DE3009470A1

DE3009470A1 - Entladungswiderstand

Info

Publication number: DE3009470A1
Application number: DE19803009470
Authority: DE
Inventors: Toshio Ikeda; Takashi Mera; Ziro Tsukada
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-03-14
Filing date: 1980-03-12
Publication date: 1980-09-25
Also published as: CH634437A5; DE3009470C2; SE437308B; US4319216A; BR8001501A; SE8001904L

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERiCH · GEF)D MDU.cH · O. GPOSSF · F. POLLMEIER 73

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Entladungswiderstand

Diese Erfindung befaßt sich mit Entladungswiderständen, sie befaßt sich insbesondere aber mit solchen Widerständen, die für die Verwendung in dynamoelektrischen Maschinen bestimmt sind, beispielsweise in bürstenlosen Synchronmotoren.

In den bürstenlosen Synchronmotoren sind die rotierenden Feldspulen über Gleichrichtervorrichtungen mit den Ankerspulen der Erregermaschinen verbunden. Die rotierenden Feldspulen der Motoren, die Gleichrichtervorrichtungen und die Ankerspulen der Erregermaschinen drehen sich im Gleichtakt, wobei der in den Feldspulen fließende Feldstrom dadurch gesteuert und geregelt wird, daß der Strom in den stationären Feldspulen der Erregermaschinen gesteuert und geregelt wird. Weil die Motoren während des Anfahrens oder Hochfahrens im Asynchronbetrieb arbeiten, d.h. weil während des Anfahrens oder Hochfahrens solcher Motoren eine Synchronisation nicht gegeben ist, stehen - und das ist den Fachleuten bereits bekannt - an den Feldspulen dieser Motoren relativ hohe' Wechselspannungen an, die, wenn dies auch von der Größe des Motors abhängig ist, gelegentlich über 10 OQO Volt ansteigen können. Derart hohe Spannungen können ebenfalls dann aufkommen, wenn sich plötzlich der innere Phasenwinkel von Synchronmotoren aufgrund einer abrupten Änderung in der mechanischen Belastung dieser Motoren verändert. Aus diesem Grunde müssen die Feldspulen, desgleichen auch die Gleichrichtervorrichtungen, vor den schädlichen Auswirkungen solcher hohen Spannungen geschützt werden, beispielsweise gegen ein Durchschlagen der Isolierung.

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Damit der notwendige Schutz gewährleistet ist, werden die Entladungswiderstände, d.h. die Anlaßwiderstände, für gewöhnlich auf der Welle der Motoren derart montiert, daß sie die Feldspulen shunten oder in den Nebenschluß bringen. Zur Zeit gibt es zwei Methoden, mit denen der Widerstand zur Feldspule parallel geschaltet wird. Bei Anwendung der einen Methode ist der Entladungswiderstand derart schaltungsmäßig- angeordnet, daß er die Feldspule nur während des Anfahrens oder Hochfahrens des Motors shuntet. Diese Methode kann dann angewendet werden, wenn zu erwarten ist, daß jede Beschädigung des Motors während des kontinuierlichen Betriebes, (die bei einer plötzlichen Änderung im inneren Phasenwinkel des Synchronmotors aufkommen kann), vernachlässigbar gering ist.

Bei dem anderen Verfahren kann der Entladungswiderstand schaltungsmäßig derart ausgelegt und angeordnet sein, daß ein Shunten des Motors jederzeit erfolgen kann .

Was die wesentlichen Merkmale und Eigenschaften von Entladungswiderständen betrifft, so gelten die nachstehend angeführten Eigenschaften:-

(a) Der für den Schutz erforderliche spezifische Widerstand muß leicht erreicht werden können.

(b) Entladungswiderstände sollen im wesentlichen keine induktive Impedanz haben.

(c) Entladungswiderstände sollen vorgegebene Eigenschaften der Wärmeableitungen haben.

(■d) Entladungswiderstände sollen gegen Umgebungseinflüsse Qe^iccert sein, d.h. Entladungswiderstände

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müssen im wesentlichen korrosionfest, oxydations· fest sein und dürfen keinen Verschleiß in der Isolierung aufweisen.

(e) Entladungswiderstände sollen in Konstruktion und Ausführung einfach sein und müssen während des Betriebes die aufkommenden Zentrifugalkräfte aushalten können.

