DE2161409A1 - Elektrische Maschine - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-BORE D1PL.-PHYS. DP MAMITZ DtPL-CHcM. D3. DEUFEL DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRÄMKOW .

10. DuZ. 1971

Hi/ü - If 1053

EJi)SEAHGH DEVELOPMENT CORPORATION 66 - 74 Victoria Street, London S.W. 1 ENGLAND

Elektrische Maschine

Die Erfindung betriffb eine elektrische Synchronmaschine, bei der das Haupt-Arbeits-Kagnetfeld durch den Fluss eines Gleichstromes in einer Wicklung erregt wird. Diese Erregerwicklung ist in dem Rotor der Maschine gelegen und die Haupt-Arbeits-Wechselströme werden durch Wicklungen geführt, die in dem Stator der Maschine angeordnet sind.

Bisher wird bei elektrischen Synchronmaschinen der Gleichstrom üblicherweise der Erregerwicklung mittels Bürsten oder Schleifringen bzw. Kollektorringen zugeführt.

2 0 9 8 2 6/0715 _bAd

Dr Müller-Bor* Dr. ManitZ · Dr. Deufel · Dipl.-Ing. Finsterwald Dlpl.-Ing. Gramkow Braunschweig, Am Bürgerpark 8 8 München 22, Robert-Koch-StraBe 1 7 Stuttgart-Bad Cannstatt, MarktstraBe Telefon (0531) 73887 Telefon (0811) 293645, Telex 5-22050 mbpat Telefon (0711) 567261 Bank: Zentralkasse Bayer. Volksbanken, München, Kto.-Nr.9822 Postscheck: München 9S495

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Erfindungsgeniäss ist eine elektrische Maschine vorgesehen mit einem Stator mit einer Statorwicklung, die primär so gewickelt ist, dass, wenn Wechselstrom zugeführt wird, ein Magnetfeld erzeugt wird, das ein Hauptkomponenten-Feld mit einer vorbestimmten Anzahl von Polen aufweist, die sich in bezug auf den Stator um eine Achse drehen, wobei der Stator keine weitere Wicklung aufweist, die primär so gewickelt ist, dass ein anderes Magnetfeld mit einer von der vorbestimmten Anzahl ver-

fe schiedenen Anzahl von Polen erzeugt wird, mit einem Rotor, der so angebracht ist, dass er sich um diese Achse dreht, und eine Rotorwicklung aufweist, die so gewickelt ist, dass, wenn Gleichstrom zugeführt wird, die gleiche Anzahl von Magnetpolen für den Rotor wie das Hauptkomponenten-Feld erzeugt wird, und mit Gleichrichtereinrichtungen, die an den Rotor angebracht sind und das Fliessen von Gleichströmen in der Rotorwicklung bewirken durch Gleichrichtung von in der Rotorwicklung oder einer weiteren Rotorwicklung durch eine unterkomponente bzw. Zusatzkomponente des Magnetfeldes induzierten Strömen, zumindest wenn die Rotordrehzahl gleich der Drehgeschwindigkeit des Hauptkomponenten-Magnetfeldes ist oder in

" der Nähe von dieser liegt.

Die Induktion von Wechselstrom in dem Rotor für ■ eine Gleichrichtung, um einen Gleichstrom für die Erregung der Rotorwicklung vorzusehen, kann erreicht werden, indem ein Stator so benutzt wird, dass die Luftspalt-Permeanz -ipt zwischen dem Stator und dem Rotor mit der Winkelposition relativ zu dem Stator variiert. Dann pulsiert *h&> wenn sich das Statorfeld dreht,/und liefert ein ZusaLskomponenten-Feld, welches Wechselstrom in der -Rotorwicklim^ oder einer der Rotorwicklungen induziert. Statt dessen kann der Stator von einer Quelle versorgt werden, deren

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Ausgangs-Wellenfomi nicht-sinusförmig ist, d.h. sich gleichzeitig zusammensetzt aus zwei oder mehr Wechselstromsignalen verschiedener Frequenzen. Dies hat zur i'ülge, dass ein hagnetfeld erzeugt wird mit einem Hauptkomponenten-Feld, das sich mit einer Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Polgefrequenz der Quelle dreht, und einem oder mehreren Zusatzkomponentenfeldern. Die Zusatzfelder drehen sich mit Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen, die ein Vielfaches der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Hauptkomponentenfeldes sind, und somit induzieren, wenn sich der Rotor mit der Drehzahl des Hauptkomponentenfeldes dreht, die Zusatzkomponentenfeldeiptröme in den Rotorwicklungen.

Ein solches Erregungssystem weist viele Vorteile auf. Beispielsweise erfordert es nicht die Sammlung bzw. Abnahme ihres Erregungsstfcomes durch Gleitkontakte und auch nicht eine getrennte Erregungsmaschine oder eine getrennte Quelle für Gleichstrom für seine Erregung. Elektrische Synchronmaschinen mit dem erfindungsgemässen Erregungssystem weisen den Vorteil auf, dass sie eine höhere Leistungsabgabe, einen höheren Leistungsfaktor und einen höheren Wirkungsgrad als bestimmte andere Ausführungsformen von bürstenlosen Synchronmotoren besitzen. Sie weisen weiterhin den Vorteil auf, dass der Leistungsfaktor so ausgelegt werden kann, dass er entweder nacheilende (induktive) oder voreilende (kapazitive) Werte annimmt.

Weiterhin wird die Benutzung zusätzlicher Statorwicklungen mit von den Hauptstator- und Rotor-Wicklungen verschiedenen

i-Olzahlen zur Induzierung von Strömen in einer Rotorwicklung vermieden. -.■-.-_

in der Beschreibung ist mit einem sich drehenden Magnetfeld f-ütr cine;n sich drehenden Komponentenfeld, wie es auf

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einen Stator mit einem zugeordneten Rotor angewendet wird, nicht nur ein i'eld oder ein Komponentenfeld, das sich in "bezug auf den Stator dreht, gemeint, sondern es umfasst ebenso ein pulsierendes Feld oder eine pulsierende Komponente, das "bzw. die (zumindest all eine) dazu tendiert, den Rotor (wenn er nötigenfalls erregt ist) zu drehen.

Erfindungsgemässe Motoren sind üblicherweise so ausgelegt, dass sie als Induktionsmotoren bzw. Asynchronmo-P toren starten, wobei auf die Rotordrehzahl ansprechende Einrichtungen, wie Zentrifugalschalter oder drehzahlempfindliche Schaltungen zusammen mit den Gleichrichtern an dem Rotor angebracht sind, um induzierte Ströme gleichzurichten, wenn eine Drehzahl in der Nähe der Synchron drehzahl, z.B. 95 °/° der Synchrondrehzahl erreicht worden ist. Zusätzlich können die Rotoren eine Käfigwicklung zum Starten aufweisen.

Vorteilhafterweise umfasst der Rotor ein Stapel von Lamellierungen bzw. Lamellenblechen aus ferromagnetischein Material und weist "vorteilhafterweise einen im wesentlichen fc lcreJA^juersbnnitt auf. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Querschnitt des Kerns so vorgesehen sein, dass eine Anzahl von ausgeprägten Polen bzw. Schenkelpolen gleich der Anzahl der durch die in dem Stator fliessenden Hauptwechseiströme erzeugten Magnetpole gebildet wird. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Kern so angeordnet bzw. ausgebildet sein, dass er eine effektive magnetische Ausprägung auf Grund innerer i'lussbarrieren zeigt, wie es bei Synchron-Reluktanz-Motoren bekannt ist. Wenn entweder die eine oder die andere von diesen Ausführungsformen einer Ausprägung vorgesehen wird, kann eine höhere Leistungsabgabe erreicht werden.

