DE1093892B - Elektromagnetischer Synchronantrieb fuer wenigstens einen oder mehrere in vorgegebener Bahn zu bewegende Koerper, insbesondere Schuetzen von Rundwebmaschinen - Google Patents

Description

• Elektromagnetischer Synchronantrieb für wenigstens einen oder mehrere in vorgegebener Bahn zu bewegende Körper, insbesondere Schützen von Rundwebmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen durch elektromagnetisch erzeugte Kräfte bewirkten Antrieb für Körper (Maschinenteile), die in einer Maschinenanlage ein- oder mehrfach vorhanden sind, wobei die Bewegung dieser Körper mit der vorgegebenen Bewegung eines bestimmten Bezugsystems synchron verlaufen soll. Ein wichtiges Anwendungsbeispiel eines solchen Antriebes ist z. B. bei Rundwebmaschinen gegeben, bei denen die anzutreibenden Körper die sogenannten Schützen sind, die längs einer Kreisbahn umlaufen. Das vorgegebene, bewegte Bezugsystem ist in diesem Fall mit der umlaufenden Fachbildung verbunden zu denken. Der Bewegung des Schützens ist als Bedingung auferlegt, daß er in allen Betriebszuständen, also während des Anlaufes, Betriebes, Auslaufes bzw. der Bremsung, innerhalb des Faches verbleibt. Da jeder Schützen allseits von Kettenfäden oder Rietlamellen umgeben ist und sich relativ gegenüber diesen bewegt, ist es schwierig, seine Bewegung durch mechanische Verbindung mit Antriebsteilen herbeizuführen, die außerhalb des Faches liegen.
• Die Anwendung magnetischer bzw. elektromagnetischer, durch die Kettenfäden hindurch wirkender Kupplungen zwischen den Antriebselementen und den Schützen wurde schon mehrfach versucht, z. B. bei der Rundwebmaschine von Herold, bei der innerhalb des Webstuhles rotierende gleichstromerregte Elektromagnete auf eiserne, an jedem Schützen angeordnete Rollen Anziehungskräfte ausüben, deren bahntangentiale Komponenten die Schützen zum synchronen Gleichlauf mit der umlaufenden Fachbildung bringen, und bei der Rundwebmaschine von Ancet, die mit einer gleichartigen magnetischen Antriebskupplung arbeitet, wobei jedoch jeder Schützen selbst als eine sich an einer konzentrischen Ringbahn abwälzende und an den zugeordneten Magneten kraftschlüssig gebundene Rolle ausgebildet ist.
• Allen bekannten Kupplungsantrieben haftet jedoch neben sonstigen Mängeln der unvermeidbare Nachteil an, daß die außerhalb des Faches rotierenden Antriebsteile bedeutende Massen aufweisen, was sich bei den erforderlichen Drehgeschwindigkeiten, vor allem bei der im Störungsfall nötigen Bremsung, sehr nachteilig auswirkt.
• Es wurde daher auch schon versucht, von der elektromagnetischen Kupplung auf elektromagnetischen Antrieb überzugehen, der von einem ruhenden Teil des Webstuhls aus erfolgt. Dabei lag es nahe, die treibenden und die bremsenden Kräfte in gleicher Weise wie bei Ansynchronmotoren durch asynchrone Wander- bzw. Drehfelder zu erzeugen, die von einem mehrphasig bewickelten Stator erregt werden und in entsprechend ausgebildeten Teilen des Schützens Sekundärstöme hervorrufen. Da jedoch die betreffenden Wanderfelder, um überhaupt Kraftwirkungen in Richtung der Schützenbahn erzeugen zu können, sich asynchron zu den Schützen bewegen müssen, ist mit einem solchen Antrieb an sich noch keinerlei Gleichlauf der Schützen untereinander und mit der Fachbildung bewirkt. Um diese unentbehrliche Synchronisierung zu erreichen, sollte z. B. nach einem Vorschlag von J e h 1 e die Mehrphasenwicklung des Stators einer Rundwebmaschine über eine stromwenderartige Schalteinrichtung mit synchron zur Fachbildung umlaufenden Bürsten derart gespeist werden, daß sich am Statorumfang aneinandergrenzende, synchron weitergeschaltete Zonen mit abwechselnd voreilenden (treibenden) und gegenläufigen (bremsenden) Wandfeldern auszubilden, um damit die Schützen an diese Zonengrenzen, also an einen Synchronismus zu binden. Dieser Antrieb führt zu Schwierigkeiten hinsichtlich der Spulenumschaltung und ergibt auch zu starke Verzögerungen im Wiederaufbau der umgeschalteten Feldkomponenten.
• Der erfindungsgemäße Synchronantrieb ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Primärteil vorgesehen ist, welcher ein mindestens zwei polteilungs- und/oder frequenzfremde elementare Wanderfelder enthaltendes Gesamtfeld hervorruft, und daß auf jedem der gegenüber einem Bestandteil dieses Primärteiles zu bewegenden Körper von diesen Wanderfeldern zumindest teilweise gemeinsam beeinflußte Strombahnen angeordnet sind, wobei den Absolutfrequenzen der Wanderfelder jene der jeweils einzuhaltenden Geschwindigkeit des bewegten Körpers bzw. der bewegten Körper entsprechenden Werte erteilt sind, welche für die Frequenzen der in dessen bzw. deren Strombahnen induzierten Ströme wenigstens gruppenweise gleiche Absolutbeträge ergeben.
• Auf den bzw. die zu bewegenden Körper werden dann in allen Betriebszuständen, also auch bei Stillstand, Kräfte wirksam, die den bzw. die Körper in seiner bzw. ihrer vorgegebenen Bahn in einer bestimmten Relativlage zum Bezugsystem zu erhalten bzw. ihn in diese zu bringen trachten und dementsprechend als synchronisierende Kräfte zu bezeichnen sind. Wenn in diesem Zusammenhang oft nur von einem bewegten Körper gesprochen ist, so geschieht dies nur aus Gründen einfacherer Ausdrucksweise, so daß darin auch der Fall mehrerer bewegter Körper miteinbegriffen sein soll. Als elementares Wanderfeld im Sinne dieser Beschreibung ist jedes periodische, magnetische Feld anzusehen, das mit gleichbleibender Geschwindigkeit fortschreitet und eine unveränderte Frequenz und Amplitude beibehält, solange nicht eine Änderung dieser konstanten Größen durch Eingriffe von außen herbeigeführt wird. Von Strömen in verschiedenartig gespeisten, überlagerten oder insbesondere auch vereinigten Wicklungen hervorgerufene, andersartige, z. B. örtlich oder zeitlich modulierte Amplituden aufweisende Wanderfelder sind daher stets aus der gegebenen Definition entsprechenden Komponenten zusammengesetzt aufzufassen. Die auf ein ruhendes System bezogenen Frequenzen werden hier konsequent als Absolutfrequenzen bezeichnet. Die Gesamtheit aller nicht auf den bewegten Körper angeordneten bzw. mit diesen nicht fest verbundenen Teile, die zur Hervorrufung und Leitung der den Antrieb bewirkenden, elementaren Wanderfelder dienen, wie z. B. Wicklungselemente und Eisenteile, ist Primärteil benannt. Ein solcher Primärteil kann aus mehreren voneinander mechanisch und gegebenenfalls auch hinsichtlich der Wirkung voneinander getrennten Bestandteilen aufgebaut sein, die insbesondere fallweise auch gemeinsam oder gegeneinander bewegt sein können. Ein Merkmal der Erfindung liegt ferner in der Veränderbarkeit der Absolutfrequenzen der Wanderfelder. Durch dieses Mittel läßt sich die Bahngeschwindigkeit der bewegten Körper regeln bzw. einstellen.
• Es ist zwar ein elektromagnetischer Antrieb zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Bewegung z. B. bei Stoßbohrmaschinen bekanntgeworden. In diesem Falle wirken elementare Wanderfelder auf Wicklungen an einem bewegten Körper ein, ohne aber in diesen Ströme mit untereinander wenigstens dem Betrage nach gleichen Frequenzen (Schlupffrequenzen) zu induzieren. Demzufolge treten bei diesem Antrieb auch keine synchronisierenden Kräfte auf. Man kann daher auf diese Weise wohl einem Körper abwechselnd von beiden Seiten Impulse erteilen, es ist aber niemals möglich, eine synchrone Bindung an die vorgegebene Bewegung eines Punktes zu erreichen.
• Im folgenden wird der erfindungsgemäße Antrieb zunächst unter der vereinfachenden Annahme nur zweier wirksamer, verschiedenfrequenter elementarer Wanderfelder erläutert, die räumlich getrennt verlaufen und mit ruhenden, primären Wicklungselementen erregt werden. Demnach sind jedem Wanderfeld eigene, primäre Wicklungselemente zugeordnet, die zu je einer Mehrphasenwicklung üblicher Bauart zusammengefaßt sind, wobei jede Wicklung mit einer eigenen Frequenz gespeist ist. Den folgenden Erörterungen ist häufig das Beispiel einer Rundwel)-maschine unterlegt.
• Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 und 2 schematisch die Anordnung jener Teile einer Rundwebmaschine, die für den Schützenantrieb von Belang sind, in Fig. 3, 4, ebenfalls schematisch, ein Anordnungsbeispiel der Eisenkörper und Wicklungen des erfindungsgemäßen Antriebes, in Fig.5 eine Prinzipschaltung der Wicklungen des Antriebes und deren magnetische Verkettung, in Fig.6 ein Ersatz-Schaltbild für die gemeinsamen Strombahnen am bewegten Körper, in Fig. 7, 8, 9 Vektorbilder der in diesen Bahnen induzierten sekundären elektromotorischen Kräfte und Ströme, in Fig. 10 bis 13 Beispiele für den Verlauf der bahntangentialen, auf den bewegten Körper einwirkenden Kräfte, in Fig. 14, 15, 16, 18 Beispiele für die Ausbildung der gemeinsamen Strombahnen am bewegten Körper als Kurzschlußkäfig, in Fig. 17 ein Vektorbild der sekundären EMKe zu Fig. 16, in Fig. 19 und 20 Schaltungs- bzw. Anordnungsbeispiele zur Entkopplung überlagerter Primärwicklungen, in Fig. 21 bis 24 die Ableitung und Darstellung von Schaltungen für vereinigte und mehrfach gespeiste Primärwicklungen, in Fig. 25 bis 28 Schaltungen zur Kompensation der Streuspannungsabfälle, zur transformatorischen Hintereinanderschaltung frequenzfremder Primärwicklungen und zur Erzielung einer gewünschten Frequenzabhängigkeit der den Antrieb bewirkenden Wanderfelder, und schließlich in Fig. 29 bis 33 Beispiele der Anordnung und Ausbildung der die Wanderfelder führenden Eisenteile zwecks Beeinflussung der bahnnormalen magnetischen Zugkräfte.
• Bei der Rundwebmaschine nach den Fig. 1 und 2 ist z. B. die Primärwicklung WA 1 auf der genuteten Außenseite eines ringförmigen geblechten Statorkörpers 6 untergebracht, der konzentrisch zum Riet 5 im Webstuhl angeordnet ist, wogegen die Primärwicklung WB, sich auf dem innen genuteten, ringförmigen, geblechten Statorkörper 7 befindet, der den Webstuhl konzentrisch umfaßt. Naturgemäß können auch zwei oder mehrere Statoren übereinanderliegend bzw. zu einem einzigen z. B. mehrfach bewickelten Eisenkörper vereinigt sein.
• Die angetriebenen Körper sind die sogenannten Schützen 1, von denen jeder innerhalb seines aus den Kettenfäden 3 gebildeten Faches 4 auf einer Kreisbahn umläuft und einen Schußfaden 2 liefert. Die Kettenfäden 3 laufen selbst nicht um. Der Umlauf der von ihnen umschlossenen Hohlräume (Fächer) wird vielmehr durch einen fortlaufenden Wechsel der radialen Lage der Kettenfäden erreicht, der von nicht eingezeichneten Teilen des Webstuhls bewirkt wird. Bei diesem ständigen Lagewechsel werden die Kettenfäden in den radialen Lamellen 5d des ringförmigen, sogenannten Blattes oder Rietes 5 geführt.
• Fig. 3 zeigt, übereinander dargestellt, die Abwicklungen der beiden Statoren 6 und 7 in Ansicht ihrer bewickelten Flächen, wobei die Wicklungen WA, und WB1, die sich bei der Rundwebmaschine naturgemäß über den ganzen Statorumfang erstrecken, der Deutlichkeit halber nur in einem Teil der bewickelten Fläche schematisch angedeutet sind. Die Wicklung WA, ist mit der Polteilung -CA ausgelegt und mehrphasig mit der Frequenz fA gespeist und erzeugt demnach eine im wesentlichen räumlich sinusförmig verteilte Felderregung (Durchflutung) 0A 1, die mit der Absolutgeschwindigkeit VA = 2rAfA (1 A) längs des Statorumfanges wandert. Dabei ist hier und im folgenden das Vorzeichen einer Frequenz formal gleich dem Vorzeichen der Bewegungsrichtung des zugehörigen Wanderfeldes - das gilt auch für Relativbewegungen - gesetzt, wobei die positive Bewegungsrichtung einmal beliebig zu wählen und dann beizubehalten ist. Es gilt also voraussetzungsgemäß sign f = sign v (2) (Vertauschung zweier Phasen von WA 1, d. h. Umkehr der Bewegungsrichtung des Wanderfeldes, kommt gemäß (1 A) und (2) durch Vorzeichenwechsel der Speisefrequenz fA zum Ausdruck. Diese Festlegung wird bei der theoretischen Behandlung von Mehrphasensystemen öfters getroffen.) Der anzutreibende Körper 1 (z. B. Schützen) trägt einen geblechten, beispielsweise ebenfalls genuteten Eisenkörper 8 mit der Wicklung WA 2, der einen magnetischen Rückschluß für das mit den Wicklungen WA, und W,4, verkettete Nutz-Wanderfeld OA bildet, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Es ist vorteilhaft, die Längserstreckung des Eisenkörpers 8 sowie seiner Bewicklung 2aA (oder einem ganzzahligen Vielfachen davon) zu wählen, um störende Pulsationen des Feldes OA zu vermeiden. Dieses Nutzfeld kommt, wie bei jeder Asynchronmaschine, durch das Zusammenwirken der primären und sekundären Durchflutungen 0A 1 und 0A 2 zustande (das von 0A 1 allein erregte Wanderfeld außerhalb der Wicklung WA 2 ist als Streufeld am Antrieb unbeteiligt).
