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Umlaufender zylindrischer Feldmagnet für elektrische Maschinen, dessen
axiale Wicklungsnuten sich auch quer über die Stirnseiten des Magnetkörpers fortsetzen
Die Leistung rasch laufender elektrischer Maschinen ist im wesentlichen durch die
Abmessungen des umlaufenden Feldmagnets begrenzt. Die Steigerung der Leistung der
Maschineneinheiten bringt es mit sich, daß die Unterbringung der erforderlichen
Amperewindungen auf dem Feldmagnet immer mehr auf Schwierigkeiten stößt. Um letztere
zu umgehen, hat man bereits zylindrische umlaufende Feldmagnete mit verhältnismäßig
feiner Nutenteilung hergestellt. Bei diesen ist die Wicklung nicht nur in axial
verlaufende Nuten am äußeren Umfang des Magnetkörpers, sondern auch in quer über
die Stirnseiten des letzteren verlaufende Nuten eingebettet. Diese Anordnung gestattet
die Unterbringung der nötigen Amperewindungen in bequemer Weise und ermöglicht trotzdem
die Ausbildung -breiter Polflächen.
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Eine ältere bekannte Anordnung weist aber den Nachteil auf, daß die
Welle des umlaufenden Feldmagnets zwischen den Windungen der Wicklung hindurchgeführt
werden muß, wodurch ein erheblicher Teil des Wickelraumes verlorengeht. Eine ebenfalls
bekannte Verbesserung dieser Anordnung benutzt keine durchgehende Welle, sondern
die an sich bekannte Verbindung von Wellenzapfen mit dem Magnetkörper durch angeschraubte
Flansche. Bei dieser Anordnung kann der gesamte zur Verfügung stehende Wickelraum
voll ausgenutzt werden. Die Anordnung der Bolzen zur Befestigung der Wellenflansche
bringt aber hier gewisse konstruktive Schwierigkeiten mit sich, weil die Anzahl
und Stärke dieser Bolzen groß sein muß und ihre Lage nicht beliebig gewählt werden
kann.
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Man hat diese Schwierigkeiten bei der zuletzt genannten Anordnung
dadurch zu umgehen versucht, daß man die Bolzen zur Befestigung der Wellenflansche
teils in die zwischen den stirnseitigen Wicklungsnuten stehengebliebenen, aus dem
massiven Material des Magnetkörpers gebildeten Zähne, teils in die zwischen die
Zähne eingetriebenen Nutenverschlußkeile aus nicht oder schwach magnetisierbarem
Material eingreifen ließ. Diese Konstruktion steht aber im Gegensatz zu dem im Maschinenbau
allgemein üblichen Grundsatz, das Eingreifen von Schraubengewinden zwischen zwei
getrennte Teile zu vermeiden, weil eine solche Schraubverbindung wenig sicher ist.
Ferner würde es mit größten Schwierigkeiten verbunden sein, die Verschlußkeile,
falls man sie einmal wegen einer Reparatur aus den Nuten herausnehmen muß-, wieder
so einzutreiben, daß die Gewindegänge der beiden Teile richtig zusammenpassen.
Gemäß
der Erfindung werden diese Schwietigkeiten in einfacher und zuverlässiger Weise
überwunden. Die Wellenflansche werden nämlich beim Gegenstand der Erfindung nur
im Bereich der Magnetpole ummittelbar, im Bereich der Wicklungsnuten aber durch
Vermittlung von Zwischenstücken an den Magnetlcörper angeschraubt. Diese Zwischenstücke
dienen gleichzeitig als Verschlußstücke für die stirnseitigen Nuten und werden in
diese eingeschoben. Sie überdecken die zwischen den Nuten befindlichen Zähne des
Magnetkörpers, so daß sie geeignet sind, das Gewinde für die Befestigungsbolzen
der Wellenflansche aufzunehmen. Hierbei können die Verschlußstücke für die stirnseitigen
2,#Tuten als eine einzige zusammenhängende Platte ausgebildet oder in zwei oder
eine Mehrzahl von Teilen unterteilt sein. Zur Sicherung gegen seitliche Verschiebung
der Verschlußstücke, die erfindungsgemäß als hauptsächliche Träger der Wellenzapfen
dienen, können Schrumpfringe oder gleichwertige Mittel verwendet werden. Letztere
werden zur Verminderung der magnetischen Streuung zweckmäßig aus unmagnetischern
Material hergestellt.
