DE19723810A1 - Resonanzschaltung mit Kompensation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Resonanzschaltung mit Kompensation als Ständerschaltung für Generatoren und gleichzeitig eine Erreger­ schaltung für Motoren gemäß Anspruch 1, 2 und 3.

Voraussetzung ist a) ein permanentmagnetischer Anker mit einem Magnetrückschluß gemäß Fig. 1, bzw. einen funktionsähnlichen Rückschluß mit minimal einer Zweiteilung in der wirksamen Mag­ nethöhe (Mh), b) gegenpolige Zwischenmagnete (8) mit ca. 1/8 des Hauptmagnetvolumens (7a, 7b . . .), in Verbindung mit einem Ankerfeld gleichpoliger Hauptmagnetfolge (7a, 7b . . .) und c) der Verzicht auf Eisenteile.

Die erfindungsmäßige Aufgabe besteht in einer Resonanzschal­ tung X_L = X_C mit Strommaximum, und gleichzeitiger Kompensation bis cos Phi = 1.

Der gewerbliche Nutzen ergibt sich aus einem optimierten Eta für Motoren und Generatoren.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Ansprüche 1 und 3.

Die erfindungsmäßigen Vorteile liegen in einer erheblichen Wir­ kungsgradverbesserung, einer reduzierten Quellenwärme und der Eingrenzung des Quellenspannungsabfalls in vorgegebenen Berei­ chen, aufgrund Laststromeinfluß.

Die Erfindung wird nachfolgend, unter Bezugnahme auf die bei­ gefügten Zeichnungen Fig. 1, 2 und 3 näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Einen bevorzugten Magnetrückschluß (1, 2, 3a, 4a, 5a, 6a).

Fig. 2 Eine Generator-Dualwicklung (10, 11) in Magnetfeldpropor­ tion in äußerer Ansicht.

Fig. 3 Die Grundversion der erfindungsgemäßen Resonanzschal­ tung mit Kompensation in Wechselspannungsausführung.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt der linearen Abwicklung eines idealen Magnetrückschlusses (1, 2, 3a, 4a, 5a, 6a) für die Resonanzschal­ tung mit Kompensation mit zwei Hauptmagneten (7a, 7b) eines sonst durchgehend permanentmagnetischen Ankers gleichpoliger Magnetfolge, sowie einen Zwischenmagneten (8a).

Das obere Kurzschlußringsegment (1) ist wie das untere Kurzschluß­ ringsegment (2) über den inneren Ankerumfang durchgehend und darf maximal nur zwei Trennungen aufweisen. Die inneren Kurz­ schlußbrücken (3a-6a) verbinden magnetisch leitend, untereinander berührungslos, jeweils zwei Hauptmagneten (7a, 7b) mit dem ge­ genpoligen Zwischenmagneten (8a).

Die mittig umlaufende Trennung aller Rückschlußteile (1, 2, 3a-6a) separiert zwei Magnetfeldsektoren. Die Form und Aufteilung der Rückschlußteile (1, 2, 3a-6a) bewirken zusammen mit den Zwi­ schenmagneten (8a . . .) eine Feldbündelung gegen obligate Feld­ verluste.

Fig. 2 zeigt die freigewählte Dualwicklung (10, 11) am Wicklungs­ ständer (21a) fixiert, und in einer linksdrehenden Ablaufsituation den Hauptmagneten (7a).

Fig. 3 zeigt einen Schaltplan der Generatorversion der erfindungs­ mäßigen Resonanzschaltung mit Kompensation. Die Dualwicklun­ gen (10, 11), (12, 13), (14, 15), (16, 17) sind hier als Quadratspulen dargestellt und zur besseren Orientierung mit (o) für oben und (u) für unten, analog der Magnet- und Rückschlußlage der Fig. 1 an­ gepaßt.

Beide Einzelwicklungen (10, 11) einer Dualwicklung sind in ihren Durchmessern zusammen minimal 25% größer als die wirksame Magnethöhe (Mh) der Hauptmagnete (7a, 7b . . .).

Die Anzahl der Dualwicklungen (10, 11) entspricht bei Einphasen­ wechselstrom der Anzahl der Hauptmagnete (7a, 7b . . .) am Anker­ umfang und beträgt immer ein ganzzahlig Vielfaches von 2.

