DE3305511A1 - Salient pole of an electrical machine - Google Patents

Salient pole of an electrical machine

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Abstract

A salient pole, carrying the energising winding (4), of an electrical machine has a solid pole core (3) and a laminated pole shoe (2). The latter is attached to the pole core (3) via axial attachment means (7), in particular adjusting springs, which are arranged in the lateral boundary surfaces (6) above the energising winding (4). Provided on each side of the pole shoe laminates (1) is a radially inwardly extending attachment (10) whose outer side surface (11) rests against a radially directed surface (12) of the pole core. The groove (9), which is located in the pole core (3), for holding the axial attachment means (7) also runs over the end surface (13). An attachment (15) of an end plate (14) engages into it there, which end plate is connected via further attachment means (17) to the end (13) of the pole core (3) and rests on the surface of the end part of the energising winding (4). The resultant centrifugal forces are thus in each case transmitted as compression stresses to the pole core (3). <IMAGE>

Description

Schenkelpol einer elektrischen MaschineSalient pole of an electrical machine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schenkelpol einer elektrischen Maschine mit lamelliertem Polschuh und massive Polkern, der die Erregerwicklung trägt, bei dem der lamellierte Polschuh seitlich den massiven Polkern teilweise umfaßt und mit diesem über in den seitlichen Beqrenzungsflächen oberhalb der Erregerwicklung angeordnete, in axialer Richtung verlaufende Befestigungsmittel verbunden ist, die zum Teil in einer Nut im Polschuh und zum Teil in einer Nut im Polkern liegen.The invention relates to a salient pole of an electrical Machine with laminated pole piece and massive pole core, which the excitation winding in which the lamellated pole piece partially bears the solid pole core on the side includes and with this over in the lateral delimitation areas above the excitation winding arranged, extending in the axial direction fastening means is connected, the partly in a groove in the pole piece and partly in a groove in the pole core.

Ein derartiger Schenkelpol ist aus der DE-OS 14 88 665 (Fig. 9) bekannt. Als axial verlaufende Befestigungsmittel sind bei dem bekannten Schenkelpol Rundbolzen verwendet, die in einer Durchgangsbohrung angeordnet sind, die zur Hälfte im massiven Polkern und zur Hälfte im lamellierten Polschuh verläuft. Da während des Betriebes der elektrischen Maschine der lamellierte Polschuh sowohl seine Fliehkraftbeanspruchungen als auch die der Erregerwicklung aufnehmen muß, ergibt sich im engsten Querschnitt der Polschuhlamelle eine verhältnismäßig hohe Bieqebeanspruchung, zumal der runde Querschnitt der Befestigungsmittel einem Hochbiegen der über die Erregerwicklung hinausragenden Teile der Polschuhlamelle keinen Widerstand entgegensetzt.Such a salient pole is known from DE-OS 14 88 665 (Fig. 9). In the known salient pole, round bolts are used as axially extending fastening means used, which are arranged in a through hole, half of which is in the massive Pole core and half in the laminated pole shoe. Since during operation of the electrical machine, the laminated pole piece and its centrifugal forces as well as that of the field winding must take up, results in the narrowest cross-section the pole shoe lamella a relatively high bending stress, especially the round one Cross-section of the fastening means bending up over the field winding protruding parts of the pole shoe lamella do not offer any resistance.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Befestigung eines lamellierten Polschuhs am massiven Polkern und die Festlegung der Erregerwicklung so zu verbessern, daß die Beanspruchung der Polschuhlamellen durch die Fliehkraft herabgesetzt wird.The invention has for its object the attachment of a laminated To improve pole shoe on the solid pole core and the definition of the excitation winding, that the stress on the pole shoe lamellas is reduced by the centrifugal force.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Schenkelpol der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung auf jeder Seite der Polschuhlamellen ein sich radial nach innen erstreckender Ansatz vorgesehen, dessen äußere Seitenfläche an einer radial gerichteten Fläche des Polkerns anliegt. Durch diesen Ansatz wird eine seitlich außenliegende zusätzliche tangentiale Anlage der Polschuhlamellen am massiven Polkern geschaffen, welche das aus den Fliehkräften resultierende Drehmoment als Druckbeanspruchung aufnimmt, so daß der benachbart zum überragenden seitlichen Teil der Polschuhlamelle liegende engste Querschnitt von Biegebeanspruchungen entlastet ist.To solve this problem, the one described at the outset is used in the case of a salient pole Kind according to the invention on each side of the pole piece slats a radially provided inwardly extending approach, the outer side surface of a radially directed surface of the pole core rests. This approach makes one sideways external additional tangential contact of the pole piece lamellas on the solid pole core created, which the torque resulting from the centrifugal forces as compressive stress receives, so that the adjacent to the protruding lateral part of the pole piece lying narrowest cross-section is relieved of bending stresses.