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In Abb. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Die rechte Seite der Abbildung zeigt in ihrer oberen Hälfte einen Schnitt
in Richtung E-F der Abb.2, die den Feldmagneten im Querschnitt nach A-B der Abb.
i darstellt. Die untere Hälfte rechts zeigt den Feldmagneten in der Ansicht. Die
linke Seite der Abb. i ist um 9o° gedreht gedacht und zeigt in der oberen Hälfte
einen Schnitt nach der Linie C-D der Abb.2, in der unteren Hälfte die Ansicht des
Feldmagneten. Dieselbe Darstellungsweise ist auch bei den später folgenden Abb.
3 und 5 beibehalten.
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Mit i ist der Magnetkörper einer elektrischen Maschine, mit 2 die
in Nuten des Magnetkörpers eingebettete Wicklung, mit 3 eine Platte bezeichnet,
die mit als Verschlußstücke für die Wicklungsnuten dienenden schwalben-#chwanzförmig
oder in gleichwertiger Weise unterschnittenen Fußleisten 4 in den oberen Teil der
stirnseitigen Wicklungsnuten des Magnetkörpers eingreift. Diese Fußleisten sind
mittels zwischen sie und die Spulen eingetriebener Keile 5 gegen den Magnetkörper
fest verspannt. Nach dem Einbringen der Platte wird diese in ihrer Lage am Magnetkörper
durch einen Schrumpfring 6 gesichert, der seinen Sitz auf einer Zylinderfläche hat,
die durch Abdrehen des Umfangs der Platte 3 und eines Vorsprungs 7 am Magnetkörper
auf gemeinsamen Durchmesser gebildet wird. An Stelle der Schrumpfringe können auch
andere gleichwertige Sicherungen verwendet werden. Die Platte 3 überdeckt erfindungsgemäß
die zwischen den Wicklungsnuten stehenden Zahnköpfe 8 des Magnetkörpers, so daß
in ihr die Gewindelöcher für die zur Befestigung des Wellenflansches q dienenden
Bolzen io Platz finden.
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Der Wellenflansch 9 ist durch eine auf dem Rande der Platte 3 aufliegende
Zentrierleiste i i gegen seitliche Verschiebung gesichert. Die untere Hälfte der
rechten Seite der Abb. i zeigt in Ansicht den Magnetkörper i mit den die axialen
Wicklungsnuten verschließenden Keilen 12, dem Schrumpfring 6 und dem Wellenflansch
g. Auf der um go° gedreht gedachten linken Seite der Abb. i zeigt die obere. Hälfte
einen Schnitt nach C-D der Abb.2, während die untere Hälfte die entsprechende Ansicht
des Feldmagneten darstellt.
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Wie vorher ist mit i der Magnetkörper, mit 2 die Wicklung, mit 3 die
als Verschlußstück der Stirnnuten dienende Platte bezeichnet. Die Fußleiste 4 dieser
-Platte und der Zwischenkeil 5 sind durch den Zahnkopf 8 der stirnseitigen Wicklungsnuten
verdeckt. Mit 9 ist der Wellenflansch bezeichnet, io sind die Schraubenbolzen zur
Befestigung des letzteren und i2 die Verschlußkeile der axialen Wicklungsnuten,
die unter Keilverspannung mit der keilförmigen Beilage 13 stehen.
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Um die magnetische Streuung an der Stirnseite des Magnetkörpers nach
Möglichkeit zu unterdrücken, wird zweckmäßig zwischen den Magnetkörper i und den
Wellenflansch 9 ein nichtmagnetisierbares Zwischenstück eingeschaltet. Dies geschielt
gemäß Abb. i in einfacher Weise dadurch, daß sowohl die als Verschlußstück dienende
Platte 3 als auch der Schrumpfring 6 aus nichtmagnetisierbarem oder wenig magnetisierbarem
Material, beispielsweise aus nichtmagnetisierbarem Stahl, hergestellt wird.