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Die Wicklung auf dem Rotor kann die Form eines bekannten üJyps einer Kehrphasenwicklung aufweisen. Bui einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann sie entweder die Form einer Einphasenwicklung oder die i'orm einer einzigen an jedem der ausgeprägten Pole gewickelten Spule aufweisen.

Der Hauptluftspalt der Maschine, d.h. der radiale Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen des Stators unci des Rotorkerns kann etwas grosser vorgesehen sein, als der üblicherweise bei Induktionsmotoren bzw. Asynchronmotoren vorgesehene Luftspalt. Er kann beispielsweise näherungsweise zwei bis fünfmal grosser sein. Durch diese Vergrösserung des Luftspaltes wird die Leistungsabgabe erhöht, die durch elektrische Synchronmaschinen mit dem erfindungsgemässen Erregungssystem erzeugt werden kann. Da der Luftspalt eines Induktionsmotors von 5 Kw etwa 0,5 mm (0.02 inches) beträgt, liegt der Luftspalt einer erfindungsgemässen Maschine dieser Maschinengrösse vorteilhafterweise zwischen 1 mm und 2,5 mm (0.04 inches and O.I inches).

Ein erfindungsgeniffiser Motor kann mit einer festen Synchrondrehzahl durch Verbinden der Statorwicklung mit einer Festfrequenzquelle oder mit einer variablen Drehzahl durch Anwendung eines Frequenzkonverters bzw. Frequenzumformers oder einer anderen Quelle mit variabler Frequenz betrieben werden.

Die meisten bekannten Konstruktionsformen für einen Stator können ebenso wie die meisten Formen von Vielphasen- oder Einzelphaseri-Statorwickiungen benutzt werden.

Eine erfindungsgemäsrie Maschine kann entweder als Motor

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-G-

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oder als Generator betrieben werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Querschnitbsansicht durch den Sbaborkern bzw. Blechkranz einer erf indungsgeiuiissen Maschine ,

Fig. 2a eine abgewickelte Ansicht des Stators in Fig. 1,

Fig. 2b eine schaubildliche Darstellung der durch die Nuten in dem Stator hervorgerufene Flussvariationen,

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansieht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Maschine,

Fig. A- ein Schaltbild einer Einphasen-Hoborwicklung für eine erfindungsgemässe Maschine,

Fig. 5a ein Schaltbild einer dreiphasigen im übern geschalbeben Rotorwicklung für eine erfindungsgemänse Maschine,

Fig. 5b ein Schalbbild einer dreiphasigen im Dreieck geschalteben Rotorwicklung für eine erfindungsgemässe Maschine,

Fig. 6 ein SchalUbLLd einer Üreiphasen-Roborv/Lcklung und einer Sbeuerschul bung für οinc erfindungsgeniässe Maschine,

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i'-G· 7 eiⁿ Schaltbild einer ersten Steuerschaltung, aie in der Schaltung der S¹Ig. 6 benutzt werden kann,

Fig. 8 ein Schaltbild einer Dreipliasen-Rotorwicklung und einer weiteren Steuerschaltung für eine erfindungsgeiiiäsGe Haschine,

P.-g. 9 eine Rotorwicklung für einen MoISr mit dem Statorkern der Fig. 1,

Fig. 10 eine Querschnittsansicht durch den Rotor eines von einer nicht-sinusförmigen Quelle zu versorgenden Motors,

Fig. 11 ein Schaltbild einer zweiten Steuerschaltung für die Schaltung der ^l1'ig. 6, die insbesondere für die Benutzung in Verbindung mit einem von einer Quelle variabler Frequenz zu versorgenden Motor geeignet ist,

Fig. 12 ein Schaltbild einer Dreiphasen-Rotorwicklung und einer weiteren Steuerschaltung, die für die Benutzung in Verbindung mit einem von einer Quelle variabler Frequenz zu versorgenden Motor geeignet ist,

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer Schaltung mit einem erfindungsgemässen Motor, der eine Charakteristik ähnlich der eines Serienmotors bzw. Reihenmotors aufweist und

Fig. 14 eine Darstellung von Gharakteristiken bzw. Kennwerten der Anordnung der Fig. IJ.

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Nach Fig. 1 weist der Statorkern 10 eines Synchronmotors eine Anzahl von Schlitzen bzw. Nuten 11 für nicht dargestellte Leiter der Statorwicklung auf. Es wird die konventionelle Statorwicklung für Synchronmaschinen benutzt. Bei diesem Typ von Statorkern und Wicklung rufen die Hüten Variationen in der Permeanz bzw. dem magnetischen Leitwert der magnetischen Pfade zwischen dem Stator und einem Kotor 12 hervor, der nur im Umriss dargestellt ist, und ausgeprägte Pole bzw. Schenkelpole haben oder nicht haben kann, t bomit erfährt irgendein Qhil des Hotors, wenn dieser sich dreht ,eine Variation der Ifi.ussdichte, wie es in E¹Ig. 2b der Hauptarbeits-Flussdichte überlagert dargestellt ist. Jede Wut in i'ig. 2a ruft eine entsprechende Variation in der Flussdichte aufgrund des unterschiedlichen magnetischen Leitwertes von Flusspfaden mit oder ohne Nuten hervor.

Somit erfährt die Rotorwicklung, wenn sich der Rotor mit Synchrondrehzahl dreht, eine Flusspulsation, welche Ströme in den Wicklungen induziert.

Eine weitere Flussvariation wird durch den Strom in den Statorwicklungen hervorgerufen, der in diskreten Leitern ρ fliesst, anstatt in einem hypothetisch verteilten Leiter, der homogen um den Stator ausgebreitet ist, zu fHessen. Mit anderen Worten, jeder Leiter sorgt für eine Erhöhung der Flussd_ichte in seiner unmittelbaren Nachbarschaft, wodurch der ^otor an seinem umfang Flusspulsationen erfährt, wenn er sich mit Synchrondrehzahl dreht. Eotorströme werden ebenfalls durch auf diese Weise entstehende Flusspulsationen induziert.

Die Amplitude dec in der liotorwicklung induzierten Stromes hängt von der Anzahl der Nuten in dem Stator, der Breite der Statornut-Öffnungen und der L^:inge des Luftspaltcs ab;

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Diese Faktoren müssen unter Berücksichtigung der erforderlichen Rotorerregung gewählt werden. Obgleich die Anzahl der Statornuten im wesentlichen die gleiche wie für einen Induktionsmotor sein kann, wird ein gewisser Vorteil durch eine geringfügige Erhöhung der Anzahl erreicht, da hierdurch die Frequenz der Flusspulsation erhöht wird. beispielsweise kann für eine 5 Kw-Maschine mit drei Phasen und vier Polen die Nutzahl 36 oder 48 betragen. Der wichtigste Parameter ist die Breite der Nutöffnung. Das Verhältnis von Nutöffnung zu Luftspaltlänge sollte typischerweise zwischen 10 und 15 mit einem angenäherten Bereich von 7-20 betragen.