Es ist vorteilhaft, als Befestigungsmittel eine rechteckige Paßfeder zu verwenden. Dadurch werden auch die sich aus dem Preßdruck der Erregerwicklung ergebenden Kräfte einschließlich aller Fliehkräfte über eine senkrecht zur Kraftrichtung verlaufende Fläche aufgenommen, so daß eine Druckbeanspruchung entsteht.It is advantageous to use a rectangular key as the fastening means to use. This also results from the pressure exerted by the excitation winding resulting forces including all centrifugal forces over a perpendicular to the direction of force running surface added, so that a compressive stress arises.

Gemäß der weiteren Erfindung ist der Schenkelpol so ausgebildet, daß die Nut im Polkern für die Aufnahme der axial verlaufenden Befestigungsmittel auch über die Stirn flächen verläuft und daß dort in die Nut ein Ansatz einer Endplatte eingreift, die über weitere Befestigungsmittel mit der Stirnseite des Polkerns verbunden ist, den lamellierten Polschuh axial zusammenpreßt und auf der Oberfläche des stirnseitigen Teiles der Erregerwicklung anliegt. Die somit über alle Außenflächen des massiven Polkerns umlaufende Nut, die einfach herzustellen ist, dient an den Stirnseiten des Schenkelpols zur Verankerung einer Endplatte. Diese preßt durch ihre Befestigung am Polkern de lamellierten Polschuh in axialer Richtung zusammen. Außerdem nimmt sie die von dem stirnseitigen Teil der Erregerwicklung ausgeübten FliehKräfte direkt auf und überträgt sie auf den massiven Polkern.According to the further invention, the salient pole is designed so that also the groove in the pole core for receiving the axially extending fastening means runs over the forehead surfaces and that there in the groove an approach of an end plate engages, which is connected to the end face of the pole core via further fastening means is, axially compresses the laminated pole piece and on the surface of the end face Part of the excitation winding is applied. The thus over all outer surfaces of the massive Pole core circumferential groove, which is easy to manufacture, is used on the end faces of the salient pole for anchoring an end plate. This presses through its attachment on the pole core de lamellated pole piece in the axial direction together. Also takes the centrifugal forces exerted by the front part of the excitation winding directly and transfers it to the massive pole core.

