DE102006004277A1

DE102006004277A1 - Rotierende Halbleitermaschine

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Publication number: DE102006004277A1
Application number: DE102006004277A
Authority: DE
Original assignee: HAYO JOERG; Hayo Jorg
Current assignee: HAYO JOERG; Hayo Jorg
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-09

Abstract

Rotierende Halbleitermaschine, bestehend aus Stator (Fig. 5 (1)), Rotor (Fig. 5 (2)), Ansteuerung Stator (Fig. 5 (3)), Ansteuerung Rotor (Fig. 5 (4)) und zentraler Ansteuerung der rotierenden Halbleitermaschine (Fig. 5 (5)) für Motor- und/oder Generatorbetrieb. Das System erlaubt in einer Maschine die Realisierung von Drehmoment-Drehzahl-Charakteristika, wie sie z.Zt. von Nebenschluss-, Reihenschlussmaschinen, Asynchronmaschinen, Synchronmaschinen und Schrittmotoren bekannt sind, so dass die Vorteile, wie Anlaufverhalten, Betriebsverhalten, Bremsverhalten, Verhalten unter Lastwechsel, in einem elektrischen Antrieb aus Motor und Arbeitsmaschine und/oder aus mechanischem Antrieb und Generator nutzbar sind. Dazu werden die Wicklungsstränge von Stator (Fig. 5 (1)) und/oder Rotor (Fig. 5 (2)) als Halbleiter angesteuert, wobei Cu- und Al-Stränge als Sonderfall eines Halbleiters aufgefasst werden. Die Ansteuerung verkettet die Wicklungsstränge von Stator und Rotor gemäß der gewünschten Konfiguration. Des Weiteren schaltet die Ansteuerung die Wicklungsstränge von Stator und/oder Rotor elektrisch leitend oder elektrisch nicht-leitend. Dies geschieht über entsprechend dimensionierte Steuerspannungen.

Description

Beschreibung des bisherigen technischen Niveaus
Elektro-mechanische Motoren und Generatoren werden üblicherweise mit metallischen Leitern bestückt. Im elektrischen Bereich, den Wicklungen, kommen vorzugsweise Kupfer, Aluminium, Ferrum und deren Legierungen zur Anwendung. Eine aufwendige Wicklungstechnik gewährleistet mechanische Standfestigkeit und elektrisches Verhalten gleichermaßen.
Die Umschaltung auf andere Windungszahlen erfolgt:

– mechanisch, außerhalb der Maschine
– durch äußere Umrichter

Bei vielen elektrischen Antrieben ist im Betrieb eine Kombination verschiedener Drehzahl-Drehmoment-Charakteristika, z.B. Reihenschluss-, Nebenschluss-, Asynchron-, Synchron-Maschinenverhalten, wünschenswert. Die heute bekannten Steuerungs- und Regelungsschaltungen lassen diese Kombinationen aber nur sehr eingeschränkt zu.
Die im Folgenden beschriebenen Schaltungen und Wicklungsausführungen erlauben diese Kombinationen im Betrieb. Grundsätzlich beruhen diese auf einer programmierbaren Verkettung der Wicklungsstränge. Die Stator und/oder Rotor Wicklungsstränge werden dabei elektrisch-leitend oder elektrisch nichtleitend geschaltet. Dies ist möglich, wenn die während des Betriebs durch das elektro-magnetische Feld in die Wicklungsstränge induzierten Spannungen durch Gegenspannungen/Steuerspannungen kompensiert werden. Der physikalische Effekt einer Umschaltung vom Zustand elektrisch-leitend nach elektrisch-nicht-leitend und umgekehrt ist aus dem Bereich der elektronischen Halbleiter hinlänglich bekannt. Die Ausgestaltung der Wicklungen in Kupfer, Aluminium, usw. ist möglich, da diese Materialien auch als Halbleiter mit einem sehr eingeschränkten elektrisch-nicht-leitenden Bereich, d.h. Strom gleich Null und Spannung gleich Null, aufgefasst werden können.
Es zeigen
1 : Struktur-Diagramm

