DE7306596U - Elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen, insbesondere Gleichstrommaschine - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT:. . ·

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Elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen, insbesondere Gleichstrommaschine

Neuerung
.Die vorliegende Ss&k&dagng= betrifft eine elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen, insbesondere eine Gleichstrommaschine, deren Erregerwicklung aus einzelnen windungsisolierten, schei-• benförmigen Spulen besteht, deren Flachleiter flachkant gewickelt sind, und die, untereinander durch unmittelbar n> "ben dem Polkern liegende Abstandshalter getrennt, so über den isolierten Polkern geschoben sind, daß sie im wesentlichen in einer sich senkrecht zu den Seitenwänden des Polkerns erstreckenden Ebene liegen.

■ Eine derartige elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen und einer Erregerwicklung aus scheibenförmigen Spulen ist in der DL-PS 13 081 beschrieben. Bei dieser bekannten Maschine bestehen die scheibenförmigen Spulen der Erregerwicklung jeweils aus mehreren übereinanderliegenden Lagen von flachkant ;. ( gewickelten, gegeneinander windungsisolierten Flachleitern. Außerdem ist jede Spule insgesamt von einer Außenisolierung umgeben, welche die einzelnen Leiter zusammenhalt und somit der Spule eine gewisse mechanische Festigkeit verleiht. Die scheibenförmigen Spulen sind bei ihrer Anordnung auf dem Pclkern der ausgeprägten Pole jeweils untereinander durch Ab-, standshalter getrennt, die unmittelbar neben dem Polkern lie-' gen und sich v/eit über die Spulenoberfläche erstrecken. Außerdem sind in der Mitte des Polkerns, der teilbar ausgebildet ist, als Halteelemente Stahlplatten vorgesehen.

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Da die Höhe der Abstandshalter und der scheibenförmigen Haltevorrichtungen klein gegenüber der Höhe der scheibenförmigen Spulen der Erregerwicklung sind, liegen diese in dem Raum, der durch die Höhe des Polkerns gegeben ist, verhältnismäßig eng aneinander. Dies ergibt aber schlechte Bedingungen für den Wärmeübergang von dem Flachleiter zur umgebenden Luft, da die freiliegenden Teile der scheibenförmigen Spulen, die nicht von den Abstandshaltern überdeckt sind, nur einen geringen Teil der Gesamtoberfläche bilden. Außerdem muß die Wärme auch noch die verhältnismäßig starke Außenisolierung der Spulen durchdringen. Dies bedeutet, daß die Querschnitte der Flachleiter so groß gewählt werden müssen, daß eine verhältnismäßig geringe Übertemperatur beim Betrieb der Maschine auftritt.

Um die in der Erregerwicklung entstehende Wärme möglichst gut abzuführen, damit auf kleinem Raum viel Leistung untergebracht v/erden kann, ist aus dem DT-Gbm 1 817 5^7 bereits bekannt, die Spulen der Erregerwicklung mit einer aushärtbaren Masse zu tränken und dann auszuhärten. Dadurch wird jede den Wärmeübergang hindernde Hohlraumbildung vermieden und außerdem sind zwischen den flachkant in mehreren Lagen übereinanderliegend gewickelten Flachleitern noch Kühlbleche angeordnet, die aus der Spulenisolierung herausragen und vom Kühlluft strom in der Pollücke umspült v/erden.

Neuerung

Der vorliegenden Ep€=i=¥id«sg= liegt die Aufgabe zugrunde, durch einen anderen Aufbau der Spulen der Erregerwicklung mit einfachen Mitteln einen guten Wärmeübergang bei kleinerem Platzbedarf zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer elektrischen Maschine der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung jede scheibenförmige Spule nur einlagig ge~. wickelt und mit einer aushärtbaren Masse getränkt und ausgehärtet, und ohne zusätzliche Haltevorrichtungen sind zwischen den Spulen nur einen geringen Bruchteil der Spulenoberfläche überdeckende isolierende Abstandshalter angeordnet.