Typische Entladungswiderstände der bekannten Art bestehen aus scheibenartigen Metal 1gehäusen, die mit Isoliermaterial gefüllt sind, in welches wiederum die Widerstandsdrähte eingelassen sind, beispielsweise Chromnicke1 draht- Wie sehr leicht zu verstehen ist, können solche Widerstandsdrähte oder Drahtwiderstände nur sehr schwer in der gewünschten Länge und mit dem gewünschten spezifischen Widerstand hergestellt werden. Die scheibenartigen Metallgehäuse sind derart konstruiert und ausgelegt, daß sie auf die Wellen der Motoren montiert werden können, und zwar derart, daß sie dann, wenn sich die Motorwelle dreht, das Isoliermaterial und die drain eingelassenen Widerstandsdrähte oder Drahtwiederstände in einer vorgegebenen und bestimmten Position halten. Bei diesem bekannten System ist der Oberflächenbereich der Widerstandsdrähte oder der Drahtwiderstände, durch den die von den Widerständen erzeugte Wärme abfließen kann, relativ klein, so daß als Folge davon die Temperatur der Widerstandsdrähte oder der Drahtwiderstände auf einen relativ hohen Wert ansteigen kann, beispielsweise auf Werte von 400° C bis 1000° C. Zum Isolieren mußte deshalb

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ein Isolierwerkstoff verwendet werden, der relativ hohe Temperaturen aushalten konnte. Das wiederum heißt auch, daß die Widerstandsdrähte oder die Drahtwiderstände von einer beträchtlichen Masse dieses Isolierwerkstoffes umschlossen sein mußten, weil solches Material, das ein sehr gutes Isolierverhalten hat, beispielsweise organische Werkstoffe, im allgemeinen eine schlechte Hitzefestigkeit hat, und deshalb nicht verwendet werden kann. Das Umschließen und Einschließen des Widerstandsdrahtes oder des Drahtwiderstandes mit einer großen Masse an Isoliermaterial bedeutet aber auch, daß der Anteil der Wärmeableitung gering und schwach ist, was wiederum zur Folge hat, daß im Hinblick auf den Widerstandsdraht oder den Drahtwiderstand ein größerer Temperaturanstieg zu verzeichnen ist. Nachteilig ist auch, daß das Volumen und das Gewicht des Widerstandes relativ groß sind, was wiederum dazu führt, daß auch die Motoren größer ausgelegt werden müssen. So kann, und dies ganz besonders bei solchen Motoren, die mit hoher Dreh, zahl arbeiten, zum Halten und Stiizen der Motorwelle ein drittes Motorlager erforderlich sein. Als Folge von Feuchtigkeitsaufnahme kann sich auch die Isolierfestigkeit oder Durchschlagsfestigkeit des anorganischen Isoliermaterials verschlechtern. Wegen der zuvor genannten Probleme und Schwierigkeiten besteht im Hinblick auf die konstruktive Ausführung von Wiederständen nur eine ganz geringfügige Freiheit, was wiederum besagt, daß es schwierig ist, einen induktionsfreien Widerstand zu erhalten.

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Was die Widerstände betrifft, die nur während des Anfahrens oder Hochfahren des Motors zum Shunten oder Parallel schal ten der Feldspulen der Motoren Verwendung finden, so hängt der Temperaturanstieg im Widerstand in der Hauptsache von der Wärmeerzeugungsleistung Q/ (W»C) der Widerstandsdrähte oder der Drahtwiderstände ab, wobei mit den Formel zeichen definiert sind:- Q = erzeugte Wärme, W = Gewicht des Widerstandsdrahtes oder des Drahtwiderstandes und C = spezifische Wärme des Widerstandedrahtes oder Drahtwiderstandes. Das aber bedeutet nichts anderes, als daß es notwendig ist, das Gewicht W des Widerstandsdrahtes oder Drahtwiderstandes zu vergrößern, um eine Verringerung des Temperaturanstieges bei Anwendungsfällen dieser Art zu erreichen.

Man hat versucht,dieses Problem mit solchen Widerständen zu lösen, bei denen ein streifenförmiges Widerstandselement hochkantig gewickelt und^ann bei jeder Windung zurückgebogen ist, um die Induktivität auszuschließen, mit Abständen und Freiraum zwischen einander benachbarten und aufeinanderfolgenden Windungen. Ein solches Widerstandselement wird von Ständerhalterungen in koaxialer Zurodnung gehalten. Eine derartige Konstruktion ist jedoch recht schwierig herzustellen, und dies ganz besonders im Hinblick auf die Hochkantwicklung des Widerstandsstreifens oder Widerstandsbandes.

Die Erfindung stellt sich im wesentlichen somit die nachstehend angeführten Aufgaben:-

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Fast induktionsfreie Entladungswiderstände herzustellen, die in der Konstruktion einfach und in den Abmessungen kleiner sind.