Ein weiterer Weg, auf dem der magnetische Leitwerb der Flusspfade mit der V/inkelstellung variiert werden kann, ist in Fig. 3 dargestellt, nach der der Statorkern 10' zwei Paare von entgegengesetzten Sektoren mit verschiedenen Luftspalten 13 und 14 aufweist. Die Spalte 13 4.-S4; konventionell bzw. üblich, d.h. sie haben typischerweLse für eine 5 Kw-Haschine aine J-rösse von etwa 0,5 mm (0,02 inches), während die Spalte 14 typischerweise zwischen 5 und 10 mal grosser sind und ausnahmsweise zwischen zwei und fünfundzwanzig mal grosser sein können. Wenn sich ein Eotor 12' dreht, erfährt Jeder Flusspfad Änderungen in seinem magnetischen Leitwert auf Grund der unterschiedlichen Spaltgrössen, woraus eile Änderung im Fluss folgt. Somit werden wiederum Sti'öme in den H.:/torwicklungen induziert.

In Fi(J. 3 ist die Statorwicklung bekannt für eine Synchronmaschine und in gleichförmig mit Abstand angeordneten Nuten ge Legen. Der Ho tor kann ausgeprägte Pole bzw. Schenkelpole haben oder nicht haben.

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x3ei einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Hotoren der Fig. 1 und 3 die Schaltung nach Fig. 4, um Ströme in einer einphasigen ¹^o torwicklung 15 des Typs, wie er in einem bekannten Synchronmotor benutzt wird, zu steuern. Der ho tor startet als Induktionsmotor, wobei Wechselstrom in der Rotorwicklung induziert wird und fliesst und ein Gleichrichte!¹ 16 zu diesem ZeJ. tpunkt durch einen Fliehkraftschalter 17 kurzgeschlossen ist. Wenn die Drehzahl zu dem Punkt ansteigt, bei dem der Rotor in Synchronisation kommen kann bzw. in Tritt fallen w kann, öffnet der Schalter 17 und der Gleichrichter 16 richtet die Ströme gleich, die durch den pulsierenden Fluss wie den in Fig. 2b dargestellten Fluss induziert werden, so dass die Rotorwicklung mit Gleichstrom erregt wird und der Motor als ein Synchronmotor arbeitet.

Bei einer Ausführungsform eines Dreiphaseruno tors weist die Schaltung für die Rotorwicklungen ~ό im Stern geschaltete Rotorwicklungen 18, 19 und 20 (Fig. 5a) bekannten Typs für einen Dreiphasen-Induktionsmotor mit oder ohne Pole auf. Wie oben startet der hotor durch Induktionsmotor-Tätigkeit bzw. als Induktionsmotor, wenn, die FIieh- % kraftschalter 21 und 22 geschlossen werden, er wird jedoch ein Synchronmotor, wenn die Fliehkraftschalter öffnen und die Gleichrichter 24 und 25 die Ströme gleichrichten, die durch Flusspulsation in den Wicklungen Ic, 19 und 20 induziert werden.

Nach Fig. *jb werden im Dreieck geschaltete RotorwiekLurijen Ib¹ , 19' und 20' anstelle der im Stern geschfiLtetüii Wicklungen der Fig. 5a benutzt. Fliehkraftschalter 21.' und 22' und Gleichrichter 24' und 25' arbeiten in einer ähnlichen Weine: wie die Schalter 21 und 22 und üie Gleichrichter 24 und 25· Vorteilhafterweise weist die Wicklung 19' einen höheren Widerstand auf, der beispielsweise fünf mal höher als der

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der Wicklungen 18' oder 2C ist. Dadurch wird das Anlauflaoment erhöht xxnd der Hotor für einen Betrieb mit einer Festfrequenzquelle geeignet gemacht. Der Synchronbetrieb wird nicht beeinträchtigt, da der Hotorgieichstrom nicht durch die Wicklung 19' verläuft.

Ein weiterer Gleichrichter, dor zu den Gleichrichtern und 25 entgegengesetzt gepolt ist, und ein Fliehkraftschalter können in Heine mit der Wicklung 20 vorgesehen vjerden, diese weiteren Komponenten werden jedoch bevorzugt fortgelassen.

Die Gleichrichter 24 und 25 können durch Triacs 26 und
27 (Fig. 7) ersetzt werden, wenn die Fliehkraftschalter durch Steuerschaltungen 28 und 29 ersetzt werden. Ein
Tripc ist eine Einrichtung, die weder in der einen noch in der anderen Sichtung leitet, bis eine Vorspannung
an eine Steuerklemme angelegt wird, während sie in
der einen oder der anderen Sichtung in Abhängigkeit
von der Polarität der angelegten Vorspaiiungs- oder
Triggersignale leitet. Wenn Steuersignale beider Polaritäten wechselweise in Synchronisation mit einem Wechsel stroiiisignal angelegt werden, kann an Triac in beiden Sichtungen leitend gemacht werden.

Eine geeignete Schaltung zur Verbindung zwischen den
Punkten XX der Fig. 6 ist in Fig. 7 dargestellt. Demgemäss bestehen die Steuerschaltungen28 und 29 jeweils
aus einem Gleichrichter 31 und einem Fliehkraftschalter 32. .Bevor der Schalter 32 gerade unter der Synchrondrehzahl öffnet,erreichen Signale beider Polaritäten die
bteuerklemme des Triac, das infolgedessen Wechselstrom
liindurchlässt und somit einen Start als Induktionsmotor ermöglichI. Wenn der Schalter 32 öffnet, legt der Gleich-

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richter 31 eine Polarität des Steuersignals an das Triac an und.der in der Rotorwicklung induzierte· Wechselstrom wird gleichgerichtet.

Eine besonders geeignete Rotorwicklungs-Steuerschaltung für die Kotoren der Figuren 1 und 2, wenn diese mit einer Festfrequenzquelle arbeiten, wird jetzt mit Bezug auf Fig. 8 beschrieben.

Die Rotorwicklungen 18,19 und 20 sind gewickelt wie bei ψ einem bekannten Induktionsmotor, jedoch ist das lioment beim Starten niedrig, wenn diese Wicklungen einen geringen Widerstand aufweisen. Um dieses Problem zu überwinden, sind Reihenwiderstände 33? 34- bzw. 35 in Reihe mit den Wicklungen verbunden, es sind jedoch Steuerschaltungen vorgesehen, um diese Widerstände kurzzuschliessen, wenn die Drehzahl ansteigt. Bei niedrigen Drehzahlen sind Fliehkraftschalter 36,37 und 38 geöffnet und Triac 39 und 40 erhalten keine Steuersignale und leiten nicht.

Wenn die Drehzahl ansteigt, schliessen die Schalter 36,37 und 38j der Widerstand 34- wird kurzgeschlossen und die fc Triacs 39 und 4-0 erhalten Wechselspannungen an ihren Steuerklemmen über die Fliehkraftschalter 42 bzw. 4-3, die nicht öffnen, bis näherungsweise die Synchrondrehzahl erreicht ist. Infolgedessen lassen die Triacs Wechselstrom hindurch und die Widerstände 33 und 35 sind ebenfalls kurzgeschlossen.