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Durch die einlagige Ausbildung jeder scheibenförmigen Spule der Erregerwicklung sind diese sehr flach und ihre größte Ausladung liegt jeweils in einer sich senkrecht zu den Wänden des Polkerns erstreckenden Ebene. Weiterhin erhalten die flachen Scheiben durch das Tränken mit einer aushärtbaren Masse und das nachträgliche Aushärten der Windungsisolierung eine so große innere Festigkeit, daß sie als selbsttragendes Bauelement einsetzbar sind. Dadurch kann auf besondere Haltevorrichtungen verzichtet werden. Deshalb haben auch die unmittelbar neben d<äm Polkern angeordneten, nur einen geringen Bruchteil der Spulenoberfläche überdeckenden Abstandshalter im wesentlichen nur die Aufgabe, die Spulen untereinander und zum Joch und Polschuh zwecks Isolierung auf Abstand zu halten, da die scheibenförmigen Spulen nur windungsisoliert sind. Eine Außenisolierung der Spulen ist entfallen und somit auch ein zusätzlicher Wärmewiderstand, denn die Windungsisolierung ist wesentlich dünner als eine Außenisolierung. Somit kann die Wärme ungehindert, auch nicht durch Haltevorrichtungen, über die große, freiliegende, wärmeabgebende Oberfläche der flachen Scheiben an die Außenluft bzw. an den Kühlluftstrom, der durch die Pollücken strömt, abgegeben werden. Diese gute Kühlung der Spulen ermöglicht es, die Flachleiter thermisch hoch zu belasten, und läßt hohe Kupferv/ärmeverluste in der Spule zu, ohne daß die Spule zulässige Grenzerwärmungen überschreitet. Der Kupferbedarf und somit der Platzbedarf für eine bestimmte Leistung ist dadurch kleiner als bei einer Erregerspule der bekannten Art. Man braucht somit nur eine geringe Polhöhe, wodurch der Maschinenaußendurchmesser gegenüber Maschinen mit Erregerpolen der bekannten Art verringert wird. Dies bedeutet weiterhin eine wesentliche Kostenersparnis.

Ein v/eiterer Vorteil ist es, daß sich die Erregerwicklung jeweils aus mehreren einzelnen Spulen zusammensetzt, die beli3-big in Reihe oder parallel geschaltet werden, was eine gute

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Anpassung an geforderte Erregerdaten ermöglicht. Man kann somit verschiedene Erregerleistungen aus gleich aufgebauten, aber anders geschalteten Spulen erhalten. Mithin verringert sich die Zahl der unterschiedlich zu bemessenden Erregerspulen für verschiedene Maschinenausführungen.

Da die Abstandshalter keine tragende Funktion für die Erregerspulen ausüben, empfiehlt es sich, sie bei rechteckigen Spulen nur in den besser belüfteten Pollücken vorzusehen und nicht an den Stirnseiten der Pole.

Eine weitere Verbesserung des Wärmeübergangs kann auch dadurch erreicht werden, daß die Windungsisolierung nur zwischen den einzelnen Flachleitern angeordnet ist, so daß die Stirnflächen der scheibenförmigen Spulen f:tei bleiben, also metallisch blank oder nur von einer dünnen Schicht des ausgehärteten Tränkmittels überzogen sind.

Neuerung

Im folgenden sei die sag noch anhand der in den Figuren

1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils im Schema einen Radialschnitt durch den Pol einer elektrischen Gleichstrommaschine mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Erregerspulen.

Bei einer elektrischen Gleichstrommaschine besteht die auf jedem Hauptpol 1 angeordnete Erregerwicklung 2 jeweils aus zwei flachen scheibenförmigen Spulen 3, die elektrisch miteinander verbunden sind. Jede flache, scheibenförmige Spule ist einlagig aus flachkant gewickelten, zur 'Windungsisolierung mit einem geeigneten, durchtränkbaren Isolierstoff umsponnenen Flachleitern 4 aufgebaut. Jede Spule 3 ist mit einem aushärtbaren Tränkharz wie z. B. einer Epoxidharz-Säureanhydrid-Härtermischung getränkt und dann ausgehärtet. Dadurch entsteht eine feste Verklebung der aufgewickelten Flachleiter 4 untereinandern, so daß jede Spule 3 ein selbsttragendes Bai5element bildet.

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Die flachen scheibenförmigen Spulen 3 sind ohne jede Haltevorrichtung über den mit einer Isolierung 5 umgebenen Polkern 6 der Hauptpole 1 aufgeschoben und sind untereinander »sowie zum Polschuh 7 und zum Joch 8 auf Abstand gehalten. Dazu dienen jeweils Abstandshalter 9, die in unmittelbarer Nähe des Polkerns 6 liegen. Diese Abstandshalter 9 sind im übrigen nur in der Pollücke 10 angeordnet und nicht an den Stirnseiten der Hauptrole 1. Die Spulen 3 haben ebenso wie die Hauptpole 1 und ihr Polkern 6 einen rechteckförmigen Querschnitt.

