DE2024327C3 - Synchronous reluctance motor - Google Patents
Synchronous reluctance motorInfo
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- DE2024327C3 DE2024327C3 DE19702024327 DE2024327A DE2024327C3 DE 2024327 C3 DE2024327 C3 DE 2024327C3 DE 19702024327 DE19702024327 DE 19702024327 DE 2024327 A DE2024327 A DE 2024327A DE 2024327 C3 DE2024327 C3 DE 2024327C3
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Description
nie Ursache für die Schwingungen w ird im folgendenThe following will never be the cause of the vibrations
tcr Verwendung \on lndukli\iiäien analysiert. Die The use of inductives analyzed. the
^ dem durch einer. Pol fließenden Fluß berechnete^ that by one. Pole flowing river calculated
|lUduktivili'il wirJ Längsfeld-bzw. Längsinduklmiä; /..,| lU duktivili'il wirJ longitudinal field or. Longitudinal inductance; / ..,
,,". .inI)t. während die aus dem /wischen den Polen,, " .. inI) t. while those from / wich the poles
M rch eine Ausnehmung) fließenden Fluß berechneieFor a recess) calculate flowing river
I duktivitäl Querfeld- bzw. Qucrmduklniiäl L11 ge-I duktivitäl cross-field or cross-directional L 11 ge
s ^uHerinufallmomeni \on Drciphasen-Moio- und die kritische Leerlauffrequen/. bei ders ^ uHerinufallmomeni \ on Drciphasen-Moio- and the critical idle frequency /. in the
Γ fibili'i;t des Motors zum ersten Mal auflriu. durch die folgenden Gleichungen gegeben :Γ fibili'i ; Don't turn the engine on for the first time. given by the following equations:
0,014(1/./I2P
L11"0.014 (1 /./ I 2 P
L 11 "
L,L,
_ "Ji_ "Ji
F mkp. F mkp.
Ilen/.Ilen /.
Hierbei bedeutet:
γ Here means:
γ
sie bei Außeiiriilfall-Redingungen mil LJr„ und L111,,, be/eichnei werden sollen. Dann können die Gleichungen für das Aulkrtriilfiiümoment und die kritische LeerlautTrequen/ in der folgenden Weise neu fornu1-lieri werden:they are to be calibrated with L Jr „ and L 111 ,,, in exceptional cases. Then be -lieri new Fornu 1, the equations for the Aulkrtriilfiiümoment and critical LeerlautTrequen / in the following manner:
1.014(1'/")- /J
L,„, 1.014 (1 '/ ") - / J
L, ",
V~ L1J'"-V ~ L 1 J '"-
L1n L 1n
' -Ί ' -Ί
AIs nächstes soll angenommen werden, daß die Weih: von L1 und /.„ so ausgelegt werden können, daß sie nil der Belastung variieren, wie es in dem folgenden Diagramm dargestellt ist: dabei ist Lä näherungsweise zwischen dem Leerlaufund dem Außeririttfallen konstant, während L11 im Leerlauf sehr viel größer als beim Außenriufallen ist.Next it should be assumed that the consecration: of L 1 and /. "Can be interpreted in such a way that they vary nil the load, as is shown in the following diagram: where L ä is approximately constant between idling and falling out of action, while L 11 is much larger when idling than when falling outside the rim.
= Außertrittfallmoment in mkp. /■'" = kritische Frequenz in Hz.
('·■ = linden MotorangclegteSpannungpro Phase.
/ = Frequenz der Spannung. ρ - Polzahl.
I = Querinduktivität.
I = Längsinduktivität.
f = Versorgungs- bzw. Netzfrequenz- *"' Korrekturfaktor.
,· = Statorwiderstand pro Phase, r" = Läufer-Quer(feldKvidcrstand pro Phase.
κ' = ein Faktor, der die zugehörige Trägheil und= Moment of step out of step in mkp. / ■ '"= critical frequency in Hz. (' · ■ = voltage applied to the motor per phase. / = Frequency of the voltage. Ρ - number of poles.
