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Anordnung zur Verhütung unzulässiger Erwärmung von Dynamomaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlung für dynamoelektrische Maschinen und
besonders auf die Kühlung der Ankerleiter einer Hochfrequenzwechselstronnmaschine
der Induktortype.
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Um die anechanis,chen Kräfte bei den Läufern von Hochfrequenzwechselstrommaschinen
so niedrig wie möglich zu halten, ist es erwünscht, dem sich drehenden Teil einen
möglichst geringen Durchmesser zu geben. Eine Verringerung im Durchmesser des Induktors
bedeutet aber, daß der für die Ankerwicklungen verfügbare Raum ebenfalls verringert
wird. Zwecks Schaffung einer Maschine von hoher Leistung ist es daher erwünscht,
Ankerwicklungen zu schaffen, welche mit höherer Stromdichte als bisher üblich arbeiten
können, statt den Durchmesser des Läufers zu vergrößern und durch dieses letztere
Mittel den für die AnkerwickIlungen verfügbaren Raum zu vermehren. Der Zweck der
Erfindung liegt daher darin, eine wirksame Kühlung für die Ankerleiter zu schaffen,
so daß sie mit höheren Stromdichten als bisher üblich arbeiten können.
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Die Ankerleiter sind in, üblicher Weise in Schlitze eines unterteilten
lamellierten Kernes gewickelt: Wenn der Leiter in den Kern derart eingebettet wird,
daß er_ .in guter Wärmeübertragung mit ihre steht, so kann die Wärme aus dem Leiter
in solchem Maße abgeführt werden, daß der Leiter :ohne bedenkliche Erhitzung einen
Strom führen kann, der den Leiter bei freier Lage desselben augenblicklich zur Rotglut
erhitzen und verbrennen würde. Beim Betriebe der Ankerleiter mit derart hoher Stromdichte
besteht aber eine Schwierigkeit darin, wie .man den Strom. aus der Wicklung abführen
kann, ohne daß der Leiter an dem Punkt wegbrennt, wo er den Schlitz im Ankerkern
verläßt .und frei in der Luft liegt. Diese Schwierigkeit wird nach der 'Erfindung
durch Anordnung von Anschlußstücken für die Leiter in Form von schweren Metalilblöcken
überwunden, deren Masse im Verhältnis zu derjenigen des Leiters beträchtlich ist,
-und die eine gute Wärmeleitung haben. Diese Blöcke werden so dicht an den Enden
der Schlitze angebracht, daß die Ankerleiter nur auf ein sehr kurzes Stück frei
liegen. Vermöge der guten Wärmeleitung des Anschlußstückes und des Kernes wird die
Wärme aus dem kurzen, frei liegenden Stück des Ankerleiters ebenso rasch abgeführt,
wie sie entsteht.
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Die Erfindung sieht auch besondere Mittel in Form eines Systems von
Röhren vor, durch welche Wasser oder ein sonstiges Kühlmittel im Kreislauf geführt
wird, um den Kern besser zu kühlen, als dies finit irgendeiner Luftkühlung geschehen
könnte. Dadurch vermag der Kern die Wärme aus den Ankerleitern weit rascher abzuführen,
als dies ohne die besondere Kühlung möglich wäre.
In der Zeichnung
ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt:
Fig. i ist ein senkrechter Querschnitt durch eine Hochfrequenzm.aschine nach der
Erfindung. .
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Fig. 2 ist eine bruchstückweise Darstellung eines Teils der Maschine
unter Veranschaulichung der Ankerwicklung.
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Fig. 3 ist ein nahe der wagerechten Mittellinie der Maschine geführter
wagerechter Schnitt, der einen Teil der Flüssigkeitskühlung zeigt.
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Fig. 4 ist eine Ansicht eines Teils der Flüssigkeitskühlung, die hier
von der Maschine abgenommen dargestellt ist.
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Fig. 5 ist ein Querschnitt nach Linie x-x der Fig.4.
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An dem Maschinengestell i sind die Gestellköpfe 2 mit Bolzen 3 befestigt.
Die Köpfe 2 tragen Endringe 4, welche die in der Umfangsrichtung unterteilten lamellierten
Kernringe 5 tragen. Die Lamellen werden durch die Klemmringe 6 und 7 in ihrer Lage
gehalten. Das Gestell i, die Köpfe :2 und Ringe 4, 5, 6, 7 sind sämtlich längs der
wagerechten Mittellinie der Maschine zwecks bequemen Zusammenbaus geteilt. Ein massiver
magnetischer Körper 8 ist auf der Welle g angebracht, der zwischen die einander
gegenüberliegenden Flächen der Kernringe 5 ragt. Eine mit dem Induktor 8 konzentrische
Feldwicklung io ist am Gestell i befestigt, und der magnetische Kreis dieser Wicklung
umschließt das Gestell i, die Endringe 4, die Kernringe 5 und den äußeren Teil des
Induktors. Der Umfang des Induktors 8' weist in üblicher Weise beiderseits annähernd
radiale Schlitze auf, wie in Fig. i angedeutet ist, so daß Magnetpole entstehen,
welche den Flächen der unterteilten lamellierten Kernringe 5 gegenüberstehen. Um
eine überstarke Luftbewegung bei der hohen Arbeitsgeschwindigkeit des Induktors
zu vermeiden, werden die Schlitze am Umfange des Induktors., wie bekannt, mit unmagnetisierbaren
Keilen i i ausgefüllt.
