DE2725638A1

DE2725638A1 - Pol-tragvorrichtung fuer eine elektrische gleichstrommaschine

Info

Publication number: DE2725638A1
Application number: DE19772725638
Authority: DE
Inventors: John Workman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-06-10
Filing date: 1977-06-07
Publication date: 1977-12-22
Also published as: US4698539A; JPS6226257B2; GB1561032A; JPS5316802A

Description

Pol-Tragvorrichtung für eine elektrische Gleichstrommaschine

Die Erfindung betrifft eine Pol-Tragvorrichtung für eine elektrische Gleichstrommaschine.

Die Pol-Tragvorrichtungen rotierender elektromagnetischer Gleichstrommaschinen werden bisher aus mehreren Platten oder Lamellen hergestellt, die in Achsrichtung zum Maschinenrotor aneinandergestapelt sind. Es ist bekannt, jede dieser Platten oder Lamellen aus mehreren aneinanderstoßenden Segmenten herzustellen. In beiden Fällen ist der Grund für die Verwendung der Lamellenstruktur die Unterdrückung unerwünschter Wirkungen, die durch Wirbelströme entstehen, welche in rotierenden Gleichstrommaschinen auftreten, wenn die Gleichstromversorgung aus einer gleichgerichteten Wechselspannung erfolgt.

Die bekannten Konstruktionsverfahren haben eine Reihe von Nachteilen und führen zu Nachteilen bei der Gleichstrom-Drehmaschine. Beispielsweise sind die Stärken der einzelnen Lamellen im wesentlichen über den Oberflächen-bereich der Lamelle konstant, so daß es nicht möglich ist, die Lamellendicke entlang des Magnetflußweges zu optimieren, um eine Anpassung an Belastungsänderungen, die infolge der Veränderung des Magnetflußmusters auftreten, zu bewirken. Ferner sind die Verbindungsstellen zwischen benachbarten Lamellen über die gesamte Länge der Maschine freiliegend, so daß Wasser oder andere korrosive Flüssigkeiten angezogen werden können, was schließlich dazu führen kann, daß das Lamellenpaket auseinanderbricht. Schließlich ist die Länge der Pol-Tragvorrichtung wesentlich größer als die

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Rotorlänge, weil an den Stirnseiten des Lamellenpakets noch Spannvorrichtungen zum Zusammenhalten des Lamellenpakets vorhanden sein müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Pol-Tragvorrichtung für eine elektrische Gleichstrommaschine zu schaffen, die auf einfache Weise herstellbar ist und die oben aufgeführten Nachteile vermeidet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Joch aus einem gewickelten bandförmigen Streifenmaterial besteht.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Pol-Tragvorrichtung für eine Gleichstrommaschine. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein bandförmiges magnetisches Material aufgewickelt wird und an der Wicklung Polbaugruppen an umfangsmäßig in gleichen Abständen verteilten Stellen der Wicklung montiert werden.

Vorzugsweise wird bei dem Verfahren ein Klebemittel auf das magnetische Material aufgetragen, wenn dieses noch in Streifenform vorliegt und das Klebemittel wird nach dem Wickelprozeß vernetzt, so daß es benachbarte Spulenwindungen des Wickels fest miteinander verbindet. Hierdurch werden beim Betrieb der Pol-Tragvorrichtung das magnetische Brummen verringert.

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Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Fig. 1 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pol-Tragvorrichtung für eine elektrische Gleichstrommaschine,

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Streifenmaterials vor dem Wickeln,

Fig. 3 und 4 zeigen alternative Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Tragvorrichtung,

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch Fig. 4,

Fig. 6 zeigt eine veränderte Ausführungsform eines Details aus Fig. 5,

Fig. 7 zeigt eine alternative Konstruktion der erfindungsgemäßen Tragvorrichtung, und

Fig. 8 zeigt den Verlauf des magnetischen Flusses in einer Tragvorrichtung nach der Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Pol-Tragvorrichtung wird gemäß Fig. 1 ein Kern 1 verwandt, der zylindrische Form oder einen polygonalen Querschnitt haben kann, wie nachfolgend noch erläutert wird. Ein Streifen 10 aus magnetischem Material, beispielsweise aus vergütetem Weichstahl, wird von einer Lieferrolle 9 zugeführt und über Führungswalzen 7 durch eine entfettende

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Flüssigkeit 8 geführt. Das Band läuft weiter zwischen Schlitzschneidern 5, 6 und zwischen Beschichtungswalzen 3, 4 hindurch und wird auf den Kern 1 aufgewickelt. Die Vorderkante des Bandes 10 ist in einem Schlitz in der Oberfläche des Kernes 1 festgelegt.

Die Walzen 3, 4 sind so angeordnet, daß sie Beschichtungen auf die beiden Flächen des Bandes 10 aufbringen. Eine Beschichtung kann beispielsweise aus einem elektrischen Isoliermittel bestehen, während die andere Beschichtung ein Kleber sein kann. Zweckmäßigerweise wird der Kleber in halbvernetztem Zustand aufgebracht, so daß bei der nachfolgenden Heizung, wenn das Joch auf den Kern 1 aufgewickelt ist, eine feste Verbindung zwischen benachbarten Spulenwicklungen des Jochs durch den Kleber erzeugt wird. Die Klebebeschichtung kann auch selbst elektrisch isolierende Wirkung haben.

