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Polwicklung für elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen Bei elektrischem:
Maschinen mit ausgeprägten Polen wird, der eilförderliche Induktionsfluß mit einer
auf den Polen angeordneten Felderregerwicklung erzeugt, die zur Erzielung der erforderlichen
Amperewindumgen in der Regel aus Kupfer besteht. Als Träger des Induktionaflusseis
kommt hierbei nur der Pol in Frage, während: der von der Erregerwicklung beanspruchte
Raum magnetisch unausgenutzt bleibt. Dies ist auch bei jenen Maschinen der Fall,
bei denen, zwecks Kupferersparnis in bekannter Weise Austauschbaustoffe, z. B. Aluminium
oder Zink, für die Erregerwicklung verwendet sind. Dia der für die Erregerwicklung
erforderliche Raum wegen der notwendigen Isolation recht beträchtlich ist, so wird
dadurch die Anzahl der Pole entsprechend begrenzt, was namentlich für kleine Maschinen
umgünstig ist.
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Die vorerwähnten; Nachteile sind bei einer Maschine gemäß der Erfindung
dadurch beseitigt., daß auch der für die Wicklung benötigte Raum. für den Magnetfluß
voll ausgenutzt wird, so, daß dadurch eine nicht unbeträchtliche Verminderung des
gesamten für Pol und Erregerwicklung erforderlichen
Raumes herbeigeführt
wird. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einer elektrischen
Maschine mit ausgeprägten Polen der Wicklungskörper aus ferromagnetischem Stoff
für den Erregerstrom hergestellt wird. Mit dem Vorteil der magnetischen Ausnutzung
ergibt sich durch die Verwendung von ferromagnetisch.em Stoff als Wicklungsmaterial
gleichzeitig der weitere Vorteil einer aus ivirtschaftlichenGründen sehrerwünschien
Kupferersparnis.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. i einen Pol mit auf einem Polkern angeordnetem Wicklungskörper im
Schnitt nach Linie A-B gemäß Fig. a, Fig. 2 den umwickelten, am Polträger befestigten
Polkern im Längsschnitt, Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. in vergrößerter Darstellung,
Fig. ,4 die Ausbildung mehrerer aneinander anschließender Windungen im Schnitt,
Fig. ; a und 5 b zwei Bauformen des abgewickelten Bandeisens, Fig. 6 a und 6 b.
Fig. 7 a und 7 b verschieden.- Bauformen der Polenden mit den dazugehörig en Chaxakteristisken
der Feldverteilungskurven, Fig. S die Form einer Feldverteilungskurve hei durchgehend
gleichem Bandquerschnitt.
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Um den in Fig. i dargestellten Polkern i einer elektrischen Maschine
ist ein magnetisi2rbar-s Eisenblech in Form eines Weicheisenbandes -2 in einer Mehrzahl
von Windungsgängen gewickelt, wobei die einzelnen Windungen mittels eines hochwertigen
Isolierstoffes 3, z. B. Glyptallack, elo-xiertes, lackiertes Aluminiumblech und
ähnlicher Stoffe, voneinander elektrisch getrennt sind. Die innerste, am Polkern
anliegende Windung des Bandeisens 2 ist an einer Seite mit dem Polkern durch Löten,
Schweißen oder auf andere geeignete Weise elektrisch verbunden. Die Bandeisenwicklung
ermöglicht dadurch, daß sie an Stelle der gewöhnlich verwendeten Kupferwicklung
vorgesehen ist, eine Verstärkung des magnetischen Flusses im Polkern i und stellt
gleichzeitig die Erregerwicklung für den jeweiligen Polkern dar. Durch Verwendung
von Aluminiumblech, «-elches zur Erzielung einer guten Isolierung eine dünne Floxal-
oder Lackschicht oder beides trägt. lassen sich zwei Vorteile miteinander vereinigen.
Es kann nämlich einerseits eine einwandfreie Isolierung und andererseits eine zusätzliche
Stromleitung für das Bandeisen erzielt werden, da das Aluminiumblech nur auf einer
Seite die genannte Isolierschicht trägt, während es auf der anderen Seite mit dem
Bandeisen leitend verbunden ist. Die Floxalschicht besitzet die Fähigkeit, ihre
Isolationseigenschaften während des Betri:bes zu verbessern. Der elektrische Anschluß
zur Wicklung erfolgt beim Ausführungsbeispiel über den Polkern i mit Hilfe einer
Zuführungsleitung .4. Die Ableitung des Stromes geschieht über die Leitung 5, welche
an der äußersten Windung des Bandeisens 2 befestigt ist. Das Bandeisen wird zweckmäßig
in der Weise auf den Polkern aufgebracht, daß beim Wickeln zwischen die einzelnen
Windungen gleichzeitig eine dünne Isolierschicht eingefügt wird, so daß eine elektrische
Verbindung zwischen den einzelnen Windungen nicht auftreten kann.
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Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Polträger 6, der einen Teil des
Polgehäuses darstellt und in welchem der Polkern i mit der t Bandeisenwicklung 2
eingesetzt ist. Eine als Kappe 7 ausgebildete Halterungsvorrichtung, die den mit
der Wicklung versehenen Polkern allseits umschließt und gegenüb:r diesem und der
Wicklung isoliert ist, kann auf g#-eignete Weise. beispielsweise durch Niete oder
Schrauben 8, g, am Polträger 6 befestigt werden. In dieser Lage ragt die Kappe 7
auf ihrer dem Polträger 6 zugewandten Seite um einen geringen Betrag über die obere
Wickelfläche des Bandeisens 2 hinaus (Fig. 3) und gibt so zwischen Polträger«-andung
und Bandeisenwicklung einen geringen Hohlraum frei, der zur Aufnahme eines Isoliermittels
3', beispielsweise von Glyptallack oder ähnlichen Stoffen, bestimmt ist. Die Isolierschicht
3 kann sehr dünn aufgetragen werden, etwa in einer Stärke von o.i und o.2 mm. da
es sich hierbei um ein° mechanisch und elektrisch gleich gute und einwandfreie Isolierung
handelt.