Wenn die Synchronisation angenähert wird, öffnen die Schalter 4-2 und 4-3 und die Triacs werden durch Gleichrichter 44 und 45 gesteuert, so dass sie in den Wicklungen 18 und 19 induzierte Ströme gleichrichten. Der Motor arbeitet jetzt als ein Synchronmotor mit einem gleichstrom-

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erregten Läufer. Gewünschtenfalls kann der fliehkraftschalter 37 ersetzt werden durch eine Steuerschaltung des parallel zu dem Widerstand 33 geschalteten Typs, wobei das Triac und der Gleichrichter dieser Steuerschaltung entgegengesetzt gepolt sind in bezug auf die Triacs 39 und 40 und die Gleichrichter 44 und 45.

Eine besondere Ausführungsform einer Eotorwicklung, die insbesondere für einen Motor mit einem Statorkern nach Fig. 1 ausgelegt ist, ist in I¹Ig. 9 dargestellt. Um die Flusspulsationen nach Fig. 2b optimal auszunutzen, trägt der Rotor eine Anzahl von Aufnähmespulen bzw. Sondenspulen 46, eine für jede Nut 11 an dem Stator. In Fig. 9 sind der Stator 10 und ein Teil des Rotors 12 in abgewickelter Ansicht dargestellt, während die Hauptwicklung 47, die mit Gleichstrom erregt wird, um die Rotorpole vorzusehen, eine Gleichrichterbrücke 48 und ein Kondensator 49 schematisch dargestellt sind. Die Wicklung 47 kann in ITuten an dem Rotor verteilt sein oder sie kann aus Spulen bestehen, die an einem Schenkelpolrotor angebracht sind.

Allgemein können die Sondenspulen eine Spulenteilung etwa gleich der Hälfte der Statornutenteilung oder ungradzahligen Vielfachen der Hälfte der Statornutenteilung aufweisen. Solche Spulen können über den gesamten Umfang der Läuferoberfläche, nicht notwendigerweise mit gleichförmiger Verteilung, vorgesehen sein oder sie können auf ausgewählte Teile des Rotorumfangs beschränkt sein.

Die Flusspulsationen werden der Hauptflusswelle überlagert und ihre Polarität ist infolgedessen durch diese beeinflusst. Folglich sind die Sondenspulen dort umgekehrt geschaltet bzw. umgekehrt verbunden, wo sie sich in dem Feld

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von entgegengesetzten Polen befinden; eine solche Verbindung ist beispielsweise bei 51 dargestellt. Wenn diese Anordnung von Zwischenverbindungen so festgelegt ist, dass dies Erfordernis unter Leerlaufbedingungen erfüllt ist, wird für die Leerlauferregung ein Maximum erreicht. Jedoch erfährt die Achse des Hauptfeldes eine Verschiebung, wenn der Motor belastet wird; infolgedessen wird die Verbindung der Sondenspulen in bezug auf die Position des Hauptfeldes unter Lastbedingungen (beispielsweise Volllast oder Aussertrittfall-Moment) eingestellt. Durch ψ diese .Anordnung wird eine grössere Erregung unter Lastbedingungen vorgesehen.

Die Sondenwicklung ist mit der Haupterregungswicklung 47 auf dem Rotor durch den Brückengleichrichter 48 verbunden.

Der Kondensator 49 ist vorgesehen, um die durch die Sondenspulen 46 gelieferte Gesamtimpedanz zu reduzieren, mit anderen Worten diese werden in einem gewissen Ausmass durch den Kondensator "abgestimmt" mit einer daraus folgenden Erhöhung des induzierten Stroms. Der benutzte Kondensator ist somit umso kleiner, je höher die Frequenz der £Tussfc pulsationen ist.

Vorteilhafterweise werden die Sondenspulen 46 in Reihe verbunden, wie es dargestellt ist. Unausgeglichene bzw. unsymmetrische Spannungen, die auf Grund einer nicht gleichförmigen Luft spalt länge oder Lauf er-Exzentiizität/a'fcehen, wurden dazu neigen, unerwünschte zirkulierende Ströme in parallel verbundenen Spulengruppen hervorzurufen.

Ein normaler Typ einer Käfigwicklung ist für den Start vorgesehen. Die Anordnung dieser Wicklung ist derart, dass sie die Flusspulsationen in der Nachbarschaft der Sonden-

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spulen nicht reduziert und durch die Flusspulsationen induzierte "Überströme nicht führt. Die durch den Kurzschlusskäfig (squirrel cage) eingenommenen Nuten können auf Teie des Rotoruiaf angs beschränkt sein, wo sich keine Sondenspulen befinden.

Wie oben erwähnt worden ist, kann ein WechselstromsignaT in der Rotorwicklung induziert werden, indem die Statorwicklung von einer nicht-sinusförmigen Quelle versorgt wird, wie sie üblicherweise durch Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter oder elektronische Schalter vorgesehen wird. Viele solcher Inverter sind bekannt und einige Beispiele elektronischer Schalter sind in dem Artikel "Electronic Commutation for Small Ho tors" von IP.]?. Iiazda in Electrical 'Dimes, 17, September, 1971 beschrieben. Andere geeignete Inverter sind in einem von der Reliance Electric Company of Cleveland, Ohio, USA veröffentlichten Schrift L 7127 mit dem Titel "Solid State A.C. Motor Drives" von B. Moknytzki beschrieben.

Wenn ein von einer nicht-sinusförmigen Quelle versorgter Hotor bei voller Frequenz gestartet werden soll, ist sein Anlaufmoment gering auf Grund des geringen Widerstandes der Eotorwicklung. Jedoch ist eine Rotorauslegung, die ein gutes Anlaufmoment liefert, in Pig. IO dargestellt.

Ein Schenkelpolrotor 52 weist eine Einzelachsen-Haupt-Rotorwicklung 53 auf, die während des Startes kurzgeschlossen ist. Diese Wicklung kann beispielsweise in der Weise gesteuert werden, wie es in Verbindung mit Fig. 4-beschrieben wurde. In der Wicklung 53 werden Spannungen von den Wechselfeldern parallel zu der Achse 5^- induziert. Um das Jknlaufmoment zu erhöhen, ist eine weitere Wicklung auf der Achse 5,!? vorgesehen, die aus eingesetzten Spulen (nested coils) besteht, die durch Verbinden

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von Leitern 56 zur Bildung einer einzigen Kurzschluss-

c'urech
spule und in ähnlicher Weise/verbinden von Leitern 57) 58 und 59 hergestellt sind. Die Leiter 57~59 können isoliert sein oder nicht isoliert sein. Aus Gründen der Klarheit sind nur zwei Spule pro Pol dargestellt, es können jedoch viele ■ solcher eingesetzter Spulen vorgesehen sein.

Die durch die Leiter 56 - 59 gebildete Wicklung wirkt fc als eine Form von Käfigwicklung, um ein Anlauf- und Beschleunigungsmoment zu erzeugen, wenn jedoch einmal die Synchrondrehzahl oder näherungswei se Synchrondrehzahl erreicht ist, hat diese Wicklung keinen Effekt auf das Feld, welches in der Wicklung 53 oder der Achse 54-zur Erregung des Motors gleichzurichtenden Wechselstrom induziert.

Wenn mehr als zwei Pole vorgesehen sind, wird eine Gruppe von Kurzschlußspulen zwischen jedem angrenzenden Paar von Polen vorgesehen und jede Gruppe ist auf einer Achse zentrisch angeordnet, die den Winkel zwischen den Achsen der Pole halbiert.

