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Drehfeldmaschine mit Scheibenläufer Während man, von historischen,
aber erfolglosen Versuchen abgesehen, Dreh.s:tromasynchronmotoren regelmäßig nur
mit verteilter Wicklung ausführt, können unter bestimmten Voraussetzungen nach einem
neuen Vorschlag solche Motoren auch mit konzentrierten Wicklungen und au@s@geprägten
Polengebaut werden, d-ie den üblichen Motoren nicht nachstehen, aber vor ihnen alle
die bekannten Vorteile der konzentrierten Wicklung und der ausgeprägten Pole voraus
haben.
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Die Erfindung betrifft eine besonders vorteilhafte Bauform von Drehfeldmaschinen
mit Scheibenläufern, ausgeprägten Polen und konzentrierten Wicklungen. Erfindungsgemäß
ist zwischen zwei mit Käfigwicklungen versehenen Läuferscheiben ein Kranz von Solenoiden
angeordnet. Magnetisch werden die einzelnen Teile der Maschine am besten derart
geschaltet, daß der Magnettluß sich jeweils über ein erstes Solenoid, die eine Läuferscheibe,
ein zweites Solenoid und die andere Läuferscheibe schließt. Natürlich kann er auch
statt eines Solenoids jeweils eine Solenoidgruppe durchsetzen. Erfindungsgemäß wird
weiterhin die Folge der verschiedenphasigen Pole derart gewählt, daß jeweils Pole
gleicher Phase, aber entgegengesetzter Polarität um r8c° in der Polteilung versetzt
sind. Infolgedessen hat beispielsweise eine Drehstrommaschine mindestens sechs Solenoide,
die im Sinne -I- R, -T, -f- S, -R, -f- T, -S geschaltet sind, wenn- man mit R, S,
T die drei Phasen bezeichnet.
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Der Widerstand des Läuferkäfigs wird am besten so klein gehalten,
daß nachteilige Wirkungen der durch das Vorhandensein ausgeprägter Pole bedingten
höheren Harmonischen hinsichtlich Drehfeldentwicklung und Verluste möglichst unterdrückt
werden. In bekannter Weise können die Läuferscheiben aus Blechstreifen gerollt werden,
Die
Nuten werden vor oder während des Aufwickelns eingestanzt öder
nach dem Aufwickeln gefräst. Dann wird der Käfig in bekannter Weise eingebracht,
eingegossen, eingespritzt od. dgl. Mit dem Käfig können auch gleichzeitig Lüfterflügel
angebracht werden; ebenso Naben oder sonstige Haltevorrichtungen der Läuferscheibe.
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Natürlich können bei einer solchen Maschine nach einem früheren, allgemein
Drehfeldmaschinen betreffenden Vorschlag die Solenoide polumschaltbar ausgeführt
werden, und zwar auch in solchem: Sinne, da.ß der Maschinenumfang kein ganzzahliges
Vielfaches der Drehfeldwellenlänge ist, um so die Maschine auf verschiedene Drehzahlen
einstellen zu können. Statt dessen kann man aber auch ebenfalls nach einem früheren,
allgemein auf Drehfeldmaschinen gerichteten Vorschlag die Solenoide tangental oder
radial bzw. tangential und radial zwecks Drehzahländerung verstellbar machen.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. i zeigt
in der Abwicklung im Schema einen Drehstromasynohrönmofior. Ein. Kranz von Solenoiden
z mit Wicklungen 2 und verbreiterten Polschuhen 3 ist zwischen zwei mit Käfigwicklung
versehenen Läuferscheiben 4, 5 angeordnet. Die Pole, sechs an der Zahl, sind, wie
erwähnt, im Sinne + R, - T, -I- S, - R, -I- T, - S geschaltet. Das Magnetfeld schließt
sich, wie durch die Linie 6 angedeutet, durch die Solenoide i und die beiden Läuferscheiben
4, 5. Dies gibt einen sehr günstigen Feldverlauf und eine hervorragende Eisenausnutzung,
weil ein eigentliches Joch fehlt, mit der Folge, daß solche Maschinen verhältnismäßig
klein und leicht gebaut werden können und wenig Eisenverluste haben. Auch sind die
mittleren Windungslängen der am besten gleich auf die Solenoidkerne aufgespulten
Wicklungen denkbar kurz, jedenfalls viel kürzer, als bei verteilten Wicklungen,
da die weit ausladenden S,pulenköpfe fortfallen. Es ergibt sich also eine erhebliche
Kupferersparnis. und damit auch eine Verringerung der Kupferverluste. Wegen der
geringeren Verluste ist auch die Erwärmung der Maschine geringer, und infolgedessen
kani; der Aufwand für die Kühlung herabgesetzt und bei kleineren Maschinen eine
besondere Kühlvorrichtung überhaupt weggelassen werden.
