DE1817496A1

DE1817496A1 - Synchrogenerator mit zwei durch einen abgeschraegten Rotor gekoppelten stationaeren Wicklungen

Info

Publication number: DE1817496A1
Application number: DE19681817496
Authority: DE
Inventors: Olson Kenneth Norman
Original assignee: Kollsman Instrument Corp
Current assignee: Kollsman Instrument Corp
Priority date: 1967-12-29
Filing date: 1968-12-30
Publication date: 1969-07-31
Also published as: US3453466A; GB1207255A; DE1817496B2; DE1817496C3

Description

Patentanwälte
DipUng.CWaHach
Dipl. Ing. O. Koch
Dr. T. Haibach ~_:\ ->-in _ vig/33.

Kiuiingerstr. 8, Tel. 240275 30. Ί 2.196

Kollsman Instrument Corporation, 575 Underbill Boulevard, Hew York, lew York«

Synchrogensrator mit zwei durch einen abgeschrägten Rotor gekoppelten stationären Wicklungen,,

Die- Erfindung bezieht sich auf einen Synehroübertrager (Funktionsgeber} der zwei mit Abstand angeordnete stationäre Wicklungen und eine drehbare abgeschrägte Wicklung aufweist, die konzentrisch und außerhalb einer der Wicklungen angeordnet ist, ura die magnetische Kopplung zwischen den Wicklungen au regeln.»

Die vorliegende Erfindung vermeidet insbesondere Nachteile einer Vorrichtung, die in dem πΒΑ-Patent 2 571 810 beschrieben ist₆

Die -Erfindung beb.ao.delt Funktionsgeber und inabesondere Funk'TJ ün.3geber irit eine:? drehbaren abgeschrägten Wicklung, die kou2;eiitrii3öl:i und außerhalb eines Paares mit Abstand angeordneten o'br.cionären Wicklungen angeordnet ist, um die Kopplung swls.uien die sensu regeln,

Pi.uk'-_;:rrn^gebo"=:¹ ini·: einer e:m:2eln;3>i drehbaren abgea-i⁵?- ■■;■:} W.!.cl-rlvA-; sixxß. bereits oekannt und in dem oben

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SAO ORIGINAL

erwähnten USA-Patent 2 571 810 dargestellt. Die Drehung der abgeschrägten Wicklung beeinflußt die Kopplung zwischen zwei mit Abstand angeordneten stationären Wicklungen, wodurch eine Ausgangsspannung in einer der Wicklungen erzeugt wird, die von der anderen induziert wird, und die mit der Winkelstellung der abgeschrägten drehbaren Wicklung in Besiehung steht.

Bei einer bekannten Konstruktion dieser Vorrichtungen wurde die abgeschrägte Wicklung körperlich zwischen den beiden stationären Wicklungen und auf einem Mittelteil einer magnetischen Welle angeordnet, die beide stationären Wicklungen trägt. Dies macht es seinerseits erforderlich, daß eine der stationären Wicklungen in Inneren Schlitzen in Eisenschichtungen ausgebildet ist, wodurch für diese Wicklung eine komplizierte Wicklungstechnik erforderlich ist. Ein derartiges Gebilde macht ferner eine komplexe und teuere Schwenkbefestigung für die abgeschrägten VMcklungen erforderlich.

Ein Hauptziel der Erfindung besteht in der Vereinfachung der Herstellungsverfahren bei der Ausbildung eines Punktionsgebers mit einer einzigen drehbaren abgeschrägten Wicklung.

Ein v/eiteres Ziel der Erfindung ist die Ausbildung eines Synchroüber-sragers mit einer einzigen drehbaren abgeschrägten Wicklung₉ der stationäre Wicklungen aufweist, die mit einer automatischen Spulenvrickelanordnung herstellbar sind.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Ausbildung eines Punktionsgebers mit einem Rotor von geringer Kasse Uta einem kleinen Außenduröhmesser·

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, der Erfindung an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigtι

Fig. 1 einen Querschnitt eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Funktionsgebers;

Fig. 2 einen Quernchnitt längs der Linie II-II in Fig. 1?

