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Als einlagige Hochkantwicklung bzw. als mehrlagige Drahtwicklung ausgeführte
umlaufende Feldwicklung für dynamoelektrische Maschinen Die Erfindung betrifft umlaufende
Feldwicklungen elektrischer Maschinen, die als einlagige Hochkantwicklung bzw. als
mehrlagige Drahtwicklung, z. B. als Erregerwicklungen für Synchronmaschinen, verwendet
werden.
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Wenn während des Betriebes hohe Winkelgeschwindigkeiten auftreten
können, so müssen Vorkehrungen getroffen werden, damit die Windungen an den Polschäften,
an denen sie angebracht sind, unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft sich nicht
aufwölben. Dies wird häufig dadurch verhindert, daß man einen oder mehrere V-förmig
gestaltete Blöcke zwischen den Polen anordnet. Diese Blöcke besitzen indes u. a.
den Nachteil, daß der Fluß der Ventilationsluft zwischen den Polen behindert wird.
Die Erfindung bezweckt, eine Konstruktion für die Spulen zu schaffen, durch welche
die Notwendigkeit zur Verwendung V-förmiger Blöcke und die hiermit verbundenen Nachteile
in Fortfall kommen.
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Gemäß der Erfindung werden die Windungsebenen, die in Erstreckung
der Polschafthöhe übereinanderliegen, an jeder Längsseite des Polschaftes derart
angeordnet, daß sie senkrecht zu einer Ebene liegen, welche die Rotationsachse enthält
und durch den Schwerpunkt eines Hochkantleiters oder einer entsprechenden Schicht
bei mehrlagigen Wicklungen geht, der auf derselben Seite des Polschaftes sich an
einer Stelle befindet, die vorzugsweise nicht weiter von der Rotationsachse entfernt
ist als die Mitte der radialen Spulenhöhe.
Mittels einer solchen
Anordnung wird die Zentrifugalkraft, die auf die Windungen oder die Leiterschichten
durch die Rotation ausgeübt wird, im wesentlichen senkrecht zur Fläche jeder Windung
oder jeder Schicht verlaufen, so daß keine Komponente dieser Kraft in der Rotationsrichtung
vorhanden ist. Daher haben in solchem Falle die Streifen öder Schichten auch nicht
das Bestreben, sich auswärts vom Pol, .an welchem sie gelegen sind, auszuwölben.
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In praktischer Ausführung der Erfindung können die Hochkantwindungen
oder Schichten, nachdem sie Kante än Kante in einer Spule angeordnet sind, verformt
werden, indem man einen radialen Druck auf sie ausübt, ehe sie mit dem Polstück
vereinigt werden. Sie können in ihren verformten Stellen am Polschaft belassen werden,
indem man keilförmige Packungsglieder auf die Schultern an den inneren und äußeren
Enden der Polschäfte bzw. Polschuhe einsetzt. Diese Packungsglieder können am oberen
und unteren Teil des Pols, falls erforderlich, verkeilt werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch
veranschaulicht.
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Fig. = ist ein Schnitt durch den Pol in einer zur Rotationsachse senkrecht
verlaufenden Ebene, an welcher die Art und Weise der Anordnung der Windungen veranschaulicht
ist.
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Fig.2 ist ein Schnitt durch die Windungen, der eine Art des Aufbaues
der Windungen veranschaulicht; Fig. 3 ist ein Schnitt nach X-X in Fig. 2.
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In Fig. i bezeichnet das Bezugszeichen i die Nabe oder den Anker des
Rotors, an welchem der Polschaft 2 in der üblichen Weise gesichert ist. Der Polschaft
ist an seinem äußeren Ende mit einem Polschuh 3 versehen. Das Bezugszeichen q. bezeichnet
die radial übereinanderliegenden Hochkantleiterwindungen oder die Leiterschichten
bei mehrlagigen Wicklungen, die um den Polschaft herumgelegt und gemäß vorliegender
Erfindung gestaltet sind. In der bisherigen normalen Praxis sind diese Windungen
oder -Schichten so gestaltet; daß sie in Ebenen verlaufen, die normal zur radialen
Achse des Polschaftes liegen. Gemäß vorliegender Erfindung dagegen sind die Hochkantleiter
bzw. Leiterschichten, die an jeder Seite des Polschaftes in der Rotationsebene,
wie bei 5 angedeutet, liegen, so angeordnet, daß sie normal zu einer Ebene verlaufen,
wie sie durch die gestrichelte Linie V angedeutet ist, die die Rotationsachse der
Maschine enthält und durch den Schwerpunkt eines Hochkantleiters oder einer entsprechenden
Schicht bei mehrlagigen Wicklungen geht.