• Die Nutz-Wanderfelder werden also von den betreffenden Primärwicklungen zwar (im kausalen Sinne) hervorgerufen, jedoch bei sekundärem Stromfluß nicht von ihnen allein erzeugt bzw. erregt. Die Relativgeschwindigkeit dieser Durchflutungen bzw. des Wanderfeldes OA gegenüber dem bewegten Körper 1 beträgt (vA - vK), und daher ist die Frequenz der in der Wicklung WA2 induzierten Sekundär-EMK EA2 (Schlupffrequenz) wobei das Vorzeichen von fA2 durch das Vorzeichen von (vA - vK) gegeben ist. Analog erzeugt die mit der Polteilung aB ausgelegte und mit der Frequenz fB gespeiste Primärwicklung WB 1 eine längs des Umfanges des Stators 7 mit der Absolutgeschwindigkeit VB = 2'rBfB (1 B) fortschreitende Durchflutung 19,6 1. Der bewegte Körper 1 trägt noch ein der bewickelten Fläche von 7 gegenüberliegendes Eisenpaket 9, das mit der Wicklung WB" (durch das Nutz-Wanderfeld OB mit der Primärwicklung WB, verkettet) versehen ist. Die Frequenz der in WB, induzierten sekundären EMK EB 2 ist Als von mehreren Wanderfeldern gemeinsam beeinflußt werden beim Erfindungsgegenstand Strombahnen bezeichnet, in denen von einem der Wanderfelder hervorgerufene Sekundärströme zumindest teilweise auch mit den übrigen Wanderfeldern Kraftwirkungen in bahntangentialer Richtung hervorgerufen. Derartige gemeinsame Strombahnen ergeben sich beispielsweise durch Hintereinanderschaltung von Strombahnelementen (z. B. Wicklungssträngen, Spulen, Leitern), die von den Wanderfeldern eine Induktionswirkung erfahren. Die hintereinandergeschalteten Strombahnelemente führen dann dieselben Ströme bzw. Stromkomponenten (l2), die daher mit jedem einzelnen Wanderfeld bahntangentiale Kraftwirkungen ergeben müssen. Da der obigen Begriffsbestimmung entsprechende gemeinsam beeinflußte Strombahnen hinsichtlich ihrer definitionsmäßigen Wirksamkeit immer auf solche Hintereinanderschaltungen rückführbar bzw. umrechenbar sind, kann sich die nachstehende Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Antriebes auf Beispiele mit derart hintereinandergeschalteten - fallweise auch identischen - Strombahnelementen am bewegten Körper beschränken.
• Am einfachsten sind nun die in Fig. 3 nur schematisch eingezeichneten Sekundärwicklungen (hier z. B. dreiphasig) direkt hintereinandergeschaltet (bei mehrphasiger Ausführung die einzelnen Stränge in gleichsinniger Phasenfolge, die vom Vorzeichen der Schlupffrequenzen abhängt) und entweder unmittelbar kurzgeschlossen oder über äußere Impedanzen Z2 geschlossen. Die als Beispiel gewählte Hintereinanderschaltung ergibt gemeinsame Strombahnen für die von den beiden Feldern induzierten Sekundärströme, d. h. die beiden Sekundärwicklungen führen den gemeinsamen Strom l2, wie in Fig. 5 (Prinzipschaltung sämtlicher Wicklungen und magnetischer Verkettungsverhältnisse, wobei letztere durch gestrichelte Umrahmungen angedeutet sind) dargestellt. Wie noch bewiesen wird, ergibt sich dadurch bei jenen Geschwindigkeiten VK des bewegten Körpers, bei denen die beiden Schlupffrequenzen fA2 und fB2 dem Betrag nach gleich groß sind, also IfA21 IfB21 (4) gilt, eine auf Beibehaltung des betreffenden Geschwindigkeitswertes vK gerichtete und daher synchronisierende Kraftwirkung der beiden asynchronen Felder $A und OB auf den Körper 1.
• Im allgemeinen gibt es für jedes Frequenzwertepaar fA, fB zwei solche synchrone Geschwindigkeiten vK, je nachdem, ob die beiden der Größe nach gleichen Schlupffrequenzen fA2 und fB2 gleiches oder verschiedenes Vorzeichen haben, d. h. je nachdem, ob sich die beiden Wanderfelder relativ zum bewegten Körper gleich- oder gegensinnig bewegen.
• Für fB2 fA2 (5) folgt aus den Gleichungen (1 A), (1 B), (3 A), (3 B) und (5) Für fB2 fA2 ($) ergibt sich Die den beiden Varianten nach (5) bzw. (8) zugeordneten Gleichungen (6) und (9) bzw. (7) und (10) können formal zusammengefaßt werden zu Bei der Serienschaltung der beiden Sekundärwicklungen addieren sich, wie in Fig. 7 dargestellt, die gemäß Gleichung (4) gleichfrequenten elektromotorischen Kräfte (mit den Effektivwerten EA2 und EB2) in allen Wicklungssträngen in gleicher Weise vektoriell zu einer Summen-EMK E2, die den gemeinsamen Strom J2 erzeugt. Dieser Strom ergibt mit jeder der beiden Teil-EMKe EA2 und EB2 eineWirkleistung NA2 bzw. NB., die somit der betreffenden Wicklung entnommen (positive Leistung) oder zugeführt (negative Leistung) wird. Der Winkel e der zeitlichen Phasenverschiebung (Fig. 7) zwischen den elektromotorischen Kräften EB2 und EA2 eines Stranges hängt von der Lage der Wicklungen, also auch von der Lage des bewegten Körpers, zu dem mitbewegten synchronen Bezugssystem ab. Die Ausgangslage sei jene, in der EA2 und EB2 gleichphasig sind, also E = 0 (Fig. 8). Wird nun der bewegte Körper gegenüber dieser synchronen Ausgangslage um die Relativweglänge x (in der positiven Bewegungsrichtung positiv gezählt) verschoben, so erfahren (Fig. 9) die Vektoren EA 2 bzw. EB 2 zeitliche Phasenverschiebungen des Absolutbetrages Das Vorzeichen jedes dieser Phasenwinkel (im Sinne einer zeitlichen Nacheilung gegen die Ausgangslage positiv gezählt) ergibt sich aus dem Vorzeichen von x und dem der betreffenden Schlupfgeschwindigkeit bzw. Schlupffrequenz. Sind beide Vorzeichen positiv, so ist es auch das des Phasenwinkels. Also ist Der relative Nacheilungswinkel von EA 2 beträgt somit oder nach Berücksichtigungen der Gleichungen (5) und (8) Durchläuft die Relativverschiebung x des bewegten Körpers gegenüber der synchronen Ausgangslage den Bereich von 0 bis so durchläuft 1 s 1 den Bereich von 0 bis 2 a, also den Bereich aller möglichen Relativlagen von EB 2 zu EA 2. Daher kann die Größe als »Synchronisierungs-Polteilung« aufgefaßt werden, denn eine Relativverschiebung 2 as gegenüber dem Bezugssystem muß - wie bei einer Synchronmaschine - auch den ganzen Zyklus aller möglichen Kraftwirkungen umfassen. Größe und Vorzeichen von zs hängen nur von den Wicklungs-Polteilungen zA und zB sowie davon ab, ob der erfindungsgemäße Antrieb nach Gleichung (5) oder nach Gleichung (8) arbeitet. Aus den Gleichungen (15) und (16) folgt ferner nach Einführung einer formalen »Synchronisierungsfrequenz« unter Berücksichtigung von Gleichung (16) aus den Gleichungen (11) und (12) Yrc = 2 tsfs (1g) und Für die beiden hintereinandergeschalteten Wicklungen WA2 und WB2 mit ihren Ohmschen und induktiven (Streuungs-) Widerständen sowie der fallweisen äußeren Impedanz Z2 (Fig. 5) läßt sich ein elektrisch gleichwertiges Ersatzschaltbild (Fig.6) angeben, das aus einer widerstands- und streuungslosen Wicklung W2 besteht, in der die Summen-EMK E2 induziert wird, die einen äußeren rein Ohmschen Widerstand mit dem Wirkleitwert A.W und parallel dazu einen äußeren reinen Blindwiderstand mit dem Blindleitwert Ab (induktiv positiv gezählt) speist. Die Wirkkomponente 12W (in Richtung von E2 positiv gezählt) des Wicklungsstromes J2 (Fig. 7) beträgt dann J2 W = E2 Atv (21) und die Blindkomponente (im nacheilenden Sinn positiv gezählt) J2 b = E2 Ab. (22) Wie sich aus Fig. 7 ableiten läßt, beträgt die Wirkleistung der Wicklung WA2 als inneres Produkt der Vektoren EA2 und J2 NA 2 - m2 EA 2 [EA 2 AW + EB 2 (A W COS E - Ab s i n E) ] (23A) und die der Wicklung WB2 (M2 ... sekundäre Strangzahl) NB2 M2EB2[B2AW+EB2(AWCOSE+AbSlnE)l.
• (23 B) Die tatsächlich in den Wicklungen WA2 und WB2 sowie den fallweise angeschlossenen äußeren Impedanzen Z2 vernichtete Wirkleistung beträgt N2 NA 2 + 'VB 2 = 4722 E22 AW (24) und kann bei entgegengesetzten Vorzeichen von NA und :1%B2 dem Betrag nach wesentlich kleiner sein als diese Teilleistungen, ja sogar (bei iw-->0) ihnen gegenüber praktisch verschwinden (reiner Wirkleistungstransport von einer Teilwicklung zur anderen).
• Da jedes der Wicklungspaare WA 1, WA 2 und WB 1, WB, für sich allein betrachtet den Gesetzen asynchroner Antriebe unterworfen ist, erhält der bewegte Körper durch die Kraftwirkung des Wanderfeldes OA auf die Wicklung WA2 eine mechanische Leistung (im antreibenden Sinne positiv gezählt) und durch die Kraftwirkung des Wanderfeldes OA auf die Wicklung WB2 eine mechanische Leistung aufgedrückt. Aus den Gleichungen (1A), (3A) und (25A) bzw. (1B), (3B) und (25B) ergeben sich die den mechanischen Teilleistungen entsprechenden bahntangentialen Kräfte (in der positiven Bewegungsrichtung positiv gezählt) und die treibend bzw. bremsend wirkende Summe dieser Kräfte beträgt Aus den Gleichungen (23 A), (23 B) und (27) geht hervor, daß die gesamte, von den beiden Wanderfeldern OA und OB auf den mit der Synchrongeschwindigkeit vK bewegten Körper 1 tangential zu seiner Bahn ausgeübte Kraft P sich im allgemeinen gemäß P=PC+PS (28) aus den zwei Teilkräften und zusammensetzt. Da die Teilkraft PS somit eine sin-Funktion des um einen Phasenwinkel vermehrten Winkels E, also gemäß Gleichung (17) auch eine sinus-Funktion mit der Periode 2 zs der Lage des bewegten Körpers zum Bezugssystem ist, übt sie, positiver und negativer Werte fähig, auf diesen Körper eine beschleunigende oder verzögernde, d. h. synchronisierende Wirkung aus. Wie aus Gleichung (30) ersichtlich, ist die Kraft PS immer vorhanden, sofern wenigstens einer der beiden Leitwerte AW, Ab und beide Sekundär-EMKe EM EB von Null verschieden sind. Letzteres erfordert I fA2 @= 1 fB21$0, was auch bei Stillstand des Körpers l erfüllbar ist. (Es ist dann zwar vK = 0, jedoch eine die Lage des Körpers innerhalb eines Bahnabschnittes 2 zS bestimmende Kraft PS vorhanden, was im folgenden durch die Bezeichnung »synchroner Stillstand« angedeutet wird.) Für vK = 0, d. h. fs = 0, gilt nämlich nach den Gleichungen (18), (19) für die Primärfrequenzen also IfA,01=1fB,olfo (32) und, da zugeordnete primäre und sekundäre Frequenzen im Stillstand einander nach Größe und Richtung gleich sind, auch 1fA2,01-1fB2,01-f0- (33) Im Gegensatz zur bekannten Synchronmaschine, deren Wechselstromwicklungen zur Erzielung eines »synchronen Stillstandes« mit der Frequenz Null, d. h. mit Gleichstrom gespeist werden müssen, ist beim erfindungsgemäßen Antrieb hierfür nur erforderlich, daß der Unterschied zwischen den Beträgen 1 fA 1,1 fB i der beiden Wanderfeldfrequenzen Null wird. Beginnt, vom synchronen Stillstand ausgehend, zumindest eine dieser beiden Frequenzen von ihrem Stillstandsbetrag fo abzuweichen, so setzt sich der Körper synchron in Bewegung mit einer Geschwindigkeit, die dem jeweiligen Unterschied zwischen den Beträgen der genannten Frequenzen verhältnisgleich ist. Werden die jeweiligen Wanderfeldfrequenzen gemäß fA = f A, 0 + f A, (34A) fB=fB,0+fB (34B) auf ihren Stillstandswert bezogen (nach Größe und Richtung), so ergibt sich für die jeweilige, vK bestimmende »Synchronisierungsfrequenz« [s. Gleichungen (18), (19)] Durch passende Bemessung des Stillstandsfrequenzbetrages fo und des Polteilungsverhältnisses TA ZB [s. Gleichungen (16) und (19) kann demnach ein beliebig weit erstreckbarer Bereich der synchronen Geschwindigkeit vK (einschließlich Stillstand und erforderlichenfalls auch Umkehr der Bewegungsrichtung) durchfahren werden, ohne daß auch nur eine der Wanderfeldfrequenzen fA, fB durch Null gehen oder sich nähern muß. Das ergibt in praxi den bedeutenden Vorteil, daß es zur Aussteuerung eines beliebig weiten Bereiches in der Regel genügt, zumindest jene Frequenzen, die veränderbar sein sollen, mit einer drehzahlveränderbaren Synchronmaschine oder mit einer (als Frequenzumformer wirkenden) drehzahlveränderbaren Asynchronmaschine zu erzeugen, daß also keine Stromwendermaschinen erforderlich sind. Aus den Gleichungen (31), (34A) und (34B) folgt Werden im Lauf beide Wanderfeldfrequenzen gegenüber ihrem Stillstandswert geändert [grundsätzlich genügt zur Veränderung von vK gemäß Gleichung (35) bereits die Änderung einer Frequenz allein], und zwar jeweils in der Zuordnung so ist aus Gleichung (36) ersichtlich, daß dann die beiden Sekundärfrequenzen (Schlupffrequenzen) ihren Stillstandsbetrag fo bei allen Geschwindigkeiten unverändert beibehalten. Dies ergibt Geschwindigkeitsunabhängigkeit der Ersatz-Leitwerte .1W und Ä6 (Fig. 6) sowie (unter der Voraussetzung konstant bleibender Nutz-Wanderfelder OA und OB) der EMKe EA2 und EB2, also auch nach den Gleichungen (29) und (30) Geschwindigkeitsunabhängigkeit der Kraft P bzw. ihrer Grenzwerte (Kippwerte), was für manche Anwendungen des erfindungsgemäßen Antriebes vorteilhaft ist. Selbstverständlich kann, z. B. durch nach Betrag und Vorzeichen passende Abänderung der in der dann nicht mehr erfüllten Gleichung (37) auftretenden Größen, auch eine gewünschte Geschwindigkeitsabhängigkeit der Kraft P erzielt werden.
• Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hingewiesen, daß es außer dem »synchronen Stillstand« auch andere synchrone Betriebszustände gibt, in denen die beiden Wanderfeldfrequenzen dem Betrag nach gleich sind, also fA= fB ist. Das Verhältnis der beiden Frequenzen weist dann das umgekehrte Vorzeichen auf, wie im synchronen Stillstand [es ist dann nach Gleichung (18) fs = 2 fA = 2 fB], so daß zur Erreichung dieses Betriebspunktes durch synchrones Hochfahren vom Stillstand aus zumindest eine dieser Frequenzen durch Null gehen muß, was z. B. durch Stromwendermaschinen im Stromkreis der betreffenden Primärwicklung verwirklicht werden kann.
• Die nichtsynchronisierende Teilkraft PC [Gleichung (29) ] kann, sofern sie bei einer gegebenen Anwendung des erfindungsgemäßen Antriebes eine unpassende Größe oder Richtung aufweisen bzw. überhaupt stören würde und in letztgenanntem Falle nicht von Haus aus durch iw--*0 (s. Beispiel s) praktisch zum Verschwinden gebracht wird, in ihrer Wirksamkeit auf den bewegten Körper durch Hinzufügen einer ebenfalls nichtsynchronisierenden zusätzlichen Kraft Pz beliebig beeinflußt werden (s. Fig. 10, 11, 13). Diese Kraft Pz kann in mannigfacher, an sich bekannter Art sowohl mechanisch als auch elektromagnetisch -letzteres z. B. durch einen zusätzlichen asynchronen Antrieb bzw. eine ebensolche Bremsung des bewegten Körpers - erzeugt werden. Zur asynchronen Erzeugung einer solchen Zusatzkraft kann fallweise eines der für den erfindungsgemäßen Antrieb bereits vorgesehenen Wanderfelder mitbenutzt werden, sofern es die der gewünschten Richtung von Pz entsprechende relative Bewegungsrichtung gegenüber dem bewegten Körper hat, d. h. sofern die betreffende Schlupffrequenz das Vorzeichen von Pz aufweist. In diesem Falle ist auch keine zusätzliche Sekundärwicklung erforderlich, vielmehr genügt es, der dem betreffenden Wanderfeld zugeordneten Sekundärwicklung 14'A, bzw. WB, einen Widerstand passender Größe parallel zu schalten. Die genannte Wicklung führt dann außer dem beiden Wicklungen gemeinsamen Strom J, noch einen Zusatzstrom J2 Z, der - mit nur einem Wanderfeld verkettet -die gewünschte Zusatzkraft Pz liefert.
• Schließlich können auch zwei auf den bewegten Körper wirkende, erfindungsgemäße Antriebe vorgesehen werden, derart, daß sich ihre synchronisierenden Teilkräfte unterstützen und ihre nicht synchronisierenden Teilkräfte in gewünschter Weise - vorzugsweise einander entgegenwirkend bzw. aufhebend -überlagern (Beispiel 3).
• Bisher wurden zur Vereinfachung der Darstellung, wie eingangs erwähnt, beide Primärwicklungen ruhend vorausgesetzt. Da nun bekanntlich die Absolutgeschwindigkeit (VA bzw. VB) eines Wanderfeldes durch Addition seiner Relativgeschwindigkeit gegenüber seiner Primärwicklung (WA1 bzw. WB1) und der Absolutgeschwindigkeit vwA bzw. vWB dieser Wicklung zusammengesetzt werden kann, ohne daß dies die Wirkung auf eine gegebene Sekundärwicklung (WA 2 bzw. WB2) bei gegebener Schlupffrequenz (fA2 bzw. fB2) irgendwie beeinflußt, kann der erfindungsgemäße Antrieb auch mit bewegten Primärwicklungen arbeiten. Alle abgeleiteten Beziehungen gelten weiter, indem die bisher mit den Speisefrequenzen der Primärwicklungen zusammenfallenden Größen fA und fB nunmehr allgemein als Absolutfrequenzen der Wanderfelder OA und OB interpretiert werden, d. h. als jene Frequenzen, die diese Felder gegenüber einem ruhenden Bezugssystem aufweisen, beispielsweise in einer (fiktiven) ruhenden Wicklung induzieren. Die Frequenzen fAl und fB 1, mit denen die nunmehr bewegten Primärwicklungen WA, und WB, zu speisen sind, um den beiden Wanderfeldern die Absolutfrequenzen fA und fB zu erteilen, sind mit letzteren nach den Gleichungen (1 A) und (1 B) gemäß vA=2zAfA =2zAfAl+ WWA, vB=2aBfB =2zBfB, +vwB verknüpft, d. h., die primären Wicklungsfrequenzen sind allgemein Gemäß den Gleichungen (38A), (38B) und (32) bzw. (34A). (34B) kann der erfindungsgemäße Antrieb mit bewegten Primärwicklungen auch bei verschieden großen primären Wicklungsfrequenzen fA 1, fB1 synchronen Stillstand bzw. bei primären Wicklungsfrequenzen des gleichen Betrages I fA 1; = I fA 1' jede synchrone Geschwindigkeit z,K erzielen. Werden beide Primärwicklungen mit verschiedenen Geschwindigkeiten passender Größe bewegt, so kann durch Veränderung zumindest einer der beiden Geschwindigkeiten auch bei fA 1 = fB 1 --- coiist = 0 (reine Gleichstromerregung beider Primärwicklungen!) jeder beliebige Bereich von vK einschließlich des synchronen Stillstandes durchfahren werden, wobei (mit Veränderung von VWA und hWB) sogar die Sekundärfrequenz konstant gehalten werden kann. Für den Sonderfall fA 1 - fB 1 ( = ConSt) und sign f,12 = sign fB2 [Antrieb nach Gleichung (5) vWB = const = 0; folgt aus den Gleichungen (38A), (38B), (16), (18) und (19) Daraus geht hervor, daß mit dem erfindungsgemäßen Antrieb bei frequenzgleiclier (z. B. frequenzstarrer) Primärwicklungsspeisung (z. B. mit direktem Netzanschluß) durch passende Wahl des Polteilungsverhältnisses z`I- ein starres Übersetzungsverhältnis beliezB biger Größe und Richtung zwischen der Geschwindigkeit einer bewegten Primärwicklung und der des bewegten Körpers erreichbar ist. Werden beide Primärwicklungen bewegt, so überlagern sich ihre in verschiedenem Verhältnis übersetzten Geschwindigkeiten am bewegten Körper nach Art eines Planetengetriebes.
• Es läßt sich analog den bisherigen Ableitungen zeigen, daß auch mit mehr als zwei Wanderfeldern 0.4, OB, O'c . . ., der Polteilungen rA, zB, zo . . . und Absolutfrequenzen f A, f B, f c . . ., die gemeinsam Strombahnen auf jedem zu bewegenden Körper beeinflussen und in diesen Wechselströme induzieren, deren Frequenzen wenigstens gruppenweise gleiche Absolutbeträge aufweisen, eine von a11 diesen Feldern gemeinsam ausgeübte, synchronisierende Wirkung erzielbar ist. Die synchronisierende Kraft PS ist dann aus Teilkräften PS', PS", PS-. . . zusammengesetzt, von denen jede über ihrer doppelten Synchronisierungs-Polteilung 2 -cs bzw. 2 zs', 2 is " . . . sinusförmig verläuft, wobei jedoch diese Polteilungen im allgemeinen verschieden groß sind. Die Gesamtkraft PS verläuft dann als trigonometrische Summe nicht sinusförmig mit einer Periode 2 zs, wobei I zs [ das kleinste gemeinsame Vielfache von i -cs j, l ts @ zs"' i . . . ist. Bei mehr als drei Wanderfeldern braucht übrigens die erfindungsgemäße Bedingung der Gemeinsamkeit der sekundären Strombahnen und Betragsgleichheit der betreffenden Schlupffrequenzen nur gruppenweise - zumindest paarweise - erfüllt zu sein. Es ergibt dann jede dieser Feldgruppen einen erfindungsgemäßen Antrieb für sich, der seine ohne Mitwirkung der anderen- Feldgruppen zustande kommende synchronisierende Kraft dem bewegten Körper aufdrückt. Eine Anwendung dieser Verbindung von Einzelantrieben zu einem Mehrfachantrieb (zur Unterdrückung der nicht synchronisierenden Kraft PC) wurde bereits angegeben.
• Beispiele 1. Es werde nach Gleichung (5) gefahren, durch entsprechende Speisung der ruhenden Primärwicklungen seien die Effektivwerte der beiden sekundären EMKe gleich groß gehalten (E,42 = EB2), die Sekundärwicklungen seien so streuungsarm ausgeführt (bzw. ihre Streureaktanz im wesentlichen durch in Serie geschaltete Kondensatoren kompensiert), daß der Blind-Leitwert 2b --.3,-0 geht. Die beiden Polteilungen seien im Verhältnis bemessen, die eine Primärfrequenz gegenüber ihrem Stillstandswert fo>0 gemäß fA = fo -I- ,d f veränderbar, während die andere fB = fo = const bleibe. Dann ergibt sich für d f > 0 zs = 3 TA, nach Gleichung (16) fs = d f > 0, nach Gleichung (18) vK = 6 sA - 4 f >O, nach Gleichung (19) fB 2 = fA2 = fo - A f nach Gleichung (20) sowie nach Gleichungen (28), (29), (30). Der Verlauf der Gesamtkraft P, der sich von Null bis zu einem treibenden Höchstwert TT max erstreckt (keine Bremswirkung), über dem die Lage zum synchronen Bezugsystem kennzeichnenden Winkel E bzw. der zugeordneten Weglänge x ist in Fig. 10 dargestellt, in die auch die Bewegungsrichtungen der beiden Wanderfelder und des angetriebenen Körpers eingezeichnet sind. Die stabilen Antriebsbereiche (in denen die Antriebskraft bei Zurückbleiben des angetriebenen Körpers zunimmt) sind durch Schraffierung gekennzeichnet. Ferner ist in Fig.10 veranschaulicht, wie durch Hinzufügung einer (hier bremsenden) Zusatzkraft P_7 die nichtsynchronisierende Teilkraft PC überkompensiert werden kann (verschobene Nullinie gestrichelt).
• 2. Dieses Beispiel unterscheidet sich von Beispiel 1 nur hinsichtlich der Primärfrequenzen, die nun beide negativ angenommen sind (Wanderfelder bewegen sich im Gegensinn zu Beispiel 1), wobei fA = -. fo GO = const bleibt, während fB = - fo - d f ist. Für. d f > 0 ergibt sich dann as=3zA, fs=df>o, vK=6zAdf>0, fB2 fA2 f0 34f<0 und Die Gesamtkraft P verläuft hier nur bremsend zwischen Null und einem Höchstwert PB max, wie in Fig. 11 dargestellt; beide Wanderfelder bewegen sich im Gegensinn zur Synchrongeschwindigkeit vK. Der stabile Bremsbereich ist durch Schraffierung hervorgehoben. Um auch eine synchronisierende Antriebswirkung zu erzielen, kann eine (treibende) Zusatzkraft PZ aufgedrückt werden, die eine entsprechend verschobene Nullinie (gestrichelt) ergibt. Wird diese Zusatzkraft beispielsweise asynchron mittels einer besonderen zusätzlichen Primärwicklung erzeugt, so ist es möglich, sie nur für den Antrieb des bewegten Körpers wirken zu lassen, sie jedoch bei erwünschter Bremsung abzuschalten oder sogar ihre Richtung umzukehren, um dann das Doppelte von PC (Fig. 11) oder sogar mehr als maximale Bremskraft (Kippkraft) zur Verfügung zu haben. Es kann jedoch auch, unter Vermeidung von Zusatzkräften, für den Antrieb nach Beispiel 1 gefahren und erst bei Bremsung auf Beispiel 2 umgeschaltet werden. Da, wie ein Vergleich beider Beispiele zeigt, jedem vK-Wert in beiden Fällen ein Primärfrequenz-Wertepaar derselben Absolutbeträge (fo und fo +A f) entspricht (-CA, TB und fo unverändert vorausgesetzt), also der Unterschied nur in den Vorzeichen und der Zuordnung zu den beiden Primärwicklungen besteht, genügt es zur Umschaltung, die Stromquellen beider Primärwicklungen zu vertauschen und dabei (zwecks Umkehr der Bewegungsrichtungen der Wanderfelder) die Phasenfolge ihrer Anschlüsse umzukehren. Dabei ist es durch geeignete Schaltung möglich, den Beginn einer Synchronisierungsperiode (s = 0, x=0) im Bremsbetrieb um eine Polteilung zs gegenüber der Lage beim Antrieb zu verschieben (wie es in Fig. 11 in Bezug auf Fig. 10 der Fall ist), so daß die stabilen Arbeitsbereiche relativ zum synchronen Bezugsystem die gleiche Lage behalten und dadurch Unstabilitäten bzw. Pendelungen des bewegten Körpers bei der Umschaltung vermieden werden.
• 3. Werden die beiden Antriebe nach Beispiel 1 und 2 gleichzeitig auf den bewegten Körper zur Einwirkung gebracht, so überlagern sich ihre synchronisierenden Kräfte - gleiche Amplituden und die durch Fig. 10 und 11 dargestellte Relativlage vorausgesetzt - nach Fig. 12, während sich die beiden nichtsynchronisierenden Teilkräfte aufheben. Es entfällt dann sowohl die Aufbringung einer Zusatzkraft Pz (wahlweise können die beiden Antriebe auch mit verschiedenen Amplituden sowie mit Abweichungen von der gezeichneten Relativlage arbeiten) als auch die Umschaltung von Antrieb auf Bremsung. Wie aus den Beispielen 1 und 2 hervorgeht, können die vier Primärwicklungen der beiden Antriebe paarweise vereinigt werden, wobei dann die Wicklungen WA 1 mit den zwei Frequenzen f', i = fo -I- d f und f j1 = fo und die Wicklung WBS mit denn Frequenzpaar f B1= - fo und f R1= - fo-d f erregt wird. Da diese vier Frequenzen dem Betrag nach paarweise gleich sind, genügen zur Speisung der beiden Primärwicklungen auch zwei in passender Weise (z. B. nach Fig. 24) geschaltete Stromquellen. Naturgemäß sind für diese Antriebskombinationen auch nur zwei Sekundärwicklungen am bewegten Körper erforderlich, die, wie noch dargelegt wird, ebenso wie die beiden Primärwicklungen fallweise auch zu je einer einzigen Wicklung vereinigt werden können.