Flg. 3 eine Draufsicht auf den abgeschrägten Rotor, der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 4 eine Ende. 113 icht von Fig. 3, und zwar vom linken Ende der Fig. 3 her gesehen;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Fig. 3»

Fig. 6 eine Stirnaneicht von einer der !aminierungen (Schichtungen), die zur Bildung der MehrphaBenwicklung der Fig. 1 verwendet werden, die konzentrisch innerhalb der abgeschrägten Wicklung liegt;

Figo 7 einen Quicschnitt durch ein zweites Ausführungs-

\zt Erfindung;

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i&rttoj''..- $AD ORIGINAL

3?ige 8 eine Vorderansicht einer hervorspringenden Polsohichtung, die bei der Vorrichtung gemäß . 7 verwendbar ist;

Fig· 9 eine Draufsicht auf eine Dreiphasensohichtung, die in dem Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 7 verwendet werden kann« wobei die Wicklung schematisch in den Schlitzen der Schichtung angedeutet ist;

Pig. 10 einen Querschnitt längs der Linie 10-10 in Pig. 9J

Pig. 11 schematisch die Dreiphasenwioklung, die für das magnetische Gebilde der Figuren 9 bis 10 verwendet wird.

In der Zeichnung - vgl«, dazu insbesondere Fig.. 1 - ist ein SynchroUbertrager (im folgenden auoh Funktionegeber genannt) dargestellt, der durch einen ferromagnetisohen Topf 10 mit einem länglichen zylindrischen Körper und einer Endwand 11 gebildet wird« Ein zentrales Kernstück 12 aus ferromagnetische Werkstoff besitzt ein Endteil 13» welches sich durch eine Hittelöffnung in der Wand 11 hindurcherstreckt. Bas Kernstück 12 besitzt eine Mittelöffnung 14 zur Aufnahme einer Zuleitung, sowie einen hervorspringenden Flansohteil 15. Der Flanschteil 15 wird vom inneren des Endteils 13 aufgenommen, und das Kernstück 12 - welches als Unteranordnung hergestellt ist ist innerhalb des Zylinders 10 durch einen Schnappring 16 befestigt, der über eine Stahl-Schutzschelbe 17 und eine Befeetigungasclieibe 18 schnappt, die ti geeigneter

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V/eise mit Gewinde versehene Befestigungsöffnung^-,. ~ wie beispielsweise die Öffnung 19 - aufweist _a Die mit 'xawinde versehenen öffnungen 19 in der Platte 18 nehmen die tntsprechenden Eichungs- und BefestigungsteleBiniBchrauben vf _e Die Scheibe 17 dient als einu Schutzplatte und verhindert, eine nachteilige Beeinflussung der magnetischen Eigenschaften der Wand 11 ₉ wenn die SchrÄuben in den öffnungen 19 angezogen werden₀

Zwischen den Teilen 11 und 13 -Lvt ein geeigneter Zwischenraum vorgesehen, um die winkelmäbyige Einstellung dieser beiden Teile zu ermöglichen^ um* ao -lie minimale magnetische Kopplung (Nullspannung) bei entfernte/ - noch zu beschreib bender - drehbarer abgeschrägter Wicklung zu erhalten^ Die Einstellung der drei (3) Schrauben UiIft beim Erhalt der minimalen Kopplung und sie befestigt! in angezogenem Zustand die Teile 11 und 13 miteinander«

Sodann wird eine Einphasenwieklung 20 ,vif das Kernstück 12 gewickalt und zwischen dem Flansch I¹J und einem geschlitzten Kunst stoffhalter 2"¹ gehalten, \or durch Kraft- £;itz am Kernstück 12 befestigt ist ο Der Kunabstoff halter 21 weiefe - wie in FIg₄ 2 gezeigt - einen benutz 22 auf ₉ damit-der Kraftsitζ möglich ist» Die Zuleitungen 23 und der V/icklung 20 verlaufen durch den Sohlü;ζ 22 und durch die öfj'nung 25 im Kernscück 12 und von dort in die öffnung H hinein,, welche die Zuleitungen aufnimmt:

I>er rechts Teil des Kernstücks 12 besitzt einen Abschnitt mit verminderten; Durchmesserj dieser Abschnitt trägt einen. Stapel geschlitzter magnetischer Schichtungen (Laminierungen) 30 von denen, eine in Pig. 6 dargestellt ist. Jede dieser Schichtungen, weist ausgerichtete Schlitze auf_s dio

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eine Dreiphaeenwicklung 31 aufnehmen, die in cie Schichtungen durch eine Standard-Spulenwickel-vurrichtung eingewickelt wird. Die drei Zuleitungen 32, 33 and 34 der Wicklung 31 werden sodann durch die Öffnung ?5 in die hohle im Kernstück 12 ausgebildete ZuXnitungßdurchgangsöffnung 14 geführt. Dies vervollständigt dann die KernstUck-ünteranordnung.

