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Elektrische Maschine Von den heute für die verschiedensten Zwecke,
insbesondere als Kleinmotoren, in sehr großen Stückzahlen zum Einsatz gelangenden
elektrischen Maschinen wird vor allem hohe Leistung bei möglichst geringem Aufwand
verlangt.
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Das Gewicht der Maschine ist im wesentlichen bedingt durch das Eisengewicht,
d.h. durch das Gewicht dies Magnetgestells. Da die Induktion im Eisen wegen der
Sättigungserscheinungen nicht beliebig hoch getrieben werden kann, ist zur Fortleitung
des vom Hauptfeld erzeugten Flusses ein gewisser Eisenquerschnitt notwendig. Das
Eisenvolumen und damit das Eisengewicht sind gleich dem Produkt aus Eisenquerschnitt
und Kraftlinienlänge. Da der Querschnitt festliegt, läßt sich eine Verringerung
des Eisengewichts nur durch Verkürzung des Eisenweges erzielen.
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Die Leistungsfähigkeit der Maschine ist um so größer, je geringer
die auftretenden Verluste sind. Bei Maschinen normaler Bauart treten, im Feldkreis
insbesondere an der Stoßstelle zwischen Pol und Joch Verluste auf. Will man diese
Verluste durch entsprechende bauliche Ausgestaltung des Magnetgestells vermeiden,
so wird der Aufwand infolge der dann erforderlichen Auslegung der Wicklung entsprechend
größer. Weiterhin wird durch das Ankerfeld d-er Maschine eine Verzerrung des Hauptfeldes
hervorgerufen, die eine
Schwächung dieses Feldes bewirkt. Diese
kann durch Compound- oder Kompensationswicklungen mehr oder weniger ausgeglichen
werden. Diese Wicklungen bedeuten indes einen erheblichen Aufwand nicht nur in baulicher
Hinsicht, sondern auch an zusätzlicher, der Maschine zuzuführender Leistung.
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Bei den bekannten Maschinen mit ausgeprägten Polen verlaufen die Kraftlinien
von Pol zu Pol durch die Polkerne und den diese verbindenden magnetischen Rückschluß,
der durch ein in sich geschlossenes Eisenjoch gebildet ist. Die Erfindung geht nun
in der Ausbildung elektrischer Maschinen mit ausgeprägten Polen durch besondere
Ausgestaltung des Magnetgestells der Maschine von der Erkenntnis aus, daß durch
im Polkern vorgesehene Luftspalte die vom Ankerfeld herrührende Ankerrückwirkung
herabgesetzt werden kann.
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Gemäß der Erfindung sind die Pole vorzugsweise in ihrer Mittelebene
in der Weise unterteilt, daß die beiden Teilschenkel des Polkerns gegenüber der
Richtung der Feldachse jeweils unter einem Winkel geneigt Liegen, derart, daß der
Kraftlinienweg in dem durch benachbarte Teilschenkel eines Polpaares und das diese
Schenkel verbindende Joch gebildeten Eisenkreis möglichst kurz ist.
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Mit Vorteil werden die Pole vollkommen unterteilt, derart, daß die
beiden Polfschuhteile sich an den die engste Stelle des Luftspaltes bildenden Trennstellen
in äquidistanten Kanten gegenüberstehen.
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Das Wesen der Erfindung ist im folgenden an dem Beispiel einer zweipoligen
Gleichstrommaschine näher erläutert. Die beiden Feldpole sind in einer durch die
Achse des Hauptfeldes, das durch den Pfeil F versinnbildlicht ist, bestimmten Ebene
vollkommen unterteilt, so daß jeder der beiden Pole aus zwei gleichen Teilschenkeln
I', I" bzw. 2', 2" besteht. Die beiden Teilschenkel liegen jeweils unter einem Winkel,
der im Ausführungsbeispiel ein spitzer Winkel ist, gegen die Richtung der Feldachse
geneigt und sind hier gleichzeitig am Ankerumfang auseinanidergerückt. An den beiden
Teilschenkeln sind Polschuhunterteile 3', 3" bzw. 4', 4'' angeordnet, die von den
Schenkeln ausgehend sich mit abnehmender Polschuhhöhe einseitig gegen die Ebene
der Feldachse hin erstrecken. Die Polschuhe stehen sich jeweils in der Mitte des
Polbogens 5', 5" bzw. 6', 6" in äquidistanten Kanten 7', 7" bzw. 8', 8" gegenüber,
so daß die engste Stelle des Luftspalts zwischen den beiden Polteilen sich jeweils
zwischen diesen Kanten befindet.
