DE646081C - Einrichtung bei elektrischen Maschinen zur Vermeidung schaedlicher Wellenspannungen (Lagerstroeme) - Google Patents

Description

Die Entstehung von Wellenspannungen beziehungsweise von Lagerströmen bei elektrischen Maschinen ist auf verschiedene Ursachen zurückzuführen. So können Teilfugen im Blechkranz mehrteiliger Maschinen dazu Anlaß geben, daß sich ein wechselnder, die Welle umschlingender Fluß ausbildet, welcher « in der Welle Spannungen induziert. Aber auch bei ungeteilten Blechkörpern treten solche Wellenspannungen auf. Es hat sich gezeigt, daß die durch die Stoß stellen der Blechsegmente gebildeten Verengungsstellen im gesamten Eisenquerschnitt eine ähnliche Wirkung wie jene Teilfugen bei geteilten Blechkränzen auslösen. Um in solchen Fällen die Vorgänge zu beurteilen, ist es üblich, sich den Fluß in einen die Welle rechtsläufig und einen sie linksläufig umschlingenden Teil zerlegt zu denken. Die Abb. 1 zeigt zur Erläuterung dieser Vorstellung einen Ständerblechkörper, bei dem jedes Blech aus drei Segmenten a, b, c besteht, zwischen denen die Stoßstellen 1, 2 und 3 liegen. Da nun die Stoßstellen i', 2' und 3' des in der Achsenrichtung folgenden Bleches gegen die des vorhergehenden über den Blechkörper gleichmäßig versetzt sind, so besitzt der Blechkörperkranz über den ganzen Umfang insgesamt sechs Verengungsstellen.

Der die Welle umschlingende Fluß ist nun bei diesem Beispiel das zwölfpolige Oberfeld des zweipoligen Grundfeldes. Es besteht aus dem linksläufigen Teil F₁ und dem rechtsläufigen Teil F_r.

Die Pole sind mit I bis XII bezeichnet. Besitzt bei der Drehung des zylindrischen zweipoligen Läufers der eine Teil des Oberfeldes seine volle Stärke, so ist der andere durch die Stoß stellen geschwächt, während nach einer weiteren Drehung des Läufers um einen halben Abstand zwischen den Verengungsstellen, d. h. um eine Polteilung des zwölfpoligen Oberfeldes, der erstere geschwächt und der zweite seinen vollen Wert erhält. So wiederholt sich der Vorgang nach jedem Fortschreiten des Läufers um jenen halben Abstand zwischen den Verengungsstellen. Der jeweils starke Teil des Flusses ist durch eine starke, der geschwächte Teil durch eine schwache Wellenlinie angedeutet. Sowohl das Ansteigen des linksläufigen wie das gleichzeitige Abfallen des rechtsläufigen Feldes induzieren die Welle in der gleichen Richtung, so daß eine Wellenspannung, und zwar von der sechsten Harmonischen, entsteht.

Die im vorstehenden dargelegte Erkenntnis der Entstehung solcher Oberfelder und ihrer

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Robert Pohl in Berlin.

Einwirkung auf die Wellenspannung ist in der Literatur bekannt. Um nun die Schließung des Stromkreises für die in den Lagern sich schädlich auswirkenden Wellenströme verhindern, hat man die Lager wenigstens an einem Wellenende isoliert. Es können aber Fälle gegeben sein, bei denen eine solche Lagerisolierung nicht möglich oder praktisch mit großen Schwierigkeiten ausführbar ist ίο Deshalb liegt das Bedürfnis vor, die von den Oberfeldern induzierten Wellenspannungen unwirksam zu machen, so daß selbst bei geschlossenem Wellenkreis Lagerströme nicht oder nicht in schädlicher Stärke fließen kön-•5 nen. Dieses wird nun erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die durch die Stoßstellen bedingten Verengungsstellen im gesamten Eisenquerschnitt derart verteilt sind, daß sich die von den rechtsläufigen und linksläufigen Oberfeldern in der Welle induzierten Wechselspannungen völlig oder annähernd aufheben.

Dieser Gedanke läßt sich praktisch bei dem in Abb. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel in der Weise verwirklichen, daß die Verengungsstellen des gesamten Eisenquerschnittes in der einen Längshälfte des Blechkörpers gegen diejenigen in der anderen Längshälfte tangential so weit verschoben sind, daß sich die von den Oberfeldern der beiden Längshälften in der Welle induzierten Wechsel spannungen aufheben. Das Avird, wenn die Verengungsstellen 1, 1', 2, 2'. 3 und 3' gleichen Abstand besitzen, dann der Fall sein, wenn die Stoßstellen der Blechsegmente in der einen Längshälfte des Blechkörpers um die Hälfte des Abstandes i der Verengungsstellen tangential gegen die in der anderen Längshälfte versetzt sind.

