig wäre.

Die Nachteile beider Maschinentypen werden nun durch den Hochfrequenzgenerator gemäß der Erfindung vermieden, während die Vorteile beider Konstruktionen beibehalten werden können.

Die Hochfrequenzmaschine gemäß der Erfindung wird¹ nun auch als Induktortype mit radialem Kraftliniendurchtritt durch den Luftspalt ausgeführt. Nach der Erfindung wird 5< > aber die konstruktive Kranzbreite des Läufers am Umfange etwa ebenso breit gehalten als die aktive Breite des zylindrischen Ständerankers.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, bei der die ruhende Magnetspule den Ankerkörper von außen umgibt, ist in da-Zeichnung veranschaulicht. Hierin bedeutet m die Magnetspule, α_υ a₂ die Teile des Ankereisens. Diese Teile sind durch einen Luftschlitz voneinander getrennt, um die Streuung des Magneten herabzusetzen. Im Luftschlitz ist zur Sicherung des Abstandes der beiden Ankerhälften eine Stütze t aus unmagnetischem Material, zweckmäßig Messing, angeordnet, Die Rotorscheibe ist als Körper gleicher .Festig« keif ""ausgeführt und besteht aus einer einfachen Stahlscheibe, die genau wie ein schnell-

laufendes Schwungrad hergestellt wird./ An

jt-i\ ihrem Rande befinden sich Polansätze ft (Fig. 2),"

;;f j die zweckmäßig durch Einfräsen von beiden

\\\\Seiten her hergestellt werden.

''5 Die Magnetspule hat, wie aus der Konstruktion ersichtlich ist, eine starke Streuung zwischen den einander benachharten Ankern, und da außerdem bei· Hochfrequenzmaschinen infolge der kleinen Polteilung die Streuung an sich schon groß ist, ist nach der üblichen Anschauung ein starker Abfall der Ankerspannung bei Belastung zu erwarten. Bei dem Hochfrequenzgenerator gemäß der Erfindung wird nun dieser Spannungsabfall in Wirklichkeit völlig vermieden. Es sollen dafür die . Kraftlinienwege des Feldmagneten in allen den Teilen, in denen durch die Streuung vermehrter Kraftfluß auftritt, wie beispielsweise in dem Gehäuse g, sehr schwach gesättigt sein, so daß für die Streulinien nur eine außerordentlich geringe zusätzliche Amperewindungszahl erforderlich ist. Die Teile der Maschine dagegen, an denen keine Streuung vorhanden ist, wie z. B. das im Rotoreisen, können recht hoch gesättigt werden, was dort den weiteren Vorteil geringer rotierender Massen und daher großer Festigkeit ergibt. Bei Belastung der Maschine wird dann ein Spannungsabfall nur insoweit auftreten, als er durch Ohmsche Verluste, Gegenamperewindungen und normale Ankerstreuung gegeben ist. Ein zusätzlicher Spannungsabfall durch vermehrte Streuung infolge der erhöhten Feldstreuung tritt jedoch kaum auf, weil der Kraftlinienweg, der für diese Streuung in Frage kommt, nur sehr schwach gesättigt ist.

Bei den üblichen Konstruktionen von Hoch-

• frequenzmaschinen müssen die beiden getrennt hergestellten Ständerhälften sehr sorgfältig gegeneinander eingestellt werden, damit genau phasengleiche Spannungen in ihnen induziert werden und kein schädlicher Ausgleich entsteht. Auch dieser Nachteil fällt bei dem neuen Hochfrequenzgenerator weg. Da die Magnetspule außerhalb des Ankereisens liegt, können die beiden Blechteile sehr nahe aneinandergerückt und sogar gemeinsam ,aufgeschichtet und zentriert werden. Die Ankerwicklung w kann dann so ausgeführt werden, daß ihre Leiter geradlinig durch beide Ständerhälften hindurchgeführt werden. Es ist dazu erforderlich, die beiden Ständerhälften zugeordneten Polansätze des Läufers um 180 ° elektrisch gegeneinander zu verschieben. Dies macht beim Einfräsen der Nuten η nicht die mindeste Schwierigkeit, sondern ist sogar für die Festigkeit sehr vorteilhaft. Die Nuten werden in den Kranz abwechselnd von beiden Seiten her bis zur Mitte eingefräst. Mit dieser Anordnung der Ankerwicklung ist der weitere Vorteil verbunden, daß die Stirnstreuung der Ankerwicklung gegenüber den bekannten Konstruktionen auf einen geringen Bruchteil vermindert wird, da die Leiterverbindungen in der Maschinenmitte sehr kurz ausfallen. Der Rotorkörper selbst kann, da ;· die beiden Polansätze nahe aneinanderliegen, außerordentlich schmal ausgeführt werden, so schmal, daß man die BegrenzungEnachen der ι Rotorscheibe unmittelbar an die Außenkante i- der Polansätze anschließen kann und dennoch : bei Ausführung des gesamten Rotors als Kör-ί per gleicher Festigkeit zu verhältnismäßig geringen Nabenlängen gelangt.

