DE3318103A1 - Rotierende elektrische maschine mit schraegem luftspalt - Google Patents

Rotierende elektrische maschine mit schraegem luftspalt

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DE3318103A1
DE3318103A1 DE19833318103 DE3318103A DE3318103A1 DE 3318103 A1 DE3318103 A1 DE 3318103A1 DE 19833318103 DE19833318103 DE 19833318103 DE 3318103 A DE3318103 A DE 3318103A DE 3318103 A1 DE3318103 A1 DE 3318103A1
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DE
Germany
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rotor
air gap
rotating electrical
stator
shaft
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DE19833318103
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Milan 34300 Arandjelovac Stevanović
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

  • Rotierende elektrische Maschine mit schrägem Luftspalt
  • Die Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine mit schrägem Luftspalt.
  • Auf dem Gebiete der Konstruktion von elektrischen Maschinen gibt es eine Reihe von technischen Problemen. Einiger dieser Probleme sind: - Verminderung des Luftspaltes zwischen dem Rotor und dem Stator (dies erbringt einerseits eine Verminderung der Ausmaße der Konstruktionselemente der Maschine und andererseits eine Verminderung der Sicherheitsgrenzen, die im Maschinenbetrieb nicht überschritten werden dürfen).
  • Kürzung der Rotorwelle (dies führt zu einer Herabsetzung der Ausmaße der Maschine und damit zu einer Materialersparnis).
  • - Wirksame Kühlung der Wicklungen (dies führt zu einer rationelleren Ausnutzung der Elektroleiter und damit zur Herabsetzung der Maschinenausmaße).
  • - Anwendungsmöglichkeit von nominellen Hochspannungen mit vermindertem, zulässigen Isolierungsniveau der Wicklungen (dies hat eine Verminderung der Maschinenausmaße zur Folge).
  • - Erhöhung des Anlaufmomentes und Herabsetzung des Anlaufstromes (dies begünstigt die Verminderung der Maschinenaus maße und wirkt sich positiv auf die verlangten Charakte- ristiken der Maschine aus.
  • - Herabsetzung der Größe der für die Herstellung von Elementen für Maschinen größerer Leistung erforderlichen Werkzeug einschließlich Erhöhung der Stückzahl dieser Elemente (dies ermöglicht eine wirtschaftlichere Herstellung).
  • - Vereinfachung der Herstellung von Dynamoblechen (fördert die Wirtschaftlichkeit der Herstellung).
  • Rotierende elektrische Maschinen klassischer Art bestehen aus einem Stator und einem in diesem untergebrachten zylindrischen Rotor. Der zylindrische Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator gewährleistet eine freie Rotordrehung innerhalb des Stators, wobei die Achse des zylindrischen Luftspaltes mit der Drehachse des Rotors zusammenfällt.
  • Die Ausmaße der an beiden Seiten des Gehäuses gelagerten Rotorwelle gewährleisten die nötige Größe des Luftspaltes.
  • Für eine bestimmte Leistung und bestimmte Charakteristiken der rotierenden elektrischen Maschinen ist eine aktive Länge und ein bestimmter Umfang des Rotors erforderlich.
  • Die Wicklungen sind dabei vollkommen im Stator und im Rotor ausgeführt. Die Dynamobleche werden durch Stanzen aus Blechtafeln hergestellt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vollkommen neuartige rotierende elektrische Maschine zu schaffen, die gegenüber bekannten Konstruktionen erheblich verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Polkerne samt Polschuhen des Stators und des Rotors Luftspalte mit einem Neigungswinkelo<'= 250 - 1550 bzw.
  • 2050 - 3550 gegenüber der Drehachse der Welle des Rotors aufweisen, daß der STator und der Rotor aus je zwei, in Be- zug auf die Ebene durch eine zur Drehachse der Welle senkrechte Symmetrieachse, symmetrischen und ausgeglichenen Hälften bestehen, und daß die Polkerne samt Polschuhen aus Dynamobandblech in Form von Ringen mit verschiedenen Durchmessern hergestellt sind.
  • Von besonderem Vorteil ist es dabei, daß die Polkerne samt Polschuhen des Stators und des Rotors abgerundete Luftsspalte bilden, deren Tangentialebenen NeigungswìnkolcC= 250 - 1550 bzw. 2050 - 3550 gegenüber der Drehachse der Welle des Rotors bilden.
