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Umlaufender Feldmagnet für elektrische Maschinen hoher Umlaufgeschwindigkeit
mit zwischen Zahnleisten des massiven Kernkörpers eingesetzten Haltern für die Wicklung
und die magnetischen Polfüllstücke. Bei den bekannten Konstruktionen umlaufender
Feldmagnete, bei denen Wicklung und Polfüllstückedurch zwischen Zahnleisten eingesetzte
Halter befestigt sind, werden an die Halter und Zahnleisten der Maschineneinheiten
großer Leistung und hoher Umlaufgeschwindigkeit, insbesondere der zweipoligen Turboläufer,
erhebliche mechanische Anforderungen gestellt. Da man den Eingriff zwischen Halter
und Zahnleisten schwalb,enschwanzförmig
ausführt, so sind die am
Fuß dieser Teile liegenden Verschmälerungen durch die Zentrifugalkräfte am höchsten
beansprucht und als der gefährdetste Querschnitt dieser Konstruktionsorgane anzusprechen.
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Nun hat man :bereits vorgeschlagen, diesen gefährdeten Q,werschnitt
@derjenigen Zahnleisten, welche die Halter für die schweren Polfüllstücke aufnehmen,
in Rücksicht auf die durch letztere hervorgerufenen Zentrifugalkräfte breiter zu
bemessen als den für die Zahnleisten der Wicklungshalter. Um jedoch eine gleichmäßige
Zahnteilung beizubehalten, erfolgte diese Verbreiterung :nur auf Kosten. einer Verschmälerung
@ der Halter für die Polfüllstücke, deren Festigkeitsverringerung durch Verwendung
hochwertigen Materials ausgeglichen werden sollte. Indessen erfordern die auftretenden
hohen Beanspruchungen. neuzeitlicher Konstruktionen bereits die Ausführung der Wicklungshalter
aus bestmöglichem Material, so daß es hier nicht mehr angängig ist, durch etwaige
Verschmälerungender Halter für die magnetischen Polfüllstücke verlogengehende Festigkeit
durch Qualitätssteigerung des Materials wiederherzustellen.
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Die Erfindung ermöglicht nun. im Bereich der Pole, unter Beibehaltung
symmetrischer Zahnteilung, nicht nur eine die mechanische Festigkeit steigernde
Verbreiterung der dort eingearbeiteten Zahnleisten an ihren mechanisch am höchsten
beanspruchten Stellen ohne Erforderniseiner Verschmälerung der anliegenden Halter,
sondern gestattet ' gewü schtenfalls auch, letztere selbst an der gefährdetsten
Stelle breiter auszuführen als die übrigen über den Umfang verteilten Halter. Es
wird dieses dadurch erreicht, daß man den gezahnten massiven Kernkörper des Läufers
nicht wie bisher mit kreisru:ndex ..Oberfläche ausführt, sondern im Bereich der
Pole die Zahnleisten: in größerer radialer Entfernung von der Läuferachse anordnet
als die übrigen Zahnleisten, so daß dort zwischen den Zahnmitten ein .entsprechend
größerer peripherischer Raum verfügbar wird.
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In diesem Raum kann je nach Berücksichtigung auftretender Beanspruchungen
entweder eine Verbreiterung der Zahnleisten oder der Füße für die Pelstückhalter
oder auch beider Teile zugleich vorgenommen werden. Außerdem gewährt das radiale
Hinausrückend der Zahnleisten. an den Polen eine günstige Verteilung des magnetischen
Materials für den Übergang des magnetischen Feldes.
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Abb. i zeigt das Wesen der Erfindung an einem Ausführungsheispiel.
Die Befestigung der Wicklung a und der Polfüllstücke b aus magnetischem Material
auf dem massiven Keinkörper c des Lavfers geschieht in bekairoter Weise durch Halter
d, und d2, die mit ihren schwalbemchwanzförmigen Fußenden/,. bzw. f2 zwischen
ebenfalls schwalbenschwanzarti,ge Zahnleist-eng,. bzw. g2 eingefügt und durch Metallkeile
h in radialer Richtung verspannt sind. Zur Belüftung dienen Kanäle k, Z und m.
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Aus der AUb. i erkennt man, daß entsprechend- dem -Erfindungsgedanken
die im Polbereich liegenden Zahnleisten g2 von der Mittelachse des Läufers werter
,entfernt sind als die Zahnleisten g1, -so daß der massive Kernkörper des Läufers
an den Polen über dem Bogen p einen größeren Durchmesser, j nämlich D2, aufweinst
als. der Durchmesser D@1 in der Neutralachse. Dadurch ist es möglich geworden, die
Breite t2 der Zahnleisten g2, also ihre mechanisch arri höchsten, beanspruchte Stelle"
größer zu bemessen als die Breitet, der entsprechenden Stelle der übrigen Zähne
g, so daß also die mechanische Widerstandsfähigkeit der Zahnleisten g2 gesteigert
,ist und diese die erhöhte Beanspruchung durch die Zentrifugalkräfte der schweren
Polstücke aufzunehmen vermögen.
