DE880768C - Drehfeldmaschine mit Scheibenlaeufer - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Drehfeldmaschine mit Scheibenläufer, ausgeprägten Polen und konzentrierten Wicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei mit Käfigwicklung versehenen Läuferscheiben (4, 5, Fig. i bis 3) ein Kranz von Solenoiden (i) angeordnet ist.
2. 2. Drehfeldmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Magnetfluß (Linie 6, Fig. i) jeweils über ein erstes Solenoid oder eine erste Solenoidgruppe, die eine Läuferscheibe (4), ein zweites Solenoid oder eine zweite Solenoidgruppe und die andere Läuferscheibe (5) schließt.
3. 3. Drehfeldmaschirne nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Polfolge (z, B. -f- R, - T, -f- S, - R, -I- T, - S, Fig. i) jeweils Pole gleicher Phase, aber entgegengesetzter Polarität (z. B. -h R, -R) um i 8o° in der Polteilung versetzt sind.
4. 4. Maschine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoide (i) derart durchmischte, v erschiedenphasi,ge, konzentrierte Wicklungen (2o, 21, Fig. 13) haben oder die Solenoide (i, Fig. 14) der einzelnen Phasen derart durchmischt sind, daß sich hinsichtlich des Drehfeldes die Wirkung einer verteilten Wicklung ergibt.
5. 5. Maschine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoidwicklungen polumschaltbar sind, gegebenenfalls auch in dem Sinne, daß der Maschinenumfang kein ganzzahliges Vielfaches der Drehfeldwellenlänge ist. 6. Maschine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoide tangential oder radial bzw. tangential und radial zwecks Drehzahlregelung verstellbar sind. 7. Maschine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoide (i, Fig.2) mindestens an den Polschuhen (3) trapezförmig sind und gegebenenfalls aus entsprechend zum Läuferumfang gebogenen Blechen bestehen. B. Maschine nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoide (i) an beiden Polschuhen (3, Fig.9) oder bei unterteilter Wicklung (2o, 21, Fig. 3) in der Mitte (7) oder an mehreren Stellen (Fig. 5) gehaltert sind. 9. Maschine nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoide mit Hilfe von Gewölbedruck erzeugenden Mitteln (ähnlich wie Kollc#ktorlamellen) zusammengehalten sind. .1-o. Maschine nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoide (i, Fig.2 und 3) unter Zwischenlage von Füllstücken (11r, 13) durch Schrumpf- (9) oder Spannringe (i@o) gehaltert sind und vorzugsweise mittels dieser Ringe (9, 1o) im Gehäuse (12) befestigt sind. 1i. Maschine nach Anspruch i bis 8 und io, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoide (i, Fig. 2 und 3) zwischen einem inneren (8) und einem äußeren Ring (9, to) eingeklemmt sind. m2. Maschine nach Anspruch i bis ri, da-,durch gekennzeichnet, daß die Spannringe aus Drahtbandagen (9, Fig. 9) bestehen. 13. Maschine nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoide (i) mit einem inneren (15, Fig.6; 8, Fig.7) oder äußeren Tragteil (Gehäuse 12, Fig. 8) verschraubt, verkeilt, verschweißt od. dgl. sind. 14. Maschine nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoide zwecks Halterung in erstarrende oder erhärtende Masse, gegebenenfalls zusammen mit dem Gehäuse oder einem anderen Tragteil eingebettet, -gepreßt oder -.gespritzt sind. 15. Maschine nach Anspruch i bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb oder an der Außenseite beider Läuferscheiben (4, 5, Fig. ro) Lüfter i,8 angebracht sind; die durch Öffnungen (i9) etwa in der Gehäusemitte Kühlluft ein- und zwischen,den Solenoiden (z) dürchsaugen und durch radiale (2,5) oder axiale Öffnungen (26) an, den Gehäuseenden ausblasen. 1.
6. 6. Maschine nach Anspruch i bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Außenseite einer Läuferscheibe (5, Fig. i i) angebrachter Lüfter (i8) Kühlluft von dem einen Gehäuseende her (bei 28) zwischen den Solenoiden (i) hindurch einsaugt und am anderen Gehäuseende (bei 26) ausbläst. 17, Maschine nach Anspruch i bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite der Läuferscheiben (4, 5, Fig. i2) oder zwischen diesen sitzende Lüfter (29, 30) von den Stirnseiten her (bei 3I) Kühlluft einsaugen und zwischen den Sölenoiden (i) durch Öffnungen (i9) im mittleren Gehäuseteil ausblasen. 18. Maschine nach Anspruch i bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Innen-. Seite einer Läuferscheibe sitzender Lüfter Kühlluft von der einen Gehäuseseite her einsaugt und zwischen den Solenoiden hindurch nach der anderen Gehäuseseite ausbläst.