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Der Schwerpunkt des Hochkantleiters bzw. der Leiterschicht ist annähernd
das Zentrum der auf denselben ausgeübten Zentrifugalkraft, und da die Linie V also
die Richtung der Zentrifugalkraft darstellt, die auf den Streifen wirkt, so tritt;
da die Spule in rechten Winkeln zur Linie V sich legt, keine tängentiale Komponente
dieser Kraft in der Ebene des Streifens auf, die bestrebt wäre, den Streifen vom
Polschaft aufwärts aufzuwölben. Infolge des Fortfalls aller tangentialen Komponenten
der auf die Seitenteile der Windung entfallenden Kraft" könnte jeder Hochkantleiter
bzw: jede entsprechende Leiterschicht' unter einem etwas verschiedenen Winkel zur
Achse des Polschaftes angeordnet werden. Dies würde indes in der Praxis schwierig
oder unmöglich sich verwirkliehen lassen. Ein vernünftiger Ausgleich besteht darin,
eine Schicht auszuwählen, die nicht weiter von der Rotationsachse entfernt liegt
als die Mitte der radialen Spulenhöhe; vorzugsweise wählt man die innerste Wicklung,
wie dargestellt. -Jede Windung kann aus einem einzelnen Hochkant-Leiter bestehen,
der an den Seiten und Ecken während des Wickelns gebogen wird. Vorzugsweise kann,
wenn man Hochkantleiter benutzt, eine an sich bekannte Konstruktion benützt werden,
bei welcher die Seitenteile und die Stirnkrümmungen der Windungen aus einem Streifenmaterial
geformt sind, wobei die Stirnseiten der Windung an den Seitenteilen durch angeschweißte
oder angelötete oder lappende Vorspränge befestigt sind. Indem man eine solche Konstruktion
bei den Windungen gemäß vorliegender Erfindung, wie in Fig. ä und 3 dargestellt;
anwendet, wird 'jeder Seitenteil 5 der Windungsgänge aus j e zwei Streifen 5', 5"
und jeder Stirnteil q. aus j e zwei Streifen q.', q." gebildet, wobei die beiden
Streifen miteinander parallel und Seite an Seite verlaufen und vorzugsweise leicht
miteinander verlötet werden. Die Verbindungen an den Ecken zwischen den Seiten-
und Stirnteilen sind durch überlappende Vorstöße geformt; indem man das Ende des
unteren Streifens an einem Seitenteil so ausbildet, daß er das Ende des offenen
Streifens des benachbarten Endteils überlappt und umgekehrt, werden die Verbindungsstellen
zwischen benachbarten aneinandergrenzenden Kanten gegeneinander versetzt. Die Verbindungen
können gegebenenfalls im Winkel' von q.5° C oder schwalbenschwanzförniig zusammengefügt
sein und durch Schweißen, Löten oder Vernieten gesichert werden. Nachdem die Streifenpaare,
welche einen Windungsgang bilden, aneinandergeschlossen sind, werden die Seitenteile
der Windungen gegenüber den Stirnteilen zu einem Winkel 0, wie oben beschrieben,
gebogen, der sich nach den Dimensionen der Maschine richtet.
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Nach Vervollständigung der Spule wird eine Isolation, die aus Streifen
von Glimmerpapier, behandeltem Asbest oder aus Papier usw. besteht, zwischen nufeinanderfolgende
Windungen gebracht. Die fertig isolierte Spule wird alsdann bei hoher Temperatur
gepreßt; um sie zu verfestigen. Um diesen Druck gleichmäßig durch die Enden und
die Seiten der Spule zur Auswirkung zu bringen und um außergewöhnliche Beanspruchungen
an Kupfer an den Wicklungsstellen zu vermeiden; ist es notwendig, die Isolation
mit größerer Stärke zwischen den Stirnteilen der Windungen einzubringen als zwischen
den - Seitenteilen derselben. Die Vergrößerung der Dicke der Isolation an den Stirnteilen
hängt offensichtlich von dem Winkel ab, zu welchem die Seitenteile gegenüber den
Stirnteilen gebogen sind.
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Um die so gestalteten Windungen in ihrer Stellung zu halten, werden
keilförmig gestaltete Packungsstücke 6 zwischen den Windungen und den Schultern
eingeschaltet, die an den inneren und äußeren Enden der Polschäfte 2 ausgebildet
sind.
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Da das äußere keilförmige Packungsstück 6 den tangentialen Schub der
Spule infolge der entsprechenden
Zentrifugalkraft aufnehmen muß,
so empfiehlt es sich, wenn dasselbe aus isolierendem Material besteht, es vermittels
eines Keilvorsprunges zu versteifen, der in eine Aussparung 7 auf der Unterseite
des Polschuhs eingreift.
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Gewisse Windungen können teilweise so angeordnet sein, daß sie über
die anderen hinausragen, wie bei 8 dargestellt, so daß Kühlvorsprünge gebildet werden.
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Während das vorstehende Ausführungsbeispiel der Erfindung sich insbesondere
auf Windungen bezieht, die aus streifenförmigem Material gebildet werden, ist die
Erfindung in gleicher Weise auf mehrschichtige Windungen anwendbar, bei denen isolierte
rechteckige oder runde Drähte verwendet werden.