-
Die
Erfindung betrifft eine permanentmagneterregte Wechselstrom-Synchronmaschine
(PWS) für rotierende und lineare Anwendung mit hoher Kraftdichte
und kompakter Ausführung. Zur Anpassung an unterschiedliche
Einsatzbedingungen wird das Ziel verfolgt, hohen Maschinenwirkungsgrad
und hohe Kraftdichte mit minimalem Aufwand an Permanentmagneten
und guter Baubarkeit der Maschinenteile zu verbinden.
-
Stand der Technik
-
Hohe
Kraftdichte bei niedrigen Wicklungsverlusten wird z. B. durch Transversalflussmaschinen (TF)
erreicht, deren Permanenterregung in Sammleranordnung mit relativ
kleiner Polteilung ausgeführt ist.
DE 10 2006 023 249 zeigt hierfür
Bemessungsbeispiele des Magnetkreises und gibt mit
11 auch
eine Anordnung zur sinngemäßen Anwendung bei longitudinaler
Flussführung vor. Die Zielrichtung sind dabei Maschinen
hoher Polzahl, die mit größerer Polteilung einem
entsprechend größeren Luftspalt zugeordnet und
damit für größere Durchmesser bestimmt
sind. Dabei sollen, soweit dies die longitudinale Flussführung
(LF) zulässt, geringe Wicklungsverluste angestrebt werden.
Hierzu ist es geboten, die vom Erregerteil erzeugte Felddichte im
Luftspalt bis nahe an den Sättigungswert des benachbarten
Eisens zu erhöhen, was durch entsprechende Wahl der Magnetabmessungen
möglich ist. Dem Erregerteil steht ein mit einer Wechselstromwicklung
ausgestattetes Primärteil gegenüber, das auch
radial eine hohe magnetische Leitfähigkeit aufweist. Die
radiale Bauhöhe beider Maschinenteile bestimmt, zusammen mit
der Paketabmessung in axialer Richtung Volumen und Masse der Magnetkreisteile.
Sie sollen möglichst klein sein, bezogen auf die von der
Maschine entwickelte Kraft. Die Wicklung des Primärteils wird
häufig als dreisträngige Wanderfeldwicklung ausgeführt.
Im Beispiel
11 ist hingegen als einsträngige
Wechselstromwicklung, deren Spulenweite der Polteilung entspricht,
gezeichnet. In dieser Ausführung ist der LF-Magnetkreis
als Ableitung aus den in Sammler-anordnung erregten TF-Magnetkreisen anzusehen.
Der Übergang zur Drehstrom-Wechselfeldwicklung für
vielpolige Maschinen wurde in der Anmeldung
DE 10 2007 042 935.7 beschrieben,
wo im Zusammenhang mit einem passiven Reaktionsteil in den
7 und
8 jeweils
versetzte einsträngige Wicklungsteile zu einer mehrsträngigen,
am Umfang symmetrischen Wicklungsanordnung führen. Neben dem
Zonenversatz von Polgruppen besteht auch die Möglichkeit
der am Umfang kontinuierlich eingesetzten verstimmten Polteilung.
Mit diesem Wicklungsmodell wird dann ein etwas ungünstigeres
Ergebnis für die Wechselwirkung zwischen Erreger- und Primärteil
erreicht. Magnetkreise mit passivem Reaktionsteil weisen durch die
im Primärteil eingesetzten Permanentmagnete im Vergleich
zum Magnetkreis mit aktivem Erregerteil eine etwas reduzierte magnetische
Leitfähigkeit und damit etwas ungünstigere Feldverhältnisse
auf, die sich in der Kraftdichte und im Gesamtaufwand auswirken.
Unbestritten bleibt jedoch, dass diese Magnetkreise dann vorteilhaft
sind, wenn schnelllaufende Maschinen mit hohen Fliehkraftwirkungen
oder lineare Anwendungen mit größerer Streckenlänge
zur Diskussion stehen. Hingegen zeit sich bei hochpoligen Maschinen
mit größerem Durchmesser der Vorteil des aktiven
Erregerteils darin, dass das Primärteil günstigere
Auslegungsbedingungen erfährt und eine höhere
Kraftdichte bei geicher Kühlleistung ermöglicht.