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Die äußeren Kanten 2' der einzelnen Windungen des Bandeisens 2 sind
gemäß Fig. 3 und q. an der dem Polträger zugekehrten Seite und gegebenenfalls auch
an deren Gegenseite durch Falzung auf eine gegenüber dem mittleren Teil des Bandquerschnitts
verjüngte Blechdicke abgesetzt. Es wird dadurch vermieden, daß beim Abdrehen bzw.
Schlichten der Polober- bnv. -unterkanten eine elektrisch-, Verbindung zwischen
den einzelnen Windungsgängen stattfindet. Das Bandeisen z 1 besitzt über seine gesamte
gestreckte Länge einen der gewünschten Flußverteilung anpa.ßbaren. beispielsweise
durchgehend gleichmäßigen Querschnitt.
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Es kann aber auch eine vom äußeren nach dem inneren Ende zu in der
Längsrichtung langsam. aber stetig anwachsende bzw. abnehmend.- Ouerschnittsverbreiterung
erhalten, wie dies Fig. 5 a erkennen läßt. Durch diese Maßnahme läßt sich der Fluß
in den einzelnen Windungen entsprechend der vorgegebenen Feldverteilungskurve unter
denn jeweiligen
Pol auf eine gewünschte Größe festliegen. Die gleiche
Wirkung kann dadurch erzielt werden, daß das die Polkcrnwicklung bildende Bandeisen;
in seiner Längsausdehnung, wie Fig. 5 b zeigt, aus mehreren, treppenförmig übecreinandergeschichteten
Bandstreifen io ausgeführt ist:, derenAnzahl sich vom inneren zum äußeren Ende der
Wicklung fortlaufend verringert bzw. vergrößert. Beginn und: Ende je eines Bandes
io sind auf dem vorhergehenden Band, vorzugsweise durch Punktschweißung, befestigt.
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Fig. 6 a stellt die Ausbildung eines Poles i i dar, dessen, gesamte
Bogenlänge einschließlich der Polschuhe 12 und 13 gegenüber dem Anker 14 der elektrischen
Maschine eine Luftspaltbreite von konstanter Größe besitzt (ö konst.). Die Charakteristik
der betreffenden Feldverteilungskurve ist aus Fig.61 ersichtlich, in welcher die
Ordinate, die Größe der L:u.ftspalt-induktion B und, die Abszisse die Polbreite
L angibt. In Fig. 7 a dagegen ist ein Pol 15 dargestellt, dessen.. Luftspaltbreite
gegenüber dem Motoranker 16 in der Pälmiitte (8n) kleiner ist als an den beiden
Enden (82) der Polschuhe 17 bz;w. i8. Auf Grund dieser Anordnung ergibt sich eine
Feldkurve, wie, sie die ausgezeichnete Kurve gemäß Fig. 7b erkennen läßt.. Die beiden
Kurven gemäß F'ig. 6b und 7b unterscheiden sich also insofern voneinander, als.
die Induktion im- Luftspalt gemäß der Kurve nach Fig.7b in: Richtung zu den Polkanten
hin abgeflacht ist.
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Unter der Annahme, daß das Bandeisen 2 über seine, gesamte Länge hinweg
überall den gleichen. Querschnitt aufweist., wird in dien einze lnenj Windun:gem;
der Bandwicklung 2 ein verschieden groß-er Fl.u.ß erzeugt" da infolge der nach dem
äußeren Ende der Wicklung zu sich vergrößerndlen Länge einer Windung ihr Gesamtquerschniitit
anwächst. Es bildet. sich in diesem Fall eine sattelfärmiige Vertiefung i9 der Fe.ldverbe@ilurngskurve
aus, was eine Abnahme der Luftspaltinduktion im Be-,reich dies Polkerumittelteiles
zur Folg e hat (Fig. 8) . Diese Einsattelunig der Induktion: im Luftspalt läßt sich
dadurch vermeiden., d@aß, wie bereits beschrieben, das Bandeisen ,2 im. Biereich
des Polkerns i mit einem verhältnismäßig großem Querschnitt ausgebildet wird, der
dann in Richtung auf die äußerste Windung der Bandwicklung zu allmählich und stetig
abnimmt. Es: läßt sich also durch diese Maßnahme erreichen, daß die F@el,dl"uirv
e bei einer Ausblildung des Poles mit konstanter Luftspaltbreite (b konst.) gegenüber
denn Anker die Charakteristik einer solchen Kurve annimmt; diie einer Polausbildung
entspricht, bei der die an den Seiten dies Polkerns, z:. B. an dien Polschuhen
17 und 18 gemäß Fig. 7 a, einen größeren Wert (82) besitzt als in der Polmitte
(bi, ausgezeichnete Kurve in Fig. 7b).
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Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet es also, den Raum, der bei
der bisher gebräuchlichen Ausbildung mit einer besonderen Erregerwicklung ausgefüllt
war, nunmehr auch magnetisch auszunutzen. Die Sättigung und damit die Induktion
im Pol isit also klein, so daß auch die Anzahl .der Ampe-rew-indungen,, die dazu
dienern, den Induktionsfluß durch dien, siehr engen Hohlraum zwischen Polträger
und Polkernoberfläche zu treiben, gering ist.