Es ist zweckmäßig, daß die Endplatte seitlich jeweils über die Stirnfläche der axial verlaufenden Befestigungsmittel ragt. Dadurch werden diese in axialer Richtung eindeutig festgelegt und können während des Betriebes der elektrischen Maschine nicht herauswandern.It is useful that the end plate laterally over the end face the axially extending fastening means protrudes. This will make them more axial Direction clearly defined and can be used during the operation of the electrical Do not wander out of the machine.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand der in den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung dargestelten Ausführungsbei spiele näher erläutert. Das erste Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 teilweise als Ansicht der Stirnfläche des Schenkelpols, teilweise als Radialschnitt dargestellt, während Fig. 2 teilweise eine Seitenansicht, teilweise einen Längsschnitt durch den Schenkelpol zeigt. Das zweite Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 teilweise als Radialschnitt des Schenkelpols, teilweise als Ansicht der Stirnseite dargestellt; Fig. 4 zeigt einen Teil eines Längsschnittes durch eines der axialen Befestigungsmittel und Fig. 5 eine Aufsicht, die teilweise bis zur Mitte des axialen Befestigungsmittels geschnitten ist.In the following the invention is still based on the in FIGS. 1 to 5 the drawing illustrated Ausführungsbei games explained in more detail. The first embodiment is in Fig. 1 partially as a view of the end face of the salient pole, partially shown as a radial section, while FIG. 2 is partially a side view, partially shows a longitudinal section through the salient pole. The second embodiment is in Fig. 3 partly as a radial section of the salient pole, partly as a view of the Front side shown; Fig. 4 shows part of a longitudinal section through one of the axial fastening means and FIG. 5 is a plan view, partly up to the middle of the axial fastener is cut.

Die Fig. 1 und 2 zeigen als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Schenkelpol einer elektrischen Maschine, der aus dem aus Polschuhlamellen 1 zusammengesetzten lamellierten Polschuh 2 und dem massiven Polkern 3 besteht und die Erregerwicklung 4 trägt. Die lamellierte Ausbildung des Polschuhs 2 hat den Vorteil, daß die elektrischen Verluste im Polschuh herabgesetzt sind und daß die Aussparungen zur Aufnahme der Dämpferwicklungsstäbe 5 in einfachster Weise durch Stanzen hergestellt werden können. Seitlich wird der massive Polkern 3 von den Polschuhlamellen 1 teilweise umfaßt und ist mit diesem über in den seitlichen Begrenzungsflächen 6 oberhalb der Erregerwicklung 4 angeordnete, in axialer Richtung verlaufende Befestigungsmittel 7 in Form rechteckiger Paßfedern verbunden. Jede rechteckige Paßf.eder 7 lieg zum Teil in einer entsprechenden rechteckigen Nut 8 im Polschuh 2 und zum Teil in einer rechteckigen Nut 9 im Polkern 3.1 and 2 show the first embodiment of the invention a salient pole of an electrical machine that consists of pole piece lamellas 1 composite laminated pole piece 2 and the solid pole core 3 consists and the excitation winding 4 carries. The laminated formation of the pole piece 2 has the Advantage that the electrical losses in the pole piece are reduced and that the Recesses for receiving the damper winding bars 5 in the simplest possible way Stamping can be made. The massive pole core 3 is laterally joined by the pole shoe lamellae 1 partially includes and is with this over in the lateral boundary surfaces 6 arranged above the excitation winding 4, extending in the axial direction fastening means 7 connected in the form of rectangular parallel keys. Each rectangular Passf.eder 7 is to Part in a corresponding rectangular groove 8 in the pole piece 2 and partly in a rectangular slot 9 in the pole core 3.

Die während des Betriebes der elektrischen Maschine am Schenkelpol auftretenden Fliehkraftbeanspruchungen werden in radialer Richtung durch eine Druckbeanspruchung dieser rechteckigen Paßfeder 7 aufgenommen.The during operation of the electrical machine at the salient pole Occurring centrifugal forces are in the radial direction by a compressive stress this rectangular key 7 was added.

Außerdem ist die Polschuhlamelle 1 auf jeder Seite mit einem sich radial nach innen erstreckenden Ansatz 10 versehen, dessen äußere Seitenfläche 11 an einer radial gerichteten Fläche 12 des Polkerns 3 anliegt. Diese Fläche 12 nimmt die tangentialen Kräfte des sich aus den Fliehkraftbeanspruchungen ergebenden, auf den seitlich über den Polkern 3 hinausragenden Teil der Polschuhlamellen 1 einwirkenden Drehmomentes auf, das sonst zu einer Biegebeanspruchung des engsten Querquerschnittes der Polschuhlamelle 1 führen würde. Da auch diese tangential gerichteten Kräfte sich in einer reinen Druckbeanspruchung des massiven Polkerns 3 auswirken, ist auf günstige Weise eine Entlastung der Polschuhlamellen 1 gegeben.In addition, the pole shoe lamella 1 is on each side with a itself provided radially inwardly extending projection 10, the outer side surface 11 rests against a radially directed surface 12 of the pole core 3. This area 12 takes the tangential forces of the resulting from the centrifugal forces the part of the pole shoe lamellas 1 protruding laterally beyond the pole core 3 Torque that would otherwise result in bending stress on the narrowest cross-section the pole shoe lamella 1 would lead. Because also these tangentially directed forces act in a pure compressive stress of the massive pole core 3 is on a favorable way given a relief of the pole shoe lamellas 1.

