DE2111827A1 - Asynchronmaschine mit einem offenen magnetischen Kreis - Google Patents

Description

Patentanwalt _r

Karl A. B ro se

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vln/Fo München-Pullach, 11. März 1971

ΑΪΪΑΕ AGENCE NATIONALE DE VALORISATION DE LA RECHERCHE, Tour Aurore, Paris-Defense; 92 Courbevoie, Frankreich

Asynchronmaschine mit einem offenen magnetischen Kreis

Die Erfindung betrifft Asynchronmaschinen mit einem offenen magnetischen Kreis, mit denen man elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln kann und umgekehrt, beispielsweise Maschinen, die sich längs einer geraden Linie erstrekken. ■ . '

Die bei diesen Maschinen auftretenden Nachteile bestehen im wesentlichen in Querverzerrungen und LängsVerzerrungen des magnetischen Feldes im.Luftspalt und in parasitären Strömen, die sich außerhalb des aktiven Abschnitts des Sekundärteils oder stromführenden Teils bilden. Um die Querverzerrungen zu beseitigen, muß man einen schwachen oder geringen Luftspalt im Verhältnis zur Polteilung betrachten. Es ist bereits bekannt, die Längsverzerrungen dadurch zu beseitigen, indem man die parasitären Komponenten des Induktionsfeldes mit Hilfe einer speziellen Spule des Induktors aufhebt. Bei einer derartigen Maschine wird also im, Endeffekt versucht, ein vollständig gleichmässiges bzw. glattes Feld im Luftspalt zu erreichen, was mit Hilfe eines langen jnagnetisehen Kreises, einer symmetrischen VieIphasenwicklung, einer gleich

mäßig verteilten Einphasenwicklung und schließlich mit Hilfe zweier symmetrischer seitlicher Zonen erreicht werden kann, die an ihren Enden eine unterbrochene Einphasenwicklung tra-• gen.

Die Asynchronmaschine nach der vorliegenden Erfindung gestattet eine bessere Energieausbeute zu erzielen und zwar im Vergleich zu bekannten Maschinen, ohne daß dabei zwangs-φ läufig ein vollständig glattes magnetisches Feld verwendet werden muß.

Die Asynchronmaschine nach der vorliegenden Erfindung führt auch zu einer Verbesserung der Arbeitsbedingungen, die bei diesen Maschinen auftreten und bekannt sind: Beim Betrieb der Maschine in Form eines Motors erzielt man eine progressiver wirkende Bremsung mit besserem Wirkungsgrad; bei Verwendung der Maschine in Form eines magnetο-hydrodynamisehen Generators erhält man eine Verbesserung der hydraulischen Bedingungen am Eingang und am Ausgang der Maschine.

maschine
α Die Asynchron/ mit dem offenen magnetischen Kreis nach der vorliegenden Erfindung weist ein Sekundärteil bzw. 3trom führendes Teil und einen Induktor auf, die im Verhältnis zueinander angeordnet sind. Der Induktor kann in mehrere /magnetische Zonen eingeteilt sein. Eine mittlere Zone, die vollkommen bewickelt ist, trägt eine Mehrphasenwicklung und eine gleichmäßig verteilte Einphasenwicklung und die Zahl der Pole ist ungerade oder gebrochen; bei Ausführung einer gebrochenen Polzahl, befinden sieh die Leiter entsprechend mehreren unterschiedlichen Polen in derselben Nut. Auf jeder der zwei Seiten dieser mittleren Zone ist eine seitliche einzelnbewickelte Zone, oder in bevorzugter weise eine

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nicbt bewickelte Zone ausgebildet, die an ihrem Ende eine unterbrochene Einphasenwicklung trägt; die Länge ,jeder der Zonen sovrie die Phase und die Amplitude der Er reger ströme, die durch die verschiedenen Wicklungen fließen, sind eine Funktion der Kennkraft und der Betriebsbedingungen der Maschine. TJm· die durch den Joule-Effekt bedingten Verluste zu begrenzen und zwar in dem Sekundärteil bzw. stromführenden Teil, sind die Wicklungen an den Enden rings um das magnetische Gehäuse der Form gewiekelt, um ein pulsierendes Feld zu erzeugen, welches an den Enden des Induktors konzentriert ist und schließlich sind die Wicklungen der mittleren Zone in herkömmlicher Weise gewickelt und zwar rings herum um die Pole, dih. zu den. Frontverbindungen.