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Die Luftzwischenräume zwischen dem Induktor und den unterteilten lamellierten
Kernringen 5 liegen in radialen Ebenen und körnen durch Bewegung der Endringe 4
relativ zu den Gestel.lköpfen 2 mittels der Stellbalzen 12 eingestellt werden.
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Die Feldwicklung io ist vorzugsweise so bemessen, daß sie dauernd
imstande ist, die gesamte Felderregung bei Vollast zu liefern. Um aber unbedingte
Verlhßlichlieit und Stetigkeit des Betriebes zu gewährleisten, sind noch zwei weitere
Feldwicklungen vorgesehen, deren jede für sich genügt, um die gesamte Felderregung
zu liefern. Jede dieser Wicklungen besteht aus zwei halbkreisförmigen Spulen, von
denen nur eine 13 -dargestellt ist. Jede der Spulen 13 bedeckt den halben Umfang
des Gestells auf der Innenseite, während rlie Rückkehrteile der Spulen auf der Außenseite
des Gestells liegen. Diese Spulen sind am Gestell durch die innere Klemme 14 und
clie äußeren Klemmen 15 -befestigt.
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Die Klemmringe 6 und 7 besitzen beide, radial vorragende Flians,chen
16. Die Klemmringe sowohl wie die unterteilten lamellierten Kernringe 5 sind radial
geschlitzt, wie dies Fig. 2 zeit.. Infolge, der geflanschten Ausbildung der Klemmringe
hängen die Zähne, welche durch die Schlitze in den Flächen der Klemmringe gebildet
werden, über. Die Ankerwicklung 17, in welcher der Hochfrequenzstrom induziert wird,
kann aus einem fortlaufenden Leiter bestehen; der im Zickzack durch die Schlitze
in den unterteilten l:arnellierten Ringen undKlemmringen gewickelt ist, und unter
den -überhängenden Enden der Klemmringzähne verläuft, welche ihn sicher in seiner
Lage halten.
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Um die Spannung, welcher die Isolierung der Ankerleiter standhalten
m'uß, auf ein möglichst geringes Maß zu verringern"i.st die Ankerwicklung in mehrere
getrennte- Stromkreise unterteilt. Fig. 2 zeigt einen vollständigen Stromkreis mit
Klemmen 18 und 1g. Die Wicklung besteht aus zwei: Vielfachschichten und ist in der
Mitte ihrer Länge umgewendet, so daß der innere Leiter in den Schlitzen eines halben
Stromkreises zurr Außenleiter in den Schlitzen der anderen Hälfte desselben Stromkreises
wird. Die Klemmen 18 und 1g sind schwere Kupferblöcke mit Schlitzen für die Aufnahme
der Ankerleiter. Diese Blöcke sind an den Klemmringen 6 so befestigt, daß die Schlitze
in den Klemmblöcken sich mit den entsprechenden Schlitzen im Klemmring decken und
so nahe als möglich herankommen, so weit dies .mit der Forderung guter Isolierung
zwischen Klemmring und Anschlußblock verträglich ist. Die Enden des Ankerleiters
sind an den Klemmblöcken festgelötet, so daß die gesamte Wicklung mit Ausnahme der
sehr kurzen Teile zwischen den Klemmringen 6 und Klemmblöcken 18 und 1g in gut wärmeleitender
Berührung 'mit dem Metall steht. Die in diesen kurzen Teilen erzeugte Wärme wird
rasch an die Klemmringe -und Klemmblöcke abgegeben, die beide eine große Masse im
Vergleich zur Masse des damit verbundenen Ankerleiters besitzen. Von den Klemmblöcken
18 und 1g wird der Strom durch starke Leiter 2o und 21 zu Klemmen 22 und 23 der
Gestellköpfe 2 geführt.
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Die Kühlung für die unterteilten lamellier- i ten Kernringe besteht
aus einem System von Röhren 24, die in entsprechenden Umfangschlitzen
in
den Ringen 5 und Endringen 4 liegen. Die Kühlflüssigkeit wird diesen Röhren aus
den Hauben 25 von der Außenseite des Gestells her zugeführt. Die Kühlung besteht
aus zwei Teilen (Fig. ¢ und 5), je einem für jede Maschinenhälfte. Die Hauben 25
sind mit Röhren 26 verbunden, durch welche die Kühlflüssigkeit durch Pumpen oder
Schwerkraftswirkung im Kreislauf getrieben werden kann. Die Röhren 24 werden in
ihren Schlitzen durch einen die Wärme gut leitenden Zement o. dgl. festgehalten.