Diese zuletzt beschriebene Konstruktion ; des Rotors, bei dem sich die Begrenzungsflächen an die Seiten der Polansätze anschmiegen, ist durch die gestrichelten Linien der Zeichnung veranschaulicht.. Mit dieser Konstruktion ist es möglich, unbegrenzt hohe Umfangsgeschwindigkeiten und damit beliebig hohe Frequenzen zu erzielen, ohne daß es erforderlich wäre, die Polteilung unter ein noch gut herstellbares Maß zu vermindern. Für niedere Frequenzen und geringere Umfangsgeschwindigkeit kann man natürlich an Material sparen, indem man den Körper gleicher Festigkeit schmaler hält und ihn in geeigneter Weise an den aktiven Teil des Rotors anfügt. Dieser Rotor querschnitt, wie ei" in der Zeichnung durch Schraffur veranschaulicht ist, sichert zugleich einen außerordentlich günstigen und kurzen Kraftlinienverlauf in den hochgesättigten Teilen.

Mit dieser Konstruktion ist es also möglieh, beliebig hohe Frequenzen zu- erzielen unter außerordentlich sicheren, elektrisch und auf Festigkeit bequem berechenbaren und schließlich werkstattstechnisch leicht herstellbaren Verhältnissen. Die Magnetspule, die außerhalb des Ankers liegt, kann beliebig groß und reichlich bemessen werden, so daß ohne weiteres hohe Belastungen der Maschine möglich sind.

Um die Belastung auch mit Rücksicht auf Temperaturerhöhung groß halten zu können, ist es unter Umständen zweckmäßig, den Rotor mit Kanälen k zu versehen, die Kühlluft in den Schlitz zwischen den Ankerhälften und von dort aus um die Magnetspule und schließlich durch Öffnungen im Gehäuserücken ins, Freie treiben. Die Seiten des Stators werden besonders, bei der Bauart für unbegrenzt hohe Frequenzen durch die von den Rotorflanken durch Reibung nach außen geschleuderten Luftmassen ebenfalls gut gekühlt. Zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens ist man nicht darauf angewiesen, das Blechpaket des Ankers zweiteilig auszuführen; man kann den Anker auch aus einem Paket bestehend ausführen und die Magnetspule zum Beispiel seitlich anordnen.

Claims

P ATENT-Ansprüche:

ι. Hochfrequenzmaschine mit Induktorläufer und radialem Kraftliniendurchtritt durch den Luftspalt, dadurch gekennzeichnet, daß der achsiale, unwirksame Zwischenraum zwischen den dem Läuferumfang unmittelbar gegenüberliegenden Teilen des Ständers so gering ist, daß die konstruktive Kranzbreite des Läufers am Umfange nicht wesentlich größer wird als die aktive Breite des zylindrischen Ständerankers.
2. Hochfrequenzmaschine nach Anspruch i, 'dadurch gekennzeichnet, daß die ruhende ringförmige Magnetspule den aktiven Teil des zylindrischen ruhenden Ankers konzentrisch von außen umgibt.
3. Hochfrequenzmaschinenach AnspruchI und 2 mit Ankern aus radial geschichteten Blechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker nur durch einen schmalen unmagnetischen Schlitz achsial voneinander getrennt sind,
4. Hochfrequenzmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerleiter sich geradlinig über die Länge beider Blechkörper erstrecken und daß die beiden Blechkörpern zugeordneten Nuten des Läufers auf beiden Seiten gegeneinander versetzt sind.
5. Hochfrequenzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer von der aktiven Kranzbreite ausgehend als Körper gleicher Festigkeit ausgeführt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.