Pos.1: Mikro-Prozessor-System
Pos.2: Input-Port
Pos.3: Output-Port
Pos.4: Software-Programmierung für Anlauf und Betrieb
Pos.5: Vorspannungs- und Steuerungsspannungserzeugung durch eine geregelte Spannungsquelle mit digitalem Schaltsystem
Pos.6: Thyristor-Ansteuerung
Pos.7: Impedanzwandler
Pos.8: Halbleiterstränge
Pos.9: Sensor zur Lokalisierung der Position
Pos.10: Versorgungsstrom
Pos.11: Einspeisung (Netz)
Pos.12: Aufbereitung des Rückkopplungssignals

2 : Aufbau zweier Wicklungswindungen des Rotors ohne Berücksichtigung der Ansteuerung und der Thyristoren

Pos.1: Halbleiterteilstrang 1a
Pos.2: Halbleiterteilstrang 1b
Pos.3: Halbleiterteilstrang 2a
Pos.4: Halbleiterteilstrang 2b
Pos.5: Impedanzwandler
Pos.6: Mikro-Prozessor geregelte Steuerspannungen
Pos.7: Schleifringe

3 : Halbleiterwicklung des Rotors mit externer Speisung

Pos.1: Halbleiter-Halbstrang
Pos.2: Impedanzwandler
Pos.3: Mikro-Prozessor gesteuerte Ansteuerung
Pos.4: Mikro-Prozessor angesteuerte Thyristoren
Pos.5: Schleifringe

4: Halbleiter-Käfigläufer

Pos.1: Halbleiter-Halbstrang
Pos.2:Impedanzwandler
Pos.3: Mikro-Prozessor geregelte Spannungsquelle
Pos.4: Mikro-Prozessor angesteuerte Thyristoren

5: Struktur Halbleitermaschinen-Steuerung

Pos.1: Stator
Pos.2: Rotor
Pos.3: Ansteuerung Stator
Pos.4: Ansteuerung Rotor
Pos.5: Ansteuerung rotierende Halbleitermaschine

6: Halbleiterwicklung einer Rotors für Nebenschluss und Reihenschluss

Pos.1: Halbleiter-Halbstrang
Pos.2:Impedanzwandler
Pos.3: Mikro-Prozessor gesteuerte Ansteuerung
Pos.4: Mikro-Prozessor angesteuerte Thyristoren
Pos.5: Schleifringe-Kommutator

