DE1202390B

DE1202390B - Electric axial air gap machine

Info

Publication number: DE1202390B
Application number: DES71169A
Authority: DE
Original assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Current assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Priority date: 1959-11-13
Filing date: 1960-11-08
Publication date: 1965-10-07

Description

Elektrische Axialluftspaltmaschine Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Axialluftspaltmaschinen mit scheibenförmigen Rotor- und Statorelementen, von denen wenigstens eines einen Erregerpolkranz und wenigstens eines eine gedruckte Wicklungsanordnung trägt, wobei gemäß dem Hauptpatent die Wicklungsanordnung aus zwei magnetisch und elektrisch getrennten ringscheibenfönnigen Wicklungen besteht, die konzentrisch zueinander auf einem isolierenden Träger angeordnet und mit getrennten Stromkreisen verbunden sind. Dadurch ist es unter anderem möglich, die Wicklungen nicht nur für verschiedene Funktionen, sondern auch mit unterschiedlichen Polzahlen auszubilden. Insbesondere kann die äußere konzentrische Wicklung eine größere Polzahl als die innere Wicklung haben, was besonders bei der Bildung von Einankerumformern vorteilhaft ist, bei denen an der Wicklung mit der größeren Polzahl ein Strom abgenommen werden kann, dessen Frequenz viel höher ist als sie mit der Polzahl der inneren Wicklung erzielt werden könnte.Electric axial air gap machine The invention relates to electrical axial air gap machines with disc-shaped rotor and stator elements, of which at least one has an exciter pole ring and at least one is printed Winding arrangement carries, wherein according to the main patent, the winding arrangement from consists of two magnetically and electrically separated windings in the form of a ring disk, which are arranged concentrically to each other on an insulating support and with separated Circuits are connected. This makes it possible, among other things, to change the windings not only for different functions, but also with different numbers of poles to train. In particular, the outer concentric winding can have a larger number of poles than the inner winding, which is particularly important in the formation of single armature converters it is advantageous if a current is drawn on the winding with the larger number of poles can be whose frequency is much higher than that with the number of poles of the inner Winding could be achieved.

Erfindungsgemäß werden bei derartigen Maschinen einige Leiter der inneren Wicklung durch leitende Klemmen, die gleichfalls in Form von Flachleitern auf dem gleichen Träger gebildet sind, derart verlängert, daß dadurch die äußere Wicklung mit Strömen gespeist wird, die von der inneren Wicklung abgenommen werden.According to the invention, some head of the machines in such machines inner winding by conductive terminals, which are also in the form of flat conductors are formed on the same support, so extended that thereby the outer Winding is fed with currents that are taken from the inner winding.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind diese Klemmen und die äußere Wicklung so ausgebildet, daß die äußere Wicklung aus mehreren ineinandergeschachtelten Spulen besteht, die über getrennte Stromzuführungen von den Klemmen der inneren Wicklung gespeist werden, die über Bürsten mit Gleichstrom versorgt wird; hierdurch wird praktisch eine Wechselstromversorgung der äußeren Wicklung erhalten, obgleich die innere Wicklung mit Gleichstrom versorgt wird. Die Maschine stellt dann direkt einen Umformer dar, bei der der Wechselstrom eine Frequenz hat, die ein Mehrfaches der Frequenz betragen kann, die mit einer nach dem Hauptpatent ausgeführten Maschine erhalten werden kann, bei der die beiden Wicklungen axial aneinandergefügt sind.According to a development of the invention, these clamps and the outer winding designed so that the outer winding consists of several nested Coils consists of separate power leads from the terminals of the inner Winding, which is supplied with direct current via brushes; through this an alternating current supply to the outer winding is practically obtained, although the inner winding is supplied with direct current. The machine then provides directly represent a converter in which the alternating current has a frequency that is several times higher the frequency can be that with a machine designed according to the main patent can be obtained in which the two windings are axially joined to each other.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt F i g. 1 eine stark vereinfachte Schnittansicht einer nach der Erfindung ausgeführten Maschine, F i g. 2 eine Vorderansicht der Doppelwicklung dieser Maschine und F i g. 3 eine Teilansicht der Rückseite der Doppelwicklung.An embodiment of the invention is shown in the drawing. In it, F i g. 1 shows a greatly simplified sectional view of a machine embodied according to the invention, FIG. 2 is a front view of the double winding of this machine and FIG. 3 is a partial view of the rear of the double winding.

