DE871183C - Laeufer fuer Reaktionsmaschinen - Google Patents

Laeufer fuer Reaktionsmaschinen

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DE871183C
DE871183C DEP28529A DEP0028529A DE871183C DE 871183 C DE871183 C DE 871183C DE P28529 A DEP28529 A DE P28529A DE P0028529 A DEP0028529 A DE P0028529A DE 871183 C DE871183 C DE 871183C
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Germany
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runner
rotor
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DEP28529A
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English (en)
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Ernst Dr-Ing Massar
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • H02K19/14Synchronous motors having additional short-circuited windings for starting as asynchronous motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Description

  • Läufer für Reaktionsmaschinen Es ist bekannt, .daß sowohl mehrphasig als auch einphasig gespeiste Asynchronmaschinen ebenso wie unerregte Synchronmaschinen im synchronen Lauf ein Drehmoment entwickeln, wenn der Läufer ausgeprägte Pole entsprechend,der Polzahl der gespeisten Ständerwicklung besitzt. Derartige Maschinen können sowohl als Motor ,als auch als Generator, allerdings, nur bei Aufnahme von magnetisderender Blindleistung aus dem Netz, betrieben werden.
  • Die Größe des Drehmoments, das als Reaktionsmoment bezeichnet wird, hängt .dabei ab von dem Unterschied der magnetischen Leitwerte des Läufers in der magnetischen Längsachse, d. h. der Achse durch die Polmitte, und der magnetischen Querachse, d. h. der Achse der Pollücke, und ist um so größer, je mehr sich beide Leitwerte unterscheiden. Bei der üblichen Ausprägung der Pole sind die erzielten Leitwertuntersch iede in der Größenordnung von i : 2, die erzielbaren: Drehmomente kleiner und die Modellausnutzung wesentlich geringer als bei normaler Auslegung als Asynchronmaschine oder Synchronmaschine mit erregtem Induktor. Die Modellausnutzung einer solchen Reaktionsmaschine kann auf etwa die gleiche Höhe gebracht: oder noch darüber hinaus gesteigert werden, wenn entsprechend der Erfindung der Läufer aus Ei.sensc'heiben oder Eisenblechen, etwa normalen Dynamoblechen; aufgebaut wird, die parallel zur magnetischen Längsachse geschichtet sind.
  • In I'i:g. i ist dies grundsätzlich dargestellt. Magnetische Kraftlinien des Längsfeldes i, d. h. solche parallel zur Schichtung, verlaufen: nach Eintritt in den Läufer ganz im Eisen; Kraftlinien des Querfeldes, 2, d. h, solche senkrecht zur Sch.ic!htung, müssen sämtliche unmagnetische Schichten zwischen .den einzelnen, Eisenscheiben oder Blechen durchlaufen und haben dabei einen sidhr viel höheren magnetischen Widerstand zu überwinden. Das Verhältnis der magnetischen Leitwerte in Quer-und Längsrichtung beim Läufer kann je nach Eisensättigung und bei üblichen magnetischen Verhältmis-sen, in der Maschine größenordnungsmäßig auf eine Höhe von ioo : i gebracht werden. Wird eine solche Maschine belastet, sä bleibt im Motorbetrieb -der Läufer gegenüber seiner durch,die Lage des Ständerdrehfeldes bedingten Leerlaufstellumg um einen Winkel ß zurück, der bei rder maximalen Last den Wert von annähernd 2c4 erreicht: Bei größerer Last fällt die Maschine außer Tritt. Es ist aus. der Theorie -der Synchronmaschinen bekannt, daß dieser Winkel bei gleicher Last um so größer wird, je größer :der magnetische Querfluß durch ,den Läufer ist. Bei .der beschriebenen Läuferausführung ist die Ausbildung dieses, Querflusses (Fig. i b) sehr stark behindert, so daß der Grenzwinkel für stabilen Betrieb erst bei einer weit höheren Last als bei üblicher Polausprägung erreicht wird.