Induktionsfreie Entladungswiderstände zu schaffen, die gegenüber den Umgebungsbedingungen widerstandsfähiger und dauerhafter sind.

Fast induktionsfreie Entladungswiderstände zu schaffen und herzustellen, die ein verbessertes Wärmeableitungsvermögen haben.

Die Erfindung löst die ihr gestellte Aufgabe dadurch, daß sie einen Entladungswiderstand zum Montieren auf die rotierende Welle einer dynamoelektrischen Maschine vorsieht, der aus zwei streifenförmigen Widerstandselementen besteht, welche jeweils in Flachwicklung derart gewickelt sind, daß für das Aufschieben auf die rotierende Welle ein zentraler Hohlraum entsteht. Diese Widerstandselemente sind konstruktiv derart angeordnete und ausgelegt, daß sie derart elektrisch

sie

in Reihe geschaltet sind, daß den gesamten induktiven Widerstand an der Reihenschaltung fast vollkommen aufheben und zum Verschwinden bringen; daß aufeinanderfolgende und einander benachbarte Windungen gegeneinander isoliert sind; daß eine Vorrichtung vorhanden ist, die die gewickelten Widerstände an vorgebenenen Stellen in koaxialer Zuordnung zur Welle hält.

Gegenstand dieser Erfindung ist somit ein Entladungswiderstand zum Aufbringen auf eine rotierende Welle einer dynamoelektrischen Maschine. Dieser Entladungswiderstand dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei

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spiralförmig gewickelten und isolierten Widerstandselementen und aus einer Halterung, die diese Widerstandselemente in koaxialier Zuordnung zur Welle zu halten und zu stützen hat, besteht. Ein jedes der vorerwähnten Widerstandselement ist unter Anwendung der Flachwicklung spiralförmig gewickelt und hat einen Hohlraum, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Welle ist. Zwischen den einander benachbarten und aufeinanderfolgenden Windungen ist eine Isolierung vorhanden. Die Widerstandselemente sind konstruktiv derart angeordnet und elektrisch derart in Reihe geschaltet, daß die bei den jeweigen Widerstandselementen aufkommende Induktivität oder der bei den jeweiligen Widerstandselementen aufkommende induktive Widerstand wirksam aufgehoben und zum Verschwinden gebracht wird.

Diese Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausflihrungsbeispieles (der in Zeichnung dargestelten Ausflihrungsbeispiele) näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:-

Fig. 1 Einen teilweise weggeschnitten dargestellten Schnitt durch einen auf der Motorwelle sitzenden Entladungswiderstand dieser Erfindung.

Fig. 2 Eine schematische Draufsicht auf ein spiralförmig gewickeltes und isolierte Widerstandselement, welches für die Verwendung in dem mit Fig. 1 dargestellten Entladungswiderstand geeignet ist.

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Fig. 3 Einen weggeschnitten dargestellten und in die Linie IH-III von Fig. 2 gelegten Schnitt durch das spiralförmig gewickelte und isolierte Widerstandselement nach Fig. 2.

Fig. 4 Einen weggeschnitten dargestellten Schnitt durch eine modifizierte und geänderte Ausführung des spiralförmig gewickelten und isolierten Widerstandselementes, welches zur Verwendung in dem Entladungswiderstand dieser Erfindung geeignet ist.

Fig. 5 Einen teilweise weggeschnitten dargestellten schematischen Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel eines Widerstandes , und zwar einschließlich des spiralförmig gewickelten und isolierten Widerstandselementes entsprechend dieser Erfindung.

Fig. 6 Einen teilweise weggeschnitten dargestellten Schnitt durch ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel des Entladungswider-

Standes dieser Erfindung.

Fig. 7 Einen teilweise weggeschnitten dargestellten Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Entladungswiderstandes dieser Erfindung.

Fig. 8 Einen teilweise weggeschnitten dargestellten Schnitt durch eine wiederum andere Ausführung eines Entladungswiderstandes. Dieser Entladungswiderstand mit einem verbesserten Wärme ableitungsverhalten.

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Fig. 9 Eine teilweise weggeschnitten dargestellte schematische Draufsicht auf das mit Fig. 8 wiedergegebene Ausführungsbeispiel, und zwar entsprechend der Pfei!kennzeichnung entlang der Linie IX-IX.

Fig. 10 Eine teilweise weggeschnitten dargestellte schematische Draufsicht auf ein gegenüber der mit Fig. 8 wiedergegebenen Ausführung geändertes und modifiziertes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 11 Einen teilweise weggeschnitten dargestellten Schnitt durch ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, und zwar mit einem verbesserten Wärmeableitungsverhalten.