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Eine konstruktive Ausführungsform zeigen im Schnitt die Fig. 2 und
3. Die Solenoide i haben im Querschnitt trapezförmige Kerne oder sind mindestens
an den Polschuhen 3 trapezförmig. Sie sind, wie die Fig.4 zeigt, in der Mitte bei
7 zwecks Schaffung genügend großer Sitzflächen für eine Haltevorrichtung etwas verbreitert,
die Wicklung ist in zwei Hälften 2o, 21 unterteilt. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen,
sind die Solenoidkerne an den Mitten 7 zwischen einem. inneren Ringkörper 8 und
einem äußeren Schrumpring 9 oder einer Spannvorrichtung mit innen konischen Ringen
1-o unter Zwischenlage von etwa segmentförmigen Füllsüücken@i-i eingeklemmt. Die
Ringe 9., io dienen gleichzeitig zur Befestigung des Solenoidkranzes an dem Gehäuse
12. Der innere Ring 8 kann sternartig' mit Zacken 13 versehen sein, die als Distanzstücke
zwischen die einzelnen Solenoidkerne greifen. Doch können auch besondere Distanzteile,
natürlich aus unmagnetischem oder Isoliermaterial, eingelegt werden.
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Unter Umständen kann auch der innere Ring 8 weggelassen werden. Die
Solenoidkerne werden dann unter Zwischenlage von Füll- und Distanzstücken gewölbeartig
durch die äußeren Spannringe 9 bzw. io zusammengepreßt, ähnlich wie die Lamellen
eines Kollektors. An Stelle der dargestellten Mittel für die Halterung der Solenoide
können alle die bekannten, im Kollektorbau üblichen Halte- oder Spannvorrichtungen
verwendet werden.
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Statt in der Mitte 7 können die Solenoidkerne auch an den Polschuhen
3 oder an den Polschuhen und in der Mitte oder bei der Ausführungsform der Solenoide
gemäß Fig. 5 mit dreifach unterteilter Wicklung 2o bis 22 auch an mehreren Stellen
gehaltert sein. Auch kann man die Bleche der Solenoidkerne in Kreisbogenform krümmen,
so daß die radial innen- und außenliegenden Trapezseiten zum Läuferumfang parallele
Kreisbögen bilden.
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Die einzelnen verschieden breiten Bleche der Solenoidkerne können
in automatischen Vorrichtengen der Reihe nach gestanzt und paketiert werden, oder
man kann aus lauter gleichen Blechen od. dgl. Blechgruppen stapeln und dann entsprechend
trapezförmig bearbeiten. Bei Maschinen höherer Polzahl weichen die Trapeze so wenig
vom Rechteck ab, @daß man die Solenoidbleche durchweg gleichmachen kann.
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Die Läuferwelle 1q. ist axial unverschiebbar im Gehäuse gelagert,
beispielsweise mit Hilfe der bekannten Wälzlager, und Idie Läuferscheiben, können
gegebenenfalls einstellbar mittels Stellringen od. dgl. auf der Welle14 sitzen,
um beim Zusammenbau den Luftspalt richtig -einstellen zu können.