Für gegebene Betriebsbedingungen und eine gegebene Kraft beträgt die Ausbeute- bzw. der Wirkungsgrad ein Maximum für eine bestimmte Länge der Zonen,. die teilweise bewickelt sind oder nicht bewickelt sind. Diese Länge bleibt jedoch obligatorisch abhängig und erstreckt sich zwischen Null und einem Polschritt oder Polteilung. Die unterbrochenen Einphasenwicklungen sind an den Enden der nicht bewickelten Zonen oder teilweise bewickelten Zonen angeordnet und ermöglichen es einerseits dem magnetischen Feld eine solche Form aufzudrücken, so daß man als. Ergebnis eine optimale Ausbeute bzw. Wirkungsgrad erhält, und ermöglichen es zum anderen, die Energieschleife (roll energetique) des Hauptfeldes zu vervollständigen.

Es .sei hervorgehoben, daß die Schleife bei dieser Ausführungsform oder Anordnung nicht auf einer ,'Überlagerung des magnetischen Feldes an, den Enden des Induktors beruht. Es wurde im Gegenteil festgestellt, daß.das magnetische Feld,zu" "einer

besseren elektromagnetischen Umkehrung bzw. Invertierung der Maschine führt, d.h. zu einer besseren Ausbeute an den Enden des Induktors.

Die nicht bewickelten zwei Zonen sind im rechten Winkel zur Verschiebungsrichtung des Induktors angeordnet und in einem geringen Abstand zu diesem befestigt bzw. fest angeordnet,

i)ie zwei letzteren Zonen stellen einen magnetischen Schirm dar, welcher eine Zirkulation der parasitären Ströme in dem Sekundärteil bzw. stromführenden Teil verhindert. Der Luftspalt zwischen den genannten nicht bewickelten Zonen und den teilweise bewickelten oder nicht bewickelten Zonen bzw. die Größe dieses Luftspaltes ist eine Funktion der Reaktionsströme im Sekundärteil, d.h. eine Funktion der Last der Maschine.

Bei einer anderen Ausführungsform der sich entsprechend einer geraden Linie erstreckenden Maschine nach der Erfindung ist der Sekundärteil relativ zum Induktor beweglich, im übrigen jedoch wie die vorangegangen beschriebene Ausführungsform aufgebaut.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Hinweis auf die Zeichnung, deren einzige Figur eine perspektivische Darstellung der Maschine im Längsschnitt entsprechend der Bewegung des Induktors zeigt.

Gemäß der einzigen Figur besteht die Maschine aus einem Induktor, der aus zwei symmetrischen Teilen 1 und 2 besteht, und aus einem Sekundärteil 3. Das Sekundärteil ist fest und

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der Induktor läßt sich relativ zu dem Sekundärteil bewegen. Das Sekundärteil besteht aus einer mittleren aktiven Partie 4-, die dieselbe Rolle spielt, wie die rechte Partie der Rotorwindungen der sich drehenden Maschinen, und die Verschlußschienen 5 spielen die" Rolle der Spulenköpfe der üblichen Wicklungen* Die Teile 1 und 2 des beweglichen Induktors bestehen aus einer Blecnlameliierung bzw. Blechpaket, wobei diese Bleche magnetisch isoliert sind und diese LametLlierung kann in mehrere Abschnitte aufgeteilt sein: Ein mittlerer Abschnitt 6y der gänzlich bewickelt ist und zwar mit einer Vielphasenwicklung und einer gleichmäßig verteilten Einphasenwicklung, und dieser mittlere Abschnitt weist eine ungerade Polzahl auf; die zwei seitlichen nicht bewickelten Abschnitte 7 und 8 sind längenmäßig so ausgelegt, daß sie den · !Tennbetriebsbedingungen entsprechen. Die nicht bewickelten Zonen 7 und 8 weisen an ihren Enden eine unterbrochene Einphasenwicklung 9 auf. '

