DE2523246C3 - Läufer für eine im Ständer supraleitend erregte Gleichstrommaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen im Magnetfeldbereich mit Ausnahme der Wicklung metallfreien Läufer für eine im Ständer supraleitend erregte Gleichstrommaschine mit einer mit umfangsseitigem Abstand voneinander durch Bandagen an einen elektrisch nichtleitenden umlaufenden Teil gehaltenen und von einem Kühlluftstrom durchsetzten Wicklung.

Ein Läufer der genannten Art ist aus der DT-PS 27 673 bekannt, bei dem auf einer durchgehenden Welle aus nichtleitendem Material eine üblich gewickelte Läuferwicklung durch Bandagen festgehalten ist, derart, daß die axial erstreckten Wicklungsabschnitte in Umfangsrichtung gesehen zur Bildung von Luftkanälen voneinander beabstandet sind und auf der Welle direkt, d. h. abstandslos aufliegen. Die abgekröpften Stirnverbindungen der Läuferwicklung sind mit einem auf der Läuferwicklung angeordneten Kommutator leitend verbunden. Der Läufer ist ohne das bei normalerregten G'eichstrommaschinen übliche Läufereisen aufgebaut. Der Übertragung der Drehmomente von der l-äuferwicklung auf den sie tragenden Läuferteil und die Abführung der Wärme aus dem Läufer sind bei dieser Ausführung relativ enge Grenzen gesetzt, wobei für die den Magnetfeldbereich durchdringende Läuferwelle ein wirbelstromverhindernder elektrisch nichtleitender teurer Werkstoff vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine supraleitend erregte Gleichstrommaschine einen Läufer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Übertragung hoher Drehmomente, eine sichere Wärmeabfuhr sowie ein guter Wirkungsgrad ermöglicht wird.

Die Lösung der Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß der Läufer aus einem unmagnetisierbaren und elektrisch nichtleitenden Hohlzylinder mit mindestens an einem Teil seines Umfanges verteilt angeordneten Kühlluftdurchlässen und zwei am Hohlzylinder befestigten Stirnflanschen als Träger für zwei Wellenstummel besteht, wobei wenigstens der eine Stirnflansch Kühlluftdurchlässe aufv/eist, daß der Hohlzylinder an seinem Umfang im Bereich der axial erstreckten Wicklungsabschnitte mit flacheren Längsnuten als die Wicklungsleiterhöhe und in den Wickelkopfbereichen mit radial unterhalb des Längsnutengrundes liegenden, mit Abstand vor den Stirnseiten des Hohlzylinders endenden flacheren und breiteren axialen Luftkanälen als die Längsnuten versehen ist und daß die Wicklungsleiter außerdem durch abstandssichernde, zu einem Gewölbe zusammengesetzte bandagierte Nutendruckstücke fliehkraft- und drehmomentsicher am Hohlzylinder gehalten sind.

Dabei sind die elektrischen Verluste im wesentlichen auf die der aktiven Teile beschränkt. Der Hohlzylinder nimmt die Läuferwicklung drehmomentsicher und kühlungsgünstig auf und ist mit den aus üblichem Werkstoff bestehenden Wellenstummeln so verbunden, daß ein steifer, fliehkraftsicherer und schwingungsarmer Läufer gegeben ist.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung hat ein Endbereich des Hohlzylinders einen auf die Tiefe der Luftkanäle abgestimmten verminderten Durchmesser und ist auf diesen Endbereich eine die Luftkanäle stirnseitig begrenzende, mit Ausnahme der Kommutatorlamellen metallfreie Kommutatoranordnung aufgesetzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Läufer nach der Erfindung im Längsschnitt mit schematisch angedeuteter Ständerzuordnung (supraleitende Erregerwicklung),

F i g. 2 einen Stirnflansch (teilweise) mit Luftdurchlässen in Vorderansicht,

F i g. 3 einen teilweisen Querschnitt durch den Hohlzylinder im Bereich der breiteren und flacheren axialen Luftkanäle,

F i g. 4 einen teilweisen Querschnitt durch den Hohlzylinder im Bereich der axial erstreckten Wicklungsabschnitte.

Der vom nur gestrichelt angedeuteten supraleitend erregten Ständer durch einen Ringiuftspait getrennte Läufer 1 ragt seitlich über den Ständer hinaus, so daß nur die auf dem Läufer 1 aufgebrachte, axial kürzer erstreckte Wicklung mitsamt den Stirnverbindungen im Magnetfeldbereich liegt, nicht jedoch die wicklungsfrei-

en Endbereiche des Läufers. Der Läufer besteht aus einem nichtmagnetisierbaren und elektrisch nichtleitenden Hohl2ylinder 2 mit beidseitigei.· Stirnflanschen 3 ■jnd 5, die als Träger von Wellenstummeln 4 und 6 aus Stahl dienen. Der Innenraum des Hohlzylinders 2 dient somit zum Durchsatz der Kühlluft, wozu mindestens in einem Teil des Hohlzylinderumfanges und in einem Stirnflansch 5 Kühlluftdurchlässe 14, 16 vorgesehen sind.