Ausführungsbeispiele
Technische Ausführung der Halbleiterstränge
Es gilt die grundlegende Vorgabe, daß die Stränge durch elektrische Spannungen vom leitenden in den nicht-leitenden Zustand geschaltet werden. Somit muß der allgemeine Halbleiterstrang entweder als Metall-Halbleiter Übergang (Schottky-Prinzip) oder als Kombination verschiedener Halbleiter realisiert werden. Der Metall-Halbleiter hat den Nachteil eines vergleichsmäßig großen Sperrstroms. Daraus resultiert ein nicht gewolltes Gegendrehmoment im Normbetrieb. Sinnvoll erscheint somit vor allem die Kombination verschiedener Halbleitermaterialien.
Optimal ist die ausschließliche Bereitstellung von Halbleitersträngen im Ḇ ⇀-Feld. Dies bedingt eine lange Bauweise der Teilstränge. Die metallischen Kontakte an den Stirnseiten sollen möglichst nicht vom magnetischen Ḇ ⇀-Feld durchsetzt werden. Andernfalls werden durch die Rotation Spannungen und Ströme induziert, welche das angestrebte Verhalten des Systems nachteilig beeinflussen. Dies um so mehr als die Ansteuerung der Halbleiterstränge mittels Spannungen erfolgt.
Zur Produktion der Halbleiterstränge kommen prinzipiell alle Halbleiter-Technologien in Frage. Durch die lange Ausführung der Bahngebiete wird der verhältnismäßig große Bahnwiderstand problematisch. Setzt er doch den Wirkungsgrad herab. Durch eine Zusammenschaltung zu einem Bündelleiter, d.h. Parallelschaltung mehrerer Einzelstränge, wird der Gesamtwiderstand des Bündelstrangs geringer als derjenige eines Einzel-Halbleiter-Stranges. Ein weiteres Problem ist die durch mechanische Schwingungen eventuelle Beeinträchtigung der Steifigkeit. Durch Aufbringen des Bündelhalbleiters auf ein verwindungsresistentes Unterteil z.B. Duroplaste oder Keramik-Basis ist dies zu gewährleisten. Der Halbleiter-Teilstrang muß als ein Stück gefertigt werden. Damit ergibt sich das Problem, ob ein abrupter oder ein kontinuierlicher pn-Übergang fertigungstechnisch geeigneter ist. Gegen einen kontinuierlichen Übergang sprechen nur die zu erwartenden Probleme einen kontinuierlichen Übergang zu erreichen. Ein abrupter Übergang ist somit am unproblematischsten. Auch ein pin-Übergang ist realisierbar. Zur Dotierung kommen die üblichen Donatoren und Akzeptoren zur Anwendung.
Ansteuerung der Halbleiterstränge mittels Mikro-Prozessor-System
Die Ansteuerung der Halbleiterstränge mittels Mikro-Prozessor-System, nach 1, besteht im Wesentlichen aus einem Mikro-Prozessor (1 (1)) mit Input-Port (1 (2)) und Output-Port (1 (3)) sowie den notwendigen Versorgungseinheiten. Als Mikro-Prozessor wird zweckmäßigerweise ein System höherer Bitzahl gewählt. Dadurch wird eine ausreichende Variantenzahl bei der Ansteuerung der Halbleiterstränge gewährleistet. Die Einzelstränge werden über eine Vorspannung (1 (5)), die Steuerspannung, in den leitenden bzw. nicht-leitenden Betriebszustand gebracht. Das Steuersignal I gibt der Mikro-Prozessor (1 (1)) über den Output-Port (1 (3)) auf das digitale Schaltsystem (1 (6)). Von diesem wird das Signal über Trennverstärker (1 (7)) auf die beiden Stirnseiten des Stranges angelegt. Die Trennverstärker dienen gleichzeitig zur Vermeidung von Rückwirkungen auf vorhergehende Einheiten des Ansteuerungssystems. Die Lokalisierung des optimal im Ḇ-Feld stehenden Halbleiterstrangs erfolgt über einen Sensor, z.B. Optokoppler, Hallsonde oder ähnliche. Das Rückkoppelsignal wird über eine zyklische Abfrage des Mikro-Prozessors über den Input-Port (1 (2)) eingelesen. Im Mikro-Prozessor findet ein Vergleich zwischen Soll- und Ist-Position des Stranges statt. Bei einer Abweichung errechnet das Mikro-Prozessor-System die optimale Korrekturansteuerung der Stränge und liest sie über den Output-Port usw. aus. Das Mikro-Prozessor-System ist bei entsprechender Programmierung in der Lage nicht nur einfache Drehzahlschwankungen zu korrigieren oder Drehzahländerungen durchzuführen, sondern auch während des Betriebs eine Änderung der Maschinen-Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik durchzuführen. Das Mikro-Prozessor-System steuert nicht nur das oben beschriebene Ansteuerungssystem (in den Skizzen: geregelte Spannungsquellen), sondern auch die Thyristoren (1 (6)). Über diese Halbleiterelemente erfolgt die Speisung der Halbleiterstränge mit dem Arbeitsstrom (Versorgungsstrom). Die Thyristoren können