Fig. 12 Eine teilweise weggeschnitten dargestellte Draufsicht auf das mit Fig. 11 wiedergegebene Ausführungsbeispiel, und zwar entsprechend der Pfeilkennzeichnung entlang der Linie XII-XII.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, besteht der unter Anwendung der Erfindung konstruierte Entladungswiderstand aus den beiden Widerstandseinheiten, die mit der -allgemeinen Hinweiszahl 10a und 10b gekennzeichnet und jeweils auf die Welle eines Motors, d.h. auf die Welle 11, aufgemacht sind. Die beiden scheibenartigen Gehäuse 12a und 12b aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl oder Edelstahl, sind derart konstruiert und ausgelegt, daß sie unter Anwendung eines geeigneten technischen

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Verfahrens auf die Welle aufgebracht werden können, beispielsweise unter Anwendung des thermischen Aufschrumpfens, so wie dieses in der Fachwelt bekannt ist.

Zu den Gehäusen 12a und 12 b gehören scheibenartige Wandteile 13a und 13b, die relativ dünn und rechtwinklig zur Welle 11 ausgerichtet und angeordnet sind Zu den Gehäusen 12a und 12b gehören weiterhin auch noch die relativ dicken Wandungsteile 14a und 14b, die von den jeweils zutreffenden Kanten der Wandungsteile 13a und 13b aus entlang der Welle 11 ausgerichtet und angeordnet sind. Das aber bedeutet, daß die Gehäuse 12a und 12b ringförmige oder kreisförmige Ausnehmungen für die bandförmigen oder streifenförmigen Widerstandselemente haben, die ganz allgemein mit der Hinweiszahl 15 gekennzeichnet sind und einzeln jeweils mit den Hinweiszahlen 15a und 15b. Die Einzelelemte sind einander gegenüber angeordnet. Die Isolierungsschichten 16a und 16b, die aus einem organischen Isolierwerkstoff hergestellt sind, beispielsweise aus Epoxydharz, sollen eine Isolierung gegen Erdkontakt gewährleisten.

Zu den Wickelbandsystemen 15a und 15b gehören die streifenförmigen Widerstandselemente 17, welche typischerweise aus Metall bestehen, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl oder Edelstahl, und die eine vorgegebene eleketrische Leitfähigkeit haben. Entsprechend der mit Fig. 2 gegebenen Darstellung wird das streifenförmige Widerstandselement 17 im wesentlichen spiralförmig gewickelt. Die Anzahl der Windungen beträgt für gewöhnlich zwischen 40

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Windungen und 70 Windungen. Eine Isolationsschicht aus organischem Isoliermaterial und mit guten Isolationseigenschaften wird derart zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der Spiralwicklung gegeben, daß eine Schichtstruktur entsteht.

Bei der Herstellung der Isolierschicht 18 kann das Widerstandselement 17 mit Isoliermaterial umwickelt werden, beispielsweise mit glasfaserverstärktem Isolierband, und zwar noch vor der Herstellung der Wicklung 15. Fig. -£ zeigt eine auf diese Weise entstandene Wicklung im Schnitt. An jedem Ende weist das Widerstandselement 17 die elektriscen Anschlüsse

19 und 20 auf. Bei der Herstellung der Wicklung 15 kann aber auch derart verfahren werden, daß gleichzeitig streifenförmiges Isoliermaterial, das im wesentlichen die gleiche Breite hat wie das streifenförmige Widerstandselement 17, gleichzeitig mit zwischen die aufeinanderfolgenden und einander benachbarten Wicklungen eingesetzt wird. Fig.^zeigt eine auf diese Weise hergestellte Wicklung im Schnitt, Auch hier sind die elektrischen Anschlüsse 19 und

20 vorhanden, die bereits zuvor erwähnt worden sjnd.

Zwischen aufeinanderfolgenden Wicklungen - und darauf sei hingewiesen - der Wicklung 15 ist die Spannungsdifferenz nicht so groß, als da^J eine Isolationsschicht 18 erforderlich wäre, d-ie die strläkste Isolierung gewährleistet und ermöglicht. Aus diesem Grunde kann auch eine dünne Isolationsschicht 18 Anwendung finden.