I = shunt inductance.
I = series inductance.
f = supply or mains frequency * "'correction factor.
, · = Stator resistance per phase, r "= rotor transverse (field Kvidcrstand per phase. Κ ' = a factor that determines the associated inertia and
Größen zweiter Ordnung berücksichtigt. [· = 0.136 = Umrechnungsfaktor von lbs ft in mkp.Second order quantities taken into account. [· = 0.136 = conversion factor from lbs ft in mkp.
Um ein hohes Außertrittfallmoment zu erreichen, sollte L.q klein sein, während die Größe M - j In order to achieve a high step out of step moment, L. q should be small, while the size M - j
sein sollte, da hierdurch T1,,, größer wird, wie sich aus der Gleichung ergibt. Dies steht jedoch im Gegensat/ zu der Bedingung, die für eine Senkung von /, eingehalten werden muß. da es hierfür erforderlich ist. daß L,großunddieGröße(l - 'jk!cin sind: dies widerspricht also dem angestrebten hohen Außertrittfallmoment. -..ιshould be, since this makes T 1 ,,, larger, as can be seen from the equation. However, this is the opposite of / to the condition that must be met for a lowering of /. because it is necessary for this. that L, large and the size (l - 'j k! cin : this therefore contradicts the high step out of step moment sought. - .. ι
Bei den bekannten Reluktanzmotoren tritt also folgende Schwierigkeit auf: Soll ein Motor mit einer Momentbemessunn entworfen werden, bei dem das Material wirtschaftlich verwendet wird und die Motorgröße akzeptabel ist. so ergibt sich im allgemeinen eine kritische Frequenz, die für den üblichen Betneb zu hoch liegt. Da bei den bekannten Reluktanzmotoren die Beträge von Ld und Lq nähernngsweise bei allen Belastungen und Frequenzen konstant sind, konnten bisher hohe Außertrittfallmomente nur auf Kosten unbefriedigender kritischer Frequenzen erreicht wer-With the known reluctance motors, the following problem arises: Should a motor be designed with a torque dimension in which the material is used economically and the motor size is acceptable. this generally results in a critical frequency that is too high for normal operation. Since in the known reluctance motors the amounts of L d and L q are approximately constant for all loads and frequencies, high torque out of step could only be achieved at the expense of unsatisfactory critical frequencies.
Es hat sich nun herausgestellt, daß durch Belastung des Motors die kritische Frequenz gedrückt wird: die höchste kritische Frequenz (im Verhältnis zur Belastung tritt praktisch im Leerlauf auf Fs soll angenommen werden, daß im Gegensatz zu den bekanntenIt has now been found that the critical frequency is suppressed by loading the motor: the highest critical frequency (in relation to the load occurs practically when idling on Fs is supposed to be assumed be that unlike the familiar
Äußert ritt- L fallen Änderung von Ld und Lq mit der Belastung (PS) PSExpresses ritt- L change in L d and L q with the load (PS) PS
Im foleenden soll untersucht werden, welche Konsequenzen"sich ergeben, wenn Ld und L„ auf die in dem Diagramm dargestellte Weise mit der Belastung variieren. .In the following, it is to be examined what consequences "result if L d and L" vary with the load in the manner shown in the diagram.
(i) Bei Leerlauf liegen die Kriterien tür einen kleinen Wert von /, vor. da in der Gleichung für /, Lqn, groß(i) When idling, the criteria for a small value of /, exist. because in the equation for /, L qn , large
und die Größe (1and the size (1
klein sind. Andererseits istare small. On the other hand is
jedoch die Gleichung für das Außertrittfallmoment.
bei der die Leerlaufwerte für Ld und Lq verwendet
werden, nicht anwendbar, da die Leerlaufwerte von /.j und Lq sich nicht bei dem Außertriitfallzustand gebrauchen
lassen. Mit anderen Worten ergibt sich folgendes: Da der Motor nicht belastet wird. i.U das
Moment beim Außertrittfallen an diesem Punkt nicht nur unwichtig, sondern die beim Außertrittfallen gemessenen
Werte von Ld und
nicht verwendet werden.however, the equation for the moment of step out of step. where the idle values for L d and L q are used, not applicable, since the idle values of /.j and L q cannot be used in the outage state. In other words, the following results: Since the engine is not loaded. iU the moment when falling out of step is not only unimportant at this point, but the values of L d and measured when falling out of step
Not used.
