Wechselstrommaschine mit zwei Klauenpolrädern Die Erfindung betrifft eine Wechselstromma- schine mit zwei Klauenpolrädem und mit einer sym metrisch zum Stator angeordneten, stillstehenden Er regerwicklung.
Bei bekannten Maschinen dieser Art ist der Rotor einseitig gelagert. Diese Lagerung ist heikel. Es re sultiert ferner eine relativ grosse Länge der Maschine, um dabei eine genügende Stabilität des Rotors zu erreichen. Maschinen dieser Art weisen ein relativ grosses Gewicht auf. Die Erfindung vermeidet diese Nachteile.
Die Erfindung besteht darin, dass die Erreger wicklung über einen magnetisch leitenden hohlzylin- derförmigen Tragring an dem einen Lagerschild be festigt ist, wobei das erste Klauenpolrad nüt einer zylindrischen Innenfläche versehen ist, welche mit einer aussenliegenden Zylinderfläche des Tragringes einen ersten magnetischen Luftspalt bildet, und dass das zweite Klauenpolrad mit einer Nabe versehen ist, welche eine zylindrische Aussenfläche aufweist und mit der Innenfläche des Tragringes einen zweiten magnetischen Luftspalt bildet, derart,
dass über die beiden Luftspalte und den Tragring der innere magnetische Schluss zwischen den beiden Klauenpolrädem erfolgt.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungs- bei,spieles näher erläutert-.
In der Fig. <B>1</B> ist ein Schnitt durch die Wechsel- strommaschine gezeigt.<B>1</B> und 2 sind die Klauen- polräder, welche mit ihren Polzacken lb und<B>2b</B> innerhalb der Bohrung des Stators <B>3</B> rotieren. Die Klauenpolräder sind über die magnetisch nichtlei tende Distanzhülse<B>16</B> gegenseitig zentriert und durch die nichtmagnetischen Schrauben<B>7</B> zu einem festen Polrad zusammengehalten. Das Klauenpolrad 2 weist eine Nabe 2c auf, und sitzt auf der in den Kugellagern <B>10</B> und<B>11</B> beidseitig gelagerten Welle<B>8.</B>
Symmetrisch zum Stator ist die stillstehende Er regerwicklung 4 angeordnet. Diese ist über einen hohlzylinderförmigen magnetisch leitenden Tragring <B>5</B> an dem einen Lagerschild<B>6</B> befestigt. Der Tragring bildet gleichzeitig den feststehenden Teil des magne tischen Kraftfeldweges zu dem ersten Klauenpolrad <B>1</B> und der Nabe 2c des zweiten Klauenpolrades 2. Zu diesem Zweck ist das Klauenpolrad <B>1</B> mit einer zy lindrischen Innenfläche la versehen. Diese ist der aussenliegenden Zylinderfläche 5a des Tragringes<B>5</B> gegenüber gelegen. Zwischen diesen beiden Flä chen liegt ein erster magnetischer Luftspalt.
Beim zweiten Polrad ist dessen Nabe 2c mit einer zylindrischen Aussenfläche 2a versehen. Dieser steht die Innenfläche<B>5b</B> des Tragringes gegenüber. Zwi schen den beiden Flächen liegt ein zweiter Luft spalt. Beide Luftspalte werden möglichst kurz, ihr Querschnitt jedoch möglichst gross gehalten, um einen kleinen magnetischen Widerstand zu erreichen.
Die beiden Luftspalte und der Tragring bilden den inne ren magnetischen Schluss zwischen den beiden Klauenpolrädern. Deren äusserer Schluss verläuft über das Statoreisen <B>3.</B> Der Tragring weist eine Fort setzung 5c auf, welche zum Tragen der Erreger wicklung 4 dient. über diese Fortsetzung erfolgt gleichzeitig die Wärmeableitung von der Erreger wicklung über den Tragring nach dem Lagerschild<B>6.</B>
Der Tragring<B>5</B> kann mit dem Lagerschild aus einem Stück gefertigt sein. Der Gehäusemantel<B>9</B> be steht dann aus einem magnetisch nichtleitenden Material, zweckmässig aus Aluminium, dadurch wird ein unerwünschter magnetischer Nebenpfad vom Tragring<B>5</B> nach dem Statoreisen <B>3</B> vermieden. Die Verwendung eines Gehäusemantels aus Aluminium ermöglicht gleichzeitig eine gute Wärineabfährung.