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Falls dies gewünscht werden sollte, kann die Wicklung 15 unter Verwendung von Schnüren, die aus Isoliermaterial bestehen, ^!.auch noch zusammengebunden werden - und zwar im wesentlichen in Radialrichtung, um zu verhindern, daß sich die Wicklung lockern kann

Nun zurück zu Fig. 1. Die Wicklungsgruppe 15a, die in der zuvor beschriebenen Weise hergestellt worden ist und die elektrischen Anschlüsse 19a und 20a besitzt, wird nunmehr in die ringförmige oder kreisförmige Ausnehmung des Gehäuses 12a eingesetzt. Der Freiraum zwischen der Wicklungsgruppe 15a und der Innenwandung der rdngförmigen oder kreisförmigen Ausnehmung· des Gehäuses 12a wird mit Isoliermaterial derart ausgefüllt, daß die Wicklungsgruppe 15a und das Gehäuse 12a fest und starr miteinander verbunden werden. So kann dieser Freiraum beispielsweise in einer vakkumartigen Atmosphäre , die das blasenfreie Einfüllen des Kunstharzes gewährleistet, mit Kunstharz ausgefüllt werden, woraufhin dann das Kunstharz bis zum Härtungsstadium sich abbinden und härten kann. Auf diese Weise entsteht nicht nur eine Isolationsschicht 16a, die gegen Erdungspotential schützt, sondern vielmehr auch eine integrale Verbindung zwischen der Wicklungsgruppe 16a und dem Gehäuse 12 a, und damit auch ein integrales Widerstandssystem 10a.

Das Widerstandssystem 10b weist eine ähnliche Konstruktion auf. Zur Wicklungsgruppe 15b gehören das Widerstandselement 17b, das die gleiche Wicklungsrichtung wie das Widerstandselement 17a auf- '

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weist, sowie die elektrischen Anschlüsse 19b und 20b, die jeweils zu den elektrischen Anschlüssen 19a und 20a hin ausgerichtet sind.

Die Widerstandssysteme 10a und 10b sind, wie dies leicht zu verstehen ist, derart konstruiert und ausgelegt, daß sie sich leicht herstellen lassen, denn eine Flachwicklung des streifenförmigen Widerstandselementes 17 ist viel leichter als eine Hochkantwicklung, wie dies bei den Widerständen herkömmlicher Art der Fall ist.

Die Widerstandssysteme 10a und 10b werden in ganz bestimmten Positionen derart auf die Welle 11 montiert, daß sich die eingebetteten Wicklungsgruppen 15a und 15b entsprechend der Darstellung in Fig. 1 im Abstand D einander gegenüber befinden und aufeinander ausgerichet sind.Die Anschlüsse 20a und 20b werden derart miteinander verbunden, daß ein im wesentlichen nichtinduktiver Entladungswiderstand mit den elektrischen Anschlüssen 19a und 19b entsteht, und zwar aufgrund der Tatsache, daß sich die von den Wicklungsgruppen 15a und 15b erzeugten magnetomotorischen Kräfte gegenseitig aufheben.

Es ist möglich, eine Wicklungsgruppe 15 zu verwenden, deren streifenförmiges Widerstandselement 17b in einer dem zur Wicklung 15a gehörenden streifenförmigen Wicklungselement 17a entgegengesetzten Richtung gewickelt ist, und zwar ganz einfach dadurch, daß die elektrischen Anschlüsse 19a und 20b oder aber 19b und 20a miteinander verbunden werden.

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Es ist darauf hinzuweisen, daß der Abstand D zwischen den beiden Widerstandssystemen 10a und 10b unter Zugrundelegung der Faktoren vorzusweise bestimmt wird, die im weiteren Verlauf der Patentbeschreibung erörtert werden sollen. Damit sich die Magnetomotorischen Kräfte gegenseitig aufheben können, sollte der Abstand D zwischen den beiden Widerstandssystemen 10a und 10b möglichst klein sein. Je kleiner aber der Abstand D ist, desto geringer und schwächer ist aber auch die Wärmeableitung, weil sich in der nähe solcher Flächen, die Luft mit diesen Flächen bewegt.

Im Betriebszustand sind die Anschlüsse 19a und 19b für gewöhnlich derart miteinander verbunden, daß sie ein Shunten der (nicht dargestellten) Feldspule oder ein Parallelschalten dieser Feldspule während des Anlaufens des Motors herbeiführen, wobei dann ein Wechselstrom durch den Entladungswiderstand 10a, 10b fließt. Die durch diesen Wechselstrom hervorgerufenen magnetomotorischen Kräfte heben sich in der zuvor beschriebenen Weise gegenseitig auf. Weil weiterhin auch noch die Gehäuse 12a und 12b aus einem nichtmagnetischen Werkstoff hergestellt sind, ist im wesentlichen kein Magnetkreis vorhanden, was wiederum zur Folge hat, daß ein Streuverlust des Magnetflusses wegen des Flusses ringsum die Wicklung selber relativ klein ist. Das aber bedeutet, daß der mit dieser Erfindung geschaffene Entladungswiderstand 10a, 10b, zu dem die Anschlüsse 19a und 19b gehören, nur einen vernachlässigbar kleinen induktiven Widerstand ader eine vernachlässigbar kleine Induktivität hat.

