Polrad für grosse elektrische Synchronmaschinen Die Abmessungen und damit die zu installierende Leistung grosser elektrischer Synchronmaschinen mit Einzelpolen sind bekanntlich durch die mechanische Beanspruchung des Polrades, die mit Rücksicht auf die Festigkeit der Werkstoffe bestimmte Werte nicht überschreiten darf, begrenzt. Die kritische Stelle in diesem Sinne ist häufig die Befestigung der Pol schuhe an den Polkernen, die durch die Fliehkraft des Polschuhgewichtes sowie der Erregerwicklung ausserordentlich hoch beansprucht wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein Polrad für grosse elektrische Synchronmaschinen. Erfindungsge mäss bilden der Polschuh und der Polkern sämt licher Pole ein Teil, und die Erregerwicklung ist symmetrisch zu benachbarten Polen durch die Pol lücken und entlang den Stirnseiten mit Abstand von den Polkernen und ohne Isolation gegen diese ge führt und in den Pollücken am Jochring bzw. den Polkernen und auf den beiden stirnseitigen Press- platten des Polrades befestigt.
Dieser Aufbau eines Polrades bringt den Vorteil mit sich, dass die bisher übliche Befestigung des Polschuhes am Polkern mittels besonderer Befesti gungselemente, wie Schrauben oder Bolzen, durch den mechanisch wesentlich höher belastbaren über- gangsquerschnitt zwischen dem Polkem und dem ein gemeinsames Teil mit diesem bildenden Polschuh ersetzt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der übergangsquerschnitt zwischen dem Polkern und dem Polschuh jetzt lediglich durch die Fliehkraft des Polschuhes beansprucht wird, während die Fliehkraft der Erregerspule von diesem übergangsquerschnitt ferngehalten ist.
Da der Polschuh innerhalb des Polrades keine mechanische Funktion mehr zu übernehmen hat, sondern seine Abmessungen lediglich aus der ge- wünschten Polbedeckung folgen, kann es in den Fällen, in denen das Polrad ein möglichst grosses Schwungmoment haben soll, zweckmässig sein, auf eine ausgeprägte Polschuhform ganz zu verzichten und den Pol als rechteckigen Zahn auszubilden.
Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung kann man das Polrad auch aus Blechschnitten auf bauen, die jeweils einen vollständigen Pol und einen segmentförmigen Jochkranzteil umfassen.
Das erwähnte Polrad kann ohne weiteres auch insgesamt einteilig, z. B. entweder aus Blechen oder Platten oder als Schmiedestück, hergestellt sein.
Die Erregerwicklung erstreckt sich dabei zweck mässig mäanderförinig über den Umfang des ge samten Polrades. Sie wird zweckmässig durch Schrau ben, die in Balken oder Schwalbenschwanzleisten befindlich, zwischen den Polen im Jochring und in den massiven Pressringen an beiden Stirnseiten des Polrades eingeschraubt sind, gehalten.
Die Erregerwicklung, die symmetrisch zu benach barten Polen durch die Pollücken und entlang den Stirnseiten mit Abstand von den Polkernen und ohne feste Isolation gegen diese geführt ist, kann durch Schrauben an den beiden stirnseitigen massiven Rin gen und durch unmagnetische Brücken oder Klain- mern, die in Nuten zweier benachbarter Polkerne eingreifen, an den Polkernen befestigt werden. Dabei kann es besonders zweckmässig sein, die Erreger wicklung an den jeweils in einer Pollücke ange ordneten unmagnetischen Brücken oder Klammern durch Druckschrauben oder Keile abzustützen, die eine elastische Verspannung zwischen der Erreger wicklung und den Brücken oder Klammern zur Folge haben.
Wenn die Wicklung mäanderförmig um die Pole herumgeführt wird, so bleibt jeweils eine Polseite offen und man erspart also die vierte Spulenseite und damit Kupfer und Verluste. Man kann die mäander- förmige Erregerwicklung auch in zwei Wicklungen auflösen, so dass der Erregerstrom stirnseitig in zwei Bahnen mit entgegengesetztem Umlaufsinn fliesst.
Da die Erregerwicklung nur noch gegen ihre Halterung elastisch isoliert werden muss, nicht aber gegen die Pole, lässt sie sich besonders wirksam durch einen Luftstrom kühlen, der zwischen der Polkern- wand und der Erregerspule hindurchgeleitet wird.
Die Kühlluft für die Erregerspule kann dabei durch Schlitze dem Jochring zugeführt werden und strömt zu beiden Seiten der Erregerspule in den Luftspalt- raum. Die Schlitze ergeben sich zweckmässig durch das Einschichten von Blechen kleinerer Abmessun- "en, a wie später noch gezeigt werden wird.
Die Montage der Erregerwicklung gestaltet sich besonders einfach, wenn die Pole mittels Schwalben schwanz oder Hammerkopf am Jochring befestigt werden. In diesem Fall kann die gesamte Erreger wicklung auf dem Jochring befestigt werden, noch ehe die Pole aufgebracht worden sind. Die Pole kön nen danach von beiden Seiten her in den Jochring eingeschoben werden. Nach dem Herausziehen jedes zweiten Poles nach einer Seite kann die Erreger wicklung als Ganzes oder in Teilen abgenommen werden. Diese Bauart ist besonders günstig für den Transport des Polrades.