  • Ferner ist es zweckmäßig, daß die Polkerne samt Polschuhen aus Dynamoblechen in Form von komischen Ringen mit verschiedenen Durchmessern hergestellt sind oder daß die Polkerne samt Polschuhen aus Dynamoblechen in Form von Flachringen mit verschiedenen Durchmessern hergestellt sind.
  • Die Hauptcharakteristiken einer erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine sind folgende: - Ausbildung der Luftspalte geneigt gegenüber der Drehachse der Welle des Rotors bzw. Aufteilung des Stators und des Rotors in je zwei (in Bezug auf eine senkrecht zur Drehachse der Welle des Rotors ausgerichtete Symmetrieachse) symmetrische und ausgeglichene Teile.
  • - Möglichkeit der Herstellung der Polkerne samt der Polschuhe aus Dynamoblech in Bandform.
  • Mit einer erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine werden im Vergleich mit der klassischen Maschine ferner folgen de Vorteile und Verbesserungen erzielt: 1. Verminderung der Luftspalte, 2. Verkürzung der Rotorwelle, 3. wirksamere Kühlung der Wicklungen, 4. Anwendungsmöglichkeit für nominelle Hochspannungen, 5. Verminderung der Werkzeuggröße, 6. Einsatzmöglichkeit von Dynamoblechen in Bandform.
  • Die Verminderung der Luftspalte hat eine entsprechende Verminderung des Magnetisierungsstromes und des Durchmessers der Welle zur Folge. Die Verminderung des Magnetisierungsstromes bewirkt eine entsprechende Verminderung der Verluste und eine entsprechende Verminderung des Durchmessers der Wicklungen. Sie bewirkt ferner eine Verminderung der Reactant-Strom-Komponente, während die Verminderung des Durchmessers der Welle zu einer Materialersparnis führt.
  • Die Verminderung des Durchmessers der Wicklungen ermöglicht ihre bessere Ausnutzung und Kühlung und vermindert sowohl die Menge des für deren Herstellung erforderlichen Materials, als auch die Verminderung der Magnetnuten bzw. der Dynamobleche für die Polkerne Die Verminderung der Reactant-Strom-Komponente ergibt eine Ersparnis im Verbrauch der Reactant-Elektro-Energie, die in Elektroenergie-Bilanzen immer kritischer wird.
  • Die Änderung des Neigungs IinkelsC= 250 - 1550 bzw. 2050 -3550 der Zwischenräume gegenüber der Drehachse der Welle und die entsprechende Abrundung derselben, ändert die Charakteristiken der Maschine und eröffnet somit die Möglichkeit der Erfüllung von vorgegebenen Forderungen in Bezug auf die Charakteristiken.
  • Außerdem kann eine Verbesserung des Anlaufmomentes und eine Verminderung des Anlauf stromes erzielt werden.
  • Die Kürzung der Welle des Rotors führt zu einer Kürzung der Länge des Rotors und zwar wegen der Lage der Zwischenräume mit Neigung gegenüber der Drehachse der Welle des Rotors bzw. wegen der erfindungsgemäßen Aufteilung des Stators und des Rotors in zwei symmetrische und ausgeglichene Teile. Dadurch wird der Durchmesser der Welle vermindert und Material gespart.
  • Die wirksamere Kühlung der Wicklungen beruht auf deren Teilung in zwei symmetrische und ausgeglichene Teile, wodurch auch eine rationellere Ausnutzung der Wicklungen ermöglicht wird.
  • Die Anwendung von nominellen Hochspannungen mit niedrigerem Isolierungsniveau der Wicklungen eröffnet die Möglichkeit einer Serien-, Paralell- oder Stern-Schaltung, wodurch die Herstellung der Wicklungen und der Polkerne billiger wird.
  • Die Verminderung der für die Herstellung von Maschinen größerer Leistung erforderlichen Werkzeuggröße, wird durch die vorerwähnte Aufteilung des Stators und des Rotors in zwei symmetrische und ausgeglichene Teile erreicht, wodurch deren Zahl vergrößert wird. Aufgrund der kleineren Ausmaße wird ferner die Ausnutzung der Werkzeuge sparsamer.
  • Der Einsatz von Dynamoblechen in Bandform vereinfacht die Herstellung der Polkerne uwd der Polschuhe.
  • Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben: Es zeigen: Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Maschine mit einem Luftspalt zwischen Rotor und Stator, der gegenüber der Rotordrehachse geneigt ist, Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine gemäß Figur 1, jedoch mit einem Luftspalt unterschiedlicher Neigung, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine gemäß Figur 1, jedoch mit gegenüber der Drehachse senkrecht gestelltem Luftspalt zwischen Rotor und Stator, Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine, jedoch mit abgerundetem Luftspalt zwischen Rotor und Stator, Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine gemäß Figur 1, jedoch mit Dynamoblechen in Form von Flachringen verschiedenen Durchmessers, Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine gemß Figur 2, jedoch mit Dynamoblechen in Form von Flachringen verschiedenen Durchmessers, Fig. 7 ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine gemäß Figur 1, jedoch mit Dynamoblechen in Form von konischen Ringen verschiedenen Querschnittes und Fig. 8 ein siebentes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine gemäß Figur 2, jedoch mit Dynamoblechen in Form von konischen Ringen mit verschiedenen Durchinessern.
  • Wie aus dem vertikalen Längsschnitt gemäß Figur 1 hervorgeht, besteht die erfindungsgemäße Maschine aus einem Stator 11 und einem Rotor 12 mit um die Symmetrieachse 6 symmetrisch angeordneten Polkernen 1 und 3 mit Polschuhen 2 und 4, sowie Wicklungen 7 und 8. Die Luftspalte 5 zwischen der Innenfläche des Stators 11 und der Außenfläche des Rotors 12 bilden einen Winkel «= 250 - 1550 bzw. 2050 - 3550 gegenüber der Drehwelle 10 des Rotors 12, die in Lagern 13 gelagert ist. Zur Kühlung der Maschine sind Ventilationsrippen 14, und am Rotor 12 Ventilationsschaufeln 9, 9a vorgesehen.
  • Die Polkerne 1 und 3 mit den Polschuhen 2 und 4 sind erfindungsgemäß aus Dynamoblech in Bandform: oder in Form von Ringen mit vearschieder,-an Durchmesser hergestellt.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine ist in Fig. 2 dargestellt. Gegenüber dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Maschine mit einer anderen Anordnung für den größeren und den kleineren Durchmesser des LuftSpaltes 5 gegenüber der Symmetrieachse 6 sowie mit Ventilationsrippen 14a und Ventilationsschaufeln 9b nebst Rippen 14 und Schaufeln 9a ausgestattet.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine entspricht im wesentlichen dem der Figur 1, ist aber mit gegenüber der Drehachse der Welle 10 senkrechten (d= 900) Luftspalte 5 und ohne Ventilationsschaufeln ausgestattet, wie sich aus Figur 3 ergibt.
  • Das dritte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine ist mit abgerundeten Luftspalten 5 ausgestattet, deren Tangentialebenen einen Neigungswinkel oC:= 250 - 1550, bzw. 2050 - 3550 gegenüber der Drehachse der Welle 10 bilden. Es besitzt keine VentilAtionsschaufeln, wie dies aus Figur 4 hervorgeht.
  • Das vierte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine entspricht wiederum etwa dem der Figur 1, ist aber mit Dynamoblechen in Form von Flachringen mit verschiedenen Durchmessern ausgestattet, die zusammengesetzte konische Luftspalte 5 bilden und mit Ventilationsschaufeln 9b ausgestattet sind, wie dies aus Figur 5 hervorgeht.
  • Das fünfte Ausführungsbeispiei der erfindungsgemäßen rotieren elektrischen Maschine entspricht im wesentlichen dem der Figur 2, ist aber mit Dynamoblechen in Form von Flachringen mit verschiedenen Durchmessern ausgestattet, die zusammengesetzte konische Luftspalte 5 bilden. Es besitzt keine Ventilationsschaufeln, wie dies aus Figur 6 hervorgeht.
  • Das sechste Ausführungsbeispiel der erf indungsgemäBen rotierenden elektrischen Maschine entspricht wiederum dem der Figur 1, ist aber mit Dynamoblechen in Form von konischen Ringen mit verschiedenen Durchmessern ausgestattet, die zusammengesetzt die Luftspalte 5 bilden. Es besitzt Ventila- tionsschaufeln 9b, wie dies aus Figur 7 hervorgeht.
  • Das siebente Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine entspricht etwa dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, ist aber mit Dynarnoblechen in Form von konischen Ringen mit verschiedenen Durchmessern ausgestattet, die zusammengesetzt die konischen Luftspalte 5 bilden, wie dies aus Figur 8 hervorgeht.