Da die Erregerspulen 3 im wesentlichen in einer sich senkrecht zu den Seitenwänden 11 des Polkerns 6 erstreckenden Ebene liegen, kann die Höhe der Hauptpole 1 jeweils sehr klein gehalten werden. Dies ergibt eine Verringerung des Maschinenaußendurchmessers und somit eine wesentliche Kostenersparnis. Außerdem ist der Platzbedarf der gemäß der Erfindung ausgebildeten Spulen 3 der Erregerwicklung 2 geringer als der für Spulen bekannter Art, v/eil die flachen scheibenförmigen Erregerspulen 3 eine große wärmeabgebende Oberfläche auf v/eisen, die allseitig vom Kühlluftstrom in den Pollücken umströmt wird. Dadurch kann die thermische Belastung der Flachleiter 4 der Spulen 3 sehr groß gewählt werden, so daß für eine bestimmte Erregerleistung der Kupferbedarf und somit wiederum der Platzbedarf für die Spulen 3 der Erregerwicklung 2 geringer ist als bei Erregerspulen der herkömmlichen Art.

Fig. 2 zeigt eine andere Anordnung der Spulen 3 der Erregerwicklung 2. Diese empfiehlt sich für den FaIl₁, daß die Erregerwicklung 2 eine große Windungszahl haben muß. In diesem Fall sind die Spulen 3 jeweils paarweise angeordnet und untereinander und zum Polschuh 7 und Joch 8 durch Abstandshalter 9 auf Abstand gehalten. Trotz dieser paarweisen Anordnung der Erregerspulen 3 steht dennoch eine genügend

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r;roßo würmenbgebcndo Oberflache der Spulen 3 zur Verfugung, die unmittelbar von dem in der Pollückc 10 fließenden Kühlluftctrom umspült wird.

Sind die Spulen 3 zur weiteren Verbesserung des 'Wärmeübergangs mit einer Windungsisolierung versehen, die nur zwischen den einzelnen Windungen der Flachleiter 4 angeordnet ist und die Stirnflächen der Spulen 3 freiläßt, so muß bei den paarweise angeordneten Spulen 3 zv/ischen den aneinanderstoßenden Stirnflächen jeweils eine Isolierung vorgesehen sein, die jedoch verhältnismäßig dünn sein kann, v/eil sie nur einer Windungsisolierung entspricht.

Auch bei dieser Ausführungsform der Erregerwicklung 2 aus paarv/eise angeordneten einlagig gewickelten Spulen 3 aus Flachleitern 4 ist der Platzbedarf in radialer Richtung verhältnismäßig gering, so daß die Höhe der Hauptpole 1 klein gehalten werden kann.

2 Figuren
4 Ansprüche

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Claims (4)

• · * Φ φ r * 0 frr« l^t ro····« t · VPA 73/3707 GM Schutzansprüche

1. Elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen, insbesondere Gleichstrommaschine, deren Erregerwicklung aus einzelnen windungsisolierten, scheibenförmigen Spulen besteht, deren Flachleiter flachkant gewickelt sind, und die, untereinander durch unmittelbar neben dem Polkern liegende Abstandshalter getrennt, so über den isolierten Polkern geschoben sind, daß sie im wesentlichen in einer sich senkrecht zu den Seitenwänden des Polkerns erstreckenden Ebene liegen, dadurch gekennzeichnet, daß jede scheibenförmige Spule (3) nur einlagig gewickelt und mit einer aushärtbaren Masse getränkt und ausgehärtet ist, und daß ohne zusätzliche Haltevorrichtungen zwischen den Spulen (3) nur einen geringen Bruchteil der Spulenoberfläche überdeckende isolierende Abstands~ halter (9) angeordnet sind.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei rechteckigen Spulen (3) die Abstandshalter (9) nur in der Pollücke (10) liegen.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Spulen (3) Jeweils paarweise angeordnet auf Abstand gehalten sind.

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungsisolierung nur zwischen den einzelnen Windungen der Flachleiter (4) angeordnet 1st und die Oberflächen der Spulen (3) freiläßt.