DE1090747B - Arrangement of the split poles of an excitation system for rotating electrical machines with pronounced poles - Google Patents
Arrangement of the split poles of an excitation system for rotating electrical machines with pronounced polesInfo
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Description
Anordnung der geteilten Pole eines Erregersystems für umlaufende elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen Die Erfindung betrifft ein Erregersystem für umlaufende elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen, d. h: Maschinen, bei welchen die Spulen zur Erzeugung des induzierenden Flusses um Polkerne gewickelt sind, welche radial an einem Befestigungsgestell vorspringen. Die Erfindung betrifft ein derartiges Erregersystem, bei welchem jeder Polkern durch zwei Teilkerne gebildet wird, welche praktisch in magnetischer Hinsicht voneinander durch einen unmagnetischen radialen Raum isoliert sind, welcher sich wenigstens über den größten Teil der radialen Tiefe des Kerns erstreckt.Arrangement of the split poles of an excitation system for rotating electrical Machines with pronounced poles The invention relates to an excitation system for rotating electrical machines with pronounced poles, d. h: machines in which the coils to generate the inducing flux are wound around pole cores, which are radially protrude on a mounting frame. The invention relates to such a thing Excitation system in which each pole core is formed by two partial cores, which practically in magnetic terms from each other by a non-magnetic radial Space are isolated, which extends at least over the greater part of the radial depth of the core extends.
Zum Zwecke der Gewichtsersparnis und der Unterdrückung der Ankerrückwirkung ist bereits vorgeschlagen worden, bei den Erregersystemen mit ausgeprägten Polen für umlaufende elektrische Maschinen jeden Polkern aus zwei Teilkernen zu bilden, welche praktisch in magnetischer Hinsicht voneinander -durch einen radialen unmagnetischen Raum getrennt sind, wobei zwei aufeinanderfolgende Kernteile entgegengesetzter Polarität durch ein magnetisches Zwischenstück derart verbunden sind, daß die durch diese beiden Kernteile und das Zwischenstück gebildete Anordnung einen einzigen Block bildet, dessen Querschnitt im wesentlichen die Form eines Hufeisens hat.For the purpose of saving weight and suppressing anchor reaction has already been suggested for the excitation systems with pronounced poles to form each pole core from two partial cores for rotating electrical machines, which practically in magnetic terms from each other -by a radial non-magnetic Space are separated, with two consecutive core parts of opposite polarity are connected by a magnetic adapter in such a way that the through this two core parts and the intermediate piece formed arrangement a single block forms, the cross-section of which has essentially the shape of a horseshoe.
Die übliche Herstellung dieser Blöcke aus einem einzigen Stück oder aus mehreren gleichen in der Längsrichtung nebeneinander angeordneten Stücken (bei geblätterten Polen) und die Anbringung der Erregerspulen auf derartigen Blöcken sind schwierige und kostspielige Vorgänge. Ferner müssen diese Blöcke zur genauen Festlegung ihrer gegenseitigen Lage an einem starren Gestell befestigt werden.The usual manufacture of these blocks from a single piece or of several identical pieces arranged side by side in the longitudinal direction (for peeled poles) and the mounting of the excitation coils on such blocks are difficult and costly operations. Furthermore, these blocks need to be accurate Determining their mutual position are attached to a rigid frame.