Für die Herstellung des Primärteils ergeben sich
dabei vereinfachte Bedingungen. Im Zusammenhang mit
11 der
oben zitierten Anmeldung ist anzumerken, dass die radial gestellten
Permanentmagnete am äußeren Rand des Erregerteils
eine nennenswerte Streufeldkomponente aufweisen. Ihr Auftreten bewirkt
eine Schwächung des magnetischen Hauptflusses. Zur Kompensation muss
eine Vergrößerung der Magnetlänge l
m herangezogen werden; es wird also eine
Erhöhung der Masse des Erregerteils in Kauf genommen. Weiterhin ist
aus
11 unschwer zu entnehmen, dass
die Herstellung des Erregerteils mit Hilfe von vorgeformten Eisenlamellen
nicht ganz einfach ist. Es wird zwar der grundsätzlichen
Linie der Herstellung von LF-Magnetkreisen gefolgt, indem längslamellierte
Bleche eingesetzt werden, jedoch ist deren Anwendung durch die radial
gestellten Magnete ohne Abschnittsverbindungen der Blechteile sehr
problematisch. Dies betrifft die Frage der Festigkeit des rotierenden Teils
und die Positionsgenauigkeit der einzusetzenden Magnete. Die zur
Lösung des Problems in den beiden Patentanmeldungen vorgeschlagene
l
m-Unterteilung löst dieses Problem
teilweise indem dünne Stege als Verbindungen zwischen den
Blechteilen angeordnet werden. Nach Einkleben der Magnete in die
so entstandenen Taschen wird erwartet, dass ein mechanisch fester
Verband zwischen den Bauteilen wenigstens minimalen Festigkeitsansprüchen
genügt und das Positionierproblem gelöst ist.
Höheren Ansprüchen hinsichtlich Festigkeit und
Formstabilität kann hierdurch jedoch nicht entsprochen
werden.
-
Es
besteht somit die erfindungsgemäße Aufgabe darin,
eine durch Permanentmagnete erregte Magnetkreisvariante mit longitudinaler
Flussführung für rotierende und lineare Anwendung
anzugeben, deren Kraftdichte Höchstwerte und deren Masse Kleinstwerte
erreicht, wobei die Permanentmagnete im Erregerteil sehr streuungsarm
und so angeordnet sind, dass die Eisenlamellen über mehrere
Polteilungen ein zusammenhängendes maßhaltiges
Raster für die Permanentmagnete bilden. Dabei wird sowohl auf
einfach und präzise zu positionierende Magnete als auch
auf das erforderliche Maß an Eigenfestigkeit des Erregerteils
geachtet. Die im Allgemeinen mehrsträngige Wechselstromwicklung
wird im Zusammenwirken mit einem Frequenzumrichter betrieben und
an die Erfordernisse des Einsatzes angepasst.
-
Ausführungsbeispiele
-
Im
Folgenden wird anhand eines ausführlichen Textes und mit
Hilfe mehrerer zeichnerischer Darstellungen die Lösung
der Aufgabe beschrieben.
-
Die Merkmale des Magnetkreises MK, 1.
-
Ein
den oben aufgestellten Forderungen entsprechender Magnetkreisentwurf
muss im Luftspalt mit Hilfe der Permanentmagnete eine der Sättigungsinduktion
des Eisens nahekommende Felddichte erzeugen. Hierzu werden zwei
Magnete je Polteilung eingesetzt, deren Abmessungen in Relation
zur Größe des Luftspalts und der Polteilung zu
wählen sind. Wie auch an anderer Stelle für das
Sammlerprinzip erwähnt, soll die Länge der Permanentmagnete
um den Faktor 2 ÷ 3 größer sein als die
halbe Polteilung, während die Magnetisierungshöhe
hm um etwa den selben Faktor größer
gewählt wird als der Luftspalt. Damit wird erzielt, dass
jeder Magnet die Hälfte des Polflusses erzeugt und Luftspaltinduktionen
zwischen 1,5 und 1,7 T erreicht werden.