  • In .den, meisten Fällen, vor allem bei Moto@rbetrieb, wird verlangt, daß die Maschinen von selbst hochlaufen und womöglich auch noch ein ausreichend hahes.Anlaufmomenti besitzen, um schon im Anlauf wirksame Drehmiomenüe zu überwinden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch, erreicht, daß die Abstände zwischen den Eisenscheiben durch Scheiben aus. nicht oder nur wenig magnetisierbarem; aber elektrisch gut leitendem Material, z. B. Aluminium; aus@g@eiüllt und letztere stirnseitig durch Platten: oder Ringe verbunden werden. Der so entstehende Käfig dient als. Anlaufkäfig sowie als Dampferkäfig bei etwaigen auftretenden Pendelur ge:n. Es ist grundsätzlich unwichtig, ob, dieser Käfig aus einem Gußstück, z. B. Aluminiumguß, bestecht oder aus Einzelscheiiben und Ringen zuisammengesetzt und verschraubt oder verschweißt wird. Auch: ist es nacht von Belang, ob :die stirnseitigen Verbindungen ganz oder teilweise durch Bolzen u.,dgl., die .den Läufer zusammenhalten und die evtl. nocbi irr Innern des Läufers. liegen, ersetzt sind. Der Käfig erfüllt neben den schon erwähnten Aufgaben zusätzlich den- Zweck, die einzelnen Eisenscheiben; oder Bleche mechanisch zusammenzuhalten. In. F.ig.2a und 2b, sind zwei Beispiele für derartige Läuferausführungen mit zwei und vier Polen dargestellt. Mit i sind die Eisenbleche, mit 2 ist der Käfig bezeichnet. Die bestehende stärke magnetische Einachsigkeit eines solchen aus dünnen Blechen aufgebauten Läufers hat zur ' Folge, daß das im Änlauf vom Ständer erregte Drehfeld sehr stark !elliptisch wird. Hierdurrch.erhält auch der im Läufer hervorgerufene Strombelag elliptische Form, -die, durch die Ursymmetrie des Käfigaufbaus noch verstärkt wird. Bekanntlich kann. man sich jedes elliptische.Drehfeltd aus. zwei Kreis-dreh,feldern von entgegengesetztem Drehsinn zusammengesetzt denken. Beide Kreisdrehfelder rufen Drehmomente im Läufer hervor, die den gleichen Drehsinn wie diese selbst haben. Die Drehfelder und die von ihnen verursachten Drehmomente nähern sich in ihrer Größe einander um so mehr, je schlanker* die Ellipse des. resultierenden Drehfeldies ist. Das resulrpierende Drehmoment als Differenzmoment der Drehmomente bekler gegenläufiger Drehfelder wird daher um so kleiner, j e stärker die magnetische Einachsigkeit des Läufers ist. Die genauere Untersuchung zeigt nun., @daß mit einem aus dünnen Blechen geschichteten Läufer ein wesentlich größeres Außertrittfallmoment im Synchronlauf erzielt werden kann, als mit Rücksicht auf die durch die Erwärmungsgrenze bedingte Nennleistung einer solchen. Maschine erforderlidh ist. Es ist daher möglich; den Läufer so zu verändern, daß bei ausreichendem Außertrittfällmoment ein hinreichend großes erreicht wird. Erfindungsgemäß. kann dies in der Weise erfolgen:, daß die im gleichen Abstand. nebeneinander geschichteten Bleche zu Teilpaketen (Fig. 3, Ziff. i) zusammengefaßt werden; -die .durch Verkleben oder an, einzelnen Punkten durch Verschweißen u.,dgl. miteinander verbunden sind, wobei. jedes Teilpaket vom nächsten einen größeren Abstand; von der Größenordnung etwa gleich der Gesamtstärke des. Teilpakets, aufweist. Fig.3 zeigt ein Beispiel eines derartig ausgeführten zweipoligen Läufers.
  • An Stelle der in Gruppen rzusammengefaßten Einzelbleche können. auch massive B@lecbscheiben gleicher Stärke verwendet werden, sofern die größeren Wirbelstromverluste im. Anlauf und die dadurch bedingten etwas schlechteren Anlaufverhältn.is,se in Kauf genommen werden können. Durch ,die Zusammenfassung von Einzelblechen zu Teilpaketen bzzv. ,die Verwendung massiver Eisen: scheiten von wesentlich größerer Dicke als bei normalem Dynamoblech werden die Zwischenräume zwischen den einzelnen Scheiben. größer, so daß auch die Herstellung des Läufers erleichtert und der mechanische Zusammnenhalt verbessert wird.