Ein Vorteil bei der Benutzung eines Inverters mit einem nicht-sinusförmigen Ausgang als Quelle besteht darin, dass die Drehzahl des Motors variiert werden kann, indem die Versorgungsfrequenz variiert wird. Eine geeignete Schaltung zur Steuerung der Rotorwicklung in diesem Falle ist in den Figuren 6 und 11 dargestellt, wobei die Schaltung der Fig. 11 den Teil der Schaltung der Fig. 6 zwischen den Punkten XX ersetzt. Das Triac leitet während Halbperioden einer Polarität der Spannungen in den Rotorwicklungen bei allen Rotordrehzahlen auf Grund der Wirkung

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einer Diode 62. Während des Startens ist die Spannung über die Wicklung 18 oder über die Wicklung 19 auf Grund des Grund-Statorfeldes gross und infolgedessen ist die

veröleichs

Spannung über das Triac -txeispi-«l-s,w ei se hoch. Diese Spannung wird durch einen Brückengleichrichter 53 gleichgerichtet und durch einen Kondensator 64 geglättet. Durch die geglättete Spannung wird ein Kondensator 65 über einen Widerstand 66 geladen, und wenn die Spannung .über den Kondensator 65 in irgend einer Halbperiode der induzierten Spannung in den Rotorwicklungen einen vorbestimmten Wert errebät, leitet das Diac/*'Ein Diac ist eine Zweiklemmeneinrichtung, die' nur leitet, wenn die angelegte Spannung eine vorbestiiamte Spannung überschreitet. Es leitet dann in der Richtung entsprechend der angelegten Spannung. Der Kondensator 65 wird dann durch die Primärwicklung eines Transformators 68 entladen, dessen Sekundärwicklung mit der Steuerklemme des Triac verbunden ist. Durch den resultierenden Impuls in dem Transformator sekundärteil wird das ?)riac für diese Halbperiode leitend gemacht und als Folge dessen leitet das £riac in beiden Richtungen.

Wenn sich der Motor in der Nähe der Synchrondrehzahl befindet, ist die Spannung auf Grund des Grundfeldes über den Gleichrichter 63 klein und infolgedessen verschwindet die Spannung über dem Kondensator 65 in jeder Halbperiode der induzierten Spannung, bevor diese genügend ansteigt, um ein Leiten des Diac 67 hervorzurufen. Das Triac wird infolgedessen allein durch den Gleichrichter 62 gesteuert und wirkt als ein Gleichrichter.

Es wird ebenfalls eine relativ hohe Spannung auf Grund des harmonischen Feldes bzw. Oberwellenfeldes in der Rotorwicklung induziert und der Rotor wird bei Syncirondrehzahl durch diese Spannung, wenn diese gleichgerichtet

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ist, versorgt. Die Diode 62 ermöglicht es, dass das Triac Halbperioden einer Polarität dieser Spannung gleichrichtet, jedoch ist die Zeitkonstante des Kondensators 65 "und des Widerstandes 66 in bezug auf die Frequenz des Oberwellenfeldes, wie es an den Rotor angelegt wird, so, dass die Spannung über den Kondensator 65 nicht genügend ansteigt, um ein Leiten des Diac 67 zu ermöglichen, und somit richtet das Triac unter der Steuerung des Gleichrichters 62 gleich.

Stattdessen kann ebenfalls für einen von einer Quelle variabler Frequenz versorgten Motor die in Fig. 12 dargestellte Rotor-Steuerschaltung benutzt werden.

Wie in Fig. 11 ermöglichen es Gleichrichter 70 und 71» über Widerstände 72 bzw. 73 mit dan Steuerklemmen der Triacs26 und 27 verbunden sind, den TriaqS, bei allen Rotordrehzahlen Halbperioden einer Polarität der Spannungen hindurchaulassen, die sowohl durch das Grund-Statorfeld als auch die Oberwellen-Statorfelder induziert werden.

Während des Startens ist die in den Wicklungen 18 und 19 durch das Grund-Rotorfeld induzierte Spannung hoch und infolgedessen laden sich während den Halbperioden der anderen Polarität Kondensatoren 7^ und 75 über Widerstände 76 und 77 auf. Wenn die Spannung/über die Kondensatoren 7^ und 75 einen vorbestimmten Pegel erreichen, leiten Ze_jierdioden 78, 79, 81 und 82, die es den Triacs 26 und 27 ermöglichen, während dieser Halbperiode zu leiten. Die Kondensatoren werden entladen, wenn die Triacs unter der Einwirkung der Gleichrichter 70 und 71 leiten.

Die Zeitkonstanten der Widerstands- und Kondensator-Kombinationen 76 und 74, 77 und 75 und die Spannungen, bei

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denen die Zenerdiodenpaare 78»79 und 81,82 leiten, sind so, dass wenn der Motor sich der Synchrondrehzahl "bei einer vorbestimmten Yersorgungsfrequenz nähert, die über die Kondensatoren 7^- u^-d 75 aufgrund des Grund-Statorfeldes erreichten Spannungen nicht ausreichen, um ein Leiten der Zenerdiodenpaare hervorzurufen. Infolgedessen richten die Triacs gleich unter der Steuerung der Gleichrichter 70 und 71.

Die oben erwähnten Zeitkonstanten sind ebenfalls so, dass die auf Grund der Oberwellen-Statorfelder über die Kondensatoren 74- und 75 vorhandenen Spannungen die Zenerspannungen in irgendeiner Halbperiode nicht erreichen, und infolgedessen richten die Triacs solche induzierten Spannungen wieder gleich.

Wenn der Synchronisationspunkt bei der vorbestimmten 'Versorgungsfrequenz, beispielsweise 13 Hz erreicht ist, kann die Drehzahl des Motors in Synchronisation über einen Bereich von beispielsweise 13Hz bis 50Hz erhöht oder erniedrigt werden, indem die Ausgangsfrequenz des Inverters geändert wird.

Für einen 5^-Vierpol-Motor, der mit 220 V von Leitung zu Leitung versorgt wird und bei den oben erwähnten Drehzahlen arbeitet, können die folgenden Komponentenwerte benutzt werden:

Widerstände 72 und 73 - 200 Ohm Widerstände 76 und 77 - 1000 0hm Kondensatoren 7^ und 75 - 100 Mikrofarad . 'Die Zonerdioden können der von HuIlard gelieferte Typ IiZY oö 05VI und die Triacs der von R.O.A. gelieferte l'yp 21^445 sein.

Jeder der oben beschriebenen Motoren kann in einem Kreis

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benutzt werden, der Jetzt erläutert wird, welcher Eigenschaften ähnlich denen eines Serienmotors bzw. Reihenschlussmotors hat, obgleich, wie erläutert wird, spezielle Startanordnungen, von denen viele oben erläutert sind, nicht erforderlich sind.

Nach I¹Ig. 13 liefert ein Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter bzw. -Umformer 83 mit einem Gleichstromeingang und einem Rechteck-Wellen-Ausgang eine Dreiphasen-Wechselstromversorgung variabler Frequenz für einen Stator 84 eines

L· Motors. Der Motor ist dreiphasig dargestellt, jedoch kann jegliche andere praktische Anzahl von Phasen benutzt werden. Die Position eines Rotors 85 des Motors wird während jeder Umdrehung durch einen Rotor-Positions-Detektor 86 angezeigt, der beispielsweise ein bekannter Detektor sein kann, der eine Markierung auf dem Rotor oder einen Teil des Rotors benutzt, die bzw. der einen Aufnehmer in der Form einer photoempfindlichen Einrichtung oder Spule jedesmal beeinflusst, wenn die Markierung oder der Teil an dem Aufnehmer vorbeigeht, wenn sich der Rotor dreht. Auf diese Weise werden Ausgangsimpulse durch den Detektor 86 bei einer jeden solchen Gelegenheit erzeugt. Diese Impulse, die die Position des Rotors zu einer bestimmten Zeit an-

P zeigen, werden weitergeleitet, um das Zünden von Schaltungseinrichtungen wie Thyristoren in dem Inverter 83 zu steuern. Es gibt viele bekannte Inverter, wie die oben erwähnten und von F. Mazda beschriebenen, die benutzt werden können.