Es ist auch bekannt, jeweils die Teilkerne zweier benachbarter Pole entgegengesetzter Polarität zu einem einzigen Ganzen zusammenzufassen, das dann seinerseits an dem Befestigungsgestell angebracht ist. Diese bekannte Anordnung ist nicht nur umständlicher und kostspieliger, sondern sie erschwert auch die Herstellung. Zur Verbindung zwischen den Polstücken entgegengesetzter Polarität sind besondere Zwischenstücke notwendig. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß es- schwierig ist, Ungleichheiten in der Länge der Spulen auszugleichen. Wenn einmal die zwei Teilkerne umfassenden Kernstücke etwas weiter auseinandergesetzt bzw. näher aneinandergerückt worden sind, damit den Abmessungen einer der Spulen Rechnung getragen wird, besteht die Gefahr, daß dadurch den Abmessungen der benachbarten Spule nicht mehr Rechnung getragen werden kann und deren Sitz auf den Polstücken nicht mehr den Anforderungen entspricht. Die Nachteile der bekannten Einrichtungen werden bei einem Erregersystem für umlaufende elektrische Maschinen, deren Pole radial vorspringend auf einem Traggestell angebracht sind, wobei jeder Pol zwei von der gleichen Spule umschlungene Teilkerne umfaßt, welche in magnetischer Hinsicht praktisch durch einen unmagnetischen Raum vone'.nander getrennt sind, während zwei benachbarte Teilkerne in entgegengesetzter Polarität magnetisch miteinander verbunden sind, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß jeder Teilkern für sich unabhängig sowohl von dem zum gleichen Pol gehörenden Teilkern als auch von dem zum benachbarten Pol gehörenden Teilkern auf einem aus magnetischem Material bestehenden Teil des Traggestells angebracht ist, welch lezteres in an sich bekannter Weise zur Herstellung der magnetischen Trennung zwischen den Teilkernen des gleichen Pols mit unmagnetischem Material gefüllte Schlitze oder Fenster aufweist. Durch diese Ausbildung wird die Herstellung des Erregersystems wesentlich erleichtert.It is also known, in each case, the partial cores of two adjacent poles of opposite polarity to summarize into a single whole, then in turn is attached to the mounting frame. This known arrangement is not only more cumbersome and expensive, it also makes it difficult to manufacture. For the connection between the pole pieces of opposite polarity are special Intermediate pieces necessary. There is another disadvantage of the known arrangement in that it is difficult to compensate for inequalities in the length of the coils. Once the core pieces, which comprise two partial cores, are a little further apart or have been moved closer together so that the dimensions of one of the coils Is taken into account, there is a risk that this will reduce the dimensions of the neighboring Coil can no longer be taken into account and its seat on the pole pieces no longer meets the requirements. The disadvantages of the known devices in an excitation system for rotating electrical machines, their poles are mounted projecting radially on a support frame, each pole two includes partial cores wrapped around the same coil, which in magnetic terms are practically separated from each other by a non-magnetic space, while two adjacent partial cores magnetically connected to one another in opposite polarity are avoided according to the invention in that each partial core is independent both from the partial core belonging to the same pole and from the one to the neighboring one Part of the core belonging to the pole on a part of the magnetic material Support frame is attached, which the latter in a known manner for production the magnetic separation between the partial cores of the same pole with non-magnetic Has material filled slots or windows. Through this training, the Making the excitation system much easier.
Um die Ankerrückwirkung beträchtlich zu vermindern, ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bei einem Erregersystem, bei welchem in einem Gestell aus magnetischem Material ein Fenster aus nichtmagnetischem Material im Bereich des Raumes vorgesehen ist, der die beiden Kernteile eines Poles in magnetischer Hinsicht trennt, vorteilhaft, daß das Fenster eine größere Länge hat als die Teilkerne. Eine sehr einfache Herstellung des Erregersystems wird dadurch erzielt, daß das Gestell aus einem einzigen rohrartigen Körper besteht, in welchem die Fenster derart herausgeschnitten sind, daß die verbleibenden Brücken aus magnetischem Werkstoff an den Längsenden einen möglichst kleinen Querschnitt haben.In order to reduce the anchor reaction considerably, it is according to one Development of the invention in an excitation system in which in a frame made of magnetic material, a window made of non-magnetic material in the area of the space is provided, the two core parts of a pole in magnetic It is advantageous that the window has a greater length than the partial cores. One very simple production of the excitation system is achieved by that the frame consists of a single tubular body in which the window are cut out so that the remaining bridges are made of magnetic material have the smallest possible cross-section at the longitudinal ends.
Das erfindungsgemäße Erregersystem läßt sich auch dadurch herstellen, daß das Gestell aus Stäben aus magnetischem Material aufgebaut ist, welche durch Zwischenstücke aus urimagnetischem Material miteinander verbunden sind. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, das Gestell aus einem Gerippe aus urimagnetischem Werkstoff mit darin eingelassenen Stäben aus magnetischem Werkstoff herzustellen. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich ein relativ einfacher Aufbau der Anordnung zusammen mit einer leichten Montagemöglichkeit. In fertigungstechnischer Hinsicht besonders vorteilhaft ist ein Erregersystem, bei welchem das urimagnetische Gestellgerippe in einer Gießform durch Spritzen oder Gießen hergestellt ist und die an ihren Rändern mit Vorsprüngen oder Vertiefungen versehenen magnetischen Stäbe in der urimagnetischen Masse des Gerippes vom Gießvorgang her verankert sind.The excitation system according to the invention can also be produced by that the frame is made up of rods made of magnetic material, which through Intermediate pieces made of urimagnetic material are connected to one another. Another An advantageous possibility is to make the frame from a framework made of urimagnetic Manufacture material with embedded rods made of magnetic material. The measures according to the invention result in a relatively simple structure of the Arrangement together with an easy installation option. In manufacturing Particularly advantageous is an excitation system in which the urimagnetic Frame framework is made in a mold by injection molding or casting and the magnetic bars provided with protrusions or depressions at their edges are anchored in the urimagnetic mass of the framework from the casting process.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.The invention is described below by way of example with reference to the drawing explained.