In Abb. 2 sind je zwei axial aufeinanderfolgende Bleche der vorderen und der hinteren Längshälfte des wirksamen Ständereisens von der Länge L dargestellt. Man erkennt die tangentiale Verschiebung der gesamten hinteren Längshälfte des Blechkörpers

gegen die vordere um den Bogen —. Wird

nun in einem gegebenen Moment in der vorderen Längshälfte der rechtsläufige Fluß F_r durch die Teilfugen geschwächt, wie dieses die dünne Wellenlinie andeutet, so ist gleichzeitig in der zweiten Längshälfte der rechtsläufige Fluß in voller Stärke vorhanden, was die starke Wellenlinie zum Ausdruck bringt.

Auf diese Weise entstehen in der einen Längshälfte der Welle Wechselspannungen, welche sich in jeder Läuferstellung gegen die der anderen aufheben.

Wenn jedes der Einzelbleche einen doppelten Eingriff in die Tragstege des Ständergehäuses erhalten soll, wird man im allgemeinen auch die Lage der Haltestege am inneren Umfang des Gehäuses in seiner einen Längshälfte gegen die in der anderen Längshälfte tangential versetzen müssen. Es ist ,aber nicht erforderlich, daß die tangentiale ^Verschiebung der Stoßstellen zwischen den Blechsegmenten sprungweise an der Halbierungsstelle der Ständerlänge vorgenommen wird. Sie kann auch kontinuierlich über die ganze Ständerlänge erfolgen. In solchem Fall werden die Haltestege der Blechsegmente im Ständergehäuse schraubenförmig gestaltet, wobei die Ganghöhe der Schraubenlinie für die gesamte gegenseitige Versetzung der Stoßstellen in beiden Längshälften zur Erzielung des Ausgleichs der Wellenspannungen maßgebend ist.

Während Abb. 2 das Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem die Kompensation der Wellenspannungen zwischen den beiden Längshälften des Blechkörpers stattfindet, zeigt Abb. 3 eine andere Ausführungsmöglichkeit des Erfindungsgedankens. Hier erfolgt ein Ausgleich zwischen den von den beiden Halbbögen des Blechkörpers induzierten Wellenspannungen. Die Lage der Stoßstellen am Umfang in der linken Bogenhälfte entspricht derjenigen des vordersten Blechpaares in Abb. 2, während sie in der go rechten Bogenhälfte mit derjenigen des Blechpaares der hinteren Längshälfte nach Abb. 2 übereinstimmt. Es sind hier also die Verengungsstellen in beiden Halbbögen des Ständers gegen die senkrechte Mittelebene um den halben Abstand t verschoben. Der rechtsläufige Fluß F_r ist in der linken Bogenhälfte durch die Verengungsstellen geschwächt, im gleichen Augenblick aber in der rechten Bogenhälfte in voller Stärke vorhanden. Daraus ergibt sich, daß sich die von den Verengungsstellen in den beiden Halbbögen des Ständers induzierten Wellenspannungen weitgehend gegeneinander aufheben. Die Unsymmetrie in der Lage der Stoßstellen bei beiden Halbbögen bedingt hier eine verschiedene tangentiale Längenbemessung der über den Umfang verteilten Blechsegmente oder die Einfügung schmalerer

Einsatzsegmente von der Länge — in dem

einen Halbbogen, was aber keine Schwierigkeiten bietet.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung bei elektrischen Maschinen zur Vermeidung schädlicher Wellenspannungen (Lagerströme), welche von den durch die Stoßstellen der Blech- iao segmente des wirksamen Eisenkörpers verursachten Oberfeldern induziert wer-

   den können, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Stoßstellen der Blechsegmente bedingten Verengungsstellen im gesamten Eisenquerschnitt derart verteilt sind, daß sich die von den rechtsläufigen und linksläufigen Oberfeldern in der Welle induzierten Wechselspannungen völlig oder annähernd aufheben.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengungsstellen des gesamten Eisenquerschnittes in der einen Längshalfte des Blechkörpers gegen diejenigen in der anderen Längshälfte tangential so weit verschoben sind, daß sich die von den Oberfeldern der beiden Längshälften in der Welle induzierten Wechselspannungen völlig oder annähernd aufheben.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengungsstellen der Blechsegmente in dem einen Halbbogen des Blechkörpers gegen diejenigen in dem anderen Halbbogen tangential so weit verschoben sind, daß sich die von den Oberfeldern der beiden Halbbögen in der Welle induzierten Wechselspannungen völlig oder annähernd aufheben.
4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstellen der Blechsegmente in der einen Längs- oder Bogenhälfte des Blechkörpers um die Hälfte des Abstandes der Verengungsstellen tangential gegen die in der anderen Längs- odet Bogenhälfte verschoben sind.
5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoß stellen der Blechsegmente in den beiden Längshälften des Blechkörpers kontinuierlich tangential gegeneinander verschoben sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen