DE2308541A1

DE2308541A1 - Elektrische maschine mit ausgepraegten polen, insbesondere gleichstrommaschine

Info

Publication number: DE2308541A1
Application number: DE19732308541
Authority: DE
Inventors: Paul Kirchner; Guenter Zwarg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-02-19
Filing date: 1973-02-19
Publication date: 1974-08-22
Also published as: CH561973A5; FR2218676A1; AU6576474A; FR2218676B1; ZA741073B; BR7309902D0; AT325138B; BE811008A; JPS49114002A; US3928779A

Description

Elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen, insbesondere Gleichstrommaschine

Bei elektrischen Maschinen mit ausgeprägten Polen ist es bekannt, die Erregerwicklung aus scheibenförmig hochkant gewickelten Flachleitern aufzubauen. Die Flachleiter sind gegeneinander windungsisoliert und außerdem ist noch die gesamte Erregerspule von einer Isolierung umgeben, die dem Potentialunterschied zu den Eisenteilen des Poles und des Joches entspricht. Dabei ergibt sich das Problem, die in der Erregerwicklung entstehende Wärme möglichst gut abzuführen, damit auf kleinem Raum viel Leistung untergebracht werden kann. Deshalb ist in dem DT-GM 1 817 547 bereits beschrieben, daß die Spulen der Erregerwicklung mit einer aushärtbaren Masse getränkt und dann ausgehärtet sind, um jede den Wärmeübergang hindernde Hohlraumbildung zu vermeiden und außerdem sind zwischen den hochkant gewickelten Flachleitern noch Kühlbleche angeordnet,die aus der Spulenisolierung herausragen und vom Kühlluftstrom in der Pollücke umspUlt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine andere Formgebung der Spulen der Erregerwicklung mit einfachsten Mitteln einen guten Wärmeübergang bei kleinerem Platzbedarf zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer elektrischen Maschine mit ausgeprägten Polen, insbesondere einer Gleichstrommaschine, deren Erregerwicklung aus scheibenförmig hochkant gewickelten, gegeneinander isolierten Flachleitern mit einer aushärtbaren Masse getränkt und ausgehärtet ist. Gemäß der Erfindung besteht die Erregerwicklung aus einzelnen, einlagig

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gewickelten, windungsisolierten, scheibenförmigen Spulen, die, untereinander und zum Joch und Polschuh auf Abstand gehalten, ohne zusätzliche Halterungsvorrichtungen über den isolierten Polkern geschoben sind.

Die einzelnen Spulen eier Erregerwicklung sind also flache Scheiben, die durch das Tränken und nachträgliche Aushärten der Windungsisolierung eine so große innere Festigkeit erhalten haben, daß sie als selbsttragendes Bauelement eingesetzt sind. Für ihre Montage auf den Pol werden sie ohne besondere Halterungsvorrichtungen über den isolierten Polkern geschoben. Da die scheibenförmigen Spulen nur windungsisoliert sind, werden sie untereinander und zum Joch und Polschuh auf Abstand gehalten. Eine Außenisolierung der Spulen ist entfallen und somit auch ein zusätzlicher Wärmewiderstand. Die Wärme kann also ungehindert, auch nicht durch Haltevorrichtungen, über die große wärmeabgebende Oberfläche der flachen Scheiben an die Außenluft bzw. an den Kühlluftstrom, der durch die Pollücken strömt, abgegeben werden. Diese gute Entwärmung der Spulen ermöglicht es, die Flachleiter thermisch hoch zu belasten und läßt hohe Kupferwärmeverluste in der Spule zu, ohne daß die Spule zulässige Grenzerwärmungen überschreitet. Der Kupferbedarf und somit der Platzbedarf für eine bestimmte Leistung ist dadurch kleiner als bei einer Erregerspule der bekannten Art. Außerdem liegt infolge der flachen Form der Spulen deren größte Ausladung jeweils in einer senkrecht zu den Wänden des Polkerns liegenden Ebene. Dadurch und durch die bereits erwähnte gute thermische Ausnutzung braucht man nur eine geringe Polhöhe, wodurch der Maschinenaußendurchmesser gegenüber Maschinen mit Erregerpolen der bekannten Art verringert wird. Dies bedeutet weiterhin eine wesentliche Kostenersparnis.

Ein weiterer Vorteil der gemäß der Erfindung ausgebildeten Erregerwicklung liegt noch darin, daß sich diese jeweils aus mehreren einzelnen Spulen zusammensetzt. Diese einzelnen Spulen können beliebig in Reihe oder parallel geschaltet

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werden, was eine gute Anpassung an geforderte Erregerdaten ermöglicht. Man kann somit verschiedene Erregerleistungen aus gleich aufgebauten, aber anders geschalteten Spulen erhalten. Mithin verringert sich die Zahl der unterschiedlich zu bemessenden Erregerspulen für verschiedene Maschinenausführungen.

Um die Wärmeabführung von den Oberflächen der Spulen möglichst wenig zu behindern, empfiehlt es sich, die Mittel zur Abstandhaltung unmittelbar neben den Polschaft liegend anzuordnen. Eine tragende Funktion für die Erregerspulen üben diese Mittel nicht aus. So kann man z.B. bei rechteckigen Spulen die Mittel zur Abstandhaltung nur in den besser belüfteten Pollücken vorsehen und nicht an den Stirnseiten der Pole.

Eine weitere Verbesserung des Wärmeübergangs.kann auch dadurch erreicht werden, daß die Windungsisolierung nur zwischen den einzelnen Flachleitern angeordnet ist, so daß die Stirnflächen der scheibenförmigen Spulen frei bleiben, also metallisch blank oder nur von einer dünnen Schicht des ausgehärteten Tränkmittels überzogen sind.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils im Schema einen Radialschnitt durch den Pol einer elektrischen Gleichstrommaschine mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Erregerspulen.