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Abb.2 zeigt einen Schnitt nach A-B in Abb. i, und es bedeutet hier
i den Magnetkörper, 3 die Verschlußplatte, 6 den Schrumpfring. Wie die Abb.2 zeigt,
können die Schraubenbolzen io für die Befestigung des Wellenflansches infolge der
Ausbildung des Verschlußstückes 3 als volle Platte gleichmäßig um den Umfang des
letzteren verteilt werden.
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Statt die Platte 3 aus einem Stück herzustellen, kann man sie auch
beispielsweise durch einen nach der Linie B-F geführten Schnitt in zwei Hälften
unterteilen. Dies bietet den Vorteil, daß man die beiden Plattenhälften von j e
einer Seite her gegen die Gegenkeile 5 eintreiben kann, so daß man hierbei eine
festere Verspannung zwischen Platte. und Magnetkörper erhält. Allerdings
muß
dann der Schrumpfring in Rücksicht darauf, daß die Fliehkräfte der beiden Hälften
sich nicht mehr aufheben, stärker ausgeführt werden.
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Statt die Platte 3 durch einen Vertikalschnitt E-P in zwei Hälften
zu zerteilen, wobei der Schnitt quer zu den stirnseitigen Wicklungsnuten verläuft,
kann man sie auch durch parallel zu diesen Nuten geführte Schnitte in eine Mehrzahl
streifenförmiger Teile zerlegen. Ein solches Ausführungsbeispiel zeigen die Abb.3
und s, von denen wieder Abb.3 Längsschnitt und Ansicht, Abb.4 einen Querschnitt
nach G-H der Abb.i zeigt. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Teile wie in der
Darstellung nach Abb. i. Es erübrigt sich daher im allgemeinen eine Wiederholung.
Es sei nur erwähnt, daß sich infolge der Unterteilung die Platte 3 in dem Schnitt
L-NI nach Abb. 2 als eine Anzahl schmaler Streifen darstellt. Im übrigen ist die
Konstruktion wie bei der Anordnung nach Abb. i beibehalten. Diese streifenartigen
Verschlußstücke 3 der stirnseitigen Wicklungsnuten überdecken ebenso wie die Platte
3 nach Abb. i die Zahnköpfe der stirnseitigen Wicklungsnuten, so daß die Gewinde
der Schraubenbolzen io in ihnen Platz finden. Diese Schraubenbolzen können nun naturgemäß
nicht mehr gleichmäßig um den Umfang herum verteilt werden, sondern man wird sie
zweckmäßig so setzen, daß sie im wesentlichen auf die Mittellinie eines solchen
streifenförmigen Verschlußstückes fallen. Hieraus ergibt sich eine gewisse Ungleichmäßigkeit
im gegenseitigen Abstand der Bolzen, doch sind die Abweichungen wegen ihres geringen
Betrages und der großen Zahl der Befestigungsbolzen unerheblich.
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In ähnlicher Weise, wie dies von der Verschlußplatte 3 nach Abb. i
und 2 geschildert wurde, kann man auch hier die streifenförmigen Verschlußstücke
durch einen quer zur Längsrichtung der stirnseitigen Wicklungsnuten gelegten Schnitt
in je zwei Hälften unterteilen. Dies bringt den Vorteil, daß man die streifenförmigen
Verschlußstücke von beiden Seiten her gegen Zwischenkeile 5 fest verspannen kann.
Wie bei der Anordnung nach den Abb. i und 2 ausgeführt, muß dann zur Aufnahme der
auftretenden Zentrifugalkräfte der Verschlußstückhälften der Schrumpfring entsprechend
kräftiger bemessen werden.
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In Abb.3 stellt ferner die untere Hälfte der rechten Seite die Ansicht,
die linke Seite in um 9o° gedrehter Lage einen Längsschnitt durch den Feldmagnet
dar. Mit i ist auch hier wieder der Magnetkörper, mit 2 eine Wicklungsspule, mit
3 die Verschlußstücke, mit 6 der die letzteren in ihrer Lage sichernde Schrumpfring,
mit 9 der Wellenflansch, mit io die Schraubenbolzen zur Befestigung desselben am
Magnetkörper und mit 12 die Nutenv erschlußkeile für die auf der Längsseite des
zvlindrischen Magnetkörpers verlaufenden Wicklungsnuten bezeichnet. Die Keile 12
stehen unter Keilverspannung mit Zwischenkeilen 13.