Wenn ein Synchronmotor mit einer konstanten angelegten Wechselspannung V und konstanter Gleis hstrom-Felderregung I_f arbeitet und wenn die Frequenz f der Wechselstromversorgung in Abhängigkeit von der Rotorstellung variiert

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wird, um den Rotor-Lastwinkel$ (das ist der Winkel, um den der Motor dem Statorfeld während der Drehung nacheilt) konstant zu halten, dann ist

0 » kV

f
wobei 0 der Stator-Luftspalt-Fluss ist.

Das heisst, 0 ist hoch bei geringen Drehzahlen (-f) und klein bei hohen Drehzahlen wie für einen Gleichstrom-Reihenschlussmotor.

Wenn X die Synchronreaktanz bei einer Basisfrequenz f ist, ist bei der Frequenz f die Ausgangsleistung

■n VE sin6

die proportional ist zu

V (IJI) sin?

wobei IT die Rotordrehzahl darstellt und proportional zu f ist.

Somit ist unter den obigen Bedingungen P eine Eonstante **

T-P

♦* dabei beträgt das Moment

. . T ist umgekehrt proportional zur Drehzahl Ii, was eine Serienmotor-Charakteristik ergibt.

Alternativ kann das Moment als die Wechselwirkung des Statorflusses und des Rotor-Erregungsstromes angesehen werden:

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T a I^ 0 I_f sin£

V r

= k rs- I o sinO

was wiederum zeigt, dass das Moment umgekehrt proportional zu f oder IT ist;

Nach Fig. 13 wird durch das Steuern der Zündung der Schaltungseinrichtungen in dem Inverter 83 von dem Positionsfc detektor 86 gewährleistet, dass der Lastwinkel S konstant gehalten wird. Somit werden die Vorteile einer Serienmotorcharakteristik bei einer bürstenlosen Maschine erhalten.

Es können Momenten-Steuereinrichtungen 87 benutzt werden, um das (Anlegen der Signale an den Inverter 83 zu verzögern und somit das durch den Motor gelieferte Moment zu steuern. Die Momenten-Steuereinrichtungen können von einer Schaltung mit variabler Verzögerung, wie einem steuerbaren Schieberegister,oder Einrichtungen, mit denen die Winkelposition des Detektors 86 in der einen oder der anderen Richtung in bezug auf den Stator bewegt wird, gebildet werden.

™ Gemessene Charakteristiken bzw. Kenndaten für einen Motor, der in der in Verbindung mit Fig. 13 beschriebenen Weise gesteuert ist, sind in Fig. 14 dargestellt, in der N und T normierte Werte für die Rotordrehzahl bzw. das Moment sind. Die angegebenen Winkel sind die Rotor-Lastwinkel S-

Bei der Anordnung nach Fig.13 ist ein Betrieb mit einer Versorgungsquelle möglich, die von Gleichstrom (Frequenz Null) bis zu Hochfrequenz variiert. Es bestehen keine Synchronisations- oder Startprobleme, da die Frequenz der StatorSpannungen immer der Rotordrehzahl angepasst ist.

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Dort wo im Stern geschaltete Wicklungen dargestellt sind, können im Dreieck geschaltete Wicklungen genauso angewendet werden. Die Triacs können durch irgendeine Einrichtung ersetzt werden, die Strom in einer Richtung nur durchlässt, nachdem ein erstes Steuersignal angelegt worden ist, und Strom in der anderen Richtung nur durchlässt, nachdem ein zweites Steuersignal angelegt worden ist. Solche Einrichtungen umfassen Triacs und parallel geschaltete Paare von entgegengesetzt gepolten gesteuerten Halbleitergleichrichtern wie Thyristoren.

- Patentansprüche -

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Elektrische Maschine mit einem Stator mit einer Statorwicklung, die primär gewickelt ist, so dass, wenn sie mit Wechselstrom versorgt wird, ein Magnetfeld erzeugt, das ein Hauptkomponenten-ffeld mit einer vorbestimmten Anzahl von Polen aufweist, die in bezug auf den Stator um eine Achse rotieren, mit einem Rotor, der sich um diese Achse dreht und eine Rotorwicklung aufweist, die so gewickelt ist, dass sie, wenn sie mit Gleichstrom versorgt wird, die gleiche Anzahl von .MagnetpiLen für den Rotor, wie das Hauptkomponenten-iⁿ©ld aufweist, erzeugt, und mit Gleichrichtereinrichtungen, die an dem Rotor angebracht sind und das iPliessen von Gleichströmen in der Rotorwicklung hervorrufen durch Gleichrichten von Strömen, die in der Rotorwicklung oder einer weiteren Rotorwicklung induziert werden, zumindest wenn die Rotordrehzahl gleich oder nahe der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Hauptkomponenten-Magnetfeldes ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Ströme, die gleichgerichtet werden, durch eine Unterkomponente bzw. Zusatzkomponente des Magnetfeldes induziert werden ohne das Erfordernis einer weiteren Wicklung auf dem Stator, die primär so gewickelt ist, dass ein anderes Magnetfeld mit einer von der vorbestimmten Anzahl verschiedenen Zahl von Polen erzeugt wird.

2. Elektrische Maschine mit einem Stator mit Statorwicklungen, die, wenn sie mit Wechselstrom versorgt werden, ein Magnetfeld vorsehen, das ein Hauptkomponenten-Feld

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mit einer vorbestimmten Anzahl von Polen aufweist, wobei das Hauptkomponenten-Feld sich in bezug auf den Stator um eine Achse dreht, mit einem Rotor, der sich um die Achse dreht und eine Rotorwicklung aufweist, die so gewickelt ist, dass, wenn sie mit Gleichstrom versorgt wird, die gleiche Anzahl von Magnetpolen für den Rotor wie das Hauptkomponenten-Feld vorgesehen ist, und mit G-leichricht er einri chtungen, die an dem Rotor angebracht sind und das FIiessen von G-I eich strömen in der Rotorwicklung hervorrufen durch Gleichrichtung von in der Rotorwicklung oder einer weiteren Rotorwicklung induzierten Strömen, zumindest wenn die Rotordrehzahl gleich oder nahe der Drehzahl des Hauptkomponenten-Feldes ist, dadurch gekennzeichnet , dass der Stator so konstruiert ist, dass wenn die Wechselstromversorgung zu den Statorwicklungen sinusförmig ist, das sich drehende Hauptkomponenten-Feld mit der Winkelstellung variiert und einen Wechselstrom in der Rotorwidlung oder der weiteren Rotorwicklung induziert, wenn sich der Rotor mit der gleichen Drehzahl wie das Hauptkomponenten-Feld dreht.