selbstverständlich auch durch Leistungs-Feldeffekt-Transistoren, bipolare Leistungs-Transistoren oder ähnliche Bauelemente ersetzt werden. Im Folgenden wird nur die Thyristorschaltung beschrieben. Die Probleme für die anderen Bauelemente sind ähnlich. Der Löschung der Thyristoren ist besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Hier bietet sich als allgemeinste Lösung die bekannte Zwangslöschung (bzw. die natürliche Löschung bei Einspeisung von Wechselstrom) an. Bei der Zündung kommen die bekannten Arten Gleichstromzündung und Impulszündung zur Anwendung. Somit steht also neben der Ansteuerung der Halbleiterstränge über das digitale Schaltwerk als zweites die Ansteuerung über die Thyristoren zur Verfügung. Diese doppelte Ansteuerung sollte eine hohe Verfügbarkeit des Systems unterstützen. Damit das Mikro-Prozessor-System die beschriebene Aufgabenstellung erfüllen kann, ist eine sorgfältige Programmierung notwendig. Die Programmierung gliedert sich in die folgenden Teile: Anlaufverhalten, Betriebsverhalten, Korrektur bei Drehzahlschwankungen, eventuellen Wechsel der Drehzahl-Drehmoment Charakteristik, Bremsverhalten, Interrupt-Verhalten. Dazu ist eine überaus genaue Kenntnis der Verhaltensweise des Gesamtsystems, d.h. inklusiv der äußeren Last- und Motormomente, nötig. Außerdem ist dem Zeitfaktor bei Anlauf und Korrektur der Drehzahl besondere Beachtung zu gewähren. Die Einspeisung des Versorgungsstroms ist ebenfalls in Abhängigkeit mit dem gewünschten Verhalten der Maschine zu beachten. Da die Bündelhalbleiter im Pulsbetrieb belastet werden, muß für einen ausreichenden Kühlzeitraum Vorsorge getroffen werden. Daraus resultieren maximale Ansteuerungen pro Zeiteinheit. Gleiches gilt für die Thyristoren. Jede Toleranz bei der Programmierung beeinträchtigt die Funktion erheblich. Die Eingabe der Anlauf-, Betriebs-, Korrektur- usw. Programme erfolgt mittels externer Tastatur über den Input-Port. Als Programmiersprache bietet sich Assembler an. Das Mikro-Prozessor-System ist außerhalb des Ḇ ⇀-Feldes zu positionieren. Andere Drehzahl-Drehmoment Charakteristiken
Arbeitsprinzip des elektronischen Halbleiter-Rotors mit Schleifringen
Der Versorgungsstrom I (Ankerstrom) des Rotors wird über Schleifringe (3 (5)) zugeführt.
Die Stränge (Leiterschleifen) sind strukturell aufgebaut wie folgt: Je ein pn- und np-Teilstrang (3 (1)) bilden einen Strang (= Leiterschleife). Auf einer Seite werden die ungleichnamigen Dotierungsschichten mit einem metallischen Leiter miteinander kontaktiert. Über die verbleibenden Stirnflächen wird das System mit dem Versorgungsstrom gespeist und elektronisch angesteuert. Eine andere Möglichkeit besteht darin die Verbindung zwischen den Teilsträngen ebenfalls mit Halbleitermaterial auszuführen. Dann liegen statt zwei pn-Übergängen drei oder fünf vor. Auswirkungen hat dies auf die angestrebte elektronische Ansteuerung. Es wird eine höhere Steuerspannung benötigt. Im Folgenden soll nur die Realisierung mit zwei pn-Übergängen beschrieben werden. Die beiden Teilleiter einer Leiterschleife sind bei einphasiger Auslegung auf Rotor bzw. Stator um 180 Grad versetzt. Am Umfang wechseln einander pn- und np-Teilstränge ab. Die Ausführung der Wicklungsstränge in Halbleitertechnik erlaubt eine elektronische (genauer spannungsgesteuerte) Ansteuerung. Die Stränge werden nur dann leitend geschaltet, wenn sie sich direkt unter den Polschuhen befinden. F ⇀ = I(I ⇀ × B ⇀)
Zu diesem Zweck wird der Strang von einer zusätzlichen Spannungsquelle (3 (3)) vom leitenden in den nicht-leitenden Zustand und umgekehrt geschaltet. Diese Mikroprozessor gesteuerte Spannungsquelle für Durchlaßspannung und Sperrspannung ist jeweils über Trennverstärker Impedanzwandler) (3 (2)) mit den Stirnseiten der Leiterschleife verbunden. Der Versorgungstrom I wird über die gleichen Stirnseiten zu- und abgeführt. Die zwischengeschalteten zwei anti-parallelen Thyristoren (3 (4)) dienen der durch Rotation und Zusammenschaltung benachbarter Schleifen, in Serie, bedingten Änderung der Stromversorgung. Die Thyristoren werden ebenfalls mit dem Mikroprozessor-System angesteuert. Statt der Halbleiterstränge können auch Kupfer- oder Aluminiumstränge verwendet werden, dabei erhöht sich der Ansteuerungsaufwand aber unangemessen.
Die Leitfähigkeit des Halbleiterstranges ist abhängig von