Zur Regelung der Kopplung zwischen den Wicklungen 20 und 31 1st ein einsttickiger höohstleitender abgeschrägter Rotor 40 vorgesehen, der konzentrisch um die Schichtungen 30 und um die Wicklung 31 herum und innerhalb des magnetischen Gehäuses 10 angeordnet ist. Der abgeschrägte Rotor 40 besitzt nine herausragende Welle 41; die Welle 41 erstreckt sich von einer vergrößerten zylindrischen Hülse 4.2 ausj die Hülse 42 ist mit zwei Diagonal a as schnitt en versehen, um eine einzige kontinuierliche abgeschrägte Windung zu bilden, die sioh Über die länge der Schichtungen 30 hinweg erstreckt.,

Die hervorstehende Welle 41 Ιβϊ an dem !Dell befestigt, dessen Drehung gemessen werden soll, wobei der Zylinder 10 dabei stationär befestigt 1st, so dad der Rotor 40 innerhalb des Spaltes zwischen den Schichtungen 30 und dem Zylinder 10 verläuft.

Im Betrieb wird die Wicklung 31 asymmetrieoh erregt und zwar beispielsweise durch Verbindung einer Einphasenquelle mit den Klammen von zwei der drei Wicklungen» Die Kopplung des durch die Wicklung 31 erzeugten Flusses zur Wicklung 20 wird durch die Winkelstellung des abgeschrägten Rotors 40 geregelt. Dofcu_tf wenn, der abgeschrägte Rotor 40 gedreht wird, so nimmt der mehr oder weniger des Flusses auf, der durch den radialen luftspalt zwischen Schichtung 30 und

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Zylinder 10 verläuft. Auf diese Weise wird mehr oder weniger Strom in seiner kurzgeschlossenen Windung fliessen, wodurch mehr oder weniger zusätzlicher Fluß im Kernstück 12 erzeugt wird, so daß der in der Wicklung 20 induzierte Strom in einer Beziehung zur Winkelstellung des Rotors 40 steht·

Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches eine verbesserte Einzelpackung erlaubt und die äußere Gestalt der Vorrichtung ändert. Sie in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung weist ein Außen^gehäuse 60 auf, welches eine innere läagnethüla© 61, ein Magnetkernstüok 62, ein Isolationeabstandsteil 6 J und eine Endplatte 64 enthält, die in Singriff mit dem Außengehäuse 60 durch die Schulter 65 und einen Schnappring 66 gehalten sind. Ein stationäres Magnetkernstücke? trägt eine Vielzahl magnetischer Schichtungen 68, welche die abgeschrägte Windung 69 in ähnlioher Weise enthalten, wie dies bei Figo 1 für die abgeschrägten Windungen 40 beschrieben wurde. An dem Ende des Magnetkernstüoks 67 der Fig. 7 ist eine Steinlagervorriohtung befestigt, welche das Steinende 71 der Welle 72 aufnimmt, die an der Wicklung 69 befestigt ist· Auf der Welle 72 kann sodann ein Antriebsgetriebe 73 vorgesehen sein, und ihr entgegengesetztes Ende trägt eine Stein-Lagervorrichtung 74, welche von irgendeiner externen HalteiFAngseinriohtung in dem Gerät aufgenommen wird, welches die Vorrichtung gemäß Fig. 7 aufnehmen soll. Diese Halterungseinrichtung ist schematiBch in Fig» 7 als festliegendes Steinlager 75 dargestellt.

Eine der Einphasenwicklung 20 der Figo 1 gleichende Einphasetiwicklung 80 wird vom Kernstück 62 getragen, während magnetische Schichtungen 68 entweder für eine Einzelpolwiclstung oder eine Mehrfachpolwicklmig ausgebildet sind.

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Pig, 8 zeigt die Gestalt der Schichtungen in Draufsicht, und zwar ist eine Schichtung 68a für den Fall einer vorspringenden Polanordnung dargestellt.

BIe Fig. S, 10 und 11 veranschaulichen in welcher Weise das Schichtungspaket 68 für eine Dreiphaseneinheit ausgebildet sein kann. Jede Schichtung des Pakets 68 der Fig· 10 hat dabei eine solche Gestalt, wie sie in Fig. 9 ftir die Schichtung 68b dargestellt ist, die zwölf Schlitze besitzt, die sich vom Außenumfang der Schichtung aus erstrecken. Eine Dreiphasen-Wicklung wird sodann in die Schlitze in der V/eise eingewickelt, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist, wobei die Schlitze von 1 bis 12 numeriert sind und die Wicklungen so eingewickelt werden, wie dies schematisch für die Phasen 1,2 und 3 dargestellt ist.

Aus Fig. 7 ergibt sich, daß die Zuleitungen für die Wicklung 60 und die auf der Schichtung 68 ausgebildete Wicklung durch den Mittelkanal 90 zu den Zonen außerhalb der Vorrichtung in der V/eise erfolgen kann, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde.

Es sind - ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen zahlreiche Abwandlungen möglich.

Patentansprüche ι

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Claims

Pat e η t a η a ρ r ü g h β :

1'· Synchrovorriehtung, gekennzeichnet durch, folgende Merkmale ι

a) einen topfförmigen Körper (10) aus Magnetwerkstoff mit einem zylindrischen Körper und einem Bndteil (11), welcb.es sich über das eine Ende erstreckt, während das entgegengesetzte Ende offen ist;

b) einen zentralen länglichen Kerntsil (12) aus Magnetwerkstoff mit einer ersten und einer zweiten Hit axialen Abstand darauf abgeordneten Wicklung C 2O₅ 3O)₈, vfcbei das Kernteil coaxial zum topfförmigen Körper verläuft und innerhalb von diesem befestigt ist}

.o) eine magnetische Schichtungsanordnung (30), 68), die auf dens zentralen Kernteil angeordnet ist und Vorrichtungen zur Aufnahme dor zweiten Wicklung besitzt %

d) einen abgeschrägten, leitenden Rotor (40), der eine einseine abgeschrägte Windung (42) bildet;

e) wobei der Rotor konzentrisch und drehbar bezüglioh der Schicht mgsanordnung angeordnet ist und in einem radialen Luftspalt zwischen eier Außenoberfläche der magnetischen Schichtungen und der Innenoberfläche dss zylindrischen Körpers (10) liegt;

f) Befestigungsvorrichtungen zur Befestigung des Rotors drehbar baziiglioh des Kernteils und des topfförmigen Körpers*

₀ Vorrichtung na tsh Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ s 1 c b. ι e ■;■;, daß die Vorrichtungen zur Aufnahme der «weiten Wicklung axial gerichtete Schlitze aufwei.wü, nie i2iuh 2uin laßeren der magnetischen Schichtungen h\.O. (;Τΐ'Λ:?Β(ken_e

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3. Vorrichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernstück ein hohles zu einem Ende desselben führendes Mittelteil aufweist, durch welches sich Zuleitungen erstrecken, die zu den ersten und zweiten Wicklungen verlaufen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e :l ch η et, daß der Endteil des topfförmigen Körpers eine öffnung aufweist, äaß der zentrale Kernteil einen Plansch besitzt, der vom einen Ende nit Abstand angeordnet ist, daß sich das erwähnte eine Er.de

j, hin— des zentralen Kernteils durch die erwähnte Offnung/aurcherstreckt, wobei der Flansch (15) ~/om Inneren dee Endteils aufgenoEioen wird_s und daß eine Schnappringvorrichtung (16) mit dem erwähnten einen Ende des zentralen Kernteils an dessen Außenseite verbunden ist, um auf diese Weise den zentralen Kernteil und den topfförmigen Körper zu befestigen«

5· Vorrichtung nech Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Schichtungsanordnung längliche magnetische Schichtungen aufweist, die benachbart zu ihren entgegengesetzten Enden halsartig nach unten gebogene Zonen aufweisen, wobei eine Einphasenwieklung auf die magnetische Schichtungsanordnung gewickelt ist.

* Vorri chtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit einem Mittelteil des abgeschrägten leitenden Rotors verbundene Wellerianordnung, die koaxial zu dem topfförmigen Körper aus Magnetwerkstoff vsrläuf'c, wobei mit dem einen Ende der Welle beneichbarb zum abgeschrägten leitenden Rotor eine Lager-

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vorrichtung verbunden ist und mit den: zentral angeordneten Kernteil zur Aufnahme des Lagers eine weitere lagervorrichtung vorgesehen ist·

7· Vorrichtung nach Anspruch 3* gekennzeichnet durch eine Wellenanordnung, die mit einem zentralen feil des abgeschrägten leitenden Rotors verbunden ist und die koaxial zum topfföraigen Körper aus Magnetwerkstoff verläuft, wobei ein lager mit dem einen Ende der Welle benachbart zum abgeschrägten leitenden Rotor verbunden ist und eine lagervorrichtung mit dem central angeordneten Kernteil zur Aufnahme des erwähnten Lagers in Verbindung steht«

3« Vorrichtung nach Anspruch 4« gekennzeichnet durch eine Lageranordnung!die mit einem zentralen Seil des abgeschrägten leitenden Rotors verbunden ist und koaxial zu dem topfförmigen Körper aus Magnetwerkstoff verläuft, wobei ein Lager mit dem einen Ende der Welle benachbart zu dem erwähnten abgeschrägten leitenden Rotor verbunden ist, und ferner Lagervorriohtungen mit dem erwähnten mittig angeordneten Kernteil zur Aufnahme des erwähnten Lagere verbunden sind.

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