(ii) Beim Außertritifallen ergibt sich ein großes Außertrittfallmoment Tpi„ da in der Gleichung für 7',,,(ii) When falling out of step, there is a large moment of stepping out of step T pi " da in the equation for 7 ',,,
/.„,,„ klein und die Größe M - ^"I groß ist. In anaeben /. ",," is small and the size M - ^ "I is large. In anaeben
Lq dürfen beim Leerlauf L q are allowed when idling
erwähnten, beim und /-.,mentioned, at and / -.,
loger Weise lassen sich dielogically the
Außertriufallen gemessenen Werte von L1, u..^ ..l( nicht auf den Leerlauffall oder gar auf die Vollbelastung anwenden, wenn nur die Werte beim Außertrittfallen betrachtet werden.Measured values of L 1 , u .. ^ .. l ( do not apply to the idling case or even to the full load, if only the values are taken into account when the operator is stepping outside the vehicle).
Hierdurch werden also die beiden AnforderungenThis therefore fulfills the two requirements
Reluktanzmotoren Lq in bezug auf die Belastung 65 erfüllt, die sich bisher widersprachen, so daß der Motor variiert wird, während L1, in ausreichender Weise kon- gleichzeitig vom I eerlauf bis zur Vollbelastung stabil slant bleibt. Unter Leerlaufbedingungen sollen /.,, sein und ebenso ein hohes Außertrittfallmoment autiitid Lq mit Lj„, bzw. Lq„t bezeichnet werden, während weisen kann, wenn Ld und L11 auf die Weise mit derReluctance motors L q with regard to the load 65 fulfilled, which previously contradicted each other, so that the motor is varied, while L 1 , in a sufficiently constant manner, remains stable from idling to full load at the same time. Under idling conditions, /. ,, and also a high stepping moment should be autiitid L q with Lj ", or L q " t , while it can indicate if L d and L 11 in the manner with
Belastung variieren, wie in dem Diagramm dargestellt ist. ·Load will vary as shown in the diagram is. ·
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Synchron-Reluktanzmotor der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem mit einfachen konstruktiven Maßnahmen gleichzeitig ein hohes Außertrittfallmomcnt und eine niedrige kritische Drehzahl gewährleistet sind.The invention is therefore based on the object to create a synchronous reluctance motor of the specified type, in which with simple constructive Measures at the same time ensure a high level of fall out of step torque and a low critical speed are.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zahn aus einem Zahnsteg mit einer bestimmten Querschnittsbreitc und einem mit der Ausnehmung in einer Ebene liegenden, verbreiterten Zahnkopf besteht, der sich bis an den Nennluftspalt erstreckt und daß der Quotient aus der am Nennluftspalt gemessenen Breite des Zahnkopfes und der Querschnittsbreite des Zahnsteges größer als der oder gleich dem Quotient aus dem Wert der für Sättigung des Kernmaterials angegebenen Induktion und dem Wert der Induktion, die beim Außertrittfallen des Motors in der an den Luftspalt angrenzenden Fläche des Zahnkopfes meßbar ist und gleichzeitig kleiner als der oder gleich dem Quotient aus dem Wert der für den ungesättigten Zustand des Kernmatenals angegebenen Induktion und dem Wert der Induktion ist. die im Leerlauf des Motors in der an den Luftspalt angrenzenden Fläche des Zahnkopfcs meßbar ist.According to the invention, this object is achieved by that the tooth consists of a tooth web with a certain cross-sectional width and one with the recess consists in one plane, widened tooth tip, which extends to the nominal air gap and that the quotient of the width of the tooth tip measured at the nominal air gap and the cross-sectional width of the tooth ridge is greater than or equal to the quotient of the value for the saturation of the core material specified induction and the value of the induction that occurs when the motor is stepped out in the surface of the tooth tip adjoining the air gap can be measured and at the same time smaller than the or equal to the quotient of the value given for the unsaturated state of the core material Induction and the value of induction is. those when the engine is idling in the one adjacent to the air gap The area of the tooth tip can be measured.