-
1 zeigt
zwei Pole eines permanenterregten Erregerteils ET mit dem Primärteil
PT, das in einsträngiger Form die Wechselstromwicklung
W trägt, während das Erregerteil ET V-förmig
angeordnete Magneten M aufweist. Für den Wicklungsquerschnitt von
W bleibt der Raum zwischen den Primärteilzähnen
der Breite bZ, wobei die radiale Ausdehnung etwa
der Zahnhöhe hZ entspricht.
-
Die
Polteilung τ setzt sich aus der Zahnbreite bZ und
der Nutbreite zusammen.
-
Mit
der Wahl der V-förmigen Magnetanordnung und der gezeichneten
Wahl der Polarität ergibt sich am Berührungspunkt
der Magnete in Luftspaltnachbarschaft eine Addition der eingeprägten
Erregerströme zu 2Θm,
deren Richtung für aufeinanderfolgende Polteilungen variiert.
Am entgegengesetzten luftspaltfernen Faltungspunkt ergänzen
sich jedoch die Durchflutungen zu Null. Das beschriebene Faltungsschema
von 1 ist im Gegensatz zu der Parallelanordnung der
Magnete praktisch streuungslos. Nur durch die endliche Ausdehnung
der Magnete bedingt, entsteht am äußeren Faltungspunkt
eine sehr geringe Restanregung für ein Streufeld. Es genügt
ein radial gering bemessener Luftraum, etwa der halben Magnethöhe,
um die Felddichten auf geringe Werte zu begrenzen. Die radiale Gesamthöhe
des Erregerteils ET ist mit hr als Summe
aus der Radialprojektion der Magnetlänge lm und
dem aus Herstellungs- und Festigkeitsgründen hinzukommenden
Anteil hK gebildet. Mit der durchgehenden
Verbindung des Jochteils entsteht für das Lamellenteil
LER ein beträchtlicher Festigkeitszuwachs. Gleichzeitig
erfüllt die Konturierung in V-Form die Forderung nach dem gewünschten
Positionsraster für die Magnete. Zum Luftspalt hin bilden
die dreieckigen Polteile Pe, die ebenfalls als lamellierte Pakete
zu denken sind, abwechselnd Nordpol Pn,
und Südpol Ps.
-
Abgesehen
von Festigkeits- und Herstellungsfragen würde die Magnetkreisbemessung
bereits mit hK = 0 ihr optimales Ziel erreichen
können. Wird entsprechend 2 bei
Wechselrichterbetrieb der Strom Ia(x) in
trapezförmiger Form der Maschine zugeführt, lässt
sich ohne Berücksichtigung von Verzerrungen als Folge der
Sättigungseffekte im Eisen der Kraftverlauf F(x) der einsträngigen
Maschine konstruieren. Man findet ihn ebenfalls trapezförmig mit
der Periode der Polteilung τ und dem Maximalwert F1. 2 lässt
erkennen, dass der Mittelwert der Kraft Fm gegenüber
F1 um den Faktor bZ/τ reduziert ist.
Die Polkraft F1 wird gemäß der
Lorentz-Kraftgleichung in zwei möglichen Versionen erfasst,
nämlich F1 = Θa·Bf·l
= 2Θm·Ba·l.
-
Ba ist, wie in Tafel 1 angegeben, die durch
die Ankerdurchflut8ung Θa erzeugte
Luftspaltinduktion und l die Paketlänge.
-
Analog
ergeben sich auch für die Kraftdichte FA nach
Tafel 1 zwei gleichwertige Darstellungsmöglichkeiten.
-
Der
zuletzt angegebenen Gleichung kann z. B. entnommen werden, dass
für einen Quotienten bZ/τ =
0,6 und eine vom Erregerteil erzeugte Felddichte Bf =
1,7 T ein Strombelag Θa/τ =
98 kA/m erforderlich ist, wenn die Kraftdichte FA =
100 kN/m2 erreicht werden soll. Es gilt
dabei die Relation Θa/2Θm < 1.