• 4. Ein nach Gleichung (5) arbeitender Antrieb mit Der Verlauf von P sowie die Bewegungsrichtungen der Felder und des Körpers sind in Fig. 13 dargestellt. Es ist bemerkenswert, daß es zum Unterschied von Beispiel 2 auch einen Bereich gibt, in dem die Gesamtkraft P treibend wirkt, obwohl sich beide Wanderfelder gegensinnig zum angetriebenen Körper bewegen. Der Höchstwert (Kippwert) der treibenden Kraft ist kleiner als der der bremsenden, was für manche Anwendungen (z. B. Rundwebmaschine) vorteilhaft ist und eine Zusatzkraft entbehrlich macht. 5. Ein nach Gleichung (8) arbeitender Antrieb mit beliebigen (jedoch von Null verschiedenen) Werten der EMKe EA2 und E$2 sowie gegenüber der Reaktanz vernachlässigbar kleinen Ohmschen Widerständen im Sekundärkreis, also A."--> 0, einem Polteilungsverhältnis und den Primärfrequenzen fA=fo+df>0 und f$ = - fo -h 24 f >0, die die ruhenden Primärwicklungen speisen, weist bei d f > 0 die nachstehenden charakteristischen Größen auf. Die Kraft P verläuft ebenso wie beim Beispiel 3 (Fig.12) symmetrisch zur Nullinie, jedoch wird dieser Verlauf hier bereits durch ein Antriebssystem allein und ohne Zusatzkraft PZ erzielt.
• Sowohl Primär- als auch Sekundärwicklungen können, wie in den Fig. 1 bis 4 veranschaulicht ist, als voneinander auch örtlich getrennte Spulenwicklungen mit eigenen Eisenkörpern ausgeführt werden. Die Sekundärwicklungen (z. B. die getrennten Spulenwicklungen WA 2 bzw. WB 2 auf eigenen Eisenkörpern 8 bzw. 9 des bewegten Körpers 1 in den Fig. 3 und 4) sind dann, bei mehrphasiger Ausführung in richtiger Phasenfolge, zusammenzuschalten, so daß eine gemeinsame Strombahn für den die Synchronisierung bewirkenden Sekundärstrom J2 entsteht. Die einfachste derartige Schaltung, die daher, wie eingangs erwähnt, auch zur Erläuterung der Wirkungsweise herangezogen wurde, ist die Hintereinanderschaltung der einzelnen zugeordneten Wicklungsstränge von WA2 und W$2, wobei der Stromkreis jedes Strangpaares für sich (offenes Mehrphasensystem) oder in verketteter Schaltung (z. B. Sternschaltung nach Fig. 3 und 5) geschlossen sein kann. Wie leicht nachweisbar, können jedoch, ohne Beeinträchtigung der erfindungsgemäßen Wirkungsweise, ebenso die einzelnen Stränge jeder Sekundärwicklung für sich zu einem verketteten Mehrphasensystem vereinigt sein, wobei diese Verkettungsschaltungen der Sekundärwicklungen auch voneinander abweichen (z. B. WA2 in Dreiecksschaltung, WB 2 in Zickzackschaltung) und erst diese beiden verketteten Wicklungssysteme zusammengeschaltet sein können.
• Nachdem bekanntlich ein Kurzschlußkäfig mit m Käfigstäben je Polpaar eine kurzgeschlossene m-phasige Einstabwicklung darstellt, können die beiden Sekundärwicklungen WA 2 und WB 2 auch zu einem am bewegten Körper angeordneten Kurzschlußkäfig 10 nach Fig. 14 vereinigt werden. Die einzelnen Käfigstäbe 11 sind durch die Stirnverbindungen 12A, 12B zu einem in sich geschlossenen Mehrphasensystem vereinigt. Der dem Stator 6 gegenüberliegende, also durch das Feld OA mit der Primärwicklung WA 1 verkettete Teil 11A jedes Käfigstabes bildet einen Leiter und gleichzeitig einen Strang der Sekundärwicklung WA2, während der andere Stabteil 11B den mit 11A in Serie geschalteten Leiter und Strang der Wicklung W82 bildet. Um ein vollständiges und symmetrisches Mehrphasensystem zu erzielen, sind die einzelnen Käfigstäbe 11 zwischen den beiden Statoren 6 und 7 derart abgebogen, daß sich der Käfig 10 gegenüber der Primärwicklung WA, über deren doppelte Polteilung2-rA (oder ein ganzzahliges Vielfaches davon) und gegenüber der Primärwicklung WB 1 über 2z8 (bzw. das gleiche Vielfache wie oben) erstreckt. Die sekundären elektromotorischen Kräfte EA2 und EB2 haben dann für alle Käfigstäbe die gleichen Effektivwerte und die gleichen relativen Phasenlagen, die durch den Winkel E (Fig. 7) angegeben sind. Letzteres ist auch dann noch der Fall, wenn die Käfigausführung nach Fig. 14 durch die nach Fig. 15 (Käfig mit konvergenten Stäben) ersetzt wird. Bloß die Effektivwerte von EA2 und EB2 ändern sich dann von Stab zu Stab ein wenig (mit dem Stabschrägungsfaktor), doch ist dies praktisch bedeutungslos.
• Wenn die Primärwicklungs-Polteilungen TA und aB nicht allzusehr voneinander abweichen, kann der die beiden Sekundärwicklungen WA 2 und WB 2 bildende Käfig 10 auch nach Fig. 16 mit parallelen Stäben, also mit gleichbleibender Breite, ausgeführt sein. Diese Breite wird zweckmäßig über einen zwischen 2 TA und 2 TB liegenden Mittelwert 2 -cm erstreckt. Hier sind zwar die Effektivwerte von EA2 bzw. EB2 wieder für alle Stäbe gleich groß, jedoch ändert sich die relative Phasenlage dieser elektromotorischen Kräfte von Stab zu Stab, d. h. der Vektor EB2 durchläuft, wie in Fig. 17 dargestellt, einen (schraffierten) Relativlagen-Bereich mit dem Öffnungswinkel ß, wobei die Grenzlagen des Vektors von den beiden äußersten Käfigstäben bestimmt sind. Für die jeweilige Größe und Richtung der auf den bewegten Körper ausgeübten Gesamtkraft P ist die in Fig. 17 eingezeichnete Mittellage des Vektors EB2 maßgebend. Die äußeren Stäbe sind am Zustandekommen dieser Kraft P etwas weniger beteiligt als die inneren. Wenn die Käfigstäbe, wie in Fig. 18 dargestellt, geschrägt werden (was naturgemäß auch bei Käfigen nach Fig. 14 und 15, in letzterem Fall durch eine der konvergenten Stabanordnung überlagerte zusätzliche einsinnige Schrägung, möglich ist), können damit einerseits die unerwünschten Wirkungen von Nutenoberwellen in an sich bekannter Weise vermindert oder aufgehoben werden (dies kann auch durch Nutschrägung der Statorwicklungen erzielt werden), andererseits ergibt sich dadurch auch eine bahnnormale Kraft PN=P - tg y, deren Ausbildung im Bedarfsfalle durch geeignete Wahl des Schrägwinkels y so beeinflußt werden kann, daß sie sich den anderen bahnnormalen Kräften, insbesondere dem Gewicht oder der Fliehkraft des bewegten Körpers, in vorteilhafter Weise überlagert. Es kann z. B., wie in Fig. 18 dargestellt, der Winkel y so bemessen werden, daß im normalen Betrieb, d. h. wenn die Tangentialkraft P die gleiche Richtung wie die Geschwindigkeit vK des Körpers 1 aufweist, PN dem Gewicht G dieses Körpers in einem wählbaren Ausmaße entgegenwirkt, wodurch eine Entlastung und Schonung des entsprechenden Teiles der mechanischen Führung von 1 und damit auch eine Verminderung des reibungsbedingten Bewegungswiderstandes erzielt wird. Beim Bremsen wechselt wegen der Umkehrung von P auch PN seine Richtung und addiert sich nunmehr zum Gewicht G, so daß die Bremswirkung von P durch. die der Kraftsumme (PN+G) entsprechende Bahnreibung wirksam unterstützt wird. Gleiche Wirkungen sind auch durch entsprechend geschrägte sekundäre Spulenwicklungen erzielbar. Bei erfindungsgemäßen Antrieben mit mehr als zwei Primärwicklungen, die auf gemeinsame sekundäre Strombahnen wirken, können diese, etwa in sinngemäßer Erweiterung der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 14, 15, 16 und 18, ebenfalls durch einen Kurzschlußkäfig gebildet werden.
• Mit Rücksicht auf Raumbedarf, Gewicht und Baukosten eines erfindungsgemäßen Antriebs ist es oft zweckmäßig, die Primärwicklungen, zumindest teilweise, zu überlagern, d. h. magnetisch hintereinander zu schalten, z. B. durch Anordnung auf einem gemeinsamen Eisenkörper, so daß auch die von ihnen hervorgerufenen Wanderfelder entsprechend überlagert sind. Dabei ist es vielfach erforderlich, jedenfalls aber vorteilhaft, eine gegenseitige Induktion der mit verschiedenen Frequenzen gespeisten Primärwicklungen zu verhindern bzw. unwirksam zu machen, um das Eindringen frequenzfremder Spannungen in die primären Stromkreise zu vermeiden. Die gegenseitige Induktion der Primärwicklungen kann durch an sich bekannte Maßnahmen, wie passende Wahl des Polteilungsverhältnisses, Spulensehnung, Strangverschachtelung, geeignete Strangzahlen, Zonenbreiten und Verkettungsschaltungen, zum Verschwinden gebracht oder wenigstens stark verringert werden. Diese Maßnahmen können durch Anordnung eines sogenannten Entkopplungstransformators ersetzt oder ergänzt werden, wofür Fig. 19 für den Fall zweier überlagerter und sich dabei gegenseitig induzierender Primärwicklungen WA 1 und WB 1 ein Beispiel zeigt. Der Entkopplungstransformator 13 besitzt zwei Wicklungssysteme WEA 1 und WEB 1, die mit den zugeordneten Primärwicklungen derart in Serie geschaltet sind, daß sich erstere gegensinnig induzieren wie letztere (infolge gegensiniger relativer Phasenlage der Wicklungsströme), womit die gegenseitige Induktion des Gesamtsystems WA, WEA 1 und WB 1, WEB, zum Verschwinden gebracht werden kann.
• Um den für eine solche Entkopplung erforderlichen Aufwand auch für den Antrieb selbst nutzbar zu machen, können die Wicklungen des Entkopplungstransformators 13 (Fig. 19) auch durch die einander überlagerten Primärwicklungen zumindest eines zweiten erfindungsgemäßen Antriebssystems ersetzt werden, die mit den zu entkoppelnden Wicklungen WA, und WB, in Serie geschaltet, jedoch von ihnen örtlich getrennt in einer derart geänderten Relativlage an-. geordnet sind, daß sie sich im Gegensinn von WA 1, WB, induzieren. Die vorstehend erläuterte Entkopplung der frequenzfremden Primärstromkreise durch primäre Hintereinanderschaltung mindestens zweier Antriebssysteme kann auch durch die vereinfachte und raumsparende Ausbildung der Primärwicklungen nach Fig.20 erzielt werden. Hier sind die in Serie zu schaltenden Primärwicklungen beider Systeme aus denselben Wicklungselementen (Spulen) gebildet - die Serienschaltung erfolgt also bereits in jedem einzelnen Spulenleiter -, von denen sich jedes über die primären Eisenkörper 14 und 15 beider Systeme erstreckt. Im Raum zwischen diesen beiden Eisenkörpern sind die Spulen derart abgebogen (geschert), daß die Relativlage der am Eisenkörper 15 überlagerten Wicklungen WA 1,2 und WB 1.2 von der Relativlage der am Eisenkörper 14 überlagerten Wicklungen WA1.1 und WB1" in dem zur Entkopplung erforderlichen Maße abweicht. Da es für die Änderung der Relativlage nur auf die Summe der beiden Scherungsstrecken sA und SB (Fig. 20) ankommt, genügt es grundsätzlich, nur eine Spulengruppe zu scheren, jedoch ist es zweckmäßig, dies bei beiden zu tun, um den Abstand zwischen den beiden Eisenkörpern 14 und 15 tunlichst klein zu halten bzw. durch zusätzliche gleichsinnige Scherung beider Spulengruppen eine erwünschte Relativlage der den beiden Antriebssystemen zugeordneten Strombahnen am bewegten Körper zu erzielen. Die vorstehend dargelegten Entkopplungsmaßnahmen können sinngemäß erweitert auch auf erfindungsgemäße Antriebe mit mehr als zwei auf geineinsame sekundäre Strombahnen wirkenden Primärwicklungen angewendet werden. Die Überlagerungen der Primärwicklungen WA, und WB, und damit der Wanderfelder bedingt auch zumindest eine Überlagerung der zugehörigen Sekundärwicklungen (WA2, WB,) am bewegten Körper. Es ist jedoch vielfach zweckmäßig, diese Wicklungen nicht bloß - erfindungsgemäß zusammengeschaltet - zu überlagern (z. B. in den gleichen Nuten eines sekundären Eisenkörpers anzuordnen), sondern sie überhaupt zu einer von den überlagerten Wanderfeldern gleichzeitig induzierten gemeinsamen Sekundärwicklung W2 zu vereinigen, die entweder kurzgeschlossen oder auf äußere Impedanzen Z2 (analog Fig. 5) geschaltet ist. Eine solche kurzgeschlossene vereinigte Wicklung W2 kann auch durch einen Kurzschlußkäfig, z. B. nach Fig. 16 oder 18 (die getrennten Eisenkörper 6, 7 sind dann durch einen die überlagerten Primärwicklungen gemeinsam aufnehmenden Eisenkörper ersetzt zu denken) gebildet sein. Da hier durch die Überlagerung der induzierten Wanderfelder eine zumindest teilweise Gemeinsamkeit der sekundären Strombahnen auch dann gegeben ist, wenn der Verlauf dieser Strombahnen nicht durch Gestalt und Lage der einzelnen Käfigstäbe erzwungen wird, so genügt grundsätzlich bereits die Anordnung eines nicht in Käfigstäbe und Stirnverbindungen unterteilten, also - wie bei Wanderfeldantrieben an sich bekannt -geometrischungegliederten leitfähigen Körpers (»Wirbelstrombleches«) zur Erzielung der erfindungsgemäßen Antriebswirkung.
