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Induktor für Wechselstrommaschinen mit einer konzentrischen, von Blechbündeln
umlagerten Ringspule für jede Phase. Bekannt sind Induktoren für Wechselstrommaschinen
mit zur Achse der Maschine konzentrischer Ringspule für jede Phase und diese umgebenden
Blechbündeln, welche die zur Maschinenachse konzentrische Wechselpolfläche bilden.
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Gegenüber diesen bekannten Induktoren mit einseitigem Kraftlinienverlauf
werden nach der Erfindung wesentliche Materialersparnisse und eine Verringerung
der Maschinenabmessungen dadurch erzielt, daß den von einem Pol des Induktors ausgehenden
Kraftlinien zwei symmetrisch zu der durch die Polmitte gelegten Radialebene verlaufende
Wege durch den Anker geboten sind. Zu diesem Zweck sind die Magnetbündel jeder Ringspule
zur Hälfte nach der einen und zur Hälfte nach der anderen Seite der Polmitten vom
Umfang aus betrachtet abgebogen. Die aus den Polköpfen der Blechbündel durch den
Luftspalt in den Anker übertretenden Kraftlinien können sich somit in zwei symmetrische
Hälften verzweigen, die den Anker in einander entgegengesetzten Richtungen längs
des Umfanges über je eine Polteilung durchströmen und dann, den Luftspalt erneut
durchsetzend, zu den Polköpfen entgegengesetzten Vorzeichens zurückkehren und über
die Blechbündel den magnetischen Kreis schließen. Damit wird der Anker längs des
ganzen Umfanges magnetisch durchsetzt, jedoch nur mit einem Kraftlinienfluß von
der halben Polstärke. Dagegen ist bei den bisher vorgeschlagenen Anordnungen mit
einseitiger Durchsetzung des Ankereisens vom einen Pol zum nächstfolgenden Pol entgegengesetzter
Polarität desselben Magnetsatzes der Anker jeweils nur über jede zweite Polteilung
von Kraftlinien durchströmt, dann aber mit einem Kraftfluß gleich der vollen Polstärke.
Ein und dieselbe Ringspule wird also jeweils nur zur Magnetisierung der halben Zahl
der Polteilungen, also des halben Ankerumfanges ausgenutzt, und infolgedessen ist
nur die Hälfte der Ankerleiter wirksam. Es ergibt sich also bei der symmetrischen
Verzweigung der Kraftlinien jeden Poles einer Ringspule eine viel vollkommenere
Materialausnutzung im Anker sowohl in bezug auf das Eisen wie auch die Ankerleiter
als bei der obenerwähnten einseitigen Kraftlinienführung.
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Bei mehrphasiger Ausführung werden die Blechbündel der Ringspulen
derart zueinander angeordnet, daß die Polköpfe der Blechbündel einer Ringspule jeweils
zwischen die Köpfe der Blechbündel der anderen Ringspule oder Ringspulen zu liegen
kommen.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsformen eines Induktors gemäß der
Erfindung dargestellt.
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Abb. i ist ein Achsialschnitt durch einen Asynchronmotor mit Kurzschlußanker
in zweiphasiger Ausführung.
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Abb. ia ist eine Ansicht eines Zwischen-Stückes.
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Abb. 2 ist eine Draufsicht auf den Induktor des Motors nach Abt. i,
unter Weglassung gewisser Teile.
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Abb. 3 ist ein Achsialschnitt durch eine Ausführungsform eines Asynchronmotors
für Dreiphasenstrom.
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Abb, q. ist eine Abwicklung der Wechselpolfläche vom Induktor des
Motors nach Abb. 3.
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Abb. 5 bis 8 sind Einzelheiten der in Abb. i bis q. dargestellten
Ausführungsbeispiele. Abb. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Blechbündelanordnung
für ein- und zweiphasige und Abb. io für dreiphasige Induktoren.
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Bei dem Asynchronmotor nach Abb. i und :2 ist der Induktor i innen
und der Anker 2 außen angeordnet. Das Gehäuse 3 ist zweiteilig ausgebildet. Der
Kurzschlußanker 2 sitzt ah einem glockenförmig ausgeführten Teil q., der mit der
Welle 5 starr verbunden ist.
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Der als Ständer i ausgebildete Induktor besteht in der Hauptsache
aus zwei konzentrischen Ringspulen 6, die von Blechbündeln 7, 8 umhüllt werden.
jede Ringspule 6 besteht aus einem Spulengehäuse 9 aus Isolierstoff von genügender
mechanischer Festigkeit, in welchem die Drähte für die erforderliche Amperewindungszahl
aufgewickelt sind. Die Blechbündel 7 und 8 sind aus einer Anzahl der in Abb. 5 und
6 dargestellten Elemente zusaminngesetzt,
wobei Abb. 6 die Fläche
und Abb. 5 eine Ansicht von der Kante eines Elementes von vorne oder hinten zeigt.