Die separierte Induktion aufgrund der Feldteilung gemäß Rück­ schluß (1, 2, 3a, 4a, 5a, 6a) erfordern diese Dualwicklungen (10, 11).

Die von außen zugeführte Kraftwirkung in einer gleichbleibenden Beschleunigung eines festgelegten Drehsinns der Ankerachse er­ zeugt berührungslos, induktiv einen sinusförmigen Verlauf einer Wechselspannung in beiden Dualwicklungen (10) und (11). Diese Induktivitäten sind durch eine Kapazität (18a) getrennt und in Reihe geschaltet. Unter Abgleichvoraussetzung entsteht Resonanz im Reihenschwingkreis, die die Wechselstromstärke maximiert.

Für Einphasenwechselspannung sind vorzugsweise jeweils paarwei­ se Dualwicklungen (10, 11), einschließlich des Kondensators (18a) mit der nächsten Dualwicklung (12, 13) und Kondensator (18b) parallel verschaltet und bilden derart eine Induktionseinheit.

Diese Induktionseinheiten sind dann nachfolgend entweder direkt, oder über zwischengeschaltete Transformatoren, im Übersetzungs­ verhältnis ^N1/_N2 < 3, in Reihe verschaltet.

Bei der Auslegung für Drehspannung sind Induktionseinheiten von 3 Wicklungspaaren, oder ganzzahlige Vielfache davon, einzusetzen. Die Verkettung erfolgt dann in Sternschaltung.

Die zugehörige Kompensation erfolgt über die Kondensatoren (19a, b . . ., 20a, b . . .) und die übrige Spannungsquellenauslegung, wie auch die Proportion zwischen Leerlauf- und Lastspannung nach gängigen Erfahrungswerten.

In der wirkungsumkehrenden Motorversion werden die Dualwick­ lungen (10, 11) wie vortextlich beschrieben, mit den folgenden Du­ alwicklungen (12, 13) paarweise parallel geschaltet. Diese Einheit, nunmehr Antriebseinheit (10, 11/12, 13) genannt, wird mit weiteren Antriebseinheiten, z. B. (14, 15/16, 17) entweder leistungssteigernd parallel, oder strommindernd in Reihe verschaltet.

In der Anwendungspraxis wird, je nach Anwendungsfall eine dazu passende Kombination von beiden Verdrahtungsarten eingesetzt.

Die zugeführte Erregerspannung wird drehzahlabhängig gepulst zur Verfügung gestellt, so daß auch der motorische Antrieb berüh­ rungslos arbeitet.

Claims (3)

1. Resonanzschaltung mit Kompensation dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein zwei- oder ganzzahlig vielfaches Anker­ magnetfeld (7a, 7b) gleichpoliger Folge, mit inseitigem, in der Magnethöhe (Mh) minimal zweigeteilten Magnetrück­ schluß in äußeren Ständerdualwicklungen (10, 11) in einzel­ ner Reihenresonanzschaltung mit einer Kapazität (18a), und diese paarweise mit einer weiteren Ständerdualwicklung (12, 13) identischer Anordnung parallelgeschaltet, auf berüh­ rungslos, induktivem Wege eine Wechselspannung frei wähl­ barer Hertzzahl mit sinusförmigem Verlauf erzeugt die mittels Reihenkapazitäten (19a, 20a) in jedem Strang kompensie­ rend geschaltet ist und danach direkt, oder über zwischen­ geschaltete Transformatoren (9a) . . . mit weiteren Induktions­ einheiten (14, 15/16, 17) umformbar, sofort abnehmbar und gewerblich nutzbar ist.

2. Resonanzschaltung mit Kompensation nach Anspruch 1 da­ durch gekennzeichnet, daß die Ständerdualwicklungen (10, 11) . . . vom obligaten rechten Winkel zum Ankermagnet­ feld (7a) . . . abweichen.

3. Resonanzschaltung mit Kompensation nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß in Wirkungsumkehr die Stän­ derdualwicklungen (10, 11) . . . als motorische Erregerwicklun­ gen eingesetzt sind.