• Durch Ausbildung nach Art der ebenfalls an sich bekannten polumschaltbaren Wicklungen kann mit einer mehrfach gespeisten Primärwicklung die Wirkung mehrerer überlagerter, mit verschiedenen Frequenzen fA1, fB2 gespeister und verschiedene Polteilungen TA, TB ... aufweisender Primärwicklungen WA1, WB I . . . erzielt werden. Die Fig. 21, 22, 23 erläutern ein Beispiel der Vereinigung zweier Primärwicklungen mit dem Polteilungsverhältnis- Eine nach Art der sogenannten Dahlanderwicklungen ausgebildete Primärwicklung würde, in der Dreieckschaltung nach Fig. 21 an die Klemmen RA, SA, TA einer dreiphasigen Stromquelle mit der verketteten Spannung UA1 und der Frequenz fAl gelegt, ein Wanderfeld dieser Frequenz und der Polteilung rA hervorrufen. Die gleiche Wicklung, in Doppelsternschaltung nach Fig.22 an die Klemmen RB, SB, TB einer anderen dreiphasigen Stromquelle mit der Strangspannung UB I und der Frequenz fBl gelegt, ergäbe ein dieser Frequenz entsprechendes Wanderfeld der Polteilung 'VB = 2 rA. Bekanntlich ergeben sich bei einer solchen Wicklung diese verschiedenen Polteilungen dadurch, daß in einem Falle (Polteilung TA, Fig. 21) die beiden besonders ausgebildeten und angeordneten Spulengruppen jedes Wicklungsstranges (z. B. W1 Q und W,0 des Stranges I) gleichsinnig (Strom JA 1), im anderen Falle (Polteilung zB; Fig. 22) jedoch gegensinnig (Strom -) stromdurchflossen sind. Durch Mehrfachspeisung einer solchen Wicklung kann eine Superposition dieser beiden Fälle und damit eine Vereinigung der Einzelwirkungen nach den Fig. 21 und 22 erzielt werden. Diese Mehrfachspeisung kann z. B. dadurch ohne gegenseitige Beeinflussung der verschiedenfrequenten Stromquellen verwirklicht werden, daß die drei Stränge 1, II, III der Dahlanderwicklung nicht gemäß Fig.21, 22 miteinander verkettet, sondern getrennt und unabhängig voneinander, also von offenen Dreiphasensystemen, gespeist werden. Wie aus den Fig.21 und 22 hervorgeht, ist dann jeder der drei Wicklungsstränge (z. B. Strang I) für sich allein derart zu speisen, daß an die beiden äußeren Klemmen (K,_ KI ß) die Spannung UA1 der Frequenz fA1 und gleichzeitig an seine Mittelklemme (KI) und einen künstlichen Nullpunkt 0 die Spannung UB 1 der Frequenz fBl zu legen ist, wobei selbstverständlich die Spannungspaare UA1, UB1 von Strang zu Strang um 120° e1. phasenverschoben sein sollen. Fig. 23 zeigt eine Schaltung einer solchen Mehrphasenspeisung für einen Strang (W"I) der vereinigten Primärwicklung.
• Die Spannung UA 1 der Frequenz fA 1 wird beispielsweise von einem Frequenzumformer 16 (Ausführungsbeispiel für einen solchen siehe Fig. 24) geliefert, dessen (nur einsträngig gezeichnete) Primärwicklung 17 an den Netzklemmen liegt (Netzspannung UN, Netzfrequenz fN) und dessen den Wicklungsstrang W1.1 über die Klemmen KI und KI speisender Sekundärwicklungsstrang aus den beiden Hälften 18, 19 besteht von denen jede die Teilspannung liefert. Der zur Klemme 01 herausgeführte Verbindungspunkt dieser beiden Wicklungshälften stellt daher hinsichtlich des Systems UA1, fAl einen Nullpunkt dar, der gegenüber der Mittelklemme KI, die ebenfalls einen Halbierungspunkt für die Spannung UA1 bildet, keine Spannung der Frequenz fAl aufweist. Zwischen die Klemmen 01 und KI ist nun der die Spannung UB 1 der Frequenz fBl liefernde Strang 22 des Frequenzumformers 20 geschaltet, dessen (nur einsträngig gezeichnete) Primärwicklung 21 beispielsweise am gleichen Netz wie die des Frequenzumformers 16 liegt. Der von der Wicklung 22 gelieferte Strom JB 1 verzweigt sich in K1 in zwei Hälften, die (ebenso wie in Fig. 22) die beiden Spulengruppen W1 « und WI ß gegensinnig durchfließen und über die Wicklungshälften 18, 19 zur Wicklung 22 zurückkehren. Diese beiden Wicklungshälften sind nun zweckmäßig derart angeordnet (z. B. übereinandergewickelt), daß sich die magnetischen Wirkungen der sie ebenfalls gegensinnig durchfließenden Stromhälften aufheben, womit die Stromquelle 16 von den ihr frequenzfremden Strömen JB1 unbeeinflußt bleibt. Der von 18, 19 gelieferte Strom JA 1 durchfließt die beiden Spulengruppen WI und WI gleichsinnig (ebenso wie in Fig.21) und die Wicklung22 überhaupt nicht, so daß auch die Stromquelle 20 von frequenzfremden Einflüssen frei bleibt. Die übrigen Stränge (W1,li, W1.111) der vereinigten Primärwicklung sind in gleicher Weise von den entsprechenden - nicht eingezeichneten - Sekundärwicklungssträngen der Frequenzumformer 16 und 20 gespeist. Die Primärwicklungsstränge jedes dieser Umformer können naturgemäß in beliebiger Verkettung zusammengeschaltet sein. Wenn die Steuerung der Synchrongeschwindigkeit VK durch Veränderung von nur einer der beiden Frequenzen fA1, fBI durchgeführt, also die andere Frequenz konstant (s. Beispiele 1 und 2) und im besonderen gleich der Netzfrequenz fN gehalten werden kann, so kann an Stelle des zugeordneten Frequenzumformers in Fig. 23 ein ruhender Transformator analoger Schaltung treten. Ebenso können die Frequenzumformer auch durch Generatoren ersetzt werden. Frequenzfremde, relativ zueinander ruhende, überlagerte Primärwicklungen gleicher Polteilung können ohne weiteres zu einer gemeinsamen Wicklung vereinigt werden, die dann mit zwei bzw. mehreren Frequenzen zu speisen ist. Eine einfache Möglichkeit mehrfrequenter Speisung ergibt sich dann durch phasenrichtige Hintereinanderschaltung der betreffenden, die Einzelfrequenzen liefernden Stromquellen. Einzelfrequenzen können aber auch in einem Synchrongenerator erzeugt werden, der wenigstens zusätzlich mit Wechselstrom zumindest einer Frequenz erregt ist. Es ist fallweise möglich, ebenso wie beim Schaltungsbeispiel nach Fig.23 eine störende Beeinflussung von hintereinandergeschalteten Stromquellen seitens der sie durchfließenden frequenzfremden Ströme ohne zusätzliche Entkopplungsmaßnahmen zu vermeiden, wie das Schaltungsbeispiel nach Fig. 24 zeigt. Diese stellt eine Schaltung für den aus der Überlagerung zweier erfindungsgemäßer Einzelantriebe entstandenen Doppelantrieb nach Beispiel 3 dar. Wie aus der Erläuterung dieses Beispiels hervorgeht, bildet jeder der beiden Primärwicklungen WA" WB, bereits die oben dargelegte Vereinigung zweier Wicklungen und ist mit zwei Frequenzen zu speisen, und zwar - unter der Voraussetzung, daß der Stillstandsbetrag fo der Primärfrequenzen gleich dem gegebenen Netzfrequenzbetrag fN gesetzt wird - die Wicklung WA, mit den Frequenzen fN und (fN -I- 4 f) und die Wicklung WB 1 mit den Frequenzen - f N und - (f N + d f). Die veränderliche Frequenz wird von einem Frequenzumformer 16 geliefert, der z. B. nach Art einer Asynchronmaschine ausgeführt ist, wobei jedoch hier - zwecks Ersparnis von Schleifringen - die verkettet geschaltete Primärwicklung (in Fig.24 nicht eingezeichnet; in Fig.23 Pos. 17) im Läufer 23 untergebracht und über die Schleifringe 24 an das Netz angeschlossen ist, während die Sekundärwicklungen 18, 19 im Ständer angeordnet sind. Der Läufer 23 wird mit einer Drehzahl nK - im Umlaufsinne des Drehfeldes relativ zu 23 positiv gezählt - angetrieben. In der Sekundärwicklung von 16 wird damit eine Frequenz (fN +,4 f) induziert, deren Abweichung ,4 f vom Stillstandswert fN nach Größe und Vorzeichen der Drehzahl nK verhältnisgleich ist. Da nun die Synchrongeschwindigkeit vK, wie in den Beispielen 1 und 2 angegeben, sich verhältnisgleich mit 4 f ändert, ist vK nach Größe und Richtung der jeweiligen Frequenzumformerdrehzahl n& proportional. Jeder Strang der unverketteten Sekundärwicklung von 16 besteht wieder aus den Wicklungshälften 18 und 19, deren Verbindungspunkte phasenrichtig an das Netz angeschlossen sind. Damit liefern die Wicklungshälften 18 Ströme JA' 1 der Sekundärfrequenz (fN+df) und das Netz Ströme J;;1 der Frequenz fN an die Primärwicklung WA 1. Die Primärwicklung WB 1 ist gegenüber WA 1 mit Vertauschung zweier Stränge angeschlossen, was eine gegensinnige Bewegungsrichtung ihrer Wanderfelder ergibt und formal durch negative Vorzeichen der zugehörigen Frequenzen zum Ausdruck kommt. WB 1 erhält demnach von den Wicklungshälften 19 Ströme J"1 der Frequenz - (fN+d f) und vom Netz Ströme J;@1 der Frequenz - fN. Aus der Tatsache, daß (s. Fig. 24) in bezug auf die Wicklungen WA 1 und WB 1 die Frequenzumformerströme J'.,1 und J'1 gegensinnig, die _H, hingegen gleichsinnig flie-Netzströme JA", und J' ßen, folgt, wie aus den Gleichungen (17) und (30) abgeleitet werden kann, daß die Synchronisierungsperioden der beiden Einzelantriebe die Relativlage nach Fig. 10 und Fig. 11 aufweisen, so daß ihre überlagerung den angestrebten Kraftverlauf nach Fig. 12 ergibt. Durch passende Auslegung der Wicklungen WA 1, WB 1 und der zugehörigen, erfindungsgemäß zusammengeschalteten Sekundärwicklungen WA 2; WB 2 am bewegten Körper ist es möglich, die Ströme J',1 und J"1 in bezug auf die Sekundärwicklungen 18, 19 zumindest näherungsweise gleich groß und gleichphasig und ebenso die Ströme J'"1 und J;@1 in bezug auf das Netz wenigstens annähernd in gleicher Größe und Phasenlage zu halten. Dann fließen, wie aus Fig.24 ersichtlich, keine oder keine nennenswerten frequenzfremden Ströme durch das Netz, während sich die gegensinnig durch die Wicklungshälften 18, 19 fließenden Netzströme hinsichtlich ihrer Wirkung auf den Frequenzumformer 16 praktisch aufheben. Die Wicklungen WA 1 und WB 1 können auch überlagert angeordnet bzw. zu einer einzigen Wicklung W1 vereinigt werden. Diese ist dann, analog dem in den Fig. 21, 22 und 23 dargestellten Beispiel, nach Art einer der an sich bekannten, im Verhältnis 7B: zA - 3 : 2 polumschaltbaren Wicklungen auszubilden und vierfach zu speisen.
• Die Ausbildung der Sekundärwicklungen am bewegten Körper erfolgt bei vereinigten Primärwicklungen nach den gleichen Gesichtspunkten wie bei überlagerten.
• Für jene Primärwicklungsstromkreise, deren Frequenz nicht zwecks Steuerung der Synchrongeschwindigkeit vK veränderbar vorgesehen ist, sind beliebige Stromquellen passender Leistung und Frequenz geeignet, also sowohl ein vorhandenes Netz (z. B. nach Fig. 24), fallweise über Transformatoren angeschlossen, als auch eigens aufgestellte Generatoren oder Umformer. Im allgemeinen sind zur Erzielung der für den erfindungsgemäßen Antrieb erforderlichen Wanderfelder mehrphasige Stromquellen zweckmäßig, doch genügen fallweise einphasige Stromquellen und Phasenspaltung in den Wicklungen des erfindungsgemäßen Antriebes selbst, z. B. in der bekannten, bei Einphasenasynchronmotoren angewendeten Art. Zur Speisung jener Primärwicklungen bzw. Primärwicklungsanschlüsse, deren Frequenz zur Steuerung der Synchrongeschwindigkeit vK veränderbar sein soll, kommen entweder Frequenzumformer oder eigene Generatoren in Betracht. Als Frequenzumformer können sowohl Asynchronmaschinen als auch Stromwendermaschinen herangezogen werden. Die erstgenannten Maschinen sind hinsichtlich Einfachheit und Betriebssicherheit überlegen und geben eine praktisch frequenzproportionale Spannung ab, womit eine weitgehende Frequenzunabhängigkeit der Größe der von den angeschlossenen Primärwicklungen hervorgerufenen Wanderfelder erzielbar ist. Diese Umformer ermöglichen es jedoch nicht, wie es fallweise erwünscht sein kann (s. Spalte 8), Primärwicklungen auch mit der Frequenz Null zu speisen. Hierfür sind Stromwendermaschinen geeignet, die außerdem in an sich bekannter Weise so ausgebildet sein können, daß ihre abgegebene Spannung frequenzunabhängig bleibt oder auch - z. B. durch stufenlose Veränderbarkeit mit Hilfe von Doppelbürstensätzen - mittelbar in gewünschter Weise frequenzabhängig gemacht wird. Ein weiterer Vorteil solcher Maschinen ist es, daß mit ihnen die Frequenzumformung elektrischer Wirkleistung ohne Aufnahme bzw. Abgabe mechanischer Leistung (die bei Asynchronumformern grundsätzlich erfolgt), möglich ist, was leistungslose Steuerung von vK ergibt. Bei Verwendung von Frequenzumformern zur Steuerung von vK ist es zweckmäßig, sowohl diese Umformer als auch die mit nicht veränderbarer Frequenz zu beaufschlagenden Primärwicklungen des Antriebes von einer gemeinsamen Stromquelle, z. B. einem Netz oder Generator, zu speisen, wie es in den Fig. 23 bis 28 dargestellt ist. Es läßt sich dann nämlich immer erreichen, daß die Synchrongeschwindigkeit nur von der bzw. den jeweiligen Frequenzumformerdrehzahlen (z. B. ng in, Fig. 24) abhängt und von einer unerwünschten Beeinflussung durch fallweise auftretende Schwankungen der Netzfrequenz bzw. Generatorfrequenz fN= fo [s. Gleichungen (31) bis (35) und Beispiele 1 bis 5] frei bleibt. Werden diese Frequenzumformer durch drehzahlveränderbare Synchrongeneratoren ersetzt, so kann der Antrieb dieser Generatoren über Summierungsgetriebe (Umlaufgetriebe) erfolgen. In diesem Falle ist die jeweilige Drehzahl eines Generators aus einer Grunddrehzahl und einer dieser überlagerten, zur Steuerung der Synchrongeschwindigkeit vK veränderbaren zusätzlichen Drehzahl zusammengesetzt. Werden die Grunddrehzahlen der Generatoren zur Frequenz fN eines den Antrieb mitspeisenden Netzes synchron bzw. - wenn kein Netzanschluß vorhanden ist - durch beliebigen gemeinsamen Antrieb untereinander in passendem, starrem Verhältnis gehalten, so kann damit jeder Einfluß von Netzfrequenzschwankungen bzw. Geschwindigkeitsänderungen des die Grunddrehzahlen liefernden gemeinsamen Antriebes auf die Synchrongeschwindigkeit vK vermieden werden.