Claims (4)

  1. Rotierende elektrische Maschine mit schrägem Luftspalt patentansprüche Rotierende elektrische Maschine mit schrägem Luftspalt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Polkerne (1,3) samt Polschuhen (2,4) des Stators (11) und des Rotors (12) Luftspalte (5) mit einem Neigungswinkel ocl = 250 - 1550 bzw. 2050 - 3550 gegenüber der Drehachse der Welle (10) des Rotors (12) aufweisen, daß der Stator (11) und der Rotor (12) aus je zwei, in Bezug auf die Ebene durch eine zur Drehachse der Welle (10) senkrechte Symmetrieachse (6), symmetrischen und ausgeglichenen Hälften bestehen, und daß die Polkerne (1,3) samt Polschulen (2,4) aus Dynamobandblech in Form von Ringen mit verschiedenen Durchmessern hergestellt sind.
  2. 2. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Polkerne (1,3) samt Polschuhen (2,4) des Stators (11) und des Rotors (12) abgerundete Luftspalte (5) bilden, deren Tangentialebenen Neigungswinkel Z = 250 - 1550 bzw. 2050 - 3550 gegenüber der Drehachse der Welle (10) des Rotors (12) bilden.
  3. 3. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Polkerne (1,3) samt Polschuhen (2,4) aus Dynamoblechen in Form von konischen Ringen mit verschiedenen Durchmessern hergestellt sind.
  4. 4. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daB die Polkerne (1,3) samt Polschuhen (2,4) aus Dynamoblechen in Form von Flachringen mit verschiedenen Durchmessern hergestellt sind.
DE19833318103 1982-05-18 1983-05-18 Rotierende elektrische maschine mit schraegem luftspalt Withdrawn DE3318103A1 (de)

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YU105082A YU42469B (en) 1982-05-18 1982-05-18 Rotational electric engine

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0562610A1 (de) * 1992-03-27 1993-09-29 Quirino Bertagni Kernpaar aus ferromagnetischem Band mit Kegelstumpfartigem Luftspalt für eine elektrische Drehmaschine, insbesondere für einen Asynchronmotor und entsprechendes Herstellungsverfahren
WO1994005070A1 (en) * 1992-08-21 1994-03-03 Abb Industry Oy Rotor structure for an electrical machine
DE19547159A1 (de) * 1994-12-21 1996-06-27 Wolfgang Hill Transversalflußmaschine

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DE19547159A1 (de) * 1994-12-21 1996-06-27 Wolfgang Hill Transversalflußmaschine

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YU105082A (en) 1984-12-31
SE8302756D0 (sv) 1983-05-17
SE8302756L (sv) 1983-11-19
YU42469B (en) 1988-08-31

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