Die mil der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß bei geringer Belastung, d.h. bei geringer mechanischer Dämpfung, die Ankerrückwirkung erhöht ist. da der Querfeldwidersland wesentlich herabgesetzt ist. während bei einer Belastung des Motors im Bereich von dessen /.ußcrtrittfallmoment. d. h. bei einer hohen mechanischen Dämpfung, die Ankerrückwirkung verringert ist. da in diesem Fall der Qucrfcldwiderstand wesentlich erhöht ist.The advantages achieved with the invention are particular in that at low load, i.e. at low mechanical damping, the anchor reaction is increased. as the cross-country cross country is essential is reduced. while with a load on the engine in the range of its /. d. H. with a high mechanical damping, the armature reaction is reduced. there in this case the cross resistance is significantly increased.
Weiterhin kann die kritische Drehzahl des Motors so weit hcrabgedrückl werden, daß selbst durch ein Absinken der Spannung bis zu der Grenze, wo der Mo!or im Leerlauf außer Tritt fällt, keine Instabilität hervorgerufen wird, auch wenn eine Trägheit von näherungsweise Null im Leerlauf vorhanden ist. was in bezug auf die kritische Drehzahl der ungünstigste Fall ist. Außerdem bewirkt ein verminderter Querfcldwidcrstand im Bereich des Molorlccrlaufs eine erhöhte Stabilität und eine größere Synchronisierungsfä'higkcil des Motors. Dabei ist zu beachten, daß die kritische Drehzahl in ihrer Größe proportional zu der Wurzel des Qucrfeldwidcrstandcs isl. Schließlich ist auch bei dem erfindungsgemäßen Reluktanzmotor ein geringerer An fahrst rom erforderlich.Furthermore, the critical speed of the engine can be so far hcrabgedrückl that even by a Voltage drops to the limit where the Mo! Or falls out of step when idling, no instability is caused even when there is approximately zero inertia at idle. What with respect to the critical speed is the worst case. In addition, it causes a reduced transverse resistance increased stability and greater synchronization capability in the area of the molar flow of the motor. It should be noted that the size of the critical speed is proportional to the square root of the cross-field resistance isl. Finally is also at the reluctance motor according to the invention a lower drive current required.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbcispielcn unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of exemplary embodiments with reference to FIG Drawings explained in more detail.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Synchron-Rcluktanzmotors. der zwei Flußbarricren pro Pol und drei sättigbarc Qucrfcldz.ähnc pro Pol aufweist, wobei sich zwischen den Zähnen Brückenglicdcr befinden.Fig. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a synchronous reactance motor. of two river bars per pole and three saturable cross-sections per pole, with bridges between the teeth.
Fig. 2 eine Qucrschnitlsansicht einer modifizierten Ausführungsform eines Synchron-Rcluktanzmotorläufcrs. der eine Flußbarricrc pro Pol und zwei sättigbarc Qucrfcldzähnc pro Pol aufweist, wobei zwischen den Polen Brückenglicdcr vorgesehen sind.2 is a cross-sectional view of a modified embodiment of a synchronous reactance motor rotor. one river barricrc per pole and two has saturable cross-section teeth per pole, bridge links being provided between the poles.