– Dotierung
– Steuerspannung (Arbeitspunkt)
– induzierte Spannung

Die an einer Leiterschleife anliegende Spannung setzt sich zusammen aus Steuerspannung U_St und induzierter Spannung U _Ind U = U St + U Ind U = U St + IB V
Die Wicklungsstränge werden nur im Pulsbetrieb belastet.
Durch die Ausführung als Bündelleiter erhöht sich die Strombelastbarkeit des einzelnen Halbleiterstranges.
Die Abfrage der Rotorposition erfolgt z.B. über Optokoppler. Diese Rückkopplungssysteme geben, sobald der Strang unter dem Polschuh bzw. im maximalen Ḇ ⇀-Feld steht, eine Signalspannung ab, andernfalls nicht oder auch umgekehrt. Dieses Signal wird vom Mikroprozessor-System ausgewertet. Dabei treten folgende Spezialfälle auf:

1.) Der Rotor ist zu schnell, d.h. n > n_soll: Das Rückkopplungssignal stimmt nicht mit der programmierten Soll-Position des Rotors überein. Das Mikroprozessor-System steuert keinen Strang in den leitenden Zustand, oder sogar einen Strang entgegengesetzter Kraftwirkungsrichtung (Stromvorzugsrichtung) an, so daß entweder keine Kraft I = 0 A im vom Ḇ ⇀-Feld durchsetzten Strang) oder eine der Rotationsrichtung entgegengesetzte Kraft auf den Rotor wirkt. Dies geschied so lange bis die Solldrehzahl wieder erreicht ist.
2.) Ist umgekehrt der Rotor zu langsam, d._h. n < n_soll: Das Rückkopplungssignal stimmt nicht mit der I programmierten Soll-Position des Rotors überein. Der Mikroprozessor wertet das Signal aus und steuert z.B. alle vom Ḇ ⇀-Feld durchsetzten Stränge der Vorzugsdrehrichtung an. Dies dauert solange an bis die Soll-Drehzahl wieder erreicht, so es durch die maximal erreichbare Kraftwirkung überhaupt möglich ist. Bei diesem Korrekturvorgang wird auch das Streufeld von Ḇ ⇀ genutzt, obwohl der Wirkungsgrad sinkt.