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Die Wärme, die in jeder Widerstandsgruppe 15a und 15b erzeugt wird, wird wirksam zu den Außenflächen eines jeden der Gehäuse 12a und 12b übertragen, weil die Isolationsschichten 16a und 16b, (die mit Fig. 1 dargestellt sind), relativ dünn sind. Von den Oberflächen der Gehäuse 12a und 12b wird die erzeugte Wärme sodann an die umgebende Luft abgegeben. Material, das für elektrische Isolierung bestimmt ist, besitzt im allgemeinen auch ein Wärmeiso!iervermögen, was bedeutet, daß eine effektive Wärmeübertragung von der Dicke der Isolationsschichten 16a und 16b abhängig ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann eine relativ dünne Isolationsschicht derart angewendet werden, daß eine gute Wärmeableitung gewährleistet ist. Es kommt dann auch noch hinzu, daß, wie dies zuvor beschrieben worden ist, die Widerstandssysteme 10a und 10b als integrale und in sich geschlossene Einheiten vorzugsweise konstruiert sind, was auch zu einer guten Wärmeableitung seinen Beitrag leistet. Die den Außenflächen der Widerstandssysteme 10a und 10b zugeführte und übertragene Wärme kann ganz leicht an die Umgebende Luft abgestrahlt werden, was wiederum bedeutet, daß ei/ie gute Wärmeableitung gegeben ist.

Mit einer guten Wärmeableitung ist es möglich, den Temperaturanstieg auf einen relativ niedrigen Wert zu halten, und dies ermöglicht wiederum die Verwendung von organischen Widerstandswerkstoffen, beispielsweise von Epoxyd-Kunstharz.

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Ein organisches Isoliermaterial baut wahrscheinlich qualitätsmäßig nicht ab, wenn es beispielsweise die Feuchtigkeit aufnimmt, die in der Luft enthalten ist.

Die Verwendung des Widerstandsmaterials in Form von relativ langen Bändern 17 und mit einem relativ geringen spezifischen Widerstandswert je Längeneinheit bewirkt, daß der vom Widerstandselement 17 beanspruchte Platz einen relativ großen Anteil im Gesamtvolumen des Entladungswiderstandes 10a, 10b einnimmt, was wiederum zur Folge hat, daß der Temperaturanstieg im Entladungswiderstand bei Verwendung dieses Entladungswiderstandes zum Shunten und ParalleT-schalten der Motor-Feldspulen während des Anfahrens und Hochfahrens leicht auf einen geringern Wert gehalten werden kann.

Wenn im Vergleich mit Widerständen herkömmlicher Art die Wicklung 15 etwas größer ist, so ist die Verringerung im Raumanspruch des Isolationsmaterials so stark, daß das Gesamtvolumen des Entladungswiderstandes kleiner ist als das der herkömmlichen und konventionellen Widerstände. Was dies betrifft, so soll der scheibenartige Teil 13a des Gehäuses 12a in der Hauptsache die Herstellung und Fertigung erleichtern, (d.h. der Teil 13a dient im wesentlichen der Einkapselung durch Eingrießen von Kunstharz), weshalb die Dicke dieses Teiles 13a von der Konstruktion und Ausführung her relativ klein gehalten werden kann. Für den Teil 14a des Gehäuses 12a ist wegen der starken Zentrifugalkräfte, welche auf die Wicklung 15 bei der Drehbewegung einwirkung,jedoch eine gewisse Dicke oder Stärke erforderlich. Der

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relative dünne und scheibenartige Teil 13a fördert zudem auch noch die Wärmeableitung. Und dies ist insgesamt gesehen ein Beitrag für die Verringerung der Abmessungen des Entladungswiderstandes.

Auch das mit Fig. 5 dargestellte Gehäuse 12a hat einen Unifangsteil 14a und einen scheibenartigen Teil 13a, so wie dies auch zuvor beschrieben worden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes sind in die Außenflächen der Teile 13a und 14a jeweils die Rillen oder Furchen 13c und 14c eingearbeitet, die als Kühlrippen wirksam werden und damit die Wärmeableitung noch mehr verbessern.