Bei einer elektrischen Gleichstrommaschine besteht die auf jeden Hauptpol 1 angeordnete Erregerwicklung 2 jeweils aus zwei flachen scheibenförmigen Spulen 3, die elektrisch miteinander verbunden sind. Jede flache, scheibenförmige Spule ist einlagig aus hochkant gewickelten, zur V/indungsisolierung mit einem geeigneten, durchtränkbarem Isolierstoff umsponnenen Flachleitern 4 aufgebaut. Jede Spule 3 ist mit einem aus-

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härtbaren Tränkharz, wie z.B. einer Epoxidharz-Säureanhydridhärtermischung getränkt und dann ausgehärtet. Dadurch entsteht eine feste Verklebung der aufgewickelten Flachleiter untereinander, so daß jede Spule 3 ein selbsttragendes Bauelement bildet.

Die flachen scheibenförmigen Spulen 3 sind ohne jede Haltevorrichtungen über den mit einer Isolierung 5 umgebenen Polkern 6 der Hauptpole 1 aufgeschoben und sind untereinander, sowie zum Polschuh 7 und zum Joch 8, auf Abstand gehalten. Dazu dienen jeweils Abstandsleisten 9, die in unmittelbarer Nähe des Polkerns 6 liegen. Diese Abstandsleisten 9 sind im übrigen nur in der Pollücke 10 angeordnet und nicht an den Stirnseiten der Hauptpole 1. Die Spulen 3 haben ebenso wie die Hauptpole 1 und ihr Polkern 6 einen rechteckförmigen Querschnitt.

Da die Erregerspulen 3 im wesentlichen in einer sich senkrecht zu den Seitenwänden 11 des Polkerns 6 erstreckenden Ebene liegen, kann die Höhe der Hauptpole 1 jeweils sehr klein gehalten werden. Dies ergibt eine Verringerung des Maschinenaußendurchmessers und. somit eine wesentliche Kostenersparnis. Außerdem ist der Platzbedarf der gemäß der Erfindung ausgebildeten Spulen 3 der Erregerwicklung 2 geringer als der für Spulen bekannter Art, weil die flachen scheibenförmigen Erregerspulen 3 eine große wärmeabgebende Oberfläche aufweisen, die allseitig vom Kühlluftstrom in den Pollücken umströmt wird. Dadurch kann die thermische Belastung der Flachleiter 4 der Spulen 3 sehr groß gewählt werden, so daß für eine bestimmte Erregerleistung der Kupferbedarf und somit wiederum der Platzbedarf für die Spulen 3 der Erregerwicklung 2 geringer ist als bei Erregerspulen der herkömmlichen Art.

Fig. 2 zeigt eine andere Anordnung der Spulen 3 der Erregerwicklung 2.(Für gleiche Teile wurden die gleichen Bezugszahlen

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- 5 beibehalten.) Diese empfiehlt sich für den Fall, daß die Erregerwicklung 2 eine große Windungszahl haben muß. In diesem Fall sind die Spulen 3 jeweils paarweise angeordnet und untereinander und zum Polschuh 7 und Joch 8 durch Abstandsleisten 9 auf Abstand gehalten. Trotz dieser paarweisen Anordnung der Erregerspulen 3 steht dennoch eine genügend große v/ärmeabgobende Oberfläche der Spulen 3 zur Verfügung, die unmittelbar von dem in der Pollücke 10 fließenden Kühlluftstrom umspült wird.

Sind die Spulen 3 zur weiteren Verbesserung des Wärmeübergangs mit einer Windungsisolierung versehen, die nur zwischen den einzelnen Windungen der Flachleiter 4 angeordnet ist, und die Stirnflächen der Spulen 3 freiläßt, so muß bei den paarweise angeordneten Spulen 3 zwischen den aneinanderstoßenden Stirnflächen jeweils eine Isolierung vorgesehen sein, die jedoch verhältnismäßig dünn sein kann, weil sie nur einer Windungsisolierung entspricht.

Auch bei dieser Ausführungsform der Erregerwicklung 2 aus paarweise angeordneten einlagig gewickelten Spulen 3 aus Flachleitern 4 ist der Platzbedarf in radialer Richtung verhältnismäßig gering, so daß die Höhe der Hauptpole 1 klein gehalten werden kann.

6 Ansprüche
2 Figuren

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Claims

Patentansprüche

M A Elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen, insbesondere Gleichstrommaschine, deren Erregerwicklung aus scheibenförmig., hochkant gewickelten, gegeneinander isolierten Flachleitern mit einer aushärtbaren Masse getränkt und ausgehärtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (2) aus einzelnen, einlagig gewickelten, windungsisolierten, scheibenförmigen Spulen (3) besteht, die, untereinander und zum Joch (8) und Polschuh (7) auf Abstand gehalten, ohne zusätzliche Halterungsvorrichtungen über den isolierten Polkern (6) geschoben sind.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (9) zur Abstandhaltung unmittelbar neben dem Polkern (6) liegend angeordnet sind.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei rechteckigen Spulen (3) die Mittel (9) zur Abstandhaltung nur in der Pollücke (10) liegen.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Spulen (3) jeweils paarweise angeordnet auf Abstand gehalten sind.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungsisolierung nur zwischen den einzelnen Windungen der Fischleiter (4) angeordnet ist und die Stirnflächen der Spulen (3) freiläßt.
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderstoßenden Stirnflächen der paarv/eise angeordneten Spulen (3) gegeneinander isoliert sind.

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