Bei Soll-Drehzahl lassen sich durch entsprechende Programmierung des Mikro-Prozessor-Systems die bekannten Drehzahl-Drehmoment-Charakteristika realisieren mit dem zusätzlichen Parameter Wicklungszahl (Anzahl der stromführenden Halbleiterstränge). Ein Wechsel während des Betriebs ist möglich.
Arbeitsprinzip des elektronischen Halbleiter-Rotors in Nebenschlussmaschine und Reihenschlussmaschine im Gleichstrom und Wechselstrombetrieb
Der Versorgungsstrom I (Ankerstrom) des Rotors wird über Schleifringe (6 (5)) zugeführt.
Die Stränge (Leiterschleifen) sind strukturell aufgebaut wie folgt:
Je ein pn- und np-Teilstrang (6 (1)) bilden einen Strang (= Leiterschleife). Auf einer Seite werden die ungleichnamigen Dotierungsschichten mit einem metallischen Leiter miteinander kontaktiert. Über die verbleibenden Stirnflächen wird das System mit dem Versorgungsstrom gespeist und elektronisch angesteuert. Eine andere Möglichkeit besteht darin die Verbindung zwischen den Teilsträngen ebenfalls mit Halbleitermaterial auszuführen. Dann liegen statt zwei pn-Übergängen drei oder fünf vor. Auswirkungen hat dies auf die angestrebte elektronische Ansteuerung. Es wird eine höhere Steuerspannung benötigt. Im Folgenden soll nur die Realisierung mit zwei pn-Übergängen beschrieben werden. Die beiden Teilleiter einer Leiterschleife sind bei einphasiger Auslegung auf Rotor bzw. Stator um 180 Grad versetzt. Am Umfang wechseln einander pn- und np-Teilstränge ab. Die Ausführung der Wicklungsstränge in Halbleitertechnik erlaubt eine elektronische (genauer spannungsgesteuerte) Ansteuerung. Die Stränge werden nur dann leitend geschaltet, wenn sie sich direkt unter den Polschuhen befinden. F ⇀ = I(I ⇀ × B ⇀)
Zu diesem Zweck wird der Strang von einer zusätzlichen Spannungsquelle (6 (3)) vom leitenden in den nicht-leitenden Zustand und umgekehrt geschaltet. Diese Mikroprozessor gesteuerte Spannungsquelle für Durchlaßspannung und Sperrspannung ist jeweils über Trennverstärker Impedanzwandler) (6 (2)) mit den Stirnseiten der Leiterschleife verbunden. Der Versorgungstrom I wird über die gleichen Stirnseiten zu- und abgeführt. Die zwischengeschalteten zwei anti-parallelen Thyristoren (6 (4)) dienen der durch Rotation und Zusammenschaltung benachbarter Schleifen, in Serie, bedingten Änderung der Stromversorgung. Die Thyristoren werden ebenfalls mit dem Mikroprozessor-System angesteuert. Statt der Halbleiterstränge können auch Kupfer- oder Aluminiumstränge verwendet werden, dabei erhöht sich der Ansteuerungsaufwand aber unangemessen.
Die Leitfähigkeit des Halbleiterstranges ist abhängig von

– Dotierung
– Steuerspannung (Arbeitspunkt)
– induzierte Spannung

Die an einer Leiterschleife anliegende Spannung setzt sich zusammen aus Steuerspannung U_St und induzierter Spannung U_Ind U = U St + U Ind U = U St + IB V
Die Wicklungsstränge werden nur im Pulsbetrieb belastet.
Durch die Ausführung als Bündelleiter erhöht sich die Strombelastbarkeit des einzelnen Halbleiterstranges.
Die Abfrage der Rotorposition erfolgt z.B. über Optokoppler. Diese Rückkopplungssysteme geben, sobald der Strang unter dem Polschuh bzw. im maximalen Ḇ ⇀-Feld steht, eine Signalspannung ab, andernfalls nicht oder auch umgekehrt. Dieses Signal wird vom Mikroprozessor-System ausgewertet. Dabei treten folgende Spezialfälle auf:

1.) Der Rotor ist zu schnell, d.h. n > n_soll: Das Rückkopplungssignal stimmt nicht mit der programmierten Soll-Position des Rotors überein. Das Mikroprozessor-System steuert keinen Strang in den leitenden Zustand, oder sogar einen Strang entgegengesetzter Kraftwirkungsrichtung (Stromvorzugsrichtung) an, so daß entweder keine Kraft I = 0 A im vom Ḇ ⇀-Feld durchsetzten Strang) oder eine der Rotationsrichtung entgegengesetzte Kraft auf den Rotor wirkt. Dies geschied so lange bis die Solldrehzahl wieder erreicht ist.
2.) Ist umgekehrt der Rotor zu langsam, d._h. n < n_soll: Das Rückkopplungssignal stimmt nicht mit der I programmierten Soll-Position des Rotors überein. Der Mikroprozessor wertet das Signal aus und steuert z.B. alle vom Ḇ-Feld durchsetzten Stränge der Vorzugsdrehrichtung an. Dies dauert solange an bis die Soll-Drehzahl wieder erreicht, so es durch die maximal erreichbare Kraftwirkung überhaupt möglich ist. Bei diesem Korrekturvorgang wird auch das Streufeld von Ḇ genutzt, obwohl der Wirkungsgrad sinkt.