Bei der dargestellten Maschine trägt der Rotor auf einer isolierenden Trägerscheibe 10 die beiden Wicklungen, nämlich die innere Wicklung 43 und die äußere Wicklung 113. Mit der inneren Wicklung wirkt auf der einen Seite ein Kranz von Permanentmagnetpolen 48 zusammen, die auf einem Magnetjochring 46 befestigt sind und Polschuhe 47 tragen, welche die Breite der Wicklung 43 in radialer Richtung bedecken, und auf der anderen Seite ein Magnetjochring 44. Mit der äußeren Wicklung wirken zwei Ferritringe 138 und 45 zusammen, wobei auf dem Ring 138 gegenüber der Rotorwicklung 113 eine mit Stromzuführungen 15 versehene ringfönnige Wicklung 203 angebracht ist, in der bei der Drehung der Wicklung 113 eine elektromotorische Kraft induziert wird. Diese schematische Darstellung genügt zum Verständnis der Erfindung, da die Statorteile der Maschine gegenüber den im Hauptpatent beschriebenen Maschinen keine Besonderheit aufweisen. Der inneren Wicklung 43 sind Bürsten zugeordnet, von denen eine bei 41 dargestellt ist. Die Trägerplatten für die Statorelemente sind bei 4 und 5 dargestellt.In the machine shown, the rotor carries the two windings on an insulating support disk 10 , namely the inner winding 43 and the outer winding 113 and pole pieces 47 carry, which cover the width of the winding 43 in the radial direction, and 44 on the other side a Magnetjochring the outer coil act two ferrite rings 138 and 45 together, wherein on the ring 138 opposite the rotor winding 113, a power supply lines 15 provided annular winding 203 is attached, in which an electromotive force is induced when the winding 113 rotates. This schematic representation is sufficient for understanding the invention, since the stator parts of the machine have no special features compared to the machines described in the main patent. The inner winding 43 is assigned brushes, one of which is shown at 41. The carrier plates for the stator elements are shown at 4 and 5 .

Der innere Abschnitt stellt einen Gleichstrommotor dar. Dessen Wicklung, die bereits in früheren Vorschlägen beschrieben und nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist, kann beispielsweise entsprechend der Darstellung im inneren Teil der Anordnungen von F i g. 2 und 3 eine 8polige Wellenwicklung mit 41 Windungen sein. Es sei hier kurz wiederholt, daß diese Wicklung aus zwei Seiten besteht, von denen jede 41 Leiter enthält, die auf den isolierenden Träger10 aufgedruckt oder auf diesem in anderer Weise als festhaftende Flachleiter gebildet sind. Der Verlauf der Leiter ist auf beiden Seiten spiegelbildlich, damit durch Verbindungen, die durch das Isollermaterial hindurchgeführt sind, die Windungen der Wicklung direkt gebildet werden können. Vorzugsweise werden die Verbindungen dadurch hergestellt, daß Löcher in dem Isoliermaterial und an den Enden der Leiter metallisiert werden, doch können auch Nieten verwendet werden.The inner section represents a direct current motor. Its winding, which has already been described in previous proposals and is not the subject of the present invention, can, for example, as shown in the inner part of the arrangements of FIG. 2 and 3 be an 8-pole wave winding with 41 turns. It should be briefly repeated here that this winding consists of two sides, each of which contains 41 conductors which are printed on the insulating support 10 or formed on it in some other way as firmly adhering flat conductors. The course of the conductors is mirror-inverted on both sides so that the turns of the winding can be formed directly through connections that are passed through the insulating material. Preferably the connections are made by metallizing holes in the insulating material and at the ends of the conductors, but rivets can also be used.