Jedes Blechelement ist aus einem Stück hergestellt und besteht aus einem Innenteil
io und zwei Schenkeln, wovon der eine (i I) kürzer ist als der andere (12). Der
längere Schenkel 12 ist mit einem den Schenkel i i überragenden Teil 13 versehen,
und sowohl dieser Teil 13 wie der Schenkel r i sind mit Vorsprüngen 14, 15 ausgestattet,
durch deren sich verjüngende Form die Überdeckung der Köpfe der Blechbündel verschiedener
Phasen, wie aus Abb. i ersichtlich, verringert und somit die Streuung auf ein Mindestmaß
herabgesetzt wird. Der freie Raum 16 in der Mitte bleibt für die Spule. An den Stirnseiten
befinden sich Ausnehmungen 17. Der Schenkel 12 wird nun entweder nach links oder
nach rechts längs den in Abb. 6 gezeigten gestrichelten Linien gebogen, so daß die
Form nach Abb. 5 oder ihr Spiegelbild entsteht. Je nach der gewünschten Polzahl
wird der Schenkel 12. kürzer oder länger ausgeführt und um einen kleineren oder
größeren Winkel gegen den Schenkel ii ausgebogen. In der gezeigten Ausführungsform
ist der Motor achtpolig. Durch Zusammensetzung gleicher Blechelemente, die isoliert
sein können, entstehen die erforderlichen Blechbündel 7 bzw. 8, die nun symmetrisch
auf den Ringspulen 6 angeordnet werden. Auf jeder Ringspule 6 sind je zwei Blechbündel
? und zwei Blechbündel 8 nebeneinander angeordnet, deren Enden die Elemente der
einer Phase und zwei Polteilungen entsprechendenWechselpolfläche bilden; in dem
gezeichneten Fall eines achtpoligen Induktors werden also im ganzen auf jeder Ringspule
acht Blechbündel 7 und acht Blechbündel 8 angebracht.
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In dem Gehäuse 3 (Abb. i) ist konzentrisch zur Welle 5 eine Scheibe
i8 mit den Ausnehmungen 17 der Blechelemente entsprechenden ringförmigen Erhöhungen
i9 angebracht, die mit einem zylindrischen, ebenfalls der Welle 5 konzentrischen
Teil 2o versehen ist. Dieser trägt an zwei Stellen, wie aus Abb. i ersichtlich ist,
Außengewinde mit Muttern 21 und 22. 23 und 24 sind zwei Ringscheiben; die letztere
ist mit einem zylindrischen Ansatz 25 auf den Teil 2o aufgeschoben. 26 ist eine
auf den Ansatz 25 passende Ringscheibe. Die Scheiben 23; 24 und 26 weisen ebenfalls
den Ausnehmungen 17 entsprechende ringförmige Erhöhungen i9 auf. Der Ansatz 25 trägt
ebenso wie Teil 2o Außengewinde und eine dazu passende Mutter 27.
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Eine Ringspule 6 mit den daran befindlichen Blechbündeln 7 und 8 wird
nun in die in Abb. i links gezeigte Lage gebracht und mit Hilfe der Scheibe 23 und
des Ringes 21 fest gegen die Scheibe i8 gepreßt: Nachdem die Scheibe 24 mit dem
zylindrischen. Teil 25 auf dem zylindrischen Teil 2o aufgesetzt worden ist, wird
die zweite Ringspule 6 mit den daran befindlichen Blechbündeln entgegengesetzt aufgesetzt,
und zwar so, daß die Köpfe 14 und 15 ihrer Blechbündel zwischen die Köpfe der Blechbündel
der ersten Ringspule zu liegen kommen. Hierdurch wird in der Mitte der Blechbündel
an der Strecke von a bis b doppelt so viel Blech vorhanden sein als
auf dem übrigen Umfang, und diese Strecke c-b bildet den dem Läufer 2 gegenüberliegenden
Induktor und somit die Breite der Wechselpolfläche. Mittels der Scheibe
26 und des Ringes 27 wird dann die zweite Ringspüle 6 mit ihren Blechbündeln
fest an die Scheibe 24 angepreßt und schließlich mittels des Ringes 22 die ganze
Anordnung gesichert. Durch Anbringung von Zwischenstücken 28 (Abb: ia) aus unmagnetischem
Stoff in den Zwischenräumen zwischen den aufeinanderfolgenden Köpfen 14 und 15 der
Blechbündel werden diese in ihrer richtigen Lage gehalten. , An dem Umfang des Induktors,
dessen Ringspulen je an eine Phase eines Zweiphasensystems angeschlossen sind; entstehen
somit Wechselfelder und findet eine Untermischung der Wechselfelder der beiden Phasen
statt. Die einzelnen Wechselfelder der beiden Phasen sind genau um eine. halbe Polteilung
gegeneinander räumlich verschoben, so daß ein resultierendes Zweiphasendrehfeld
entsteht.
