DE2027673C - Eisenlose, heteropolare Gleich Strommaschine mit normalleitendem Laufer und supraleitenden Erreger spulen - Google Patents

Description

transportiert werden. 55 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an

Bei Unipolarmaschinen greift die Reaktionskraft Hand der Zeichnung im folgenden näher erläutert, zur Nutzkraft bekanntlich nicht am Polsystem, son- F i g. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Maschine im

dem an den Stromzuleitungen des Läufers an, so Längsschnitt,

daß die mit aufwendigen Mitteln tiefgekühlten Er- Fig. 2 die Maschine der Fig. 1 im Querschnitt,

regerspulen von solchen Kräften frei sind und auf 60 F^? i g. 3 einen Querschnitt gemäß der F i g. 2 mit entsprechend aufwendige Stützelemente verzichtet Vektoren der Kräfte und Induktionen, werden kann. In den F i g. 1 und 2 ist eine vierpolige Gleich-

Bei heteropolaren Gleichstrommaschinen üblicher Strommaschine gezeigt. Die Erregerspulen 1 sind hier Art treten drehmomentbildende Reaktionskräfte wie bei einer normalen Gleichstrommaschine längs überwiegend an den Polkernen und nur geringfügig 65 eines gedachten Zylindermantels angeordnet. Der an den Erregerspulen bzw. den normalerweise in eisenlose Läufer besteht aus einer Welle 2 aus nichtNuten untergebrachten Kompensationsspulen auf. leitendem Material zur Vermeidung von Wirbel-Bei einer eisenlosen Gleichstrommaschine mit Stromverlusten. Die Läufenvicklung 3 in an sich üb-

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licher Ausführung ist auf der Welle durch Bandagen 4 festgehalten. Die einzelnen Spulenseiten sind mit Abstand in Umfangsrichtung auf der Welle angeordnet, um einerseits durch ein Kühlmedium, beispielsweise Luft, die Stromwärrneverlusie abführen zu können und um andererseits die Stirnverbindungen auf die übliche Weise abkröpfen und am Kommutator 5 anschließen zu können. Aufbau und Wirkungsweise des Läufers entsprechen, abgesehen vom fehlenden Läufereisen, im wesentlichen dem eines normalen Gleichstrommaschinenläufers.

Um für die Stromwendung der Läuferwicklung eine vom Erregerfeld möglichst freie Zone zu schaffen, ist es vorteilhaft, den Winkel zwischen der Ebene durch die Mitte der Wendezone ur.d die Mitte der Erregerspulenseiten und der Ebene durch die Mitte der Wendezone und die Wellenachse * «s 45° zu wählen (F i g. 2), da in diesem Falle die Radialkomponente des Erregerfeldes in bestimmten Bereichen des Läuferumfanges praktisch Null ist.

Außerhalb der Erregerspulen 1 befinden sich die vom Läuferstrom durchflossenen Kompensationsspulen 6. Die Lage der Kompensationsspuien und die Größe ihrer Stromdurchflutung ist so gewählt, daß die vom Strom in der Läuferwicklung 3 und den Erregerdurchflutungen der Erregerspulen 1 herrührenden, drehmomentbildenden Kräfte aufgehoben werden. Das Reaktionsdrehmoment greift dann voll an der außerhalb des Kälteraumes liegenden Kompensationswicklung an. Diese kann darüber hinaus in an sich bekannter Weise so bemessen sein, daß sie in den kommutierenden Spulen der Läuferwicklung 3 ein die Stromwendung unterstützendes Feld erzeugen und so die Funktion der Wendepole normaler Gleichstrommaschinen übernehmen.

F i g. 3 zeigt für eine solche Maschine die magnetische Induktion am Ort der supraleitenden Erregerspule, zusammengesetzt aus der Induktion des Läuferfeldes B_L und der des Kompensationsfeldes B_K. Die resultierende Induktion B = B_L + B_K muß tangential zur gedachten 7"!inderfläche durch die Mitte der Erregerspulen gerichtet sein, damit die Kräfte K radial gerichtet sind und kein Drehmoment bilden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. heteropolarem Erregersystem würden die Reaktions-

   _ _t . kräfte jedoch voll auf die Erregerspulen einwirken.