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Die Unterteilung der Verschlußstücke 3 in je zwei Hälften ist durch
die stark ausgezogene Horizontallinie auf der linken Seite der Abb. 3 zum Ausdruck
gebracht. Wie bei der Anordnung nach den Abb. z und 2 erwähnt, sind auch hier die
Verschlußstücke und die sie sichernden Schrumpfringe aus unmagnetischem oder wenig
magnetischem Material hergestellt. Die Verschlußstücke 3 greifen mit einem vorspringenden
Ende 17 vor die Enden der Verschlußkeile 12 der axialen Wicklungsnuten am Umfang
des Magnetkörpers und sichern diese gegen axiale Verschiebung.
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Abb. 5 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, und
zwar ist wie vorher die obere Hälfte der rechten Seite der Abbildung ein Längsschnitt
nach P-0 der Abbildung durch den Feldmagneten, die untere rechte Hälfte eine Ansicht,
die linke Seite der Abbildung oben ein um 9o° gedreht Bedachter Schnitt nach R-S
der Abb.6 und unten eine entsprechende Ansicht. Da auch hier gleiche Teile durch
gleiche Ziffern bezeichnet sind, erübrigt sich eine nochmalige eingehende Beschreibung
der Abbildung, und es soll nur das von den bisher beschriebenen Anordnungen Abweichende
behandelt werden. An Stelle der Schrumpfringe 6 nach den Abb. i und q. wird hier
ein Zwischenring 14 aus unmagnetischem Material verwendet, der den Wellenflansch
um ein angemessenes Stück von der Stirnseite des Magnetkörpers trennt und dadurch
die Streuung von der Stirnseite des Magnetkörpers nach dem Wellenflansch vermindert:
Dieser Ring 14 kann bei geeigneter Ausbildung der ihm benachbarten Teile auch mit
Schrumpfspannung aufgezogen werden und findet im Bereich der Magnetpole unmittelbar
auf dem massiven Material des Magnetkörpers, im Bereich der Wicklungsnuten dagegen
auf der äußeren Fläche der Nutenverschlußstücke 3 sein Widerlager und sichert letztere
durch eine Schulter 15 gegen seitliche Verschiebung.
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Im Bereich der Magnetpole ist der Ring durch auf der Stirnseite des
Magnetkörpers vorgesehene bogenförmige Zentrierleisten 16 gegen seitliche Verschiebung
gesichert. Die Verschlußstücke 3 greifen auch hier mit einem vorspringenden Ende
17 vor die Enden der Verschlußkeile der axialen Wicklungsnuten am Umfang des Feldmagneten
und sichern
diese gegen axiale Verschiebung. `Der Wellenflansch
9 greift mit einer Zentrierleiste 18 in den Zwischenring 14 ein und ist mittels
der Schraubenbolzen io im Bereich der Magnetpole am Magnetkörper selbst, im Bereich
der Wicklungsnöten an den Verschlußstücken 3 befestigt. Diese Befestigungsart bedingt,
wie bereits bei der Anordnung nach den Abb. 3 und 5 erwähnt, eine geringe Ungleichmäßigkeit
in der Teilung der Befestigungsbolzen, die aber aus den dort erwähnten Gründen ohne
Belang ist.
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Die in der Zeichnung dargestellten Anordnungen sind nur einige Ausführungsbeispiele
der Erfindung und können konstruktiv in mannigfacher Weise abgeändert werden, ohne
den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen, sofern nur die grundsätzliche Anordnung
beibehalten wird, daß die Verschlußstücke für die stirnseitigen Nuten des Magnetkörpers
die zwischen diesen befindlichen Zähne überdecken, so daß in den Verschlußstücken
das Gewinde für die Befestigungsbolzen des Wellenflansches Platz findet.