Der Zusammenhang zwischen Magnethöhe hm und
Luftspaltlänge δ führt zwangsläufig
zu einer mit dem Luftspalt und damit auch dem Maschinendurchmesser
ansteigenden Polteilung. Hiermit steigt auch proportional der Wert
der Nutdurchflutung an. Über die Zahnhöhe hZ bzw. die Wicklungshöhe kann Einfluss
auf die Stromdichte der Wicklung W und damit auf deren Verlustleistung
genommen werden. Bei einer annähernd polteilungsproportionalen
Vergrößerung von hZ ermittelt
man eine mit τ umgekehrt proportional fallende Stromdichte.
Die auf die Umfangskraft bezogenen Wicklungsverluste nehmen entsprechend
mit steigender Polteilung ab.
-
Der
Kraftdichtewert der einsträngigen Anordnung von etwa 100
kN/m2 darf als realistisch erreichbar gelten.
Hochpolige Synchronmaschinen lassen sich hierdurch auf der Grundlage
der Erregung mit Permanentmagneten mit dreifach höherer
Kompaktheit als konventionell erregte Maschinen ausführen. Auch
bezüglich des Wirkungsgrades ergibt sich durch den Wegfall
der Erregerverluste ein beträchtlicher Vorteil. Es zeigt
sich, dass die für den Materialaufwand bestimmende Radialabmessung
hs + hr geringer
ausfällt als bei elektrisch erregten Maschinen, so dass
auch hinsichtlich der aktiven Gesamtmasse mindestens der Faktor
3 den Unterschied kennzeichnet. Wie sich weiter zeigt, ist die mit
dieser Masseverkleinerung verbundene Kostenverringerung für
Eisen und Wicklungskupfer so groß, dass selbst bei den
beträchtlich höheren spezifischen Magnetpreisen
insgesamt recht deutliche Kostensenkungen für den beschriebenen
Magnetkreis erwartet werden dürfen. Aufgrund kleinerer
Maschinenabmessungen und geringerer Massen entstehen weitere technische
Vorteile im konstruktiven Bereich wie etwa für das Gehäuse.
-
Die
in 1 dargestellte Konstruktionsidee der streuungslosen
Magnetfaltung führt bei der Magnetbemessung durch den Wegfall
der Streuung im äußeren Bereich bei gleicher Feldintensität
Bf zu einer Reduktion für die erforderliche
Länge lm und damit zu einer kleineren
Magnetmasse. Durch die schräge Anordnung der Magnete verringert
sich darüber hinaus die erforderliche radiale Höhe
hr zusätzlich.
-
Für
langsam laufende hochpolige Maschinen werden bezüglich
der Fliehkraftfestigkeit von ET keine besonderen Ansprüche
gestellt. Es erscheint deshalb naheliegend, für nicht sehr
lange Pakete auch von einer Gitterform der Eisenlamellen Gebrauch
zu machen. Hierbei kann, ähnlich wie in
2 von
DE 10 2007 042 935.7 ,
von einer Mehrfachunterteilung der Magnetlänge l
m ausgegangen werden, wobei dünne
Stege von 1 ÷ 2 mm Dicke die Bauteile LER und PE verbinden.
Die dabei entstehende Flussverzweigung hat eine geringfügige
Schwächung des Hauptflusses zur Folge und kann durch etwas
größere Abmessungen kompensiert werden. Die in
die Öffnungen eingeklebten Permanentmagnete tragen zur Versteifung
des Erregerteils bei. Damit wird für Anwendungen mit geringen
Festigkeitsansprüchen eine sehr sparsame Bemessung des
Zusatzjochs h
K oder sogar ein Totalverzicht
auf h
K > 0
möglich.
-
Für
Anwendungen, die jedoch eine erhöhte Festigkeit von ET
verlangen, wird entsprechend 1 auf die
Möglichkeit eines stärkeren Hilfsjochs hK > 0
nicht verzichtet. Soll umgekehrt der Einsatz von dünnen
Stegen zwischen den Bauteilen LER und Pe vermieden werden, so hilft,
dass sich infolge der starken magnetischen Zugkräfte zwischen
den Eisenteilen eine Bindekraft ergibt, die sich zur Klebewirkung
addiert. Es liegt nahe, bei der Fertigung zunächst in das
Ausgangspaket LER die Permanentmagnete, eventuell in kleinen Einheiten,
einzukleben und anschließend die Dreikant-Polteile Pe durch
Kleben auf den Magneten zu befestigen.