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung des Verhältnisses Spannung/Frequenz zu der Frequenz eines typischen 2-PS-Vicrpol-Synchron-Rcluktanzmotors undFig. 3 is a graph showing the relationship of voltage / frequency ratio to frequency of a typical 2 hp Vicrpol synchronous reluctance motor and
Fig.4 eine graphische Darstellung der Beziehung des Verhältnisses Spannung Frequenz zu der Frequenz eines Synchron-Reluktanzmotors nach der Erfindung. Die in der Zeichnung dargestellten Motoren sind Vierpol-Moloren. Die Erfindung läßt sich jedoch ebenso bei anderen als Vierpolmaschinen anwenden. Weiterhin sind gemäß der Fig.1 und 2 drei bzw. zwei radiale, sättigbare Zähne pro Pol und zwei bzw. eine Flußbarriere pro Pol dargestellt. Es kann jedoch ebensoFig. 4 is a graph showing the relationship of voltage frequency to frequency a synchronous reluctance motor according to the invention. The engines shown in the drawing are Quadrupole molors. However, the invention can also be applied to machines other than four-pole machines. Farther are according to Figures 1 and 2 three or two radial, saturable teeth per pole and two or one Flux barrier per pole shown. However, it can also
ίο eine andere Anzahl von radialen, sättigbaren Zähnen sowie von Flußbarrieren pro Pol vorgesehen werden. Weiterhin brauchen aber auch keine Flußbarrieren und keine Zähne als solche vorhanden sein, solange der vorgesehene Flußpfad eine solche Größe und Eigenschaft aufweist, daß er im Leerlauf ungesättigt und beim Außertrittfallen im wesentlichen gesättigt ist.ίο a different number of radial, saturable teeth as well as flux barriers per pole. Furthermore, there is no need for any river barriers and no teeth as such exist as long as the intended flow path is of such size and characteristic has that it is unsaturated when idling and substantially saturated when stepping out is.
Als Stator 6 dient ein herkömmlicher Asynchron-Stator. Der mit 7 bezeichnete Läufer kann aus einer Vielzahl von gestanzten Lamellenblechen 8 zusammengesetzt sein. Jedes Lamellenblech kann eine oder mehrere Flußbarrieren9 pro Pol aufweisen, die mittig über jeder Querfeldachse (Λ',) liegen. Der Aufbau bzw. die Konfiguration sowie die Lage der Flußbarrieren9 sind so ausgewählt, daß sie in bekannter Weise das Außcrtrittfallmoment vergrößern.A conventional asynchronous stator is used as the stator 6. The designated 7 runner can from a A plurality of stamped lamellar plates 8 be composed. Each lamellar plate can have one or more Have flux barriers9 per pole, which are in the middle lie above each cross-field axis (Λ ',). The structure or the configuration and the position of the flow barriers9 are selected in such a way that they Increase the moment of exit.
Eine Vielzahl von über den Umfang mit Absland angeordneten Ausnehmungen 11. z.B. Querfeldschlitze,
sind im Bereich der äußeren Umfangsfläche des Läufers? vorgesehen. Die Ausnehmungen 11 sind in
bezug auf die Querfeldachsc \'q symmetrisch angeordnet.
Jedes Paar von benachbarten Ausnehmungen II definiert zwischen sich sättigbarc Zähne 12 und säuigbare
Brückengliedcr 13. Obgleich die Ausnehmungen 11 zu dem Umfang der Lamellbleche hin offen
sein können, sind sie aus Gründen der mechanischen Festigkeit der Lamellenbleche hier durch sättigbarc
Brückengliedcr 13 geschlossen gezeigt.
Die sättigbaren Zähne 12 und falls vorgesehenA multiplicity of recesses 11 arranged over the circumference with a backland 11, for example transverse field slots, are there in the area of the outer circumferential surface of the runner? intended. The recesses 11 are arranged symmetrically with respect to the transverse field axis c \ ' q. Each pair of adjacent recesses II defines between them saturable teeth 12 and säuigbaren bridge members 13.