  • Die Wirkung einer solchen Läuferausführung soll an Hand der Fig..4ra und 4b erläutert werden. In Fig. 4a ist der Weg eines Teils des Querflusses gezeichnet, wie er bei gleichmäßiger Schichtung dünner Eisenbleche von der Dicke d1 (Weg z-2) und vergleichsweise bei einer Zusammenfassung der Bleche in mehrere Teidp.akete von zder Stärke d2 oder entsprechend starken Eisienscheibenverläuft (Weg 2-3), Es ist ohne weiteres zu erkennen,' daß auf dem Weg 2-3 die Kraftlinien einen größeren Teil ihres Weges im Eisen verlaufen ade auf dem Weg i-2, so daß sich: der nuerfluß stärker äusbildenkann. In Fig. 4b. stellen die mit F bezeichneten Linien. .den Verlauf des Erregerfeldes über dem Läuferumfang dar.
  • Aus Fig.4b geht hervor, daß eine Kraftlinie .des Querflusses, die die Feldzonen 2-21 verbindet; :ganz im Eisen verläuft und der nuerfluß sich hier wesentlich stärker ausbilden kann als auf dem Weg i-il bei gleichmäßig geschichtetem Läufer, trotzdem beide Kraftlinien die Zonen gleicher Feldstärke verbinden. Entsprechendes gilt auch für Kraftlinien zwischen den Punkten 3-31 und. 4-4l. Je nach Stärke der Teilpakete bzw. Eisenscheiben kann somit die relative Stärke dies Querflusses, d. 1i. die Einachsigkeit dies Läufers, variiert werden. Hierdurch ändert sich auch das Achsenverhältnis der Drehfeldellipse und das Anlaufmoment.
  • Es ist natürlich auch ohne weiteres möglich, die Querleitfähigkeit,durchVerwendung von magnetisch mehr oder weniger gut leitendem Material. zur Ausfüllung der Zwischenräume zwischen den Eisenscheiben. bzw. Teilpaketen. zu erhöhen oder Eisenbolzen an geeigneten Stellen quer durch den Läufer zu ziehen, deren magnetische Sättigung so gelegt wird, daß ein gewünschter Fl,uß quer durch den Läufer nicht oder nicht wesentlich überschritten wird.
  • Wird ein derart aufgebauter Läufer mit Nuten versehen, ähnlich wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, und wird in diese eine Erregerwicklung (ff' in Fig.5) eingelegt, so arbeitet nach Einbau des Läufers, die entsprechen-de Maschine als Synchronmaschine. Infolge des sehr starken Reaktionsmomentes besitzt die Maschine bei gleicher Erregung eine wesentlich höhere Stabilität gegen Au.ßertrittfallen äla Synchronmaschinen .der üblichen Ausführung mit oder ohne ausgeprägte Pole. Es ist daher im allgemeinen möglich, mit wesentlich kleinerer Erregerleistung als dort auszukommen.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Läufer für Reaktionsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einzelnen Blechen etwa in Stärke normaler Dynamobleche aufgebaut ist, die parallel. zur magnetischen Längsachse geschichtet sind und einen mehr oder weniger großen Abstand von einander haben.
  2. 2. Läufer für Reaktionsmaschinen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen ,den einzelnen Blechen durch Scheiben oder Blechstreifen aus nicht magnietisierbarern, aber elektrisch leitendem Material ausgefüllt sind und die letzteren stirnseitig durch Platten oder Ringe elektrisch zu einem Käfig verbunden sind, der als Anlauf-und Dämpferkäfig zu wirken vermag.
  3. 3. Läufer für Reaktionsmaschinen nach den Ansprüchen i und 2, .dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen, Bleche zu Teilpaketen (Fig. 3) zusammengefaßt sind, wobei die Bleche jedes Teilpaketes untereinander durch Verkleben, Punktschweißen, Vernieten oder Verschrauben verbunden sind. q-.
  4. Läufer für Reaktionsmaschinen nach den Ansprüchen i bis 3, Jaidurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Teilpakete einzelne Scheiben aus Eisenentsprechender Stärke verwendet sind.
  5. 5. Läufer für Reaktionsmaschinen nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den Blechen, Blechpaketen oder Scheiben mit einem Material ausgefüllt sind, das eine gewisse magnetische Leitfähigkeit besitzt, die jedoch kleiner als die von Eisen ist.
  6. 6. Läufer für Reaktionsmaschinen nach den Ansprücheni bisq, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Sc'hic'htung :des Läufers Stifte oder Bolzen vorgesehen sind, die bei einem bestimmten vorgeschriebenen magnetischen Querfluß gesättigt sind.
  7. 7. Läufer für Synchronmaschinen nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, d@aß Nuten zu!r Aufnahme einer Erregerwicklung vorgesehen sind, (Fig. 5).
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