Fig. 1 zeigt schaubildlich mit teilweise geschnittenen Spulen ein erfindungsgemäßes Erregersystem für eine Dynamomaschine; Fig. 2 zeigt schaubildlich eine andere Ausführungsform des Gestells des erfindungsgemäßen Erregersystems; Fig. 3 und 4 zeigen in einem Querschnitt längs der Linie III-III der Fig. 4 bzw. in einem Längsschnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Erregersystems; Fig.5 bis 8 zeigen schaubildlich weitere Ausführungsformen der Gestelle von erfindungsgemäßen Erregersystemen; Fig.9 bis 11 zeigen im Längsschnitt drei Ausführungseinzelheiten der in Fig. 7 und 8 dargestellten Gestelle; Fig. 12 und 13 zeigen schaubildlich bzw. im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Erregersystems; Fig. 14 und 15 zeigen schaubildlich zwei Ausführungsformen eines Teils des in Fig. 12 und 13 dargestellten Systems.Fig. 1 shows a diagrammatic view with partially cut coils inventive excitation system for a dynamo machine; Fig. 2 shows diagrammatically another embodiment of the frame of the excitation system according to the invention; Fig. 3 and 4 show in a cross section along the line III-III of Fig. 4 and in one, respectively Longitudinal section along the line IV-IV of FIG. 3, another embodiment of the invention Excitation system; FIGS. 5 to 8 show diagrammatically further embodiments of the frames of excitation systems according to the invention; 9 to 11 show three in longitudinal section Details of the execution of the frames shown in FIGS. 7 and 8; Fig. 12 and 13 show diagrammatically or in longitudinal section a further embodiment of a excitation system according to the invention; 14 and 15 show diagrammatically two embodiments part of the system shown in Figs.
In den Zeichnungen bezeichnet 1 die verschiedenen Teilkerne eines jeden Pols, welche zweckmäßig in an sich bekannter Weise geblättert sind und hier unabhängig voneinander hergestellt werden.In the drawings, 1 denotes the various partial cores of a each pole, which are expediently scrolled in a manner known per se and here can be produced independently of each other.
Diese Teilkerne sind unmittelbar, z. B. mit Hilfe von Schrauben 2, an das Gerippe einen starren Käfig bildender Stäbe 3 aus einem magnetischen Werkstoff befestigt.These partial cores are immediate, e.g. B. with the help of screws 2, on the frame a rigid cage forming rods 3 made of a magnetic material attached.
jeder Stab 3 hat die Form eines Prismas oder die Teilform eines Zylinders mit einer in der Längsrichtung verlaufenden, d. h. zu der Achse der Maschine parallelen Begrenzung, und seine Breite in der Umfangsrichtung ist vorzugsweise größer als seine Dicke in radialer Richtung. Die bevorzugte Form für den Querschnitt der Stäbe 3 ist ein Abschnitt eines Ringes.each rod 3 has the shape of a prism or the partial shape of a cylinder with one extending in the longitudinal direction, d. H. parallel to the axis of the machine Boundary, and its width in the circumferential direction is preferably greater than its thickness in the radial direction. The preferred shape for the cross-section of the bars 3 is a section of a ring.
An den beiden Enden in der Breitenrichtung dieser Stäbe springen radial nach innen zwei Teilkerne 1 entgegengesetzter Polarität vor.At the two ends in the width direction of these bars jump radially two partial cores 1 of opposite polarity in front of the inside.
Jeder Stab 3 ist von dem Nachbarstab durch ein Fenster 4 getrennt, welches einen urimagnetischen Zwischenraum zwischen diesen Stäben bildet, welcher den zwei Teilkerne ein und desselben Pols voneinander trennenden radialen urimagnetischen Raum 4a in radialer Richtung über diese Kerne hinaus verlängert.Each bar 3 is separated from the neighboring bar by a window 4, which forms a urimagnetic space between these rods, which the two partial cores of one and the same pole separating radial urimagnetic Space 4a is extended in the radial direction beyond these cores.