Bei Soll-Drehzahl lassen sich durch entsprechende Programmierung des Mikro-Prozessor-Systems die bekannten Drehzahl-Drehmoment-Charakteristika realisieren mit dem zusätzlichen Parameter Wicklungszahl (Anzahl der stromführenden Halbleiterstränge). Ein Wechsel während des Betriebs ist möglich.
Umschaltung zwischen verschiedenen Drehzahl-Drehmoment Kennlinien
Vergleicht man die strukturellen Schaltbilder nach 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 so ergeben sich erhebliche Ähnlichkeiten bei einer Realisierung eines Rotors als Schleifringläufer, Käfigläufer, Läufer in einer Reihenschlussmaschine oder Nebenschlussmaschine. Durch die oben erläuterte variable Verkettung der Halbleiterstränge und entsprechender Ansteuerung der Stränge erreicht man eine Umschaltung zwischen den oben genannten Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien.
Mehrphasige Maschine
Im Vorherigen wurde für die einphasige elektronische Halbleitermaschine mit Schleifringen das Funktionsprinzip beschrieben. Einen entsprechenden Aufbau hat eine mehrphasige Maschine. Durch eine entsprechende Programmierung besteht die Möglichkeit die Halbleiterstränge so zu verknüpfen und deren Speisung so auf das B-Feld abzustimmen, daß verschiedene Drehzahl-Drehmoment-Charakteristiken erreichbar sind. Dazu zählen das Nebenschluß-, Reihenschluß-, Doppelschluß-Verhalten. Des weiteren Asynchron-Charakteristik mit Schleifringen oder Käfigläufer. Auch ein der Synchronmaschine ähnelndes Betriebsverhalten ist möglich. Durch die Mikro-Prozessor-System gestützte Programmierung der oben genannten Betriebsvarianten besteht auch die Möglichkeit während des Betriebs die Charakteristik zu wechseln. Da dies bei anliegender Last geschied, ist es notwendig die Speisung für eine geringe Zeitspanne zu unterbrechen. Dies geschied durch die Löschung der Thyristoren. Sobald die Halbleiterstränge stromlos und damit nicht-leitend sind, kann die Thyristor-Ansteuerung gemäß der neuen Charakteristik einsetzen.

Claims

Rotierende Halbleitermaschine für Motor- und Generatorbetrieb mit Stator (5, (1)) und Rotor (5, (2)), die durch geeignete elektronische Ansteuerung auf Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien geschaltet werden, so dass Anlaufverhalten, Betriebsverhalten, Bremsverhalten geeignet sind die heute bekannten Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien von Nebenschlussmaschinen, Reihenschlussmaschinen, Asynchronmaschinen, Synchronmaschine, Schrittmotor in einem elektrischen Antrieb Motor mit Arbeitsmaschine oder mechanischen Antrieb mit Generator vorteilhaft in einer Maschine zu kombinieren.
Rotierende Halbleitermaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsstränge (1 (8)) von Stator und/oder Rotor durch Steuerspannungen elektrisch leitend und elektrisch nicht-leitend geschaltet werden.
Rotierende Halbleitermaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsstränge derart verkettet werden, so dass Reihenschlusschaltung von Stator und Rotor, Nebenschlusschaltung von Stator und Rotor, Synchronmaschine mit Stator und Rotor, Asynchronmaschine mit Stator und Käfigläufer oder Schleifringläufer physikalisch in einer Maschine erstellt werden.
Rotierende Halbleitermaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsstränge derart verkettet werden, so dass eine Umschaltung von Reihenschlusschaltung von Stator und Rotor in eine Nebenschlusschaltung von Stator und Rotor, oder Synchronmaschine mit Stator und Rotor, oder Asynchronmaschine mit Stator und Käfigläufer oder Schleifringläufer physikalisch in einer Maschine ermöglicht werden.
Rotierende Halbleitermaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Halbleitermaschine im Motorbetrieb oder Generatorbetrieb betrieben werden kann.