• Werden die Primärwicklungen des erfindungsgemäßen Antriebes oder zumindest eine derselben beweglich ausgeführt, so können die Frequenzen, mit denen diese Wicklungen beaufschlagt werden, wie bereits dargelegt, untereinander gleich und unveränderbar sein. Erfolgt die Speisung von einer gemeinsamen Stromquelle, so ist damit auch hier eine Unabhängigkeit der jeweiligen Synchrongeschwindigkeit vK von Frequenzschwankungen dieser Stromquelle erzielbar. Am einfachsten werden beim erfindungsgemäßen Antrieb jene Drehzahlen bzw. Geschwindigkeiten (Frequenzumformerdrehzahlen, zusätzliche Generatordrehzahlen, Primärwicklungsgeschwindigkeiten), durch deren Veränderbarkeit die von ihnen linear abhängige Synchrongeschwindigkeit gesteuert werden soll, durch unmittelbare Kupplung bzw. über Getriebe mit starrer Übersetzung von jenen Teilen der Anlage abgeleitet, deren Bewegung eben das synchrone Bezugssystem des Antriebes ergibt. Beispielsweise ist bei Rundwebmaschinen die Umlaufgeschwindigkeit der Fachbildung, mit der die bewegten Körper (Schützen) synchron bleiben müssen, durch die jeweilige Drehzahl der sogenannten Hauptwelle der Maschine gegeben, so daß hier durch schlupffrei und übersetzungsstarr erfolgende Ableitung der obgenannten, vK bestimmenden Geschwindigkeiten, z. B. Frequenzumformerdrehzahlen, von dieser Hauptwelle der Synchronismus der Schützen in allen Betriebszuständen erzielt ist. Erfolgt die Steuerung der Schützengeschwindigkeit durch Bewegung einer Primärwicklung, z. B. der Wicklung WA1, so kann durch ein entsprechend hohes Übersetzungsverhältnis (s. Spalten 9 und 10) die Umdrehungsgeschwindigkeit VwA dieser Wicklung auf so geringe Werte beschränkt werden, daß die Massenwirkung der bewegten Teile (der Wicklung und ihres Eisenkörpers) - anders als im Falle der bekannten Kupplungsantriebe - belanglos bleibt.
• Die unmittelbar, d. h. ohne Zusatzeinrichtungen erfolgende Entnahme der für einen erfindungsgemäßen Antrieb erforderlichen elektrischen Energie aus einem vorhandenen Netz ergibt zwar einen einfachen Aufbau der Anlage, weist jedoch zwei Nachteile auf: Einerseits sind Primärwicklungen und Umformer den jeweils gegebenen Werten von Spannung und Frequenz des Netzes anzupassen, wodurch die Anlagen verteuert werden; andererseits erfolgt dann bei einer durch Netzausfall bedingten Stillsetzung der Auslauf bzw. die Bremsung der bewegten Körper nicht synchron, was vielfach, insbesondere bei Rundwebmaschinen, unzulässig ist. Der letztgenannte Nachteil kann durch parallel zur Anlage am Netz liegende Einrichtungen, die bei Netzausfall selbsttätig als Ersatzstromquellen wirken, vermieden werden. Eine solche Ersatzstromquelle kann z. B. durch eine dauernd parallel geschaltete, mit ausreichenden Schwungmassen versehene Synchronmaschine gebildet sein, die im Normalbetrieb leer läuft bzw. als Blindstromerzeuger arbeitet, jedoch bei Abschaltung des Netzes als Generator an dessen Stelle tritt, der dann den erfindungsgemäßen Antrieb aus seiner aufgespeicherten kinetischen Energie speist und dadurch den Synchronismus der bewegten Körper bis zu ihrer Stillsetzung aufrechterhält. An Stelle einer solchen Synchronmaschine kann auch, wie in Fig. 24 dargestellt, ein Kondensator treten. Der Kondensator 26 dient im Normalbetrieb zur Blindleistungskompensation des erfindungsgemäßen Antriebes und ist daher mit der Eingangsreaktanz desselben auf Resonanz bei Netzfrequenz abgestimmt. Wird das gestörte Netz, z. B. durch den Schalter 25, abgetrennt, so bildet dieser Kondensator mit der genannten Eingangsreaktanz einen Schwingungskreis, der nunmehr mit angenäherter Netzfrequenz ausschwingt, wobei der Wirkleistungsbedarf des synchronen Antriebes bis zu dessen Stillsetzung aus dem Energiegehalt dieses Schwingungskreises entnommen wird. Ein für kurze Bremszeit der bewegten Körper ausreichender Energiegehalt des Schwingungskreises ist durch entsprechende Größe der Kapazität des Kondensators 26 und des - fallweise, etwa durch parallelgeschaltete Drosselspulen, erhöhten - Eingangsblindleitwertes der Antriebsanlage erreichbar. Am zweckmäßigsten ist es jedoch, auf einen direkten Netzanschluß des erfindungsgemäßen Antriebes überhaupt zu verzichten und diesen von einem eigenen Generator zu speisen, der mit ausreichenden Schwungmassen versehen und über eine Freilaufkupplung von einem Motor beliebiger Art angetrieben ist. Bei einer Störung des Generatorantriebes ist hier wieder die Weiterspeisung des synchronen Antriebes bis zum Stillstand der bewegten Körper aus der kinetischen Energie der Schwungmassen gewährleistet. Außerdem sind dann alle Teile der Anlage mit Ausnahme des Generatorantriebes von der Existenz bzw. der Art eines Netzanschlusses unabhängig, was bei serienmäßig zu fertigenden Antrieben für einen bestimmten Zweck (z. B. für Rundwebmaschinen) eine einheitliche Ausbildung derselben gestattet.
• Der Generator kann fallweise durch einen Umformer (z. B. einen von einem Gleichstromnetz gespeisten Einankerumformer) und die Freilaufkupplung durch eine äquivalente elektrische Einrichtung, die im Störungsfalle ein Rückarbeiten auf das den Umformer speisende Netz verhindert (z. B. Sperrzellen auf der Gleichstromseite des Einankerumformers), ersetzt werden.
• An Stelle des einen Generators können auch, wie schon früher dargelegt, unter teilweisem oder völligem Fortfall der Frequenzumformer zwei oder mehrere Generatoren treten, denen die zur Steuerung der Synchrongeschwindigkeit vK dienenden zusätzlichen Drehzahlen über Umlaufgetriebe aufgedrückt werden, während die Grunddrehzahlen zweckmäßig von einer gemeinsamen Schwungmasse abgenommen werden, die im Normalbetrieb über eine Freilaufkupplung von einem Motor beliebiger Art angetrieben wird.
• Da normalerweise nur ein Teil der gesamten Bahn und damit jeweils nur ein Teil der primären Wicklungselemente von den Sekundärwicklungen der bewegten Körper überdeckt, also der übrige Teil dieser Wicklungselemente unverkettet ist, weisen die Primärwicklungen eine hohe Streuung auf. Dies bedingt einerseits einen entsprechenden Blindleistungsbedarf dieser Wicklungen, andererseits ergibt der hohe Streuspannungsabfall entsprechend niedrige Maximalwerte (Kippwerte) der synchronisierenden Kraft sowie eine meist unerwünschte Belastungsabhängigkeit der Nutzfeldstärke und damit der auf die bewegten Körper ausgeübten bahnnormalen magnetischen Zugkräfte. Fig. 25 zeigt ein Beispiel für eine Schaltung zur Kompensation der Primärwicklungs-Streuinduktivitäten einschließlich ihrer unerwünschten Wirkungen. Der Übersichtlichkeit halber ist hier, ebenso wie in den Fig. 26 bis 28, von jeder Wicklung nur ein Strang dargestellt. Jedem Strang der Primärwicklung WA 1, die von einem Netz oder einer anderen Stromquelle der Spannung L'N und der nicht veränderbaren Frequenz fN gespeist wird, ist ein Kondensator 27 vorgeschaltet, der so bemessen ist, daß sein kapazitiver Spannungsabfall den Streuspannungsabfall der Wicklung WA, aufhebt. Da die Netzfrequenz fN praktisch konstant ist, bleibt diese Kompensation in allen Betriebszuständen erhalten. Die Primärwicklung WB, wird von der Sekundärwicklung 22 des asynchronen Frequenzumformers 20 mit der veränderbaren Frequenz fBl gespeist. Würde der Wicklung WB, ebenfalls ein Kondensator vorgeschaltet, so ergäbe dies nur für einen bestimmten Wert der Frequenz fB, Kompensation der Streuinduktivität. Um diesen Mangel zu vermeiden, wird die Kompensation in den praktisch frequenzkonstanten Primärkreis des Frequenzumformers 20 verlegt. Parallel zur Primärwicklung 21 dieses Umformers ist ein Kondensator 28 angeschlossen, der mit der Induktivität dieser Wicklung bei der Frequenz fN Resonanz ergibt, d. h. einen Sperrkreis bildet. Dadurch wird im Leerlauf des Umformers 20 von diesem zusammen mit dem Kondensator 28 (unter Vernachlässigung der elektrisch gedeckten Leerlaufverluste) überhaupt kein Netzstrom aufgenommen, während bei Belastung der, primäre Netzstrom JBN proportional und, auf den Umformer bezogen, gegenphasig zum sekundären Strom TB 1 ist. Der von letzterem in den Wicklungen 22 und WB 1 verursachte Streuspannungsabfall ist verhältnisgleich dem Produkt (JB1 - fBb). Auf die Primärseite reduziert, entspricht dies, da es sich um eine Asynchronmaschine handelt, einem dem Produkt (JBN - fN) proportionalen Spannungsabfall, der durch einen von JM durchflossenen Kondensator 29 zusammen mit den priinären Streuspannungsabfällen wegen fN = const in allen Betriebszuständen praktisch kompensiert wird. Bei dieser Schaltung wird also die in der Wicklung 22 induzierte E'\IK durch die Wirkung des Kondensators 29 gegenüber ihrem Leerlaufwert um den jeweiligen sekundären Streuspannungsabfall erhöht, d. h. die Wicklung WB, verhält sich hinsichtlich Stromaufnahme und Größe der von ihr hervorgerufenen Nutzwanderfelder so, als wäre sie und der Frequenzumformer 20 streuungsfrei und letzterer primär unmittelbar an das Netz angeschlossen. Damit bleiben die Nutzwanderfelder der Wicklung WB, frequenz- und belastungsunabhängig. Soll die Wicklung WA 1 nicht, wie in Fig. 25 dargestellt, vom Netz, sondern ebenfalls von einem Frequenzumformer gespeist werden, so kann für sie die gleiche Schaltung wie für die Wicklung WB, angewendet werden. Selbstverständlich ist mit dieser Schaltung auch Teil- oder Überkompensation der Streuspannungsabfälle möglich.
• Fig. 26 gibt ein Schaltungsbeispiel für transformatorische Serienschaltung der frequenzfremden Primärwicklungen WA 1 und WB 1. Der die Wicklung WB 1 mit veränderbarer Frequenz speisende asynchrone Frequenzumformer 20 ist ebenso wie in Fig. 25 hinsichtlich seines Leerlaufstromes durch den parallel zur Primärwicklung 21 angeordneten Kondensator 28 kompensiert. Der dem Netz entnommene und die Netzfrequenz fN aufweisende Strom JN ist daher wieder proportional und gegenphasig zu JB1. Da die Primärwicklung WA, mit der Primärseite des Frequenzumformers in Serie geschaltet ist, ist ihr Strom JA, mit dem Netzstrom JN identisch, also ebenfalls an JB 1 gebunden. Der Kondensator 30 vereinigt die Funktionen der Kondensatoren 27 und 29 in Fig. 25, d. h., er kompensiert die Streuspannungsabfälle der beiden Primärwicklungen WA 1 und WB 1 und des Frequenzumformers 20 in allen Betriebszuständen im gewünschten Ausmaße.