Die Nut 9 im massiven Polkern 3, die oberhalb der Erregerwicklung 4 liegt, verläuft nicht nur über dessen Seitenflächen, wo sie zur Aufnahme der rechteckigen Paßfedern 7 dient, sondern auch über seine Stirnflächen 13.The groove 9 in the solid pole core 3, which is above the field winding 4 is located, not only runs over its side surfaces, where they are used to accommodate the rectangular Feather key 7 is used, but also via its end faces 13.

Dort dient sie zur Verankerung einer Endplatte 14, die mit einem Ansatz 15 in die Nut 9 hineinragt. Die Endplatte 14 liegt außerdem auf der durch die oberhalb der Erregerwicklung 4 befindliche Isolierung 16 gegebenen Oberfläche des stirnseitigen Teils der Erregerwicklung 4 an. Zur Befestigung der Endplatte 14 am massiven Polkern 3 dienen weitere Befestigungsmittel 17 in Form einer Inbusschraube 17, die in ein Gewindeloch 18 im massiven Polkern 3 eingeschraubt wird. Der Kopf 19 der Inbusschraube 17 liegt in einer Aussparung 20 der Endplatte 14. Die Verwendung einer Inbusschraube hat den Vorteil, daß für das Ansetzen des Schlüssels kein zusätzlicher Raum benötigt wird. Die Endplatte 14 nimmt somit auf der Stirnseite die Fliehkräfte des stirnseitigen Teils der Erregerwicklung 4 auf und überträgt sie direkt auf den massiven Polkern 3.There it serves to anchor an end plate 14, which has a shoulder 15 protrudes into the groove 9. The end plate 14 also rests on the through the above the exciter winding 4 located insulation 16 given surface of the end face Part of the excitation winding 4. For fastening the end plate 14 to the solid pole core 3 are used further fastening means 17 in the form of an Allen screw 17, which is in a Threaded hole 18 is screwed into the solid pole core 3. The head 19 of the Allen screw 17 lies in a recess 20 of the end plate 14. The use of an Allen screw has the advantage that no additional space is required for attaching the key will. The end plate 14 takes thus the centrifugal forces on the face of the front part of the field winding 4 and transfers it directly to the massive pole core 3.

Diese besondere Gestaltung des Schenkelpols hat den Vorteil, daß sowohl der massive Polkern als auch die Erregerwicklung 4 in einfachster Weise getrennt gefertigt werden können. Die Erregerwicklung 4 wird nach der Befestigung des massiven Polkerns 3 am Läuferkörper auf diesen aufgebracht und danach wird mit Hilfe der Paßfedern 7 die Befestigung des lamellierten Polschuhs 2 vorgenommen. Da die Paßfeder 7 von einer rechteckigen Nut 8 in den Polschuhlamellen 1 aufgenommen wird, lassen sich außerdem die Herstellungstoleranzen so eng bemessen, daß zwischen dem lamellierten Polschuh 2 und der Oberfläche 21 des massiven Polkerns 3 praktisch kein Luftspalt entsteht.This particular design of the salient pole has the advantage that both the massive pole core and the excitation winding 4 separated in the simplest possible way can be manufactured. The excitation winding 4 is after the attachment of the massive Pole core 3 is applied to the rotor body on this and then with the help of Feather keys 7 made the attachment of the laminated pole piece 2. Because the key 7 is received by a rectangular groove 8 in the pole piece lamellas 1, let In addition, the manufacturing tolerances are so tight that between the laminated Pole shoe 2 and the surface 21 of the solid pole core 3 practically no air gap arises.