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Die beiden Teilschenkel jedes Pols sind so weit am Ankerumfang auseinandergerückt,
daß der durch die benachbarten Schenkel der unterteilten Feldpole und das diese
Schenkel verbindende, den magnetischen Rückschluß darstellende Jochstück gebildete,
zur Aufnahme der Feldwicklungen 9, IO dienende Wickelraum nicht größer als der Querschnitt
der Feldwicklungen ist. Dadurch erhalten das Jochstück und damit der Weg für die
in diesem Joch verlaufenden Kraftlinien die kürzestmögliche Länge.
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Durch die vollkommene Unterteilung der beiden Pole wird die Ankerrückwirkung
weitgehend herabgesetzt, so daß die Kommutierung der Maschine wesentlich besser
wird als bei Maschinen mit ungeteiltem Pol. Dadurch ist es möglich, den Polbogen,
der jeweils durch die beiden Polschuhteile eines Pols gebildet wird, verhältnismäßig
groß zu machen, so daß die Flußverhältnisse in der Maschine sich besonders günstig
gestalten Im Ausführungsbeispiel ist das Magnetgestell in einem Träger II aus nicht
magnetisierbarem Werkstoff befestigt, der seinerseits mit einer Grundplatte I2 fest
verbunden ist.
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Die Erfindung bezieht sich selbstverständlich auch auf Maschinen,
bei dienen die Pole geschränkt angeordnet sind, die Fuge zwischen den einzelnen
Polen also nicht achsparallel verläuft. Die Unterteilung der Pole verläuft dann
nicht in einer Mittelebene des einzelnen Pols, sondern nach einer jeweils durch
die Hauptachse des Feldes bestimmten Fläche. Es ist zweckmäßig, aber keineswegs
notwendig, die Unterteilung in der Mittelebene vorzunehmen, so daß die Polbogen
der beiden Polschuhteile eines Pols gleich groß sind. Der Zweck der Erfindung wird
indes auch erreicht, wenn der Luftspalt gegenüber der Mitte verschoben ist. Ebenso
ist es zweckmäßig, den Spalt äquidistant auszubilden. Der Zweck der Erfindung wird
indes auch erreicht, wenn der Luftspalt in anderer Weise, z. B. keilförmig, ausgebildet
ist. Der Erfindungsgedanke ist nicht beschränkt auf zweipolige Ausführungen, er
gilt gleichermaßen für Maschinen mit beliebig vielen Polpaaren. Zweckmäßig bestehen
die benachbarten Teilschenkel eines Polpaares mit dem sie verbindenden Joch und
den an den Teilschenkeln angeordneten Polschuhteilen aus einem Stück, wobei das
Eisen für den Kraftlinienweg aus einzelnen Blechen aufgebaut sein kann.
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Der Aufbau der Maschine ist sehr einfach. Die Feldwicklungen werden
in bekannter Weise wickelt und geformt, und über die fertigen Wicklungen werden
dann die Polstücke von außen übergeschoben. Zum Zusammenbau der Maschine kann gegebenenfalls
ein Dorn, beispielsweise aus Stahl, verwendet werden, auf dem dann, wenn die Feldspulen
erregt sind, die Polstücke festhaften. Zusammen mit den Wickli-ngen'können diiie
Polstücke soiäann in einen Träger eingeführt und mit diesem fest verbunden werden.
Der Montagedorn läßt sich nach. dem Entregen edier Feldwicklung leicht entfernen.