• In Fig.27 ist eine Schaltung zur transformatorischen Serienschaltung der beiden Primärwicklungen WA, und WB, für jenen Fall erläutert, in dem beide Wicklungen mit veränderbaren Frequenzen zu speisen sind. Die Wicklung WB 1 wird wieder von der Sekundärwicklung 22 ihres asynchronen Frequenzumformers 20 gespeist, dessen Primärwicklung 21 hinsichtlich des Leerlaufblindstromes durch den Parallelkondensator 28 kompensiert ist. Der die Wicklung WA 1 mittels der Sekundärwicklung 33 speisende asynchrone Frequenzumformer 31 erhält parallel zu seiner Primärwicklung 32 den analog wie 28 wirkenden Resonanzkondenstor 34. Die beiden Umformer-Primärstromkreise 21, 28 und 32, 34 sind in Serie über den Kondensator 35 an das Netz gelegt, führen also den gleichen Netzstrom JN. Da dieser Netzstrom gemäß den obigen Ausführungen nach Größe und Phasenlage sowohl an den Wicklungsstrom JA, als auch - unabhängig davon - an den Wicklungsstrom JB 1 gebunden ist, müssen auch diese beiden Wicklungsströme in allen Betriebszuständen zueinander verhältnisgleich und, auf die Primärseite der Umformer bezogen, gleichphasig bleiben, obwohl sie im allgemeinen ungleiche und unabhängig voneinander (durch die Drehzahl des zugeordneten Umformers) veränderbare Frequenzen aufweisen. Der Kondensator 35 kompensiert, unabhängig von den jeweiligen Sekundärfrequenzen, die Streuspannungsabfälle aller Wicklungen. Daß die gegenseitige Abhängigkeit der Ströme JA, und JB 1 tatsächlich einer Hintereinanderschaltung entspricht, wird durch folgenden Extremfall verdeutlicht: Wird z. B. die Wicklung WA, abgeschaltet, also der Strom 1,41 zum Verschwinden gebracht, so bildet die Primärwicklung 32 mit dem Kondensator 34 einen Sperrkreis, der den Strom JN abriegelt und die gesamte Netzspannung UN aufnimmt. Damit wird der Umformer 20 spannungslos, wodurch der Strom JB 1 ebenso verschwindet, als wäre sein eigener Kreis (Wicklung WB 1) ge- öffnet worden.
• Die an Hand der Fig. 26 und 27 durch Beispiele erläuterte transformatorische Serienschaltung zweier, fallweise auch mehrerer frequenzfremder Primärwicklungen des erfindungsgemäßen Antriebes ergibt einerseits eine Ersparnis von Kondensatoren zur Kompensation der Streuspannungsabfälle, andererseits kann damit auch erreicht werden, daß eine gegenseitige induktive Beeinflussung dieser Wicklungen - bei überlagerung oder Vereinigung derselben - ohne besondere Entkopplungsmaßnahmen in bezug auf die Primärseite der Umformer und das Netz praktisch unwirksam bleibt. Schließlich kann durch die erzwungene Proportionalität der Primärwicklungsströme JA" JB 1 usw. auch eine gemeinsame Abhängigkeit dieser Ströme von den Primärwicklungsfrequenzen fAl, fB1 ... erzielt werden, wofür in Fig. 28 ein Beispiel dargestellt ist. Die beiden Frequenzumformer 20 und 31 sind in gleicher Weise geschaltet wie in Fig. 27, jedoch fällt der Kondensator 35 weg, und die beiden Wicklungen WA, und WB, sind mit zusätzlichen frequenzabhängigen Vorwiderständen versehen die beispielsweise für fYA 1 durch den Kondensator 38 und für WB 1 durch den Kondensator 36 und die parallel geschaltete Drossel 37 gebildet sind. Durch passende Größe und Frequenzabhängigkeit dieser Vorwiderstände ist es z. B. unschwer erreichbar, daß die beiden Wicklungsströme JA 1 und JB 1 und damit auch die von ihnen hervorgerufenen Wanderfelder selbsttätig mit der Differenz (fA 1 - fB 1), also auch mit der Geschwindigkeit vK des bewegten Körpers, zunehmen. Es steigen dann mit dieser Geschwindigkeit einerseits die Kippwerte der synchronisierenden Kraft, andererseits auch die von den Wanderfeldern auf den bewegten Körper ausgeübten bahnnormalen magnetischen Zugkräfte. Letzteres kann z. B. bei gekrümmter Bahn vorteilhaft zur Verminderung der ebenfalls mit der Geschwindigkeit zunehmenden Fliehkraftwirkung des bewegten Körpers ausgenützt werden.
• Die auf Eisenteile des bewegten Körpers wirkenden bahnnormalen, magnetischen Zugkräfte können dazu herangezogen werden, die Bahn des Körpers von anderen bahnnormalen Kräften, z. B. dem Gewicht und insbesondere der Fliehkraft des Körpers, zu entlasten. Die letztgenannte Entlastung ist besonders bei Rundwebmaschinen (Fig. 1, 2) sehr wichtig, um die den Schützen 1 umgebenden Kettenfäden 3 nicht abzuscheuern oder aus ihrer ordnungsgemäßen Lage zu verschieben. Naturgemäß dürfen die magnetischen Zugkräfte auch nicht viel stärker als die gegenwirkenden Fliehkräfte sein, da sonst die gleiche nachteilige Wirkung auf der Innenseite der Schützenbahn auftritt. Es ist daher angebracht, die Resultierende der magnetischen Zugkräfte auf einen passenden Wert konstanter Größe und Richtung zu beschränken, jedoch noch vorteilhafter, sie der jeweiligem Fliehkraft bei allen Geschwindigkeiten selbsttätig anzupassen. Bei nicht überlagerten oder vereinigten Primärwicklungen, d. h. wenn die betreffenden Wanderfelder unabhängig voneinander an verschiedenen Stellen in die ihnen zugeordneten Eisenteile des bewegten Körpers eintreten, kann der Resultierenden ihrer magnetischen Zugkräfte jede beliebige Größe und Richtung erteilt werden. Zum Beispiel wirken bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung der die Primärwicklungen WA 1 bzw. WB 1 aufnehmenden Eisenkörper 6 bzw. 7, bei welchen die Nutz-Wanderfelder OA und OB an gegenüberliegenden Seiten in den bewegten Körper 1 eintreten und dort in den Eisenkörpern 8 bzw. 9 (Fig. 3) ihren Rückschluß finden, die von den beiden Feldern herrührenden Teilzugkräfte einander entgegen, womit die Gesamtkraft durch passende Auslegung ganz zum Verschwinden gebracht bzw. auf einen radial nach innen oder nach außen gerichteten Differenzwert beschränkt werden kann. Treten hingegen die Wanderfelder auf derselben Seite bzw. - bei Überlagerung - an der gleichen Stelle in den bewegten Körper ein, so unterstützen sie sich naturgemäß hinsichtlich der magnetischen Zugkraftwirkung. Wie in Fig. 29 dargestellt, kann die Zugkraft von Wanderfeldern, z. B. des von der in den Nuten des Eisenkörpers 6 untergebrachten Primärwicklung WA, hervorgerufenen Feldes, dadurch verringert werden, daß der die Sekundärwicklung WA 2 aufnehmende, am bewegten Körper angeordnete Eisenkörper 8 infolge Sättigung nur einen teilweisen Rückschluß (gestrichelte Kraftlinie) für das Feld ergibt, so daß der andere Teil des Feldes (voll ausgezogene Kraftlinie) seinen Rückschluß in einem von 8 durch einen Luftspalt getrennten und vorzugsweise ruhenden, dem Primärteil zuzuzählenden eisernen Joch 39 findet. Damit entsteht zwischen dem Rückschlußjoch 39 und dem Eisenkörper 8 eine Zugkraft, die der zwischen den Eisenkörpern 6 und 8 auftretenden entgegenwirkt. Die Sättigung im Rücken des Eisenkörpers 8 kann auch durch Anordnung nicht magnetisierbarer Zwischenschichten (Luftspalte) in diesem Rücken ergänzt oder ersetzt werden. Die Weiterentwicklung der letztgenannten Maßnahme führt zu der in Fig.30 dargestellten Ausbildung: Der Eisenkörper 8 der Fig. 29 ist hier durch einzelne vorzugsweise geblechte und nicht ferromagnetisch zusammenhängende Zähne 40 ersetzt. Die hier beispielsweise überlagerten Wanderfelder (Primärwicklungen W A 1, W B 1, gemeinsam in den Nuten des Eisenkörpers 6 angeordnet) treten also bis auf einen geringen, die Zwischenräume der Zähne quer durchsetzenden Teil wieder aus dem bewegten Körper aus, um im Joch 39 ihren Rückschluß zu finden. Durch die in Fig. 30 angegebene Gestaltung der Zähne von 6 und der Zähne 40 - letztere auf der 6 zugewendeten Seite verbreitert, auf der Gegenseite verjüngt - kann erreicht werden, daß die magnetische Kraftliniendichte im Luftspalt zwischen den Zähnen 40 und dem Rückschlußjoch 39, wie schematisch angedeutet, größtenteils wesentlich höher ist als im Luftspalt zwischen 40 und 6. Da die von einem gegebenen Magnetfluß ausgeübte Zugkraft verhältnisgleich dem Quadrat der Kraftliniendichte ist, mit der dieser ein- bzw. austritt, kann mit der Anordnung nach Fig. 30 nicht nur eine Aufhebung, sondern sogar eine Umkehrung der Gesamtzugkraft - diese verläuft dann in Richtung zum Joch 39 - erzielt werden. Die Fig. 31 und 32 zeigen eine andere Ausbildung der Eisenkörper, mit der die letztgenannte Wirkung noch in verstärktem Maße erreicht werden kann. Wie aus Fig. 31 hervorgeht, ist wieder ein vorzugsweise geblechtes Joch 39 für den Rückschluß der Wanderfelder vorgesehen, die hier beispielsweise von der gemeinsamen, am Eisenkörper 6 angeordneten Wicklung W1 (Vereinigung zweier Primärwicklungen, etwa nach Fig. 23) hervorgerufen werden. Die die magnetischen Leitungen für den Durchtritt der Wanderfelder durch den bewegten Körper bildenden Zähne 40 sind jedoch im Gegensatz zu Fig. 30 parallel zu ihren die Sekundärwicklung aufnehmenden Zwischenräumen geblecht, womit ihre Querschnittsverminderung in der Richtung von 6 zu 39 durch entsprechende Abnahme ihrer bahnnormalen Erstreckung gemäß Fig. 32 erzielt werden kann. Damit ist einerseits ein größeres Verhältnis der Kraftliniendichten beider Luftspalte erreichbar als bei der Ausbildung nach Fig. 30, andererseits erschwert diese Art der Blechung der Zähne 40 auch den der beschriebenen Zugkraftbeeinflussung entgegenwirkenden Rückschluß eines Teiles der Wanderfelder innerhalb des bewegten Körpers (von Zahn zu Zahn). Die Strombahnen des bewegten Körpers sind bei den hier dargestellten Anordnungen zweckmäßig als Kurzschlußkäfige (z. B. nach Fig. 16) ausgebildet, deren in die Stirnverbindungen 12 (Fig. 32) mündende Käfigstäbe 11 (Fig. 30, 31) zwischen den Zähnen 40 liegen. Werden diese Käfige in Guß ausgeführt, und zwar um die Zähne 40 herumgegossen, so ergibt dies einen einfachen und kompakten Aufbau der Antriebsteile der bewegten Körper. Eine Möglichkeit zur gänzlichen Vermeidung magnetischer Zugkräfte besteht darin, den bewegten Körper von feldführenden Eisenteilen frei zu halten, also z. B. die Zähne 40 (Fig. 30 und 31) wegzulassen. Dies ergibt jedoch infolge des beträchtlichen magnetischen Widerstandes des durch den Platzbedarf der sekundären Strombahnen bedingten Zwischenraumes zwsichen den Eisenkörpern 6 und 39 eine sehr große Blindleistungsaufnahme der Primärwicklungen, was die Anwendungsmöglichkeit dieser Maßnahme beschränkt. In jenen Sonderfällen, in denen der Blindleistungsbedarf nur eine untergeordnete Rolle spielt, kann außerdem auch das Rückschlußjoch 39, fallweise auch der Eisenkörper der Primärwicklungen selbst, fortfallen, also der Antrieb durch die sich im Luftraum um die Primärwicklungen schließenden und dabei mit den sekundären Strombahnen verketteten Wanderfelder bewirkt werden, was eine zumeist geringfügige elektrodynamische Abstoßung zwischen den primären Wicklungen und dem bewegten Körper ergibt.
• Wie in Fig.33 an einem Beispiel (Rundwebmaschine) gezeigt, können mittels der magnetischen Zugkräfte auch bahnnormale (hier achsparallele) Kräfte PN erzielt werden, die senkrecht zu der durch die Anordnung der Eisenkörper und Wicklungen bedingten (hier radialen) Hauptrichtung dieser Zugkräfte verlaufen. Dies kann durch konische Ausbildung des einen Eisenkörpers 39 bzw. in Ergänzung oder als Ersatz dieser Maßnahme durch axiale Versetzung der die Felder aufnehmenden Eisenteile des bewegten Körpers 1 (Schützen) gegenüber der Mittelebene des zugeordneten zylindrischen Eisenkörpers 6 bewirkt werden. Damit ist z. B. eine Entlastung der Bahn vom Gewicht des Körpers 1 erreichbar, die dann - im Gegensatz zur Wirkung einer Schrägung der sekundären Strombahnen nach Fig. 18 - von der jeweiligen Größe und Richtung der bahntangentialen Kräfte unabhängig gehalten werden kann. Werden die Primärwicklungen von frequenzproportionalen Spannungen gespeist, was sich z. B. bei asynchronen Frequenzumformern konstanter Primärspannung und Primärfrequenz von selbst ergibt, und außerdem die Streuspannungsabfälle im Stromkreis dieser Wicklungen frequenzunabhängig kompensiert (z. B. nach Fig. 25), so bleiben die Wanderfelder und damit auch die magnetischen Zugkräfte von der jeweiligen Geschwindigkeit und Belastung des Antriebes unabhängig.
• Ist eine Geschwindigkeitsabhängigkeit der magnetischen Zugkräfte, z. B. eine Anpassung an die jeweiligen Fliehkräfte des bewegten Körpers, erforderlich, so kann dies entweder durch an sich bekannte Mittel zur Spannungsveränderung im Primärstromkreis (z. B. Dreh- oder Schubtransformatoren, Schnellregelung im Erregerkreis der Synchrongeneratoren, Stromwender-Frequenzumformer, insbesondere mit Doppelbürstensätzen, veränderbare Widerstände), die in Abhängigkeit von der jeweiligen Synchrongeschwindigkeit gesteuert werden, oder unmittelbar durch passende Primärwicklungsschaltungen mit frequenzabhängigen Widerständen (z. B. nach Fig. 28) erzielt werden. Da es jedoch vielfach vorteilhaft ist, die Wanderfelder des Antriebes mit Rücksicht auf Einfachheit und Betriebssicherheit (z. B. hinsichtlich der Kippwerte der bahntangentialen Kräfte) nicht oder nur wenig veränderlich zu machen, können die zur Bahnentlastung dienenden magnetischen Zugkräfte bzw. deren Anpassung an die jeweiligen Fliehkräfte auch ganz oder teilweise durch zusätzliche, nicht zum Antrieb dienende, vorzugsweise auf besondere Eisenteile des bewegten Körpers wirkende Felder hervorgerufen werden.