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Es ist .aber auch aus Abb. i ersichtlich, daß der Halter, d2 für die
Polfüllstücke b am gefährdetsten Querschnitt v2 eine Verbreiterung gegenüber der
Abmesis-ung v1 der anderenHalter d1 erhalten hat. Somit ist hier der erhöhten mechanischen
Beanspruchung sowohl durch Verbreiterung des Querschnittes t; der Zahnleisten
g2 als auch des Quersichnittes v2 der Fußenden der Halter d2 Rechnung getragen.
worden.. Unter Umständen können. die Festigkeitseigenschaften des verwendeten Materials
und die auftretenden Beanspruchungen auch nur eine Verbreiterung des einen oder
anderen jener Teile erforderlich machen.
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Die Herstellung solcher gezahnten Kernkörper kann in der Weise vorgenommen
werden, daß man die Nuten zwischen den Zahnhisten und die Belüftungskanäle k zunächst
in den auf den größeren Durchmesser D2 ab- j gedrehten Läuferkern, einarbeitet und
hierauf die die Wicklung tragenden Zahnleisten g1 durch Abfräsen der Zähnköpfe auf
den Durchmesser D, verkürzt. Die Art der Herstellung der gezahnten: Kernkörper ist
jedoch für das Wesen der Erfindung .selbst unerheblich.
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Die stärkere Beanspruchung der im Polbereich liegenden Zahnleisten
und Halter durch die schweren Polfüllstücke fällt besonders ins Gewicht, wenn eine
Wicklung aus Aluminium zur Anwenduag gelangt. Hierbei würden die durch das; Leichtmetall
sich ergebenden Vorteile in bezug auf die mechanische -Beanspruchung der Konstruktionsteile
von wenig praktischer Bedeutung sein, wenn man nicht auch Mittel und Wege fände,
der höheren Beanspruchung durch die P:olfüllstücke
zu begegnen,
deren Gewicht in Rücksicht auf die Aufnahme des magnetischen Kraftflusses nicht
beliebig vermindert werden kann. Durch die Erfindung ist diese technische Schwierigkeit
beseitigt. Aber auch für Feldmagnete mit Kupferwick .hingen kann die Anwendung des
Erfindungsgedankens Nutzen bringen, wenn dabei auf unsymmetrisch über den Umfang
verteilte Beanspruchungen Rücksicht zu nehmen ist.
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Unter Umständen ist es angebracht, den Bogen, der die im größeren
Abstand von der Läufermitte angeordneten Zahnleisten umfaßt, nicht nur auf die Polfüllstücke
zu beschränken, sondern auch über einen dein Polen zunä.chstliegenden Teil der Wicklung
auszudehnen. Dadurch kann man die den Polen benachbarten Spulenbälften flacher ausführen
als die übrigen und die därunt:erliegenden@, von der Läufermitte weiter entfernten
Zahnleisten breiter bemessen als die Zahnleisten, welche zu den in der Nähe der
neutralen Zonen liegenden Spulenhälften gehören.
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Wenn auch die flachen Wicklungsteile an sich durch ihr geringeres
Gewicht keine übermäßige Beanspruchung ihrer Halter und Zahnleisten zur Folge haben
werden und aus diesem Grunde keine Verstärkung des gefährdeten Querschnittes ihrer
Tragorgane erfordein, so wird die radial vorgeschobene Lage der darunter befindlichen
Zahnleisten nichtsdestoweniger den Übergang der Kraftlinien günstig beeinflussen
und dienerhalb von Nutzen sein.
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Abb. z zeigt eine solche Anordnung mit einer Wicklung, bei welcher
die nach der Polmitte zu gelegenen Spulenteile a, flacher gehalten sind als die
äußeren Spulenseiten a, Die darunterliegenden Zahnleisten g, sind von der Mittelachse
ebenso weit entfernt wie diejenigen der Polfüllstücke b, während die zu den Wicklungsteilen
a1 gehörenden Zahnleisten (Y, der Läuferachse näher liegen und ebenso wie
die Halteirdl am gefährdetsten Querschnitt schmaler gehalten sind als die entsprechende
Abmessung t2 bzw. v2 der übrigen Zähne g, und Halter d2. Der mit größerein Durchmesser
D2 ausgeführte Bogen des gezahnten Kernkörpers c erstreckt sich hier also über den
mit Y bezeichneten B,erei.ch.
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Obgleich bei den gewählten Ausführungsbeispielen für die Zahnleisten
nur- zwei verschiedene radiale Entfernungen von der Läuferachse vorgesehen sind,
kann es aus mechanischen Gründen oder in Rücksicht auf den Verlauf des magnetischen
Feldes erwünscht sein, diese radialen Entfernungen nach der Polmitte zu stufenweise
zu vergrößern, so daß also, z. B. bei der Anordnung nach Abb. 2, die unter den flachen
Spulenteilen a, liegenden Zahnleisten zwar von der Mitte des Läufers weiter .entfernt
angeordnet werden :als die ZahnleIS:tien g1, aber einen geringeren radialen Abstand
von der Rotorachse aufweisen als die Zahnleisten unter den Polfüllstücken b.