Elektrische Maschine mit einem Stator mit Statorwicklungen zur Schaffung eines Magnetfeldes mit einem Hauptkomponenten-Feld, das sich in bezug auf den Stator um eine Achse dreht, mit einem Rotor, der sich um die Achse dreht und eine Rotorwicklung aufweist, die wenn sie mit Gleichstrom versorgt wird, eine Anzahl von Magnetpolen für den Rotor gleich der Anzahl von für das Hauptkomponenten-Feld vorgesehenen Polen vorsieht, und mit Cileichrichtereinrichtungen, die an dem Rotor angebracht sind und das Fliessen von Gleichströmen in der Rotorwicklung hervorrufen durch Gleichrichtung

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von in der Eotorwicklung oder einer weiteren Rotorwicklung induzierten Strömen, dadurch gekennzeichnet , dass eine Versorgungseinrichtung zur Lieferung von nicht-sinusförmigen elektrischen Strömen zu dem Stator vorgesehen ist zur Erzeugung eines Zusatz-Komponenten-Feldes zusätzlich zu dem Hauptkomponenten-Feld, dass das Hauptkomponenten-Feld sich in bezug auf das Zusatz-Komponenten-Feld dreht und dass das Zusatz-Komponenten-Feld die Ströme induzie rt, die gleichgerichtet werden.

4. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , dass der Innenumfang des Stators in Abschnitte unterteilt ist und dass die Luftspalte zwislien dem Stator und dem Rotor verschieden sind für benachbarte Abschnitte, so dass im Betrieb der Flusswert in dem Statorfeld variiert, wenn dieses sich durch die verschiedenen Abschnitte dreht.

5- !"laschine nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , dass Paare von Abschnitten vorgesehen sind und dass die Abschnitte jedes Paares diametral· einander gegenüber in bezug auf die Achse angeordnet sind.

6. Maschine nach Anspruch 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet , dass die Luftspalte nur zwei vorbestimmte G-rössen aufweisen und dass die gröss er en. Luft spalt a eine Radialabmessung aufweisen, die zwischen zwei und fünfundzwanzig Mal grosser als die Radialabmessung der kleineren Luftspalte ist.

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7· Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Stator einen Kern aus magnetischem Material umfasst, der einen zylindrischen Haum für den Eotor "begrenzt, und dass die Statorwicklung leiter aufweist, die in axialen Wüten entlang dem Innenumfang des Statorkerns angeordnet sind, so dass im Betrieb der Flusswert in dem Statorfeld variiert, wenn dieses sich durch die Hüten dreht.

8. Maschine nach Anspruch 7» dadurch g e k e η η zeichne' t , dass das Verhältnis der Breite jeder Hutöffnung zur Länge desLuft spalt es zwischen dem Eotor und dem Stator in den Bereich von sieben bis zwanzig liegt.

9- Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , dass der Eotor Haupt- und Zusatz-Wicklungen aufweist, die mittels Einrichtungen zum G-leichrichten von Strömen gekoppelt sind, die in der Zusatzwicklung induziert werden und zur Versorgung der Hauptwicklung mit Gleichstrom dienen, dass die Zusatzwicklung eine Anzahl von axial verlängerten Spulen aufweist, dass die Abmessung quer zur ^otorachse jeder Spule im wesentlichen gleich der Hälfte der Stator-Nutenteilung oder einem ungradzahligen Vielfachen der Hälfte der Stator-Nutenteilung ist und dass die Spulen so verbunden sind, dass zumindest unter einer gewissen Betriebsbedingung durch die Variation des Statorflusses induzierte Ströme additiv sind.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1-3 oder 7~9_? dadurch gekennzeichnet , dass der Luftspalt

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zwischen dem Rotor und dem Stator zwischen 1mm und 2,5 mm (0.040 inches and O.I inches) liegt.

11. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Rotor eine Anzahl von Startwicklungen aufweist, von denen eine Jedem benachbarten Paar von Polen zugeordnet und zwischen diesem vorgesehen ist, und dass Jede Startwicklung eine Anzahl von KurζSchlussspulen umfasst, die eine Achse aufweisen, die den Winkel zwisehen den Achsen der zugeordneten Pole halbiert.

12.Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass Steuereinrichtungen vorgesehen sind, die eine Gleichrichtung durch die Gleichrichtereinrichtungen verhindern ausser, wenn die Rotordehzahl eine vorbestimmte Drehzahl übersteige .

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass die Rotorwicklung, die im erregten Zustand die vorbestimmte Anzahl von Rotorpolen vorsieht, eine einphasige Wicklung ist, dass die Gleichrichtereinrichtungen einen Halbwellen-Gleichrichter umfassen, der in Reihe mit der Rotorwicklung verbunden ist, dass die Steuereinrichtungen einen I¹Iiehkraftschalter umfassen, der an dem Rotor angebracht und parallel zu der Rotorwicklung und dem Gleichrichter geschaltet ist, und dass der I¹Ii ehkraf tschalt er bei geringen Rctordrehzahlen zum ivurzschliessen des Gleichrichters geschlossen, jedoch über der vorbestimmten Drehzahl geöffnet ist.

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14.Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass die Rotorwicklung, die im erregten Zustand die vorbestimmte Anzahl von Rotorpolen vorsieht, eine mehrphasige, im Stern geschaltete Wicklung ist, dass die Gleichrichtereinrichtungen eine Anzahl von Halbwellen-Gleichrichtern, einen für zumindest jede Phase der mehrphasigen Wicklung bis auf eine, umfassen, dass jeder Gleichrichter in Reihe mit einer Phase der im Stern geschalteten Wicklung einzeln verbunden ist, dass die Gleichrichter so gepolt sind, dass ein Gleichstrom in der im Stern geschalteten Wicklung fliessen kann, dass die Steuereinrichtungen eine Anzahl von Fliehkraftschaltern, einen für jeden Gleichrichter, der parallel zu diesem geschaltet ist, umfassen und dass die Fliehkraftschalter bei geringen Rotordrehzahlen zum Kurzschliessen der Gleichrichter geschlossen, jedoch über der vorbestimmten Drehzahl geöffnet sind.

15· Maschine nach Anspruch 12, dadurch g e k e η η ζ eichnet , dass die Rotorwicklung, die im erregten Zustand die vorbestimmte Anzahl von Rotorpolen vorsieht, eine dreiphasige im Dreieck geschaltete Wicklung ist, dass die Gleichrichtereinrichtungen zwei Halbwellen-Gleichrichter und zwei Fliehkraftschalter umfassen, die sich bei niedrigen Rotordrehzahlen schliessen und über der vorbestimmten Drehzahl öffnen, dass jeder Gleichrichter parallel zu einem Fliehkraftschalter und einer zugeordneten Phase der Dreieckwicklung geschaltet ist, dass die andere Phase kurzgeschlossen ist und dass die zwei Gleichrichter beide so gepolt sind, dass sie zu der Verbindungsstelle ihrer zugeordneben Phasen leiten, oder beide sojgepolt sind, dass sie von dieser Verbindungsstelle wegleiten.