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Anstatt wie bei der Ausführungsform nach Abb. i den Induktor als Ständer
auszuführen, kann er auch durch Anbringung der Scheibe 18 auf der Welle 5 als Läufer
ausgebildet und der vorher als Läufer ausgebildete Anker 2 nicht auf der Welle 5,
sondern stillstehend angeordnet werden. In diesem Falle wird die Stromzuleitung
zu den Ringspulen durch Schleifringe vermittelt.
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Abb. 3 zeigt den Induktor eines Dreiphasenasynchronmotors. Hierbei
kommen drei Ringspulen 6 zur Verwendung. Die hierfür notwendigen Blechelemente sind
in Abb.7 und 8 dargestellt, und zwar stellt Abb. 7 die Blechelemente der mittleren
Ringspule und Abb. 8 die der beiden äußeren Ringspulen dar. Die seitlichen Abbiegungen
werden ähnlich wie in; Abb. 5 ausgeführt.
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Die Abb. 4 zeigt eine Abwicklung der durch die Köpfe der Blechbündel
gebildeten Wechselpolfläche eines Dreiphaseninduktors. Die dick und ganz ausgezogenen
Linien stellen die Bündel der einen äußeren Phase, die dick gestrichelten ausgezogenen
die der anderen äußeren Phase und die dünnen Linien die Bündel der dritten inneren
Phase dar. Es geht daraus hervor, daß die die Wechselpolfläche bildenden Köpfe der
Blechbündel an dem Umfange symmetrisch verteilt sind, so
@daß die
Köpfe der Blechbündel einer Ringspule jeweils zwischen die Köpfe der Blechbündel
der beiden anderen Ringspulen zu liegen kommen. Die Befestigung der Spulen samt
Blechbündel ist ebenso wie bei der Zweiphasenanordnung (vgl. die Abb. 3). Zur Sicherung
der konzentrischen Lage der Köpfe können auch unmagnetische Bandagen 29 außerhalb
der Strecke a-b auf dem Induktor angeordnet sein.
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Für einphasige Induktionsmaschinen ist natürlich nur ein Satz Magnete
von der in Abb. 6 und 7 dargestellten Form erforderlich. Da solche bekanntlich auch
leer nicht von selbst anlaufen, müssen sie von Hand am Riemen oder mittels einer
geeigneten Anwurfsvorrichtung in Gang gesetzt werden. Anstatt der in Abb. 2 für
einen zweiphasigen Asynchronmotor und der in Abb.4 für einen dreiphasigen Asynchronmotor
gezeigten Blechbündelanordnung können auch die in den Abb.9 und io dargestellten
einfacheren Blechbündelanordnungen besonders hei kleinen Induktoren verwendet werden.
In beiden Fällen ist ebenfalls ein achtpoliger ;Motor angenommen. Für jede Ringspule,
somit auch für jede Phase sind vier Blechbündel7 und vier symmetrisch zu diesen
angeordnete, jedoch entgegengesetzt abgebogene Blechbündel 8 erforderlich. In .den
Abb. 9 und io sind die Ringspulen 6 nebst den sie umgebenden Blechbündeln? und8
dargestellt, und zwar sind auf der unteren Hälfte beider Abbildungen jeweils nur
die Blechbündel einer Phase mit den längeren, stark abgebogenen Schenkeln 12 über
der Ringspule sichtbar, während die unter der Ringspule durchgehenr'.en kürzeren
Schenkel i i punktiert eingezeichnet sind. Die oberen Hälften beider Abbildungen
enthalten alle durch die unmagnetischen Trennstücke 28 auseinandergehaltenen Blechbündel
der zwei oder drei Phasen. In Abb. 9 sind die Blechbündel der einen Phase beim Zweiphasenmotör
(oder der Anlaufshilfsphase beim Einphasenmotor) um z/2 gegen die Blechbündel der
anderen Phase verschoben punktiert eingezeichnet. In Abb. io bezeichnen die dünn
gezogenen Linien der oberen Zeichnungshälfte die Blechbündel der mittleren, die
stark gezogenen und die punktierten Linien die Blechbündel 7 und 8 je einer äußeren
Phase, wobei die Polmitten der einzelnen Phasen um je ein Drittel der Polteilung
voneinander entfernt sind.
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Mit Rücksicht auf die Dicke der Blechbündel 7 und 8 müssen die längeren
Schenkel 12, da die einzelnen Blechelemente sämtlich in gleicher Größe mit einer
Matrize hergestellt sind, an beiden Abbiegungsstellen mit möglichst kleinem Radius
abgebogen werden, um ein Vorstehen einzelner Bleche an den Endflächen zu vermeiden.
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Die Befestigung der Blechbündel und Ringspulen in ihrer richtigen
Lage auf dem Induktor ist dieselbe wie oben.
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Wenn auch nur Motoren beschrieben worden sind, so können die neuen
Induktoren doch auch bei asynchronen Wechselstromgeneratoren, Induktionsreglern,
Phasenzahl- und Frequenzumformern zur Verwendung gelangen.