Bei dem in den Fig. 3 bis 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen beibehalten.In the second embodiment shown in FIGS According to the invention, the same reference numerals have been retained for the same parts.

Die Befestigung der Polschuhlamellen 1 am massiven Polkern 3 erfolgt wiederum mit axial verlaufenden rechteckigen Paßfedern 7, die teilweise in Nuten 9 im Polkern 3 und teilweise in Nuten 8 im Polschuh 2 liegen, wobei die Nuten 8, 9 abgerundet ausgebildet sind. Die während des Betriebes der elektrischen Maschine auftretenden Fliehkräfte werden zum einen von den Paßfedern 7 als Druckbeanspruchung aufgenommen und das aus ihnen resultierende Drehmoment wird außerdem über den radial nach innen gerichteten Ansatz 10 der Polschuhlamellen 1 auf die radial gerichtete Fläche 12 des Polkerns 3 übertragen, was ebenfalls eine Druckbeanspruchung ergibt.The attachment of the pole shoe lamellas 1 to the solid pole core 3 takes place again with axially extending rectangular parallel keys 7, which are partially in grooves 9 in the pole core 3 and partially in slots 8 in the pole shoe 2, the slots 8, 9 are rounded. During the operation of the electrical machine Occurring centrifugal forces are on the one hand of the parallel keys 7 as compressive stress recorded and the resulting torque is also over the radial inwardly directed approach 10 of the pole shoe lamellas 1 on the radially directed Transfer area 12 of the pole core 3, which also results in a compressive stress.

Die Fliehkräfte der stirnseitigen Teile der Erregerwicklung 4 werden von der dort angebrachten Endplatte 14 aufgenommen. Diese ist seitlich mit einem Absatz 22 versehen, mit dem sie über die Paßfedern 7 seitlich hinausragt, derart, daß die Stirnflächen 23 der Paßfedern 7 in die Endplatte 14 hineinragen. Dadurch ist gewährleistet, daß die Paßfedern 7 während des Betriebes und der Montage der elektrischen Maschine ihre axiale Lage nicht soweit verändern können, daß die letzte Pollamelle 1 freigegeben wird.The centrifugal forces of the end-face parts of the excitation winding 4 are added by the end plate 14 attached there. This is on the side with a Section 22 provided with which it protrudes laterally over the parallel keys 7, in such a way that the end faces 23 of the parallel keys 7 protrude into the end plate 14. This ensures that the parallel keys 7 during operation and assembly the electrical machine can not change its axial position to such an extent that the last pole lamella 1 is released.

Der massive Polkern 3 ist aus mehreren, in axialer Richtung hintereinanderliegend angeordneten massiven Platten 24 aufgebaut. Jede Platte 24 ist scheibenförmig so gestaltet, daß sie den Jochteil gemeinsam mit sämtlichen Polkernen 3 aller Schenkelpole des Läufers aufweist. Zur Verbesserung der Kühlung sind zwischen den einzelnen Platten 24 radiale Kühlschlitze 25 vorgesehen, die sich im Polschuh 2 fortsetzen. Sie enthalten geeignete Abstandshalter. Außerdem sind die axial verlaufenden Paßfedern 7 im Bereich der Kühlschlitze 25 von Distanzstücken 26 umqeben, damit die axiale Verspannung der Polschuhlamellen 1 durch die Endplatten 14 aufrechterhalten bleibt.The solid pole core 3 consists of several, one behind the other in the axial direction arranged massive plates 24 constructed. Each plate 24 is disk-shaped so designed so that they share the yoke part with all pole cores 3 of all salient poles of the runner. To improve the cooling are between the individual plates 24 radial cooling slots 25 are provided, which continue in the pole piece 2. They contain suitable spacers. In addition, the axially extending parallel keys 7 are in the area the cooling slots 25 surrounded by spacers 26 so that the axial bracing of the pole shoe lamellas 1 is maintained by the end plates 14.