• Die sich fallweise ergebenden Pulsationen der magnetischen Zugkräfte, die störende Schwingungen des bewegten Körpers, starken mechanischen Verschleiß und Lärmentwicklung hervorrufen können, sind je nach ihrer Ursache durch nachstehende Mittel zu vermindern bzw. ganz zu beseitigen: Die von elektrischen Maschinen her bekannten sogenannten Nutenpulsationen können in an sich bekannter Weise durch passende Verhältniswerte der primären und sekundären Nutteilungen sowie durch Nutschrägung unschädlich gemacht werden. Letztere ist auch gegen Tangentialkraftoberwellen wirksam.
• Ein Wanderfeld, das ohne Überlagerung mit einem anderen in einen sekundären Eisenkörper eintritt, der ebenso wie die betreffende Sekundärwicklung in tangentialer Richtung über das Doppelte der Polteilung oder ein ganzzahliges Vielfaches desselben erstreckt ist, ergibt zwar eine dem Betrag nach zeitlich konstant bleibende magnetische Zugkraft, deren Angriffspunkt jedoch in bahntangentialer Richtung oszilliert. Durch Anordnung zweier oder mehrerer voneinander unabhängig bewickelter Sekundäreisenkörper, die in bezug auf das betreffende Wanderfeld eine passende örtliche Phasenverschiebung aufweisen, kann eine Aufhebung dieser Angriffspunktschwingungen bezüglich der Resultierenden der Einzelzugkräfte erzielt werden.
• Überlagerte Wanderfelder verschiedener Polteilung und/oder nach Größe bzw. Richtung verschiedener Schlupffrequenz (z. B. Schlupffrequenzverschiedenheit nach Beispiel 3 in Schaltung nach Fig.24) ergeben hinsichtlich der Größe der von ihnen gemeinsam ausgeübten Zugkräfte Interferenzschwingungen. Diese Schwingungen können durch relative Schrägung der primären und sekundären Strombahnen (Nutschrägung) sowie durch Anordnung zusätzlicher sekundärer Eisenteile, die unbewickelt oder anders bewickelt sind (ergibt Phasenverschiebung der Interferenzschwingungskomponenten), vermindert werden. Eine völlige Aufhebung solcher Schwingungen ist durch Mehrfachantrieb, d. h. Anordnung mehrerer selbständig bewickelter sekundärer Eisenteile, erreichbar, die hinsichtlich der mit ihnen verketteten überlagerten Wanderfelder eine passende Phasenverschiebung der Interferenzschwingungen aufweisen. Diese Phasenverschiebung ist durch ungleiche Polteilungen oder durch örtliche (z. B. Scherung der Wicklungselemente analog Fig. 20) bzw. zeitliche relative Phasenverschiebung (getrennte Speisung der primären Wicklungen) der zu überlagernden Wanderfelder der einzelnen Teilantriebe erzielbar.
• Mit jenen Ausbildungsformen bzw. Anordnungen der Eisenkörper, die es ermöglichen, die resultierende magnetische Zugkraft zum Verschwinden zu bringen (z. B. nach Fig. 1, 30, 31, 32), können naturgemäß auch die Zugkraftpulsationen unterdrückt werden.

Claims (39)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektromagnetischer Synchronantrieb für einen oder mehrere in vorgegebener Bahn zu bewegende Körper, insbesondere für synchron mit der umlaufenden Fachbildung zu bewegende Schützen von Rundwebmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Primärteil vorgesehen ist, welcher ein mindestens zwei polteilungs- und/oder frequenzfremde elementare Wanderfelder enthaltendes Gesamtfeld hervorruft, und daß auf jedem der gegenüber einem Bestandteil dieses Primärteiles zu bewegenden Körper von diesen Wanderfeldern zumindest teilweise gemeinsam beeinflußte Strombahnen angeordnet sind, wobei den Absolutfrequenzen der Wanderfelder jene der jeweils einzuhaltenden Geschwindigkeit des bewegten Körpers bzw. der bewegten Körper entsprechenden Werte erteilt werden, welche für die Frequenzen der in diesen Strombahnen induzierten Ströme wenigstens gruppenweise gleiche Absolutbeträge ergeben.
2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutfrequenz wenigstens eines der elementaren Wanderfelder änderbar ist.
3. 3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärteil aus wenigstens zwei getrennten, das Gesamtfeld erzeugenden Bestandteilen zusammengesetzt ist, von denen mindestens einer bewegbar ist.
4. 4. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung von Wanderfeldabsolutfrequenzen durch Veränderung zumindest einer jener Frequenzen erfolgt, mit denen primäre Wicklungselemente gespeist sind.
5. 5. Antrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Wanderfeldabsolutfrequenzen durch Veränderung der Geschwindigkeit wenigstens eines der bewegten Bestandteile des Primärteiles änderbar sind.
6. 6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Anzahl primärer Wicklungselemente mit Strom gleicher Frequenz, gegebenenfalls mit Gleichstrom, gespeist und die zum Antrieb erforderlichen Absolutfrequenzunterschiede der zugeordneten Wanderfelder durch Bewegung dieser Wicklungselemente hervorgerufen sind.
7. 7. Antrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Veränderung der Geschwindigkeit des bewegten Körpers erforderlichen Änderungen der Wanderfeldabsolutfrequenzen in einer den Betrag der Frequenzen der in den gemeinsamen Strombahnen dieses Körpers induzierten Ströme unverändert erhaltenden Zuordnung erfolgen. B.
8. Antrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutfrequenz zumindest eines der auf den bewegten Körper einwirkenden elementaren Wanderfelder in dem die Erreichung jedes betriebsmäßig erforderlichen Wertes einschließlich des Wertes Null der Körpergeschwindigkeit ermöglichenden Ausmaß änderbar ist.
9. 9. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanderfelder in voneinander wirkungsmäßig unabhängige Gruppen zusammengefaßt sind, von denen jede einen Einzelantrieb bildet und diese Einzelantriebe zu einem Mehrfachantrieb verbunden sind.
10. 10. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß von den auf den bewegten Körper einwirkenden elementaren Wanderfeldern mindestens eines gegensinnig gegenüber den anderen bewegt ist.
11. 11. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Wanderfelder je Einzelantrieb relativ zu dem bewegten Körper gleichsinnig, fallweise auch entgegen dessen Bewegungsrichtung fortschreiten.
12. 12. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß von den elementaren Wanderfeldern je Einzelantrieb mindestens eines gegensinnig zu den anderen fortschreitet.
13. 13. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch zusätzliche, nicht synchronisierende, mechanisch oder elektromagnetisch hervorgebrachte Kräfte der Bereich der synchronisierend wirkenden Gesamtkraft in jeweils gewünschtem Maße in das Gebiet treibender oder bremsender Wirkung verlegt ist (z. B. Fig. 10 und 11).
14. 14. Antrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Zusatzkraft mindestens eines der elementaren Wanderfelder des Antriebes herangezogen ist, wobei vorzugsweise den mit diesem Wanderfeld verketteten Strombahnen am bewegten Körper ein vorwiegend Ohmscher Widerstand parallel geschaltet ist.
15. 15. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutfrequenzen der elementaren Wanderfelder die gleichen Absolutwerte aufweisen und der bewegte Körper hierbei mit der von Null verschiedenen zugeordneten Geschwindigkeit bewegt ist.
16. 16. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombahnen am bewegten Körper zu einer gemeinsamen Wicklung z. B. zu einem Käfig bzw., insbesondere bei überlagerten elementaren Wanderfeldern, gegebenenfalls als geometrisch nicht gegliederte Strombahnen, ausgebildet sind.
17. 17. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung der Strombahnen am bewegten Körper in der Bewegungsrichtung gleich einem geradzahligen Vielfachen der Polteilung des an der betreffenden Stelle mit ihnen verketteten Wanderfeldes ist.
18. 18. Antrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei überlagerten elementaren Wanderfeldern die Erstreckung der gemeinsamen Strombahnen an dem bewegten Körper in der Bewegungsrichtung gleich einem Mittelwert der doppelten Polteilung der darauf einwirkenden elementaren Wanderfelder ist.
19. 19. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anwendung von eine gegensinnige magnetische Verkettung aufweisenden sogenannten Entkopplungstransformatoren die gegenseitige Induktion der primären Wicklungen ganz oder teilweise unwirksam gemacht ist (Fig. 19).
20. 20. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bestehend aus wenigstens zwei Einzelantrieben, dadurch gekennzeichnet, daß jeder von diesen mit überlagerten Primärwicklungen versehen ist, die eine verschiedene Lage zueinander aufweisen, wo-, bei die gleiche Frequenzen führenden Wicklungen der einzelnen Antriebssysteme hintereinandergeschaltet sind.
21. 21. Antrieb nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die in Serie geschalteten primären Wicklungen zumindest teilweise aus den gleichen, sich über wenigstens zwei Antriebssysteme erstreckenden Wicklungselementen gebildet sind, wobei durch Scherung mindestens einer Anzahl dieser Wicklungselemente die Relativlagen derselben in jedem der zugehörigen Systeme verschieden sind (Fig. 20).
22. 22. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedene elementare Wanderfelder hervorrufenden Primärwicklungen mindestens teilweise vereinigt sind. 2'3.
23. Antrieb nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß gemeinsame Strombahnen des bewegten Körpers einphasig wirkend ausgebildet sind.
24. 24. Antrieb nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß vereinigte Primärwicklungen an einen Synchrongenerator angeschlossen sind, der wenigstens zusätzlich mit Wechselstrom zumindest einer Frequenz erregt ist.
25. 25. Antrieb nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß elementare Wanderfelder verschiedener Polteilungen durch gemeinsame, wie bei polumschaltbaren Wicklungen angeordnete und geschaltete, vorzugsweise in offener Strangschaltung mehrfach gespeiste Wicklungselemente hervorgerufen sind (Fig.2'3).
26. 26. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Veränderbarkeit aufgedrückter Frequenzen Primärwicklungen von Frequenzumformern mit veränderbarer, frequenzbestimmender Drehzahl gespeist sind, wobei diese Frequenzumformer in vorteilhafter Weise an die gleiche Stromquelle, zusammen mit fallweise vorhandenen, konstante Frequenz führenden Primärwicklungen angeschlossen sind (z. B. Fig. 25).
27. 27. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzielung der Frequenzveränderbarkeit Primärwicklungen von eigenen Generatoren gespeist sind, wobei deren Antrieb in vorteilhafter Weise über Summierungsgetriebe mit gemeinsamer, fallweise netzsynchroner Grunddrehzahl erfolgt.
28. 28. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzbestimmende Drehzahl von zur Veränderung der Absolutfrequenzen der Wanderfelder dienenden Einrichtungen von solchen Anlageteilen (Hauptwelle einer Rundwebmaschine) aufgedrückt ist, von welchen auch jene Betriebsvorgänge ableitbar sind, zu denen der Lauf des bewegten Körpers synchron sein muß.
29. 29. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet durch eine Hilfseinrichtung, die bei Ausfall einer für den Normalbetrieb vorgesehenen Energiequelle aus ihrem eigenen Energievorrat die Weiterspeisung des Antriebes bis zum geordneten, d. h. synchronen Auslauf des bewegten Körpers selbsttätig übernimmt.
30. 30. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Strang der Primärwicklung mindestens eines Frequenzumformers und parallel zu derselben Kondensatoren geschaltet sind, um den Streuspannungsabfall in der von diesem Frequenzumformer gespeisten Primärwicklung des Antriebes unabhängig von der Speisefrequenz zumindest teilweise zu kompensieren (z. B. Fig. 25).
31. 31. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß zu dessen Speisung dienende Frequenzumformer primärseitig miteinander, fallweise auch mit nicht über solche Umformer gespeisten Antriebsprimärwicklungen, in Serie geschaltet sind, wobei vorzugsweise Kondensatoren parallel zu den Primärseiten der einzelnen Umformer gelegt sind, um deren Leerlaufstrom zu kompensieren (z. B. Fig. 26, 27).
32. 32. Antrieb nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch einen frequenzabhängigen Widerstand in zumindest einer der transformatorisch in Serie geschalteten Antriebsprimärwicklungen, mit dessen Hilfe die Ströme in sämtlichen dieser Wicklungen, bei Aufrechterhaltung ihres durch die transformatorische Hintereinanderschaltung bedingten Verhältnisses, von der Frequenz jener Wicklung abhängig gemacht sind, in deren Kreis der frequenzabhängige Widerstand liegt (Fig. 28).
33. 33. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß auf den bewegten Körper zur Einwirkung gebrachte bahnnormale, von megnetischen Feldern herrührende Kräfte zur zumindest teilweisen Kompensation unerwünschter Massenkräfte herangezogen sind.
34. 34. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß dessen die Ausbildung und Verteilung des Gesamtfeldes beeinflussende Teile in einer die zumindest teilweise Aufhebung der auf den bewegten Körper wirkenden bahnnormalen, aus den Wanderfeldern entspringenden Kräfte erreichenden Weise ausgestaltet und örtlich angeordnet sind.
35. 35. Antrieb nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß Bestandteile des Primärteiles beiderseits der Bahn des bewegten Körpers angeordnet sind, letzterer eine den Durchtritt von zumindest einem Teil des Gesamtfeldes ergebende Ausgestaltung aufweist und die Kraftliniendichte in den beiden Luftspalten zwischen dem bewegten Körper und dem beiderseits angeordneten Primärteil durch Bemessung der zugeordneten übertrittsquerschnitte verschieden groß gemacht ist (Fig. 29 bis 32).
36. 36. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärteil und der bewegte Körper bzw. einer derselben frei von ferromagnetischen Teilen, insbesondere frei von Eisenteilen, ausgebildet sind.
37. 37. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombahnen am bewegten Körper zwecks Erzeugung bahnnormaler Kräfte gegenüber der Bahnnormalen geschrägt sind (Fig. 18).
38. 38. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 37, gekennzeichnet durch Schrägung der Strombahnen am bewegten Körper gegenüber den Leitern bzw. Nuten der primären Wicklungen in einem die ausreichende Verminderung bzw. Unterdrückung von Pulsationen gewährleistenden Ausmaß.
39. 39. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 38, gekennzeichnet durch die Anordnung mindestens zweier getrennter sekundärer Eisenkörper und zugehöriger Strombahnen am bewegten Körper in einer Relativlage, derzufolge die bahntangentialen Schwingungen der Angriffspunkte der auf die einzelnen Eisenkörper wirkenden bahnnormalen magnetischen Teilzugkräfte auf die Lage der Resultierenden dieser Zugkräfte ohne Einfluß bleiben. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 163 082, 562 277, 630 648, 659 525, 884 480.