-
Erfahrungsgemäß ist
ein wichtiger Punkt für die Beurteilung der Zweckmäßigkeit
einer Konstruktionsidee die Frage nach dem erforderlichen Materialaufwand.
Durch die streuungsarme Ausführung des Erregerteils gelingt
es, die Sammleranordnung auch den Erfordernissen des materialsparenden
Einsatzes anzupassen. Im Falle größerer Polteilungen
kann allerdings die Frage gestellt werden, ob sämtliche
Bereiche des magnetisch leitfähigen Materials von LER gut
genutzt sind.
-
In 3a ist
in leicht geänderter Geometrie gegenüber 1 der
Magnetkreis mit etwas vergrößertem Sammelfaktor dargestellt.
Der Raum zwischen den gleichgepolten Magneten wird fast ausschließlich
von einer geringen Felddichte in Bewegungsrichtung durchsetzt und
kann z. B. dazu herangezogen werden, dass quer zur Bewegungsrichtung in
Kühlkanälen A Kühlluft transportiert
wird. Durch den Einfluss der Bewegung und der Wicklungsströme
treten besonders unter Last Felddichteschwankungen in ET auf, deren
Verluste dann von der Kühlluft abgeführt werden.
Eine Schwächung der mechanischen Festigkeit von ET ist
durch die Anordnung der Kühlkanäle nicht zu erwarten.
-
Zu
einer Reduktion der magnetisch erforderlichen Radialabmessung hr führt die nach 3b gezeichnete
Magnetanordnung. Gegenüber 3a sind
nun die Magnete M in die Einheiten M1 und M2 geteilt und anstelle
einer sind nun drei Faltungen mit der Stromsumme 0 je Polteilung
angeordnet. Die Gesamtlänge der Magnete lm kann
zur Erzeugung der Felddichte Bf konstant
gehalten werden. Um im gesamten Zahnbereich des Luftspalts eine
gleichmäßige Felddichte Bf erzeugen
zu können, ist über der mittleren Faltung ein
entsprechender Steg mit ausreichender Leitfähigkeit in
Bewegungsrichtung angesetzt. Dem eingezeichneten Feldverlauf ist
zu entnehmen, dass nun ein Flussübertritt zwischen den mittleren
Magneten der benachbarten Pole auftritt, so dass das Hilfsjoch hK nun magnetisch belastet wird.
-
Die
radiale Höhe hr reduziert sich
gegenüber 3a jedoch deutlich, wobei allerdings
die Masse der Permanentmagnete konstant bleibt.
-
Da
vielfach die Betriebsfrequenzen hochpoliger Maschinen sehr gering
sind, liegen die Eisenverluste von ET so niedrig, dass sie bei geeigneter
Gestaltung der Rotorkonstruktion, die in thermisch leitender Verbindung mit
ET steht, abgeführt werden können. Auf eine besondere
Luftführung innerhalb von LER kann dann verzichtet werden.
Der Übergang von einer Anordnung mit einer auf eine solche
mit drei Nullstrom-Faltungen je Polteilung lässt unschwer die
Möglichkeit der Verallgemeinerung des Faltungsprinzips
von Permanentmagneten in Sammleranordnung erkennen. Für
große Polteilungen ist in analoger Erweiterung von 3b,
z. B. eine Anordnung mit fünf Faltungspunkten, ableitbar,
wodurch dann wiederum eine weitere Reduktion von hr erreicht
werden kann.
-
Für
die Überlastbarkeit der Maschine wirkt sich eine mehrfach
gefaltete Magnetanordnung insofern günstig aus, als eine
Beschränkung der Leitfähigkeit für das
Ankerfeld entsteht.
-
Wechselstromwicklung für
hochpolige Synchronmaschinen
-
Die
in den 1–3 dargestellten
Primärteile zeigen dasselbe Anordnungsmuster, nämlich
das einer einsträngigen Wechselstromwicklung ohne Überlappung
und eine Begrenzung der Spulen in Bewegungsrichtung durch die Polteilung.