Die äußere Wicklung ist eine Dreiphasenwicklung mit einem Leiter pro Phase und pro Pol. Sie hat in dem dargestellten Beispiel insgesamt 84 Leiter, also 42 Leiter pro Seite. Sie weist 28 Pole auf, und sie ist durch die in F i g. 3 dargestellte Metallisierung 300, die die Ausgänge 301, 302 und 303 der drei Phasen verbindet, in Stern geschaltet. Jede Phase hat einen Eingang (F i g. 2), und diese drei Eingänge 401, 402 und 403 sind durch Metallisierungen des Isoliermaterials gebildet, welche die entsprechenden Leiter der Wechselstromwicklung mit drei Klemmen der inneren Gleichstromwicklung verbinden, die gege7neinander in bezug auf den Polschritt der Wicklung um 120 elektrische Grade versetzt sind. Zur besseren Unterscheidung der Leiter der drei Phasen sind sie in F i g. 2 mit 1, 2 und 3 beziffert, und an Hand der unterbrochenen Linie läßt sich eine vollständige Phasenschleife rings um den Wicklungsring in dieser Darstellung verfolgen. Der Polschritt entspricht dem Raum, der auf einer Seite durch 1,5 Leiter eingenommen wird. Eine derartige Anordnung ist besonders im Hinblick auf die Ineinanderschachtelung der Phasen bei einer Mehrphasenwicklung vorteilhaft, da natürlich bei der Realisierung der Erfindung an Stelle von drei Phasen jede beliebige Phasenzahl vorgesehen werden kann.The outer winding is a three phase winding with one conductor per phase and per pole. In the example shown, it has a total of 84 conductors, i.e. 42 conductors per side. It has 28 poles, and it is characterized by the in FIG. 3 metallization 300, which connects the outputs 301, 302 and 303 of the three phases, connected in star. Each phase has an input ( Fig. 2), and these three inputs 401, 402 and 403 are formed by metallizations of the insulating material which connect the respective conductors of the AC winding to three terminals of the inner DC winding, which are opposite to each other with respect to the pole pitch the winding are offset by 120 electrical degrees. To better distinguish the conductors of the three phases, they are shown in FIG. 2 numbered 1, 2 and 3 , and the broken line shows a complete phase loop around the winding ring in this illustration. The pole pitch corresponds to the space occupied by 1.5 conductors on one side. Such an arrangement is particularly advantageous with regard to the nesting of the phases in a multi-phase winding, since any number of phases can of course be provided in the implementation of the invention instead of three phases.

Es ist hervorzuheben, daß an den Stellen, an denen sich die Eingänge und die Ausgänge der Phasen befinden, die Verbindungsdurchführungen bei der Herstellung der Wicklung fortgelassen werden, während sie an allen anderen Stellen vorhanden sind, damit der normale Wicklungsverlauf der zweiseitigen Wicklung erhalten wird.It should be emphasized that in the places where the entrances are and the outputs of the phases are located, the connection bushings in the manufacture the winding can be omitted, while it is present in all other places so that the normal winding course of the two-sided winding is obtained.

Natürlich ist die Zahl der Leiter bei den gezeigten Wicklungen in der Praxis oft wesentlich größer. Beispielsweise kann bei der heute mit Lichtdruck erzielbaren Feinstruktur die äußere Wicklung ohne weiteres mit 120 Leitern pro Seite, also mit 120 Polen bei einer Rotorscheibe mit einem mittleren Durchmesser von 115 mm gebildet werden. Die Zahl der Leiter der Gleichstromwicklung wird oft zur Erhöhung des Wirkungsgrades vergrößert, und häufig kann es vorteilhaft sein, die Polzahl dieser Wicklung zu verringern.Of course, the number of conductors in the windings shown is often much larger in practice. For example, with the fine structure that can be achieved today with light printing, the outer winding can easily be formed with 120 conductors per side, that is to say with 120 poles for a rotor disk with an average diameter of 115 mm. The number of conductors in the direct current winding is often increased to increase efficiency, and it can often be advantageous to reduce the number of poles in this winding.

Die Ankerwicklung des Stators kann gegebenenfalls genau identisch mit der beschriebenen Wicklung 113 sein, sie kann jedoch auch aus einem einseitigen Mäander bestehen, oder es kann bei ihr die Zahl der Leiter und der Phasen gegenüber der Wechselstromwicklung des Rotors verändert werden.The armature winding of the stator can optionally be exactly identical to the winding 113 described, but it can also consist of a one-sided meander, or the number of conductors and the phases can be changed with respect to the alternating current winding of the rotor.

Claims

Claims: 1. Electric axial air gap machine with disc-shaped rotor and stator elements, of which at least one carries an exciter pole ring and at least one carries a printed winding arrangement, whereby according to patent 1180 827 the winding arrangement consists of two magnetically and electrically separated annular disc-shaped windings which are concentric to one another on an insulating Carriers are arranged and connected to separate circuits, d a - characterized in that some conductors of the inner winding are extended by conductive terminals, which are also formed in the form of flat conductors on the same carrier, in such a way that the outer winding is fed with currents removed from the inner winding.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the outer winding consists of several nested coils which are supplied via separate power leads from the terminals of the inner winding, which is supplied with direct current via brushes, so that the outer winding is practically an alternating current winding . 3. Machine according to claim 2, characterized in that the number of conductors of the outer winding is very much greater than the number of conductors of the inner winding, so that the outer winding induces a very high frequency current in a stator winding inductively coupled therewith.