The saturable teeth 12 and if provided
die Brückengliedcr 13 sind in der Weise ausgelegt, daß bei einer Änderung der Belastung die Induktivitäten Lq und Ld so variieren, daß die Größe von Lq in Richtung auf den Leerlauf hin steigt, während Ld im wesentlichen konstant bleibt. Das bei Leerlauf gemcsscnc /.„ ist in einem typischen Fall dreimal so groß wie das beim Außertrittfallen gemessene /.,,. Dies wird dadurch erreicht, daß die sättigbaren Zähne 12 und falls vorgesehen die Brückenglieder 13 si" bemessen werden, daß sie im Leerlauf ungesättigt sind, bei Belastung des Motors in steigendem Maßt gesättigt werden und schließlich beim Außeririttfallcr vollständig gesättigt sind. In der Folge wird kein Bezut mehr auf die Brückenglicdcr 13 genommen: ihn Größe muß jedoch, falls sie im Läufer vorgcsehci sind, in der gleichen Weise wie die der Zähne 12 bei de Festlegung der Größe und der Eigenschaften des Fluß pfades berücksichtigt werden.The bridge members 13 are designed in such a way that, when the load changes, the inductances L q and L d vary in such a way that the magnitude of L q increases in the direction of idling, while L d remains essentially constant. The measured when idling /. "Is in a typical case three times as large as that measured when falling out of step /.". This is achieved in that the saturable teeth 12 and, if provided, the bridge members 13 are dimensioned so that they are unsaturated when idling, are increasingly saturated when the engine is loaded, and are finally completely saturated when the engine is out of action With regard to the bridge elements 13: however, if they are present in the rotor, the size must be taken into account in the same way as that of the teeth 12 when determining the size and properties of the flow path.
Das für den erfindungsgemäßen Motor wesentlich! Kriterium, nämlich daß die sättigbaren Zähne im Leer lauf ungesättigt und beim Außertrittfallen im wcscnt liehen vollständig gesättigt sind, läßt sich durch dii folgende Bedingung ausdrücken:This is essential for the engine according to the invention! Criterion, namely that the saturable teeth are empty run unsaturated and are completely saturated when stepping out in the toilet express the following condition:
B,B,
Auf diese Bedingung wird im folgenden immer al »Ungleichung (5)« Bezug genommen.In the following, this condition is always referred to as "inequality (5)".
2020th
Hierbei wird mehr als ein sättigbarer Zahn pro Pol vorausgesetzt, wobei die einzelnen Größen bedeuten:Here, more than one saturable tooth per pole is assumed, whereby the individual sizes mean:
fi, die eigentliche Sättigungsdichtc des Stahls; Bm der ungesättigte Flußdichtepegel des Stahls; (ß,4 — Bdir)po die Flußdichte in dem Nennluftspalt über dem sättigbaren Zahn, der dem sättigbaren Mittelzahn (oder der g-Achse) benachbart ist; (#d4)ni die im Leerlauf gemessene oder für den Leerlauf berechnete Flußdichte in dem Nennluftspalt über dem sättigbaren Zahn, der dem sättigbaren Mittelzahn (oder der i/-Achse) benachbart ist.fi, the actual saturation density of the steel; B m is the unsaturated flux density level of the steel; (ß, 4 - B dir ) po is the flux density in the nominal air gap above the saturable tooth which is adjacent to the saturable central tooth (or the g-axis); (# d4) ni is the flux density measured while idling or calculated for idling in the nominal air gap above the saturable tooth which is adjacent to the saturable central tooth (or the i / axis).