Die Fenster 4 bieten insbesondere folgende Vorteile: sie verhindern, daß sich der störende Ankerrückwirkungsfluß über das Gestell schließt, wodurch dieser Fluß praktisch unterdrückt wird, sie gestatten die Verringerung des Gewichts des Gestells.The windows 4 offer the following advantages in particular: they prevent that the disturbing anchor reaction flow closes over the frame, whereby this Flow is practically suppressed, they allow the reduction of the weight of the Frame.
Außer durch die Fenster läßt sich der urimagnetische Zwischenraum auch durch feste urimagnetische Werkstoffe, wie rostfreier Stahl, Aluminium usw., herstellen.The urimagnetic space can be seen except through the window also through solid, urimagnetic materials such as stainless steel, aluminum, etc., produce.
Der Einbau so ausgebildeter Pole ist sehr einfach, was ein besonders wichtiger Vorteil der Erfindung ist. Es genügt nämlich, die Spulen 5 auf die beiden entsprechenden Teilkerne ein und desselben Pols, welche vollständig unabhängig voneinander sind, aufzuschieben und hierauf diese Kerne mittels der Schrauben 2 an den Stäben 3 des das Gestell bildenden Käfigs zu befestigen.The installation of poles designed in this way is very easy, which is special is an important advantage of the invention. Namely, it is sufficient to place the coils 5 on the two corresponding partial cores of one and the same pole, which are completely independent of each other are to be postponed and then these cores by means of the screws 2 on the rods 3 of the cage forming the frame to be attached.
Nachstehend sind beispielshalber einige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Erregersystems angegeben.Below are some exemplary embodiments of the invention Excitation system specified.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird der gesamte Käfig durch einen einzigen rohrförmigen Block aus einem magnetischen Werkstoff gebildet, in welchem Längsfenster 4 insbesondere durch Fräsen oder Ausschneiden mit dem Schneidbrenner ausgespart sind, welche die Stäbe 3 begrenzen.In the embodiment shown in Fig. 1, the entire cage formed by a single tubular block of magnetic material, in which longitudinal window 4 in particular by milling or cutting out with the cutting torch which limit the rods 3 are recessed.
Offenbar kann der störende Ankerrückwirkungsfluß, welcher sich in einer Umfangsrichtung in jedem Pol von einem Polschuh bis zu dem entgegengesetzten Polschuh auszubilden sucht, sich hier nur über die »Brücken« 6 aus magnetischem Werkstoff schließen, welche die Fenster 4 an ihren Längsenden begrenzen, und deren einzige Aufgabe darin besteht, die Starrheit des gesamten Käfigs zu gewährleisten.Apparently the disturbing armature feedback flow, which is in a circumferential direction in each pole from one pole piece to the opposite Pole shoe seeks to train itself here only via the "bridges" 6 of magnetic material Close material that limit the window 4 at their longitudinal ends, and their the only task is to ensure the rigidity of the entire cage.
Der schädliche Einfluß dieser Brücken wird mÖglichst weitgehend z. B. dadurch verringert, daß ihre Längsabmessung in ihrer Mitte vorzugsweise stetig verringert wird, wie dies in Fig. 2 angegeben ist, in welcher die Fenster 4 ih Spitzbogen auslaufen.The harmful influence of these bridges is as far as possible z. B. reduced in that its longitudinal dimension is preferably steady in its center is reduced, as indicated in Fig. 2, in which the windows 4 ih pointed arch leak.
Zu dem gleichen Zweck der Verringerung des Einflusses der Brücken 6 kann auch die Länge der Fenster gleich der der Teilkerne 1 oder sogar größer als diese gemacht werden (Fig. 3 und 4), wobei dann das Gestell in der Längsrichtung über diese Kerne und selbst über die Spulen 5 hinaus verlängert wird. Die an den Längsenden dieses Gestells angeordneten Brücken 6 befinden sich dann weitgehend außerhalb des Ankerrückwirkungsflusses, von dem nur ein vernachlässigbarer Teil sich über dieses Brücken schließen kann.For the same purpose of reducing the influence of the bridges 6, the length of the window can be equal to that of the partial cores 1 or even greater than these are made (Fig. 3 and 4), then the frame in the longitudinal direction is extended over these cores and even over the coils 5. The Andes Bridges 6 arranged along the longitudinal ends of this frame are then largely located outside the anchor reaction flow, of which only a negligible part can close over this bridges.
Eine noch vorteilhaftere Lösung zur Unterdrückung des Ankerrückwirkungsflusses besteht darin, die Stäbe 3 getrennt aus einem magnetischen Werkstoff herzustellen und sie durch Brücken 7 (Fig. 5) aus urimagnetischem Werkstoff zu verbinden.An even more advantageous solution for suppressing the armature feedback flow consists in producing the bars 3 separately from a magnetic material and to connect them by bridges 7 (Fig. 5) made of urimagnetic material.
