DE934899C

DE934899C - Unipolarmaschine fuer hohe Drehzahlen

Info

Publication number: DE934899C
Application number: DES3556D
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Trassl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1944-12-03
Filing date: 1944-12-03
Publication date: 1955-11-10

Description

Unipolarmaschine für hohe Drehzahlen Die Erfindung bezieht sich auf Unipolarmaschinen für sehr hohe Drehzahlen, die sowohl als Generator wie auch als Motor benutzt werden können. Insbesondere kann man solche Unipolarmaschinen für den Antrieb von Kreiseln oder auch für Festigkeitsprüfmaschinen benutzen, bei denen die Drehzahl bis zum Bruch des Prüflings gesteigert wird. Es kommen dabei Drehzahlen in der Größenordnung von Ioo ooo und mehr U/min in Betracht. Bei derartigen Maschinen kann ein ruhiger Lauf vor allem dann erzielt werden, wenn die Maschine nur eine geringe axiale Länge aufweist, wenn also die beiden Lager an der Maschine möglichst nahe aneinandergerückt sind. Bei der Unipolarmaschine nach der Erfindung, bei der der induzierte Teil ein um seine Achse rotierender Zylinder ist, an dem der magnetische Fluß allseitig in radialer Richtung den Zylindermantel durchsetzt, wird nun die geringe axiale Länge dadurch erzielt, daß die Stromzu- oder -abführung über die Lager des Läufers vor sich geht. Es kommt also der Raum in Fortfall, den man braucht, wenn man an dem Läufer besondere Schleifringe für die Stromabnahme vorsieht.
Die Erfindung ist an Hand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. r ist der Läufer, der die Form eines langgestreckten Zylinders aufweist und der bei 2 und 3 gelagert ist. Das Erregermagnetsystem 4 besitzt die Form eines Hohlzylinders; dessen innere Zylinderfläche im mittleren Teil 5 durch einen großen, an den beiden seitlichen Teilen 6 und 7 durch kleine Luftspalte von dem zylindrischen Läufer getrennt ist. 8, 9, Io und II sind die Erregermagnetspulen, deren Achsen mit der Läuferachse übereinstimmen und die derart erregt sind, daß der magnetische Fluß an dem einen seitlichen Teil 7 vom Ständereisen allseitig in radialer Richtung in das Läufereisen eintritt, während er an dem seitlichen Teil 6 ebenso aus dem Läufer in das Ständereisen übertritt. Der Fluß schließt sich dann in der dargestellten Weise über die Jocheisen 12 und 13 im Ständer und im Läufer. In den den Teilen 6 und 7 gegenüberliegenden Teilen des Läufers werden dann Spannungen induziert, die für die beiden Läuferteile entgegengesetzte Richtung haben. Die Zuführung öder Abnahme dieser Ströme erfolgt nun einerseits mit Hilfe der Lager 2 und. 3, andererseits mit Hilfe von auf dem Läufer schleifenden Bürsten I4 in den dem mittleren Teil des Läufers umgebenden ringförmigen Hohlraum des Ständereisens. Von den Bürsten I4 aus fließt der Strom durch einen am Luftspalt der Teile 6 und 7 angebrachten dünnwandigen Hohlzylinder 18 aus gut leitendem Material (Kupfer) in der entgegengesetzten axialen Richtung als in' dem induzierten Teil des Läufers, so daß dieser Hohlzylinder als Kompensationswicklung auf das von dem Strom im Läufereisen ausgehende magnetische Feld einwirkt. Bei 15 und 16 wird dann der Strom von der Kompensationswicklung nach außen abgeführt.
Für die Stromabnahme an den beiden äußeren Teilen des Läufers dienen die Lager 2 und 3. Zu diesem Zweck können die an den Läufer angrenzenden Teile des Lagers aus Kohle bestehen, so daß etwa dieselben Stromabnahmeverhältnisse herrschen wie bei den auf dem Läufer schleifenden Kohlebürsten. Ebenso könnte man andere für Stromabnahmebürsten bereits verwendete Materialien für die Lagerauskleidung benutzen. Um die infolge des Stromdurchflusses auftretende Erwärmung des Lagers wirksam zu bekämpfen, kann man eine Kühlung des Lagers vorsehen, die an dem ruhenden Teil des Lagers angebracht sein kann. Bei der Benutzung von Kohle für die Stromabnähme ist der Wärmeabfluß dabei jedoch infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Kohle nicht günstig. In diesem Fall ist es zweckmäßiger, die Wärme vom Läufer aus abzuführen, indem man eine Kühlflüssigkeit durch die durchbohrte Welle hindurchleitet.