Die Flußdichten (ß,4- BM)pa und (ßd4)„, lassen sich durch folgende Gleichungen ausdrücken:The flux densities (ß, 4 - B M ) pa and (ß d4 ) "can be expressed by the following equations:
(UqA-uM)po-(U qA -u M ) po -
Bg(ma\) \Ld /smjr/;v 2/Λ cos π/\ B g (ma \) \ L d / smjr /; v 2 / Λ cos π / \
Hierbei bedeutet:Here means:
ß,,(max)= maximale Luftspaltflußdichte,
ps = individuelle Lage des sättigbarenß ,, (max) = maximum air gap flux density,
p s = individual position of the saturable
Zahns,Tooth,
Ld. Lq = Induktivitätswerte im Leerlauf,
/i, = eine charakteristische Funktion, die L d . L q = inductance values when idling,
/ i, = a characteristic function that
weitgehend durch die Barrierenkonfiguration bestimmt ist. Die Größe von Ζ,, liegt im Bereich von 0,6 für typische Motoren beliebiger Polzahl.is largely determined by the barrier configuration. The size of Ζ ,, is in the range of 0.6 for typical Motors with any number of poles.
Die Querschnitlsbreite I entlang dem sättigbaren Zahn und der Radius /\ die zusammen die äußere Zahnbreite ir, = 2 r+l definieren, sind durch die Ungleichung (5) bestimmt, in der das Verhältnis 2 r/l geringer sein muß als die für den Leerlauf angegebene Bedingung in (5) und größer sein muß als die für das Außertrittfallen gegebene Bedingung in (5).The cross-sectional width I along the saturable tooth and the radius / \, which together define the outer tooth width ir, = 2 r + l , are determined by inequality (5), in which the ratio 2 r / l must be less than that for the Idle condition specified in (5) and must be greater than the condition given for falling out of step in (5).
Die Stabilität des erfindungsgemäßen Motors kann in geeigneter Weise mit der Stabilität eines herkömmlichen Synchron-Rcluktanzmotors verglichen werden. Für einen typischen bekannten Synchron-Reluktan/.-motor ist in Fig. 3 das Verhältnis der Spannung zur Frequenz über der Frequenz aufgetragen. Der Motor ist im gesamten Bereich unter der Kurve instabil. Wie sich Fig. 3 entnehmen läßt, wird der Motor, wenn die Frequenz bei Konstanthaltung des Spannungs/Frcquenz-Vcrhältnisses auf dem Nennverhältnis verminden wird, zuerst instabil bei 36 Hz. bleibt bis 20 H/ herunter instabil und wird dann wieder stabil.The stability of the motor according to the invention can be compared in a suitable manner with the stability of a conventional synchronous reactance motor. For a typical known synchronous reluctance motor, the ratio of voltage to frequency is plotted against frequency in FIG. 3. The engine is unstable in the entire area under the curve. As can be seen from Fig. 3, if the frequency is decreased while the voltage / frequency ratio is kept constant at the nominal ratio, the motor first becomes unstable at 36 Hz. Remains unstable up to 20 H / down and then becomes stable again.
In Fig. 4 ist in einem Diagramm das Spannung* Frequenz-Verhältnis über der Frequenz eines Synchron-Reluktanzmotors nach der Erfindung dargestellt; dieses Schaubild zeigt keine Instabilität. Der Motor ist außerordentlich stabil, da selbst ein Absinken der Spannung zu der Grenze, wo er im Leerlauf außer Tritt fällt, keine Instabilität auslöst, wenn auch eine angenäherte Trägheit Null im Leerlauf verwendet wird, was der ungünstigste Fall ist.In Fig. 4 is a diagram of the voltage * Frequency ratio over the frequency of a synchronous reluctance motor shown according to the invention; this graph shows no instability. The engine is extremely stable, as it can even sink the voltage to the limit where it falls out of step at idle, albeit not causing instability an approximate zero inertia is used at idle, which is the worst case.
Ein wesentlicher, durch die Einführung sättigbarerAn essential, saturable by the introduction
ίο Zähne bewirkter Zusatzeffekt ist die Verringerung der Größe des Querfeldwiderstandes rlq während leicht belasteter Zustände und die Tendenz von r2q. gleich dem Längsfeldwiderstand rld zu werden.The additional effect caused by teeth is the reduction in the magnitude of the cross-field resistance r lq during lightly loaded conditions and the tendency of r 2q . to become equal to the longitudinal field resistance r ld .