Der andere Stirnflansch 3 ist abgeschlossen, so daß die axial einströmende Kühlluft auf die am Umfang des Hohlzylinders 2 im mittleren Bereich vorgesehenen Kühlluftdurchlässe 14 umgelenkt wird und beim Austritt innerhalb der Ständerbohrung in beiden Richtungen längs der Wicklungsleiter 10 zwischen diesen abgeleitet wird. Die aus einem Draht oder aus mehreren Drähten zu einem rechtecktörmigen Querschnitt zusammengefaßten Wicklungsleiter 10 sind in radialer Richtung hochkant gestellt und mit ihren axialen Wicklungsabschnitten 10a in flachen Längsnuten 18 eingefügt. Bei der dargestellten zweilagigen Läuferwicklung ist die innere Lage in die Längsnuten 18 eingesetzt und auf diese unter Zwischenfügen von inneren Nutendruckstücken 12 die äußere Lage der Läuferwicklung aufgebracht, die ihrerseits am äußeren Umfang mit äußeren Nutendruckstücken 13 durch Anbringung einer Bandage 11 gewölbeartig fest zusammengehalten sind. Die in axialer Richtung mit Abstand angeordneten Nutendruckstücke und die Bandagen lassen die Luftdurchlässe 14 frei und sichern den Abstand der axialen durchlüfteten Wicklungsabschnitte 10a.

Mit Abstand vor den Stirnseiten des Hohbylinders 2, d. h. in dessen Endbereichen, enden flachere und breitere axiale Luftkanäle 15 als die Längsnuten 18, über denen die schrägen Stirnverbindungen \0b der Läuferwicklung liegen. Der eine Endbereich des Hohlzylinders ist außerhalb des Magnetfeldbereiches in seinem Durchmesser auf die Tiefe der Luftkanäle 1!5 reduziert und mit einer die betreffenden Luftkanäle stirnseitig begrenzenden Kommutatoranordnung 7 besetzt, die bis auf die Kollektorlamellen 8 metallfrei ist.

Die gegebenenfalls aus Stahl bestehenden Stirnflansche 3,5 sind mit dem Hohlzylinder 2 durch eingesteckte Rohrstücke 17 mechanisch verbunden und die Rohrstükke am Umfang des Hohlzylinders durch abdeckende Bandagen 11 fliehkraftgesichert.

Vorzugsweise sind der Hohlzylinder 2, die Nutendruckstücke 12, 13, die nichtmetallischen Teile der Kommutatoranordnung 7 und die Bandagen 11 aus glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Im Magnetfeldbereich mit Ausnahme der Wicklung metallfreier Läufer für eine im Ständer supraleitend erregte Gleichstrommaschine mit einer im umfangsseitigen Abstand voneinander durch Bandagen an einen elektrisch nichtleitenden umlaufenden Teil gehaltenen und von einem Kühlluftstrom durchsetzten Wicklung, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (1) aus einem unmagnetisierbaren und elektrisch nichtleitenden Hohlzylinder (2) mit mindestens an einem Teil seines Umfanges verteilt angeordneten Kühlluftdurchlässen (14) und zwei am Hohlzylinder befestigten Stirnflanschen (3,5) als Träger für zwei Wellenstummel (4, 6) besteht, wobei wenigstens der eine Stirnflansch (5) Kühlluftdurchlässe (16) aufweist, daß der Hohlzylinder (2) an seinem Umfang im Bereich der axial erstreckten Wicklungsabschnitte (1Oa^ mit flacheren Längsnuten (18) als die Wicklungsleiterhöhe (H) und in den Wickelkopfbereichen mit radial unterhalb des Längsnutengrundes liegenden, mit Abstand vor den Stirnseiten des Hohlzylinders (2) endenden flacheren und breiteren axialen Luftkanälen (5) als die Längsnuten (18) versehen ist und daß die Wicklungsleiter (10) außerdem durch abstandssichernde, zu einem Gewölbe zusammengesetzte bandagierte (11) Nutendruckstücke (12, 13) fliehkraft- und drehmomentsicher am Hohlzylinder (2) gehalten sind.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endbereich des Hohlzylinders (2) einen auf die Tiefe der Luftkanäle (15) abgestimmten verminderten Durchmesser hat und auf diesen Endbereich eine die Luftkanäle {15) stirnseitig begrenzende, mit Ausnahme der Kommutatorlamellen (Ii) metallfreie Kommutatoranordnung (7) aufgesetzt ist.

3. Läufer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflansche (3,5) mit dem Hohlzylinder (2) durch eingesteckte radiale Rohrstücke (17) verbunden und die Rohrstücke durch am Umfang des Hohlzylinders aufgebrachte abdeckende Bandagen (11) fliehkraftgesichert sind.

4. Läufer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (2), die Nutendruckstücke (12,13) und die Bandagen (11) aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen.

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