Die Zahnbreite bZ ist demnach kleiner als
die Polteilung τ; das Durchflutungszentrum von Θa, der stromführenden Wicklung, liegt
in der Mitte der Nut. Ungeachtet der gezeichneten speziellen Spulen
und der Wicklungsform ist festzustellen, dass die beschriebene Erregeranordnung eine
Magnetfeldverteilung, ähnlich der einer konventionellen
Synchronmaschine erzeugt und demgemäß grundsätzlich
mit jeder Art von Primärwicklung kombinierbar ist. Dies
schließt auch die bekannte dreisträngige Wanderfeldwicklung
mit überlappten Spulen ein.
-
Dank
der Erzeugung des Erregerfelds mit Permanentmagneten erschließt
sich gegenüber der elektrischen Erregung allerdings die
Möglichkeit kleinerer Polteilungen, mit dann auch kleinerer
Wicklungsdurchflutung und geringerer radialer Höhe. Dem
entspricht bei verlustarmer Ausführung die Tendenz zur
Wicklung mit möglichst geringer Nutzahl je Pol, am besten
mit nur einer Nut. Bei hochpoligen Maschinen sind zur Glättung
der Umfangskraft mehrere Maßnahmen, außer der
Möglichkeit überlappte Spulen heranzuziehen, bekannt.
So lassen sich Wicklungskonzepte einsetzen, die streckenweise am Umfang
einsträngige Abschnitte mit nicht überlappten
Spulen aufweisen. Der für den Einsatz wichtige Ausgleich
von Schwankungen der Tangentialkraft erfolgt dabei nicht innerhalb
einer Polteilung, sondern durch nacheinander am Umfang angeordnete
Wicklungsstränge mit unterschiedlicher Phasenlage der Ströme.
Der Grenzfall ist dadurch zu charakterisieren, dass jedem Erregerpol
ein unterschiedlicher Wicklungsstrang gegenübersteht, wobei
das Muster der Kombinationen am Umfang wiederholbar ist. Da unterschiedliche
Wechselströme mit unterschiedlicher Phasenlage einen entsprechenden
Phasenversatz verlangen, führt dies zu einer Polteilungsverstimmung
des Primärteils. Diese Maßnahme erweist sich jedoch
gegenüber dem Zonenversatz als geringfügig weniger
effizient, führt also zu etwas kleineren Kraftdichten.
-
4 zeigt in 4 Darstellungen das Wicklungskonzept
mit dem Muster der Wicklungsanordnung in der Form von 4 Strängen,
deren Spannungen eine Phasenverschiebung von je 90° entsprechend 4c aufweisen.
Die 4a und 4b zeigen
in zwei linearen Darstellungen jeweils die Hälfte der MK-Anordnung
des Maschinenumfangs mit dem viermal auftretenden Zonenversatz von
je τ/2, entsprechend 90°el. Der achtzehnpoligen
Erregeranordnung stehen sechzehn aktive Statorpole gegenüber. Vorausgesetzt,
dass sich das Erregerfeld den Polen von PT ungestört mitteilt,
drückt der Quotient 16/18 den Wechselwirkungsschwund der mehrsträngigen Wicklung
aus. Wie 4d zeigt, erreicht die viersträngige
Gruppenanordnung der Wicklung auch ein Mindestmaß an Symmetrie
bezüglich der Wirkung der Normalkräfte. Es wird
Symmetrie in Bezug auf eine Teilungslinie erreicht, was einer elliptischen
Verformungsfigur für entsprechende Biegewirkungen gleichkommt.
Auch bezüglich der Überlagerung der Tangentialkräfte
wird durch das viersträngige System eine deutliche Verbesserung
aber kein vollständiger Ausgleich erzielt.
-
Die
mögliche Wahl von 8 anstelle von 4 Wicklungssträngen
mit einem Versatz von jeweils τ/4 führt offensichtlich
bei gleichem Reduktionsfaktor zu erhöhter Umfangssymmetrie
und einem weiter verbesserten Ausgleich von Tangentialkraftschwankungen.