Der Lagerschild<B>6</B> kann auch aus Aluminium be stehen, an dem dann der Stahltragring <B>5</B> befestigt ist, z. B. durch Miteingiessen in den Lagerschild. Dies ermöglicht eine gute Wärmeableitung von der Erre gerwicklung 4 über den Tragring<B>5</B> an den Lager schild<B>6.</B>
Der Tragring wird vorteilhaft mit Löchern ver sehen, in welche beim Giessen des Lagerschildes das Aluminium einfliesst und so zusammenhaltende Ver bindungsbolzen entstehen. Gleichzeitig wird die Wär meableitung verbessert.
Die Befestigung der Erregerwicklung 4 auf den Tragring<B>5</B> kann auch gemäss Fig. 2 mittels eines gut wärmeleitenden Tragrohres 12 aus Kupfer, das am Tragring<B>5</B> befestigt ist, z. B. durch Hartlöten, aus- ,geführt werden. über das Kupferrohr wird eine gute Wärineabführung von der Innenseite der Erreger wicklung 4 an den Tragring und weiter an den Lager schild<B>6</B> erreicht.
Für die Wärmeabführung ist es zweckmässig, den Lagerschild<B>6</B> mit Kühlrippen zu versehen. Es kann auch das ganze Gehäuse, nämlich die Lagerschilder und der Mantel<B>6,</B> aus Aluminium bestehen, woraus sich ein minimales Baugewicht ergibt.
Fig. <B>3</B> zeigt eine Ausführung, bei der in dem La gerschild<B>60</B> aus Aluminium der Stahltragring <B>50</B> eingegossen ist und zudem das Tragrohr<B>70</B> für die Erregerwicklung mit zusammengegossen ist. Dazu sind im Tragring achsparallele Bohrungen vorhanden, durch welche das Aluminium beim Ausgiessen fliesst. über die so entstehenden Aluminiumbolzen<B>65</B> sind Lagerschild und Tragrohr verbunden, woraus sich neben der höheren Festigkeit noch eine Verbesserung der Wärmeableitung ergibt. Im Tragring<B>50</B> ist gleich zeitig das Kugellager<B>10</B> eingesetzt.
Die Wechselstrommaschine kann vorteilhaft zu einem Doppelgenerator erweitert werden. Dazu wird gemäss Fig. <B>1</B> an der rechten Seite des Klauenpol- rades 2, also an der vom Tragring abgewandten Seite, eine zweite Maschine spiegelbildlich angebaut. Beide Lagerschilder erhalten dann<B>je</B> einen Tragring und eine Erregerwicklung, und der Rotor weist zwei Klauenpolräderpaare auf. Die Maschinenleistung lässt sich so verdoppeln, ohne dass die Maschine doppelt so lang wird.
Die Statorwicklungen können einzeln mit Wicklungen beliebiger Windungszahlen versehen sein. Es kann aber auch eine gemeinsame Wicklung ange wendet werden, deren Drähte von einem Stator zum andern direkt durchgewickelt sind.
Die erfindungsgemässe Maschine ermöglicht es, mit einer geringen Maschinenlänge auszukommen, insbesondere deshalb, weil die Lagerung beidseitig erfolgen kann. Die beidseitige Achslagerung ergibt zudem eine grosse Betriebssicherheit. Ferner ist es möglich, mit minimalsten Luftspalten auszukommen.
Es kann vorteilhaft sein, den einen Lagerschild mit dem Gehäusemantel als zusammenhängendes Gussstück auszuführen.
AC machine with two claw pole wheels The invention relates to an AC machine with two claw pole wheels and with a stationary excitation winding that is symmetrically arranged to the stator.
In known machines of this type, the rotor is mounted on one side. This storage is delicate. It also results in a relatively large length of the machine in order to achieve sufficient stability of the rotor. Machines of this type are relatively heavy. The invention avoids these disadvantages.
The invention consists in that the exciter winding is fastened to the one end shield via a magnetically conductive hollow cylinder-shaped support ring, the first claw pole wheel being provided with a cylindrical inner surface which forms a first magnetic air gap with an external cylindrical surface of the support ring, and that the second claw pole wheel is provided with a hub which has a cylindrical outer surface and forms a second magnetic air gap with the inner surface of the support ring, such that
that the internal magnetic circuit between the two claw pole wheels takes place via the two air gaps and the support ring.
The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment, game.