6 Patentansprüche 5 Figuren - Leerseite -6 claims 5 figures - blank page -

Claims (6)

Patentansprüche Schenkelpol einer elektrischen Maschine mit lamelliertem Polschuh und massivem Polkern, der die Erregerwicklung trägt, bei dem der lamellierte Polschuh seitlich den massiven Pol kern teilweise umfaßt und mit diesem über in den seitlichen Begrenzungsflächen oberhalb der Erregerwicklung angeordnete, in axialer Richtung verlaufende Befestigungsmittel verbunden ist, die zum Teil in einer Nut im Polschuh und zum Teil in einer Nut im Polkern liegen, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Polschuhlamellen (1) ein sich radial nach innen erstreckender Ansatz (10) vorgesehen ist, dessen äußere Seitenfläche (11) an einer radial gerichteten Fläche (12) des Polkerns (3) anliegt. Claims salient pole of an electrical machine with laminated Pole shoe and solid pole core that carries the excitation winding, of which the laminated one Pole shoe laterally the massive pole core partially surrounds and with this over in the lateral boundary surfaces above the excitation winding, in an axial direction Directional fastening means is connected, some of which is in a groove lie in the pole piece and partly in a groove in the pole core, characterized in that that on each side of the pole shoe lamellas (1) a radially inwardly extending one Approach (10) is provided, the outer side surface (11) of which on a radially directed Surface (12) of the pole core (3) rests. 2. Schenkelpol nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Befestigungsmittel (7) eine rechteckige Paßfeder dient. 2. salient pole according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that a rectangular feather key is used as the fastening means (7). 3. Schenkelpol, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Nut (9) im Polkern (3) für die Aufnahme der Befestigungsmittel (7) auch über die Stirnflächen (13) verläuft .und daß dort in die Nut (9) ein Ansatz (15) einer Endplatte (14) eingreift, die über weitere Befestigungsmittel (17) mit der Stirnseite (13) des Polkernes (3) verbunden ist, den lamellierten Polschuh (2) axial zusammenpreßt und auf der Oberfläche des stirnseitigen Teiles der Erregerwicklung (4) anliegt. 3. salient pole, in particular according to claim 1 or 2, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the groove (9) in the pole core (3) for the recording the fastening means (7) also extends over the end faces (13) .and that there in the groove (9) a projection (15) of an end plate (14) engages, which has more Fastening means (17) is connected to the end face (13) of the pole core (3), the laminated pole piece (2) axially compresses and on the surface of the end face Part of the excitation winding (4) is applied. 4. Schenkelpol nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Endplatte (14) über die Stirnfläche der axial verlaufenden Befestigungsmittel (7) ragt. 4. salient pole according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the end plate (14) over the end face of the axially extending fastening means (7) protrudes. 5. Schenkelpol nach Anspruch 1 oder 3, d a d u 1- c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der massive Polkern (3) aus Platten (24) zusammengesetzt ist.5. salient pole according to claim 1 or 3, d a d u 1- c h g e k e n n z e i c h n e t that the massive pole core (3) is composed of plates (24). 6. Schenkelpol nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t , daß zwischen den Platten (24) radiale Kühlschlitze (25) vorgesehen sind und daß die axial verlaufenden Befestigungsmittel (7) des lamellierten Polchuhs (2) im Bereich dieser Kühlschlitze (25) von Distanzstücken (26) umgeben sind.6. salient pole according to claim 5, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that radial cooling slots (25) are provided between the plates (24) and that the axially extending fastening means (7) of the laminated pole piece (2) are surrounded by spacers (26) in the area of these cooling slots (25).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1601082A2 (en) * 2004-05-26 2005-11-30 General Electric Company Apparatus and methods for anchoring a modular winding to a rotor in an electrical machine

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