Die Schlitzschneider 5, 6 sind so angeordnet, daß sie Gruppen paralleler Schlitze 11 in dem Band erzeugen, die von den Bandkanten durch Ränder 12 getrennt sind. Der gegenseitige Schlitzabstand A (Fig. 2) in Bandlängsrichtung ist im wesentlichen gleich dem Abstand benachbarter Pole (entweder der Hauptpole oder von Zwischenpolen) im Magnetweg der Gleichstrommaschine.

Vorzugsweise besteht das Band 10 aus kornorientiertem Stahl, wobei die Achse der größten Permeabilität in Bandlängsrichtung verläuft. In dem gewickelten Joch 13, das mit diesem Verfahren hergestellt wird, liegen zur Minimisierung des magnetischen Ungleichgewichtes die beiden Enden 19 und 20 des Bandes 10 an derselben Stelle des Umfangs.

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Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Zweckmäßigerweise wird eine Namenplatte 21, die als Maske für die Länge des Bandendes 20 wirkt, auf dem Joch 13 befestigt (Fig. 4).

Fig. 3 und 4 zeigen alternative Ausführungsformen für das Joch 13, die sich durch die Form des Kernes 1 ergeben. Das Joch 13 nach Fig. 3 ist zylindrisch, wogegen das Joch 13 nach Fig. 4 polygonal gewickelt ist. Jedes Joch 13 trägt jedoch zwei Hauptpole 14 und zwei Zwischenpole 15, die jeweils durch Schrauben 16 und 17 befestigt sind. Die Enden 19 und 20 des Bandes 10 befinden sich jeweils zwischen zwei Polen und in Fig. 4 besitzt das Joch 13 gekrümmte Abschnitte, zwischen denen jeweils flache Abschnitte liegen. Die flachen Abschnitte haben in diesem Falle gleiche Abmessungen, sie können jedoch auch über den Umfang des Jochs 13 unterschiedliche Abmessungen haben.

Die Stärke des Bandes 10 kann im Bereich von 0,3 bis 0,8 mm liegen und die Bandbreite sollte geringfügig größer sein als die axiale Länge des Jochs 13, um eine Bearbeitung der Stirnflächen zur Aufnahme von Bauteilen zu ermöglichen.

Die Stirnflächen 22 können gemäß Fig. 5 abgestuft und an Stirnrahmen 23 befestigt sein. Der Pol 14 besteht aus einem Stapel aus miteinander verbundenen Platten und der Rotor 18 besteht gleicherweise aus einem Plattenstapel. Jeder Plattenstapel ist in Achsrichtung zur Maschine ausgerichtet. Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform für die Stirnfläche 22. In diesem Falle werden feste Verstärkungsringe 24 (aus Stahl) verwandt, die während der Herstellung des gewickelten Jochs 13 an dem Kern 1 (Fig. 1) montiert werden. In diesem Falle wird das Band 10 vor dem Aufwickeln auf den Kern 1 abgekantet und an den Ringen 24

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durch Ankleben oder durch Stifte befestigt.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, die das Joch 13 annehmen kann. In diesem Falle umfängt ein gewickeltes Teil 28 von zylindrischer Form ein gewickeltes Teil 32 mit polygonaler Form, um axial verlaufende Zwischenräume 29 zu bilden, durch die Kühlgase (z.B. Luft) strömen können.

Das gewickelte Joch 13 kann auch ohne die in Fig. 2 dargestellten Schlitze hergestellt werden, jedoch muß in diesem Falle der durch jeden der Magnetpole hindurchgehende Magnetfluß die von den Wicklungen des Jochs 13 gebildeten Lamellen durchqueren, um durch das Joch 13 hindurch zu dem benachbarten Pol zu kommen. Durch schnelle Änderungen im Polfluß können Wirbelströme entstehen, wenn der Fluß durch die gewickelte Lamellenstruktur rechtwinklig zur Lamellenebene hindurchgeht. Aus diesem Grunde werden vorzugsweise die Schlitze 11 verwandt. Die Schlitze 11 schwächen außerdem die Wirkungen derjenigen Wirbelströme ab, die dadurch entstehen, daß die Gleichspannungsvorsorgung durch Gleichrichtung einer Wechselspannung entstanden sind.

Fig. 8 zeigt eine zweipolige Maschine 14, bei der das Joch 13 in den an die Pole 14 angrenzenden Bereichen 31 schraffiert ist. Diese Bereiche 31 enthalten die Schlitze 11 in jeder Windung des Jochs 13. Natürlich haben die Bereiche 31 die größte Wirkung in der Nähe der Zwischenpole, wo normalerweise die schnellsten Magnetflußänderungen auftreten. Es kann daher zweckmäßig sein, Schlitzbereiche 31 nur an den Zwischenpolen vorzusehen und die Hauptpole in

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einem Bereich des Jochs anzubringen, in dem überhaupt keine Schlitze vorhanden sind. Die Schlitze 11 können in dem fertiggestellten Joch 13 mit elektrisch isolierendem Klebematerial imprägniert werden, um eine Blockierung für den Durchfluß von Wirbelströmen quer zu den Schlitzen zu bewirken. Der Magnetflußweg ist eingezeichnet, und wegen der zusätzlichen magnetischen Länge kann die radiale Dicke des Jochs so klein wie möglich gemacht werden.