Mit Fig. 6 und Fig. 7 dargestellt sind weitere Entladungswiderstände dieser Erfindung, bei denen die Wicklungsgruppen 15a und 15b jeweils in ein einzelnes Gehäuse 12d und 12e ·εingesetzt werden und eingesetzt sind. In dem mit Fig. 6 dargestellten Fall hat das Gehäuse 12d eine relativ tiefe Ausnehmung, in welche die Wicklungsgruppen 15a und 15b beide unter Zwischenschaltung einer Isolationsschicht 16 eingesetzt werden und eingesetzt sind. Das mit Fig. dargestellte Gehäuse 12e weist zwe.i Ausnehmunge auf, die jeweils in entgegengesetzte Richtungen offen sind. In diese Ausnehmungen werden die Wicklungsgruppen 15a und 15b jeweils eingesetzt.

Fig. 8 bis Fig. 12 zeigen weitere Ausführungen von Entladungswiderständen, die ein verbessertes Wärmeableitungsvermögen haben. In Fig. 8 bis Fig. 12 sind die Teile, welche den mit Fig. 1 wiedergegebenen Teilen gleich oder identisch sind, auch mit

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den allgemeinen Hinweiszahlen nach Fig. 1 gekennzeichnet. Aus Gründen der Einfachheit soll sich die nachstehend gegebene Erläuterung im wesentlichen mit der Verbesserung in der Wärmeableitung befassen .

Wie aus Fig. 8 und aus Fig. 9 zu erkennen ist, sind Ventilatorelemente 31 vorgesehen, die sich vom Mittelteil des Gehäuses 12a aus zwischen den Widerstandssystemen 10a und 10b radial nach außen erstrecken. Ein jedes der Ventilatorelemente oder der Ventilatorschaufeln 31 hat einen Basisteil 32 nahe dem Zentralteil des Gehäuses 12b, (dieser Basisteil hat die gleiche Breite wie der Abstand D zwischen den Widerstandssystemen) und einen Venti1atorschaufeltei1 33 geringerer Breite zwecks Beibehaltung der Isolation zwischen ihm un den Widerstandsgruppen 15a und 15b. Die Ventilatorelemente 31 sind mit den Bolzenschrauben 34 am Gehäuse 14b befestigt, die entsprechend der Darstellung im Ventilatorelement 31 versenkt angeordnet ist.

Wenn sich die Welle 11 dreht, also im Betriebszustand, verursacht das Ventilatorelement oder die

Ventilatorschaufel 31 einenradial nach außen gerichtete Luftströmung, und zwar in der mit Pfei.len gekennzeichneten Weise. Als Folge davon fließt außerhalb der Widerstandssysteme 10a und 10b, die Luft durch die Kanäle 35a und 35b in den ebenfalls mit Pfeilen gekennzeichneten Raum zwischen den Widerstandssystemen, wobei dadurch eine besssere Wärmeableitung erreicht werden kann. Das wiederum macht

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es möglich den Abstand D zwischen den Widerstandssysteinen zu verkürzen und dadurch den induktiven Widerstand des Entladungswiderstandes zu verringern

Bei den mit Fig. 11 und Fig. 12 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Ventilatorelemente oder die Venti1atoschaufeln 41, die im wesentlichen den Venti1atorelementen oder Ventilatorschaufeln 31 aus Fig. 8 gleichen, geändert und modifiziert. Das Ventilatorelement oder die Ventilatorschaufel 41 hat am freien Ende einen breiten Teil

42, der nur etwas schmaler ist als der Basisteil

43. Der Teil 44, der in der Breite kleiner ist, ist ringsum mit Isolationsmaterial 45 versehen, und zwar derart, daß nur ein geringer Freiraum zwischen dem Isolationsmaterial und den Wicklungsgruppen 15a und 15b gegeben ist. Die Breite des Ventilatorelementes ist mit Ausnahme des Basisteiles 43 nur geringfügig kleiner, so daß mit Ausname des Basisteiles enge Toleranzen in der Herstellung und Fertigung nicht erforderlich sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Isoliermaterial 45 nicht nur die Isolierung gegen Erdschluß zu gewährleisten, es hat vielmehr auch zu verhindern·, daß die Wicklungsgruppen 15a und 15b aus den Gehäusen herausrutschen .

Den Fachleuten sollte nun klar sein, daß, ohne vom Umgang und Geist der Erfindung abweichen zu müssen, vielerlei Modifikationen und Änderungen am Entladungswiderstand dieser Erfindung vorgenommen werden können. Aus diesem Grunde sollen auch die Modifikationen und Änderungen unter Patentschutz fallen soweit diese in den Bereich der dieser Patentbeschreibung beiliegenden Patentansprüche fallen.