Diese Brücken 7 können z. B. aus Metall bestehen, z. B. rostfreiem Stahl, welcher mit dem die Stäbe 3 bildenden weichen Stahl verschweißbar ist, so daß ihre Befestigung durch Schweißurig (Fig. 5), aber auch durch Schrauben (Fig.6) oder auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann.These bridges 7 can, for. B. made of metal, e.g. B. stainless Steel which can be welded to the soft steel forming the rods 3, see above that their attachment by welding (Fig. 5), but also by screws (Fig. 6) or in any other suitable manner.
Bei einer anderen Ausführungsform werden die Stäbe 3 des Käfigs unmittelbar an Endscheiben 8 (Fig. 7) befestigt, welch insbesondere die Lager für den Rotor der Maschine tragen.In another embodiment, the bars 3 of the cage are immediate attached to end plates 8 (Fig. 7), which in particular the bearings for the rotor the machine.
Diese Scheiben können aus einem urimagnetischen Werkstoff sein; dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, insbesondere wenn sie mit die Fenster 4 in der Längsrichtung verlängernden Ausnehmungen 9 (Fig. 8) versehen sind.These disks can be made of a urimagnetic material; this however, it is not absolutely necessary especially if they are with the windows 4 in the longitudinal direction lengthening recesses 9 (FIG. 8) are provided are.
Die Stäbe 3 werden vorzugsweise an den Scheiben 8 mit Hilfe von Längsschrauben 10 befestigt, wobei die gegenseitigen radialen Stellungen dieser Stäbe in Bezug auf diese Scheiben genau durch Anschläge bildende Auflageflächen bestimmt werden, welche in einander entsprechender Weise an diesen verschiedenen Teilen vorgesehen sind (Fig. 9, 10 und 11).The rods 3 are preferably attached to the disks 8 with the aid of longitudinal screws 10, the mutual radial positions of these rods in relation on these disks are precisely determined by contact surfaces forming stops, which are provided in a corresponding manner on these different parts (Figures 9, 10 and 11).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform (Fig.12 und 13) vierden die Stäbe 3 in ein Gestell. 11 aus unmagnetischem Werkstoff, z. B. Aluminium oder Aluminiumlegierung, bei der Herstellung dieses Gestells eingelassen, welches dann selbst gleichzeitig den unmagnetischen Zwischenraum 4, die Brücken 7 und sogar zweckmäßig eine der ein Lager bildenden Endscheibei 8 bildet (Fig. 13).According to a further embodiment (Figs. 12 and 13) the rods are quadrangular 3 in a rack. 11 made of non-magnetic material, e.g. B. aluminum or aluminum alloy, embedded in the manufacture of this frame, which then itself at the same time the non-magnetic space 4, the bridges 7 and even expediently one of the one Forms bearing forming end plate 8 (Fig. 13).
Dieses Gestell kann sogar mit beiden Endscheiben 8 des Käfigs hergestellt werden, indem zwei Teilkäfige entstehen, welche längs einer radialen Mittelebene der Maschine vereinigt werden können.This frame can even be made with both end disks 8 of the cage by creating two partial cages, which are along a radial center plane the machine can be combined.
Damit die Stäbe 3 in das Gestell 11 fest eingelassen sind, so daß eine starre einen einzigen Block bildende Anordnung entsteht, werden an den Rändern der Stäbe 3 Vorsprünge oder Laschen 12 (Fig. 14) vorgesehen, welche von dem unmagnetischen Werkstoff des Gestells bei der Formung desselben eingehüllt werden, oder es werden in diesen Rändern Vertiefungen oder Nuten 13 (Fig. 15) gebildet, welche bei der Formung von diesem Werkstoff ausgefüllt werden.So that the rods 3 are firmly embedded in the frame 11 so that a rigid arrangement forming a single block is created at the edges of the rods 3 projections or tabs 12 (Fig. 14) are provided, which from the non-magnetic Material of the frame are wrapped in the molding of the same, or it will be in these edges depressions or grooves 13 (Fig. 15) formed, which in the Forming to be filled by this material.
An Stelle der die Fenster 4 ausfüllenden Luft einen festen unmagnetischen Werkstoff verwenden, trägt zur Verbesserung der Starrheit des gesamten Erregersystems bei.Instead of the air filling the window 4, a fixed, non-magnetic air Using material helps improve the rigidity of the entire excitation system at.
Claims (6)
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