Die Wicklungen9» die ein pulsierendes Feld zentriert an den Enden des Induktors erzeugen,: sind nicht aussen um die Pole geführ.t, d.h. durch die vorderen oder Frontverbindungen geführt, wie die Spulen der mittleren Partie 6, jedoch im Gegensatz hierzu außen um das Magnetgehäuse, welches den Induktor formt.

DieseAnordnung ermöglicht es, üb ermäs si ge durch den Joul-e-Effekt bewirkte Verluste in demSekundärteil 3 zu vermeiden.

An den äußeren seitlichen Flächen des Induktors 1 befinden sich Befestigungsmittel, die mit Hilfe von Bolzen aus Glasfasermaterial oder einem anderen nicht magnetischen Material

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und mit Hilfe von Bolzen 15 festgehalten sind und zwar in einem schwachen oder geringen Abstand vom Induktor, und diese Befestigungsmittel bestehen aus Platten 10 und 11, die hier die Rolle von Magnetschirmen spielen. Die Platten sind 'unterbrochen, so daß das Sekundärteil 3 dazwischen hindurchgeführt werden kann und sie sind an äquivalenten Platten 12 und 13 des Induktors 2 vermittels Bolzen 14 befestigt.

Die Asynchronmaschine mit einem offenen magnetischen Kreis nach der vorliegenden Erfindung kann nicht nur zum Ziehen eines Fahrzeugs verwendet werden, wobei das Sekundärteil die Rolle einer Schiene spielt. Sie kann ebenso als magnetohydrodynamische Vorrichtung verwendet werden, wobei der Induktor fest ist und das Sekundärteil durch den Abstrom eines flüssigen Metalls dargestellt wird. Die Maschine kann als Generator oder als Motor eingesetzt werden.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE

   M .J Asynchronmaschine mit einem offenen magnetischen Kreis, bestehend aus einem Sekundärteil und einem Induktor, die zum Zusammenwirken relativ.zueinander.angeordnet sind, wobei der Induktor von einem magnetischen Kreis gebildet ist, mit einer mittleren bewickelten Zone, die eine Vielphasen- d wicklung und eine gleichmäßig verteilte Einphasenwicklung trägt, mit zwei symmetrischen seitlichen Zonen, die im rechten Winkel zur Verschiebungsrichturig des Induktors relativ zum Sekundärteil desselben verlaufen, wobei die teilweise bewickelten oder nicht bewickelten Zonen an ihren Zünden eine unterbrochene Einphasenwicklung tragen, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere bewickelte Zone des Induktors eine rationale nicht gerade Anzahl an Polen aufweist ; daß sich die Wicklungen an den Enden des Induktors außen um das Magnetgehäuse, welches den Induktor formt, schliessen; daß weiter die Phase und die Amplitude der Erregerströme, die durch die verschiedenen Wicklungen fließen und die Länge einer seitlichen Partie, die teilweise bewickelt öder nictit be- ( wickelt Ist, derart ausgelegt sind, daß die Maschine für eine gegebene Kraft und für gegebene Betriebsbedingungen eine maximale Leistung bzw. Wirkungsgrad aufweist, wobei sich die genannte Länge zwischen Null und- einer Polteilung bewegt; daß "

   Schirm- " ■

   ein magnetisches/Teil auf jeder Seite des Induktors, parallel zu den" äußeren Seiten und senkrecht oder im rechten Winkel zur relativen Verschiebungsrichtung des Induktors, befestigt ist und daß diese magnetischen Teile einen geringen Abstand von diesen Seiten aufweisen.

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2. 2. Asynchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere bewickelte Partie des Induktors eine ungerade Polzahl aufweist. "' '-
3. 3. Asynchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere bewickelte Zone des Induktors eine gebrochene Polzahl aufweist.

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