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Claims

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tim Jt>f*tH+w*ifä &.t?JÜ 3009470 ²³·²·^l980

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, 72 Horikawacho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken (Japan)

Entladungswiderständ Patentansprüche :

Entladungswiderstand zum Aufbringen auf die Welle (H) einer dynamoelektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß zu diesem Entladungswiderstand die beiden streifenförmigen Widerstandselemente (I7a und I7b) gehören, welche jeweils als eine spiralförmige Flachwicklung derart konstruiert und ausgeführt sind, daß der in ihrem Mittelteil jeweils entstandene Hohlraum einen größeren effektiven Durchmesser hat als der Durchmesser der zuvor angeführten Welle; daß durch die Isolierung (I8a und I8b) die aufeinanderfolgenden Wicklungen der gewickelten Widerstandseleraente gegeneinander isoliert sind; daß die gewickelten und isolierten Widerstandselemente derart angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet sind, daß sich die an den jeweiligen Widerstandselementen entstehenden induktiven Blindwiderstände sich gegenseitig in wirksamer Weise aufheben;'daß schließlich auch noch eine Vorrichtung vorhanden ist, die die gewickelten und isolierten Widerstandselemente in vorgegebenen Positionen nahezu konzentrisch zur bereites genannten Welle hält.

2. Entladungswiderstand nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet,

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daß zu der bereits angesprochenen Haltevorrichtung die beiden, scheiben ar ti ge η Gehäuse (12a und 12b) gehören, die derart konstruiert und ausgelegt sind, daß sie in koaxialer Weise nebeneinander auf die Welle aufgebracht werden können; daß schließlich ein jedes Gehäuse auch noch mit einer ringförmigen oder kreisförmigen Ausnehmung versehen ist, die zum Aufnehmen von jeweils einem der gewickelten und isolierten Widerstandselemente und damit auch zum Halten dieses Widerstandselementes bestimmt ist.

Entladungswiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bereits angeführte Haltevorrichtung nur ein scheibenartiges Gehäuse (12e) aufweist, daß zum Aufbringen auf die Welle bestimmt ist; in das eine ringförmige oder kreisförmige Ausnehmung für das Aufnehmen der bereits angesprochenen Widerstandselemente eingearbeitet ist, und zwar zum Aufnehmen der Widerstandselemente in einer Anordnung nebeneinander.

Entladungswiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.β die bereits genannte Haltevorrichtung ein einz^enes scheibenartiges Gehäuse zum Aufbringen auf die Welle aufweist; daß darin zwei ringförmige oder kreisförmige Ausnehmungen nahe einer scheibenförmigen Trennwandung eingearbeitet sind, die jeweils eines der zuvor erwähnten gewickelten und' isolierten Wider-

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Standselemente aufzunehmen haben.

Entladungswiderstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bereits erwähnten Gehäuse die Luftkanäle (35a und 35b) aufweisen, die längs der bereits genannten Welle angeordnet sind, damit von den einander entgegengesetzten Seiten der Gehäuse und durch einen Luftspalt zwischen diediesen Gehäuse ein Luftstrom fließen kann und Luft zugeführt werden kann.

Entladungswiderstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu der genannten Welle Luftdurchlässe, welche längs dieser Welle angeordnet sind, gehören, damit die Luft von den einander gegenüberliegenden Seiten der Gehäuse aus zu dem Luftspalt und durch den Luftspalt, der zwischen den Gehäusen angeordnet ist, fließen und strömen kann.

Entladungswiderstand nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm weiterhin auch noch eine Ventilatorvorrichtung (31) gehört, die zwischen den angeführten Gehäuse derart angeordnet und montiert ist, daß sie einen radial nach außen ,gerichtete Lufströmung dur.ch den vorerwähnten Luftspalt herbeiführen.

Entladungswiderstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, zur Ventilatorvorrichtung mehrere Schaufelelemente gehören, die sich vom Mittelpunkt

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aus radial nach außen erstrecken.

9. Entladungswiderstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilatorschaufeln an den Stellen, die den gewickelten und isolierten Widerstandselementen gegenüberl iegen, mit einer Isolierung versehen sind.

10. Entladungswiderstand

nach Anspruch 2, δ oder 6,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung des Wärmeüberganges in die Außenflächen der bereits angeführten Gehäuse Furchen oder Rillen eingearbeitet sind.

11. Entladungswiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isol ierungsvorrichtung aus einer Isolierungsschicht besteht, die die streifenförmigen Widerstandselemente umschließt.

12. Entladungswiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Isoliervorrichtung aus einer strei· fenartig angelegten Isolierungsschicht zusammen· setzt, die im wesentlichen die gleiche Breite wie die streifenförmigen Widerstandselernte hat und die als Schi'chtkosntruktion zwischen den aufeinanderfolgenden streifenförmigen Widerstandselementen angeordnet ist.

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