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Wie die Fig. 6 beispielsweise zeigt, können bei der Außenläuferbauform
die Solenoide i auch auf einen inneren Tragkörper 15 aufgeschraubt oder, wie die
Fig. 7 zeigt, aufgekeilt werden. Die Läuferscheiben 4, 5 sitzen gemäß Fig. 6 in
einem umlaufenden Mantel 16, der gleichzeitig als Riemenscheibe oder Reib- oder
Zahnrad dienen oder, wie durch 17 gestrichelt angedeutet, sich in eine Welle fortsetzen
kann. Statt dessen kann man auch, wie beispielsweise Fig. 8 zeigt, die Solenoide
i von innen her an das Gehäuse 12 anschrauben. Die äußeren Spannringe 9 können,
wie Fig. 9 zeigt, auch aus Drahtbandagen, ähnlich wie sie zum Bandagieren von Läuferwicklungen
verwendet werden; bestehen, um eine ausreichende Vorspannung dieser Ringe zu erzielen.
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Natürlich können die Solenoide auch auf verschiedene andere Weise
gehaltert werden. So kann man .sie z. B. in erstarrende oder erhärtende Masse, gegebenenfalls
mit dem Gehäuse oder einem anderen Tragteil einbetten, -pressen oder -spritzen.
Während bei kleineren Maschinen aus den eingangs erwähnten Gründen kaum besondere
Mittel für die
Kühlung notwendig sein dürften, kann man größere
Maschinen beispielsweise gemäß der Fig. io bis 1-2 kühlen. In Fig. to sind an den
äußeren Stirnseiten der Läuferscheiben 4, 5 oder außerhalb dieser Scheiben Lüfter
18 angeordnet, die durch Öffnungen 19 in der Gehäusemitte Kühlluft zwischen den
Solenoiden i einsaugen und in der Nähe der Gehäuseenden durch radiale Öffnungen
25 oder axiale Öffnungen 26, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Leitblechen 27,
ausblasen. Brei Verwendung nur eines Lüfters 18 (Fig. i i) kann man bei 28 am einen
Gehäuseende zwischen. den Solenoiden i hindurch Kühlluft einsaugen und auf der anderen
Maschinenseite bei 26 ausblasen.
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In Fig. 12 sind auf der Innenseite der Läuferscheibe 4 bei 29 oder
auf der Innenseite des Ständers zwischen diesem und der Welle 14 oder allgemein
zwischen beiden Läuferscheiben Lüfter 30 eingebracht, die durch Öffnungen 31 an
den Stirnseiten des Gehäuses Kühlluft einsaugen und zwischen den Solenoiden i hindurch
durch Öffnungen ig des Gehäusemantels ausblasen. Natürlich kann man auch hier nur
einseitig einen Lüfter anordnen und die Kühlluft am einen Gehäuseende ein- und am
anderen austreten lassen. Es sind natürlich auch noch zahlreiche andere Kühlarten
möglich, ähnlich wie bei Maschinen mit halbgeschlossenen, spritz-oder schwallwassergeschützten
Gehäusen oder bei geschlossenen Maschinen mit besonderem Innm-und Außenkühlluftstrom.
Auch können die Lüfter durch besondere Motoren, wie bei den bekannten fremdbelüfteten
Maschinen, angetrieben werden.
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Um trotz konzentrierter Wicklungen hinsichtlich Drehmomentbildung
die Wirkung einer verteilten Wicklung zu erzielen, können nach einem früheren, allgemein
Drehfeldmaschinen betreffenden Vorschlag, etwa gemäß Fig. 13, die Wicklungen oder
Teilwicklungen 2o, ai der Solenoide i derart durchmischt geschaltet werden, oder
es können, wie beispielsweise Fig.14 zeigt, ebenfalls nach einem früheren Vorschlag
die an verschiedene Phasen angeschlossenen Solenoide i derart durchmischt werden,
daß sich eben die Wirkung einer verteilten Wicklung ergibt.