-
Für
Wicklungen auf der Basis dreisträngiger symmetrischer Stromsysteme
lassen sich ähnliche Zusammenhänge ableiten. Es
ist somit festzustellen, dass Wicklungsverteilungen mit einer größeren
Zahl von einsträngigen Gruppen bezüglich der Schwingungsanregung
durch die Normalkraftverteilung und die Gleichmäßigkeit
des auf die Welle übertragenen Drehmoments vorteilhafte
Merkmale ergeben. Hierbei ist in gewissem Umfang die Gruppenwiederholung
am Umfang möglich, so dass die Zahl der für die Speisung
erforderlichen Umrichtermodule begrenzt bleibt. Bei Maschinen großen
Durchmessers und geringer Drehzahl relativiert sich das Problem
der Schwingungsanregung insofern, als durch die niedrige Betriebsfrequenz
die entsprechende Schwingungsenergie und ein eventueller Schallpegel
gering sind.
-
Als
Vorteil für die Heranziehung einer nicht überlappten
mehrsträngigen Wechselstromwicklung mit Zonenversatz gilt
neben der einfachen Spulenherstellung auch deren aufwandsarme Montage
etwa bei parallelen Zahnflanken. Für die Statorbleche lassen
sich gemäß der Gruppenausdehnung Blechlamellensegmente
gleicher Abmessung herstellen, aus denen die Pakete geschichtet
werden. Auf diese Weise entsteht entsprechend der Zahl der einzelnen Spulengruppen,
die unterschiedlichen Strängen angehören, jeweils
ein mechanisch identisches Primärteilelement. Aus mechanischer
Sicht besteht dabei die Notwendigkeit einer gegenüber Normal-
und Tangentialkraft-Schwankungen einwandfrei kraftschlüssigen
Verbindung mit dem Gehäuse. Letzteres muss im Falle der
an der Strangtrennstelle unterbrochenen Blechkörper seinen
Anteil an der Biegefestigkeit der Gesamtanordnung des Stator beitragen.
Andererseits liegt es nahe, für Maschinen großen
Durchmessers das Gehäuse so auszuführen, dass
es der Segmentierung des Blechpakets entsprechend unterteilbar,
d. h. auch montier- und demontierbar wird. Wicklungsschäden
können auf diese Weise durch Heranziehung von Ersatzsegmenten
am Anwendungsort leichter behoben werden.
-
In 5 ist
ein Ausschnitt aus einem mit Paketen bestückten Maschinengehäuse
einer hochpoligen Maschine in segmentierter Form gezeichnet. Die Gehäuseteile
GT1 und GT2 lassen sich über Flansche und Schrauben V1,2
im Bereich der Trennstelle zwischen den unterschiedlichen Strangteilen
biegesteif verbinden. Jedes Gehäuseteil wird in Umfangsrichtung
durch Rippen und Aufschweißungen im Flanschbereich mit
einem gegen Biegung erhöhten Widerstand ausgestattet. Die
Wicklung W wurde nur im Segment 1 eingezeichnet. Die geforderte
kraftschlüssige Verbindung zwischen den Teilen LES und GT
kommt durch den Einsatz von 4 Spannvorrichtungen je Segment zustande.
Zur Aufnahme eines axial verlaufenden Stahlteils weisen die Blechlamellen
von LES entsprechende kreisförmige Aussparungen mit Öffnungen
nach außen auf. Werden diese Öffnungen ebenso
wie die Bohrungen im Gehäuse parallel zur Schwerpunktlinie
der Blechlamellen ausgeführt, ermöglicht dies
eine entsprechende Schraubverbindung. 5 zeigt
hierzu passende senkrecht auf den Stahl-Füllstücken
aufgeschweißte Gewindebolzen, die durch Muttern von außen
angezogen werden. Das Blechpaket leistet hierdurch seinen Beitrag
zur Steifigkeit gegenüber Biegung und bleibt dennoch montier-
und auswechselbar.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006023249 [0002]
- - DE 102007042935 [0002, 0015]