Die Erregerwicklung kann jedoch auch auf kon ventionelle Art hergestellt sein, wobei also jeder Pol von einer ringförmigen Spule umgeben ist. Auch in diesem Fall besteht ein Zwischenraum zwischen der Erregerspule und dem Polkern, da ja die Erregerspule unabhängig von dem Pol am Joch- ring bzw. an den stirnseitig angeordneten massiven Ringen befestigt ist, und der freie Raum zwischen dem Polkern und der Erregerspule kann auch in diesem Fall für eine wirksame Kühlung der Erreger spule ausgenutzt werden. Die Erregerspule wird zweckmässig so dimensioniert, dass sie nach dem Lösen der Halteklammern oder Schrauben über den gesamten Pol aeschoben und abgenommen werden kann.
Man erhält nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ein besonders festes Blechpaket, wenn man die einzelnen Bleche, insbesondere die Voll- kreisbleche, durch das sogenannte Lochschweissver- fahren miteinander verbindet.
In den Fig. <B>1</B> bis 4 der Zeichnung sind Aus führungsbeispiele konstruktiver Einzelheiten eines er findungsgemässen Polrades dargestellt.
Fig. <B>1</B> gibt den Querschnitt eines Polradsegmen- tes, Fig. 2 die Draufsicht desselben vom Umfang her gesehen, <B>C</B> Fig. <B>3</B> den Querschnitt einer Erregerspulenbe- festigung mittels eines Bügels und Fig. 4 schliesslich eine Polbefestigung mittels Hammerköpfen wieder.
Nach Fig. <B>1</B> bilden der Polkern<B>1</B> und der Pol schuh 2 eines Poles mit dem anschliessenden Joch- ringsegmerit <B>3</B> eine Einheit. Die so gestalteten Blechlamellen werden vorteilhaft mittels des soge- nannten Lochschweissverfahrens zu einem festen Blechpaket vereinigt.
Zu diesem Zweck erhält die Hälfte der Blechlamellen Löcher 4, die über die<B>ge-</B> samte Fläche verteilt sind, während die andere Hälfte der Blechlamellen Löcher<B>5</B> erhält, die so über die Fläche der Blechlamellen vertcilt sind, dass nach dem Aufeinanderlegen zweier Blechlamellen mit Lö chern 4 und Löchern<B>5</B> jeweils die Löcher 4 bzw. <B>5</B> der anderen Blechlamellen abgedeckt werden. Die Schweissnaht wird dann entlang dem Unnfang eines Loches 4 bzw. <B>5</B> gelegt.
In den Pollücken<B>6</B> ist jeweils ein Zuganker<B>7</B> durch einen Schwalbenschwanz<B>8</B> im Jochring<B>9</B> verankert. Dieser Zuganker<B>7</B> hält die aus mehreren La-en bestehende Erregerwicklung<B>10</B> zwischen zwei Isolierplatten<B>11</B> und 12. Die Zentrifugalkraft der Erregerwicklung<B>10</B> wird über Deckplatten<B>13</B> von den Muttern 14 auf den Zuganker<B>7</B> übertragen.
Der grosse Abstand zwischen den Polkernen<B>1</B> und den Windungen der Erregerwicklungen<B>10</B> kann zu einer wirksamen Kühlung der Erregerwicklung<B>10</B> <B>C</B> el ausgenutzt werden. Zu diesem Zweck werden im Jochring<B>9</B> radiale Luftführungskanäle <B>15</B> geschaffen, durch die die Kühlluft vom Jochring<B>9</B> her in Rich tung zum Polradumfang durch die Zwischenräume<B>16</B> strömen kann, wie dies durch die Pfeile<B>17</B> angedeutet ist.
Die radialen Luftführungskanäle <B>15</B> innerhalb des Jochringes<B>9</B> können dadurch geschaffen werden, dass zwischen Blechlamellen, die ein vollständiges Jochringsegment <B>3</B> enthalten, jeweils eine oder meh rere Blechlamellen geschichtet werden, deren Joch- ringsegment <B>3</B> auf einer Seite so verkürzt ist, wie dies durch die gestrichelten Linien<B>18</B> wiedergegeben <B>im</B> wird. Fig. 2 zeigt die Mäanderform der Erregerwick- lunc, <B>10</B> und die zweckmässige Aufteilung der Deck platten<B>13, 19,</B> 20 und 21.
Die Erregerwicklung<B>10</B> umgibt danach jeden der Pole 22 nur auf drei Seiten, die vierte Polseite bleibt frei und man spart dadurch Kupfer. Auch die Verluste werden entsprechend ge ringer. Die stirnseitigen Abschnitte der Erreger wicklung<B>10</B> sind an den Ringen<B>23</B> und 24 befestigt.
In Fig. <B>3</B> ist eine Befestigungsweise der Erreger wicklung<B>10</B> in einer Pollücke<B>25</B> dargestellt, die von derjenigen nach Fig. <B>1</B> abweicht. An Stelle eines Zugankers<B>7</B> ist hier ein Bügel<B>26</B> mit hakenförmigen ,v orsprüngen <B>27</B> in entsprechende Nuten der be nachbarten Polkerne<B>28</B> eingehängt worden, und die notwendige Druckkraft auf die Deckplatte<B>13</B> der Erregerspule<B>10</B> wird durch Anziehen der Schraube <B>29</B> bzw. durch Keile erzeugt. Auch damit ist eine absolut sichere Befestigung der Erregerspule<B>10</B> ge schaffen.
Die stirnseitige Befestigung der Erregerspule <B>10</B> erfolgt auch in diesem Fall so, wie dies in Fig. 2 dargestellt wurde. Die Erregerspule<B>10</B> kann durch Mittelkanäle 34 zusätzlich gekühlt werden. In Fig. 4 ist schliesslich die Befestigung von Polen <B>30</B> im Jochring <B>31</B> mittels hammerkopfförmiger An sätze<B>32,</B> die in entsprechende Nuten<B>33</B> des Joch- ringes <B>31</B> eingreifen, dargestellt.