Der Grund hierfür soll im folgenden dargelegt werden. Es wird zunächst angenommen, daß es keine sättigbaren Zähne 12 gibt; der Fluß in dem Bereich der Ausnehmungenil besteht im wesentlichen aus einem stark streuenden Fluß nahe der Polkanten und schwachen Flußlinien in dem Ausnehmungsbereich.The reason for this will be explained below. It is initially assumed that there are none saturable teeth 12 there; the flow in the area of the recesses essentially consists of a highly scattered flux near the pole edges and weak flux lines in the recess area.
Die Raumverteilung des induzierten Stroms über den Ausnehmungsbereich folgt dem gerade beschriebenen Flußverlauf. Mit anderen Worten ist der Stromfluß in einer schmalen Zone nahe den Polkanten konzentriert. Somit kann der Widerstand des Ausnehmungsbereiches durch einen sehr schmalen Bereich aus leitendem Material, das in der Nähe der Polkanten vorhanden ist, simuliert werden; daraus ergibt sich, daß der Widerstand groß ist. Der Gesamtwiderstand r-,q von dem der Widerstand des Ausnehmungsbereichs nur einen Teil bildet, ist deshalb groß.The spatial distribution of the induced current over the recess area follows the flow course just described. In other words, the current flow is concentrated in a narrow zone near the pole edges. Thus, the resistance of the recess area can be simulated by a very narrow area of conductive material which is present in the vicinity of the pole edges; it follows that the resistance is great. The total resistance r-, q of which the resistance of the recess area forms only a part, is therefore large.
Sind nun sättigbare Zähne vorhanden, so umgibt der Fluß durch jeden Zahn vollständig jede Ausnehmung
11, so daß der Strom nahezu gleichförmig in jeden Ausnehmungsbereich fließt. Als Ergebnis
hiervon wird der Widerstand aller Ausnehmungen in optimaler Weise von dem gesamten Bereich aller Ausnehmungen
gebildet statt von einem sehr schmalen, im Bereich der Polkanten liegenden Bereich.
Weiterhin bewirkt ein verringerter Läuferwiderstand rlq eine höhere Stabilität und eine größere Synchronisicrungsfahigkcit.
Die Auswirkung auf die Stabilität ist_beträchtlich, da /r proportional zu | /··,,,
ist und [ r2ll nur noch einen Bruchteil des herkömmlichen
\/r2q darstellt, wie es sich ohne die sättigbarenIf there are now saturable teeth, the flow through each tooth completely surrounds each recess 11, so that the current flows almost uniformly into each recess area. As a result of this, the resistance of all recesses is optimally formed by the entire area of all recesses instead of a very narrow area lying in the area of the pole edges.
Furthermore, a reduced rotor resistance r lq causes a higher stability and a greater synchronization ability. The effect on stability is_considerable, since / r proportional to | / ·· ,,, and [ r 2ll is only a fraction of the conventional \ / r 2q , as it would be without the saturable
Zähne ergibt.Teeth results.
Über die Auswirkung auf die Motorstabilitäl hinaus beeinflussen die sättigbaren Zähne in gleicher Weise andere Charakteristiken des Motors. Insbesondere wird der Anfahrstrom herabgesetzt und die Synchronisicrungsfähigkeit gesteigerl. Die Erhöhung der Synchionisierungsfähigkeit ergibt sich durch die Vcrringung von /:,(.In addition to the effect on motor stability, the saturable teeth affect other characteristics of the motor in the same way. In particular, the starting current is reduced and the synchronization capability increased. The increase in Synchionisierungsfähigkeit results from the Vcrringung of /: '(.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US82579069A | 1969-05-19 | 1969-05-19 | |
US82579069 | 1969-05-19 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2024327A1 DE2024327A1 (en) | 1970-11-26 |
DE2024327B2 DE2024327B2 (en) | 1974-10-31 |
DE2024327C3 true DE2024327C3 (en) | 1977-12-29 |
Family
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