Verschiedene Einzelheiten der Herstellung des Jochs 13 sind zwar nicht detailliert beschrieben worden, gehen jedoch aus den Zeichnungen hervor. Beispielsweise können die Pole und die Zwischenpole zweckmäßigerweise mit versenkten Schrauben (Fig. 5) an dem gewickelten Joch 13 befestigt werden und die Bohrungen in dem gewickelten Joch 13 können mit Verstärkungsstreifen oder Unterlegscheiben versehen werden, um anstelle einer Zugspannung eine Druckspannung zu erzeugen. Die fertige Konstruktion kann gepreßt werden, so daß die mittleren Windungen des Jochs 13 sich in solcher Weise verschieben, daß die Innenflächen und die Außenflächen mehr zylindrische oder mehr gleichwinklige ebene Flächen bilden als dies zunächst der Fall ist.

Die Aufbringung von Klebemittel auf das magnetische Material braucht nicht vor dem Aufwickeln auf den Kern 1 zu erfolgen. Wenn die Windungen des Jochs 13 geringfügig auseinandergehalten werden, kann beispielsweise auch Kleber durch die Kapillarwirkung zwischen sie dringen. Das Auseinanderhalten der Windungen kann durch Auftragen eines mikrofeinen Granulates aus nicht zerdrückbarem Material auf eine Fläche des noch in Streifenform befindlichen magnetischen Materials erfolgen. Die Beschichtung kann

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durch elektrostatische Besprühung durchgeführt werden, um eine gleichmäßige Verteilung der Partikel zu erhalten.

Die Erzeugung der Schlitze 11 kann in einem Preßvorgang oder durch einen Schneidstrahl-Schneideprozeß erfolgen.

Beispielsweise kann der Schneideprozeß mit einem Hochleistungslaser durchgeführt werden, der während der Bewegung des Bandmaterials quer zu diesem eine Tastbewegung durchführt und hierdurch das gewünschte Schlitzmuster erzeugt. Zweckmäßigerweise haben die Schlitze nur eine Breite von wenigen Tausendstel Millimeter und eine Länge von etwa 25 bis 50 mm. Der Abstand zwischen benachbarten Schlitzen liegt in der Größenordnung von 1 bis 2 mm.

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Leerseite

Claims

^ A,y ύ—<Ρ

VON KREISLER SCHONWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING

PATENTANWÄLTE - ,, Dr.-Inq. von Kreisler \ 1973

Anmelder ⁹

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

John Workman Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln

LOUgh HOUSe, Greyabbey, Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

Contry Down, Northern Ireland ?!'!,-, _A, , „ . , „..,

_ οκ ' 4- ' Uipl.-Chem. AIek von Kreisler, Köln

Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln

Sg-Is 5 KÖLN 1 6. Juni 1977

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

Ansprüche

Pol-Tragvorrichtung für eine elektrische Gleichstrommaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Joch (13) aus einem gewickelten bandförmigen Streifenmaterial (10) besteht.
2. Tragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Windungen des Jochs (13) ein Klebemittel angeordnet ist, das die Windungen verbindet.
3. Tragvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß jede Spulenwindung in über den Umfang verteilten Bereichen (31) des gewickelten Jochs (13) Durchbrechungen (11)aufweist.
4. Tragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwindungen des Jochs (13) durch Verbindungsmittel miteinander verbunden sind, daß in gleichmäßig über den Umfang verteilten Bereichen (31) des Jochs (13) Durchbrechungen in den Windungen vorgesehen sind, und daß an dem Joch (13) mehrere Polbaugruppen (14) in den genann-

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Telefon (02 21) 23 45 41-4 Telex : 888 2307 dopo d ■ Telegromt»: Dompotent Köln

PECTED

ten Bereichen angebracht sind.
5. Tragvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbaugruppen an dem Joch (13) mit Schrauben (16) befestigt sind, die durch die Spulenwindungen des Jochs (13) hindurchgehen.
6. Tragvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Polbaugruppen axial gestaffelte Lamellen aufweist (Fig. 5).
7. Tragvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (13) zylindrischen Querschnitt hat (Fig. 3).
8. Tragvorrichtung nach einemder Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (13) polygonalen Querschnitt hat (Fig. 4).
9. Tragvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (13) aus konzentrischen und polygonalen Jochteilen besteht (Fig. 5).
10. Verfahren zur Herstellung einer Pol-Tragvorrichtung für eine elektrische Gleichstrommaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein bandförmiges magnetisches Material aufgewickelt wird und an der Wicklung Polbaugruppen an umfangsmäßig in gleichen Abständen verteilten Stellen der Wicklung montiert werden.

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