FIG. 1 shows a section through the alternating current machine. 1 and 2 are the claw pole wheels, which with their pole prongs 1b and 2b </ B> rotate within the bore of the stator <B> 3 </B>. The claw pole wheels are mutually centered via the magnetically non-conducting spacer sleeve <B> 16 </B> and held together by the non-magnetic screws <B> 7 </B> to form a fixed pole wheel. The claw pole wheel 2 has a hub 2c and sits on the shaft <B> 8 </B>, which is mounted on both sides in the ball bearings <B> 10 </B> and <B> 11 </B>
The stationary He excitation winding 4 is symmetrical to the stator. This is attached to the one end shield <B> 6 </B> by means of a hollow cylindrical magnetically conductive support ring <B> 5 </B>. The support ring simultaneously forms the fixed part of the magnetic force field path to the first claw pole wheel <B> 1 </B> and the hub 2c of the second claw pole wheel 2. For this purpose, the claw pole wheel <B> 1 </B> has a cylindrical Inner surface la provided. This is located opposite the outer cylindrical surface 5a of the support ring <B> 5 </B>. A first magnetic air gap lies between these two surfaces.
The hub 2c of the second pole wheel is provided with a cylindrical outer surface 2a. This is opposite the inner surface <B> 5b </B> of the support ring. There is a second air gap between the two surfaces. Both air gaps are kept as short as possible, but their cross-section is kept as large as possible in order to achieve a low magnetic resistance.
The two air gaps and the support ring form the inner magnetic circuit between the two claw pole wheels. Its outer end runs over the stator iron <B> 3. </B> The support ring has a continuation 5c, which is used to carry the exciter winding 4. At the same time, this continuation is used to dissipate heat from the exciter winding via the support ring to the end shield <B> 6. </B>
The support ring <B> 5 </B> can be made in one piece with the end shield. The housing jacket <B> 9 </B> is then made of a magnetically non-conductive material, expediently made of aluminum, thereby creating an undesirable magnetic secondary path from the support ring <B> 5 </B> to the stator iron <B> 3 </B> avoided. The use of a casing made of aluminum enables good heat dissipation at the same time.
The bearing plate <B> 6 </B> can also be made of aluminum, to which the steel support ring <B> 5 </B> is then attached, e.g. B. by co-casting in the end shield. This enables good heat dissipation from the excitation winding 4 via the support ring <B> 5 </B> to the bearing shield <B> 6. </B>
The support ring is advantageously seen with holes in which the aluminum flows when the bearing plate is poured, creating connecting bolts that hold together. At the same time, the heat dissipation is improved.
The attachment of the excitation winding 4 to the support ring <B> 5 </B> can also according to FIG. 2 by means of a highly thermally conductive support tube 12 made of copper which is attached to the support ring <B> 5 </B>, e.g. B. by brazing, out, out. Good heat dissipation from the inside of the exciter winding 4 to the support ring and further to the bearing shield <B> 6 </B> is achieved via the copper pipe.
For heat dissipation, it is useful to provide the bearing shield <B> 6 </B> with cooling ribs. The entire housing, namely the bearing plates and the jacket <B> 6, </B> can also consist of aluminum, which results in a minimal structural weight.
Fig. 3 shows an embodiment in which the steel support ring <B> 50 </B> and also the support tube <B> 70 are cast into the bearing plate <B> 60 </B> made of aluminum </B> is cast together for the excitation winding. For this purpose, there are axially parallel holes in the support ring through which the aluminum flows when pouring. The resulting aluminum bolts <B> 65 </B> connect the bearing plate and the support tube, which in addition to the higher strength also improves the heat dissipation. The ball bearing <B> 10 </B> is also used in the support ring <B> 50 </B>.
The alternator can advantageously be expanded to form a double generator. For this purpose, according to FIG. 1, a second machine is attached in a mirror-inverted manner on the right-hand side of the claw pole wheel 2, that is to say on the side facing away from the support ring. Both end shields then <B> each </B> receive a support ring and an excitation winding, and the rotor has two pairs of claw pole wheels. The machine performance can be doubled without the machine becoming twice as long.
The stator windings can be individually provided with windings of any number of turns. However, a common winding can also be used, the wires of which are wound directly from one stator to the other.
The machine according to the invention makes it possible to manage with a short machine length, in particular because it can be supported on both sides. The axle bearing on both sides also results in a high level of operational reliability. It is also possible to get by with the smallest possible air gaps.
It can be advantageous to design one end shield with the housing jacket as a coherent casting.