   Patentanspruch: _Bei einem supraleitenden Erregersystem würde

   Eisenlose, heteropolare Gleichstrommaschine .^^Αίϊ^ SSStE

   mit normal.eiiendem Läufer und supraleitenden 5 ^^^^^S _die Maschine praktisch

   Erregerspulen, dadurch gekennzeich- scnine so \ersciuci.«

   net daß die Erregerspulen zwischen den vom ^nuchtar^re. eisenhaltigen

   Lauferstrom durchflossenen normalleitenden Zwar wurae uic d H K

   d d K

   gp ^^ eisenhalt

   Lauferstrom durchflossenen, normalleitenden Zwar wurae uic _ Anordnung Her Knm

   Kompensationsspulen und der Läuferwickiung Glekhstromma-hmen üb '«^Anordnung de r Knm angeordnet sind und daß die Ausbildung der« pensationsspulen räumlich unmttelbar^r Laufer-Kompensationsspulen sowie ihre räumliche Lage wicklung benachbart zu ^e'^nem _R ^.^"f??" in bezug auf die Erregerspulen und ihre Strom- belag entgegengesetzt gleich 8"^ße" ^mbelag fuhdurchflutung so gewählt ist, daß die Summe der ren und damit das Polsystem en lasten Jedoch drehmomembildenden Kräfte aus dem Feld der würd, dies bei der eisenlos«! Masch ine zue η«■ Kompensationsspulen und dem Erregerspulen- i₅ heblicen Verringerung des die Lauferwicklung strom die Summe der drehmomentbildenden durchsetzenden Magnetflusses fuhren da der AbKräfte aus dem Läuferwicklungsfeld und dem stand der Läufenvicklung vom Polsystem un. die Erregerspulenstrom weitgehend aufhebt. Dicke der Kompensationsspule großer gemacht *er-

   ^& den muß und bei einem heteropolaren Polsystem _m

   ao Luft die magnetische Induktion mit zunehme idem

   Abstand von den Erregerspulen rasch abnimmt.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine eisenlose, heteropolare Gleichstrommaschine mit supraleitenden Erregerspulen und normalleiten<iem

   Die Erfindung bezieht sich auf eine eisenlose, 25 Läufer zu schaffen, deren Polsystem vom Reakü-nsheteropolare Gleichstrommaschine mit normalleiten- moment entlastet ist.

   dem Läufer und supraleitenden Erregerspulen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurc, ge-

   Es ist bekannt (Zeitschrift »Cryogenics«, 1969. löst, daß die Erregerspulen zwischen den vom Lau-S. 147 bis 157), Gleichstrommaschinen mit supra- ferstrom durchflossenen, normalleitenden Komrenleitenden, gekühlten E x-gerspulen zu versehen und 30 sationsspulen und der Läuferwicklung angeordnet den normalleitenden Läufer bei Rpnmtemperatur sind und daß die Ausbildung der Kompensationsoder sehr niedrigen, aber über der für Supraleitung spulen sowie ihre räumliche Lage in bezug auf die erforderlichen Temperatur zu betreiben. Letzteres ist Erregerspulen und ihre Stromdurchflutung so geaber unwirtschaftlich, da der Leistungsbedarf der wählt ist. daß die Summe der drehmomentbildenden Kältemaschine für die Abführung der geringen 35 Kräfte aus dem Feld der Kompensationsspulen und Läuferverluste unverhältnismäßig hoch ist. dem Erregerspulenstrom die Summe der drc'.i-

   Bei solchen Maschinen bringt die Verwendung momentbildenden Kräfte aus dem Läuferwicklungsvon Eisen für die erreichbaren Induktionen praktisch feld und dem Erregerspulenstom weitgehend aufkeinen Vorteil, da das Eisen bei den hohen Erreger- hebt.

   durchflutungen weit über die Sättigungsinduktion 40 Bei Stromführung der Erregerspulen wirken auf magnetisiert würde. Dagegen würden bei diesen diese zwar große Kräfte, die jedoch kein Drehhohen Induktionen hohe Eisenverluste und hohe zu- moment und keine resultierende Kraft auf das gesätzliche Verluste in der Läufenvicklung auftreten, samte Erregerspulensystem ausüben. Diese Kräfte weswegen Maschinen mit supraieitendem Erreger- werden durch die Stromführung der Läufer- und system vorzugsweise ohne Eisen ausgeführt werden. 45 Kompensationsspulen nur wenig vergrößert. Bei Ein bedeutsamer Gesichtspunkt für den Energie- richtiger Auslegung der Kompensationswicklung tritt bedarf für die Kühlung supraleitender Spulen ist die jedoch ebenfalls kein resultierendes Drehmoment mechanische Abstützung der auf diese wirkenden und keine resultierende Kraft auf das ganze Erreger-Kräfte, da die Stützelemente für diese Spulen Wärme spulensystem auf. Die Kräfte auf die Erregerspulen von den umgebenden Teilen mit normaler Tempera- 50 können durch mechanische Stützen innerhalb des tür in die tiefgekühlten Teile leiten. Diese Wärme tiefgekühlten Erregersystems aufgenommen werden, muß aber nach den Gesetzen der Thermodynamik so daß eine Wärmeströmung aus der wärmeren Ummit entsprechend großem Energieaufwand wieder in gebung in das tiefgekühlte Erregersystem über solche die Umgebung mit normaler Temperatur zurück- Stützen nicht eintreten kann.