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16. haschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass die Rotorwicklung, die im erregten Zustand die vorbestimmte Anzahl von Üotorpolen vorsieht, eine mehrphasige im Stern geschaltete Wicklung ist, dass die Gleichrichtereinrichtungen eine Anzahl von in zwei Richtungen wahlweise gleichrichtenden Elementen, eines für zumindest jede Phase der im Stern geschalteten Wicklung bis auf eine, umfassen, dass jedes Element zwei Sbromklemmen und zumindest eine Steuerklemme aufweist, dass jedes Element mittels einer Stromklemmen in Reihe mit einer Phase der im Stern geschalteten Wicklung einzeln mit dieser verbunden ist, dass die Steuereinrichtungen eine Anzahl von Steuerschaltungen umfassen, von der eine der Steuerkleinme oder den Klemmen jedes Elementes.zugeordnet und mit dieser bzw. diesen verbunden ist und dass die Steuerschaltungen so vorgesehen sind, dass bis zu der vorbestimmten Drehzahl und einschliesslich dieser Signale an die Steuerklemmen angelegt werden, die es ermöglichen, dass die Elemente in beiden Richtungen leiten, jedoch oberhalb der vorbestimmten Drehzahl die an die Steuerklemmen angelegten Signale es nur ermöglichen, dass die Elemente lediglich in einer Richtung leiben, die so gewählt ist, dass ü-leichstrom in der im Stern geschalteten Wicklung fliosst.

17· Haschine nach Anspruch 16, dadurch g e k c η η zeichnet , dass eine Anzahl von Widerständen, einer für die Stromklemmen jedes Elementes, der mit diesen parallel verbunden ist, vorgesehen ist, dass jede Steuerschaltung eine Einrichtung, die bewirkt, dass das Element über einer weiteren vorbestimmten

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Hotordrehzahl nur in einer Richtung leitet, und eine Einrichtung umfasst, die bewirkt, dass das Element in der anderen Richtung ebenfalls leitet, wenn die Rotordrehzahl über der weiteren vorbestimmten Drehzahl liegt, jedoch nicht grosser als die erste vorbcstimmte Drehzahl ist, dass ein weiterer Widerstand vorgesehen ist, der in Reihe mit irgendeiner Phase der im Stern geschalteten Wicklung verbunden ist, die nicht in R<-ihe mit einem Element einzeln verbunden ist, und dass eine Einrichtung vorgesehen ist, die den weiteren Widerstand kurzschliesst, wenn die Rotordrehzahl die erste vorbestimmte Drehzahl übersteigt.

Io. Maschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , dass die Elemente Triacs sind, dass die Einrichtung in jeder Steuerschaltung, die das Leiten des zugeordneten Triacs nur in einer Richtung hervorruft, einen ersten Zentrifugalschalter umfasst, der in Reihe mit einem Halbwellen-Gleichrichter zwischen eine Stromklemme und die Steuerklemme des 'friacs geschaltet ist, dass die Einrichtung, die das Leiten des Triacs in der anderen Richtung hervorruft, einen zweiten Zentrifugalschalter umfasst, der parallel zu dem Gleichrichter geschaltet ist, und dass der erste Schalter geöffnet ist ausser, wenn die zweite vorbestimmte Drehzahl über-* schritten ist, und der zweite Schalter geschlossen ist aurjner, wenn die erste vorbestimmte Drehzahl überschritten ist.

19· hac-chine nach Anspruch 16, dadurch g e k e η η - ζ (: i c h η ο t , dass Jede Steuerschaltung umfasst eine Einrichtung, die das Leiten des Elementes nur in cln..r κ ich tun.:; bei allen li'jtordrehzahl on hervorruft,

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ein Widerstands-Kondensator-Netzwerk und eine 'i'^iggereinrichtung , die leitet, wenn die Spannung über einen Kondensator in dem Netzwerk eine vorbestimmte Spannung überseigt, dass die Triggereinrichtung mit der Steuerklemme oder einer dei* Steuerklemmen des Elementes gekoppelt ist und das Leiten des Elementes in der anderen Richtung hervorruft, wenn die Triggereinrichtung leitet und dass die Zeitkonstanten des Widerstand-Kondensator-Notzwerkes so ausgelegt sind, fc dass die vorbestimmte Spannung nicht aufgrund irgen-

welcher Spannungen erreicht wird, die in der Rotorwicklung induziert werden, wenn die vorbestimmte R^torurehzahl überschritten ist.

20. Ilaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , dass die Elemente Triacs sind, dass die Einrichtung in jeder Steuerschaltung , die das Leiten des Elementes in einer Richtung hervorruft, ein Halbwellen-Gleichrichter ist, ca? zwischen eine Stromquelle und die Steuerklemme des zugeordneten IViacs geschaltet ist, dass das Widerstands-Eondensator-Hetzwerk umfasst einen Vollweg-Gleichrichter, P der parallel zu den Stromklemmen des zugeordneten

Triac geschaltet ist, einen Widerstand, der in Reihe mit dem Kondensator parallel zu dem Gleichstromausgang des Vollweg-Gleichrichters geschaltet ist, und ein I).i.ac, das in Reihe mit der Primärwicklung eines 'Transformators parallel zu dem Kondensator geschal·»■ tet ist, und dass die Sekundäi'wicklung dos Transformators parallel zu dem Halbwollen-Gleichrichter geschaltet ist.

21. Haschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , dasc Uic Elemente Triacü cind,

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dass die Einrichtung in Jeder Steuerschaltung, die das Leiten des Elementes in einer Richtung hervorruft ein Halbwellen-Gleichrichter ist, der zwischen eine Stromklemme und die Steuerklemme des zugeordneten Triac geschaltet ist, dass das Widerstands-Kon~ densator-Hetzwerk umfasst einen Widerstand, der in Reihe mit dem Kondensator zxi/ischen die Stromklemmen des zugeordneten '.Triac geschaltet ist und ein Paar von ZB.ierdioden, die in Reihe zwischen die Verbindungsstelle des Kondensators und des Widerstandes und die Steuerschaltung des zugeordneten Triac geschaltet sind, und dass die Zenerdioden mit gleichen Elektroden "benachbart verbunden sind.

22. Vorrichtung mit einem elektrischen Motor, einem Positionsdetektor zur Lieferung eines für die Position des Rotors des Motors kennzeichnenden Signals und einer Wechselstromquelle variabler .Frequenz zur Versorgung des Hotors, wobei Jede Periode der Quelle in einer festen Zeit Beziehung zu einem Triggersignal angestossen wird und der Positionsdetektor so mit der Quelle gekoppelt ist, dass die Taktsteuerung des Triggersignals von dem für die Rotorstellung kennzeichnenden Signal abhängig ist, dadurch g e k e η η ζ e ic h net , dass der Motor eine Maschine nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 4 bis 21 und Anspruch 2 ist.

23· Vorrichtung mit einem elektrisdnen Motor und einem I'osiüionsdetefeor zur Lieferung eines für die Position des Rotors des Motors kennzeichnenden Signals, bei eier eine Versorgungseinrichtung jede Periode der Versorgung in fester Zeit Beziehung zu einem Triggersignal vorsieht und ein i^ositionsdetektor so mit der

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Versorgung gekoppelt ist, dass die Taktsteuerung des Triggersignals von dem für die Rotorposition kennzeichnenden Signal abhängig ist, dadurch g e kennzeichnet , dass der iiotor eine !Maschine nach Anspruch 3 oder enem der Ansprüche 4-21 und Anspruch 3 ist.

?A. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet , dass der Positionsdetektor ein Positionssignal jedesmal liefert, wenn der Hotor sich in einer vorbestimmten Stellung befindet, und dass eine Einrichtung zum Variieren der Zeitbeziehung zwischen dem Positionssignal und dom Triggersignal vorgesehen ist.

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SS

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