Bei einer anderen Ausführungsform des der Stromabnahme dienenden Lagers läßt man die Welle in den Lagern in einer leitenden Flüssigkeit wie insbesondere Quecksilber oder eine Elektrolytflüssigkeit laufen. Dadurch wird einerseits der Stromübergangswiderstand sehr vermindert, andererseits auch eine wirksame Kühlung der Stromabnahme erzielt. Beispielsweise zeigt das Lager 3 eine Anordnung, bei der die Welle wiederum hohl ist und außerdem auch Bohrungen 17 -aufweist, durch die von dem Hohlteil der Welle aus die leitende Flüssigkeit an die Gleitfläche des Lagers herangeführt wird.
Der Läufer I kann die Form eines aus magnetisierbarem Eisen oder Stahl bestehenden Vollzylinders aufweisen, so daß die Spannungen in der Mantelfläche dieses Läufereisens induziert werden. Es erweist sich jedoch als zweckmäßig, in dieser Mantelfläche in axialer Richtung Stäbe aus gut leitendem Material wie Kupfer oder Aluminium einzubetten, die dann die Stromführung zum größten Teil übernehmen. Diese Stäbe können an ihren Enden durch Ringe ähnlich wie bei der Käfigwicklung eines Induktionsmotors verbunden sein. Sie müssen mit den Stromabnahmestellen gut leitend verbunden sein.
Die beschriebene Unipolarmaschine hat den Vorteil der geringst möglichen Länge zwischen den beiden Lagern, da einerseits zwei Stromabnahmestellen durch die beiden Lager selbst gebildet werden, andererseits der Raum für die Stromabnahme in der Mitte sich durch die Ausbildung des Erregermagneteisens von selbst ergibt und nicht mehr eingespart zu werden braucht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Unipolarmaschine für hohe Drehzahlen, bei der der induzierte Teil ein um seine Achse rotierender Zylinder ist, an dem der magnetische Fluß allseitig in radialer Richtung den Zylindermantel durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzu- oder -abführung für die eine Polarität über die Lager des Läufers erfolgt.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager an dem an die rotierende Welle angrenzenden Teil aus Kohle bestehen.
3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager durch eine Flüssigkeit, die durch die hohlgebohrte Welle fließt, gekühlt werden.
4. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle in den Lagern in einer leitenden Flüssigkeit wie Quecksilber läuft. g.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Flüssigkeit von der hohlen Welle aus durch Öffnungen an dieser an den ruhenden Teil des Lagers herangebracht ist.
6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Erregermagneteisen der Unipolarmaschine die Form eines den induzierten Teil umgebenden Hahlzylsnders besitzt, dessen innere Zylinderfläche im mittleren Teil durch einen großen, in den beiden seitlichen Teilen durch kleine Luftspalte von dem Zylinderläufer getrennt ist, so daß der magnetische Fluß über den einen seitlichen Erregerteil (7) in den Läufer eintritt und über den zweiten seitlichen Erregerteil (6) aus dem Läufer austritt.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mittleren, dem großen Luftspalt sich Bürsten für die Stromabnahme für die andere Polarität befinden. B.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den an die engen Luftspalte angrenzenden Teilen des Erregermagneteisens eine die Form eines dünnwandigen Hohlzylinders aufweisende und aus gut leitendem Material (wie Kupfer) bestehende Kompensationswicklung befindet, die gleichzeitig als Stromführung zwischen den im mittleren Luftspalt befindlichen Bürsten und der entsprechenden Maschinenklemme dient.
9. Verwendung der Anordnung des Anspruchs I für den Antrieb von Kreiseln oder für den Antrieb von Festigkeitsprüfmaschinen.