DE2211953A1 - Induktormaschine - Google Patents
InduktormaschineInfo
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- H02K19/22—Synchronous generators having windings each turn of which co-operates alternately with poles of opposite polarity, e.g. heteropolar generators
- H02K19/24—Synchronous generators having windings each turn of which co-operates alternately with poles of opposite polarity, e.g. heteropolar generators with variable-reluctance soft-iron rotors without winding
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- H02K47/24—Single-armature frequency converters with or without phase-number conversion having windings for different numbers of poles
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Description
Die Erfindung betrifft elektromechanische Umformer
mit elektrischer Reduktion, insbesondere Induktormaschinen, bei denen Hutenharmonisehe des Magnet-feldes
ausgenutzt werden..
Ea sind Induktormascninen, und zwar Reduktionsiblektromotoren
mit zwei einzelnen Ständerwicklungen (Arbeitswicklung und Erregerwicklung) bekannt, bei denen die Anzahl
der Ständerabschnitte mit gleicher gegenseitiger Anordnung der Ständer- und Läuferzähne der Summe oder der
Differenz der Polpaarzahlen der Arbeits- und der"Erregerwicklung
entspricht (vgl. z.B. die Urheberscneine der UdGSR Ur.Λ56235 und 254639, Klasse 21 c2, 16).
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Ein Mangel dieser Ida schinen besteht in ungenügender
Ausnutzung des aktiven wiaterials, da nur eine von den
drei Komponenten der magnetischen Induktion benutzt wiru. Von Nachteil ist auch die Tatsache, daß derartige Maschinen
für besondere Betriebsarten wie Frequeiizumformung,
Selbsterregung u.GU ungeeignet sind. Bei Speisung derartiger
einer
motoren von ^einphasigen Speisequelle müssen außerdem im Speisestromkreis dieser Motoren ständig Phasendrehelemenüe liegen, wodurch die Möglichkeit der Geschwindigkeitsregelung eingeschränkt wird.
motoren von ^einphasigen Speisequelle müssen außerdem im Speisestromkreis dieser Motoren ständig Phasendrehelemenüe liegen, wodurch die Möglichkeit der Geschwindigkeitsregelung eingeschränkt wird.
Sin konstruktiver Mangel dex^ ex'wühncen Maschinen ist
die Ausführung des Magnetleitex's in i'orm runder Ständerund
Lauferblechpakete, bei der die Anwendung dieser Maschinen
bei hohen Frequenzen infolge von Verlusten im Süahlblech, dessen Dicke mit Rücksicht auf technologyscüe
Foruerungen gewählt wird, eingeschränkt ist.
Bekannt sind Induktormaschinen mit einem aus einzelnen stabförinigen Blechpaketen bestehenden magnet leiter
(vgl. z.B. den Urheberschein der üaoSR iir.119201,
Klasse 21 d , 5/01), in denen die bei hohen Frequenzen entstehenden Verluste durch Herstellung derartiger Stäbe
aus gewickeltem Elektr©blechband gemindert werden können.
Das Verhältnis der Stäncier- und Läuferzahnzahlen und die
Ausführung der üvicklungen dieser Maschinen lassen aber
keine Drehzahlregelung beim Betrieb als üiotor oder keine
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frequenzregelung durch Änderung der Erregungsstromfrequenz
beim Betrieb als Generator zu.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in Bezug auf mögliche Betriebsarten vielseitiger verwendbare
Induktormaschine zu entwickeln, bei der das aktive Material besser ausgenutzt wird und eine Möglichkeit geschaffen wird,
den 'Wirkungsgrad beim Betrieb mit hohen Frequenzen gegenüber den bekannten !.iaschinen zu erhöhen.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß in der Induktormascnine,
deren Ständer wenigstens eine Arbeitswicklung sowie eine Erregerwicklung aufweist und der Läufer keine
Wicklungen trägt, wobei offen liegende Ständer- und Läuferzähne am Ständer U Abschnitte mit gleicher
gegenseitiger Anordnungder Ständer·- una Läuferzähne in
jedem Abschnitt bilden, die Erregerwicklung erfindungsgemäß als Mehrphasenwicklung mit einer Polpaarzahl ρ ausgeführt
ist und mindestens eine der Arbeitswicklungen eine
rolpaarzahl H+p oder H-p aufweist.
Beim Vorhandensein von zwei Ständer-Arbeitswicklungen wird zweckmaßigerweise, ihre Polpaarzahlen gleich N+p
und N-p gewähLi-t.
Weiterhin wird zweckmäßigerweise das Verhältnis der Polpaarzahl der Erregerwicklung zu den Polpaarzahlen der
Arbeitswicklun^en, oder das umgekehrte Verhältnis, sowie
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das Verhältnis der Polpaarzahlen der Arbeitswicklungen
zueinander gleich ganzen Zahlen gesetzt.
Der Magnetleiter der Maschine kann aus axial geschichteten
Paketen bestehen.
Im Einzelfall kann die Polpaarzahl der Erregerwicklung
gleich der Zahl H der Ständerabschnitte sein, dabei kann eine der Arbeitswicklungen als eine gleichachsig mit der
Welle liegende Ringspule ausgeführt werden.
Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Induktorraaschine beschrieben,
wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen
Fig.1 eine axial geschnittene Induktormaschine mit stabförmig ausgeführtem Kagnetleiter und einer Erregerwicklung
bei der die Polpaarzahl ρ gleich der Zahl N der Ständerabschnitte ist, von denen ijeder Abschnitt eine
gleiche gegenseitige Anordnung von Ständer- und Läuferzähnen
bei p=N=1 aufweist?
Fig.2 eine Ansicht der Induktormaschine nach Fig.1 von der Stirnseite her;
Fig.J a und b eine schematische Läng- und Querschnittdarstellung
der Induktormaschine nach Fiig.1 und 2 bei
maximaler Flußverkettung der ringförmigen Arbeitswicklung und der Erregerwicklung sowie die Polarität der von der
Erregerwicklung an Vorsprüngen der Ständerpakete erzeugten
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Magnetfelder und magnetische Plüsse von zwei Paketen;
Pig.4 a und t>
Änderung der Magnetflüsse nach einer Drehung des Läufers um die Hälfte seiner Zahnteilung in
Bezug auf seine Lage nach Fig.$4.
Pig.5 a und b Magnetflüsse der erwähnten Pakete im Längs- und Querschnitt für die in ilg.^ angegebene Läuferlage
aber mit einem Erregungsfeld, das um einen der Ständerzahnteilung entsprechenden Winkel gedreht ist.
Fig.6 ein konstruktives abgerolltes Schema der Maschine,
bei der die Polpaarzahl ρ der Erregerwicklung ungleich der Zahl U der Ständerabschnitte ist und der Magnetleiter
aus geschichteten runden Läufer- und Ständerpaketen besteht.
Aus Fig.1 und 2 ist ersichtlich, daß der Magnetleiter
der Maschine aus U -förmigen Paketen des Ständers 1 und des Läufers 2 besteht. Die Pakete sind aus Elektroblech
hergestellt und länge der Maschinenwelle 5 geschichtet. Der Ständer 1 hat 12 Pakete und. der Läufer 2 weist 11
Pakete auf. Am Ständer 1 und am Läufer 2 können die Pakete
auf jede beliebige V/eise miteinander verbunden werden, wobei die Befestigungsart die gegenseitige starre Anordnung
der Pakete sicherstellen muß. In der Zeichnung ist die Befestigung der Läuferpakete beispielsweise durch einen den
flaum zwischen üen Paketen füllenden Werkstoff 4 angedeutet.
Der Läufer 2 weist keine Wicklungen auf« Am Ständer 1
liegen drei Wicklungen: eine mehrphasige Erregerwicklung
und eine ebenialls mehrphasige Arbeitswicklung 6, wobei
beide Wicklungen in der Art von gewöhnlichen verteilten Mehrphasenwicklungen von elektrischen Wechselstrommaschinen
ausgeführt sind, und die zweite Einphasen-Az'beitswicklung
7» <lie eine ringförmige Spule darstellt und gleichachsig
mit der Maschinenwelle 3 liegt. Die Erregerwicklung hat ein Polpaar (p=1)i und die Arbeitswicklung 6 weist
zwei iolpaare (p=2) auf.
Zuerst soll die Arbeit der kaschine iiu Generatorbetrieb
betrachtet wenden. Die Erregerwicklung 5» die an eine
in J?ig.1 und 2 nicht gezeigte und einen symmetrischen Lehrphasenstrom
mit einer Winkelfrequenz . Ω liefernde Stromquelle
angeschlossen ist, erzeugt eine umlautende Durchflutungswelle, deren Grundwellenwert i«V in jedem k-ten
Ständerpaket durch folgende Beziehung ausgedrückt wird:
F11= Fn
wobei ^ den Maximalwert der Durchflutung und z^ die Zahl
der Ständerpakete bedeuten.
Bei Berücksichtigung der gegenseitigen Anordnung der Ständer- und Läuferpakete beträgt die Grunawelle X, der
magnetischen Leitfähigkeit im Luftspalt unter dem k-ten
Standerpaket
4~/ υ kl \i 4>
Hierbei bedeuten
λ Q und Υ Gleichanteil und Modulationsgrad der magnetischen
Leitfähigkeit; OJ = 27ΪΖ2/7 Kreisfrequenz der Änderung der magnetischen
Leitfähigkeit;
Z2 Läuferpaketzahl;
/7 Läuferdrehzahl pro Sekunde; t Zeit,
Z2 Läuferpaketzahl;
/7 Läuferdrehzahl pro Sekunde; t Zeit,
den Magnetfluß ψ k des k-ten Ständerpakets gilt
die Beziehung:
")Ji
Der Magnetfluß ΐφ^ v/eist drei Komponenten auf. Die
zweite Komponente inauziei't in der ikx'beitswicklung 6 eine symmetrische Mehrphasenspannung mit der Summenfrequenz/03
und die dritte Komponente induziert in der ringförmigen Arbeitswicklung 7 eine Einphasenspannung mit einer Differenz
frequenz /cü- Q/ .Bei Änderung der gegenseitigen Drehrich tunken
der Durchflutung und des Läufers erscheint die Summenfrequenz in der Wicklung 7 und die Differenzfrequenz
in der Wicklung 6.
Dez· Yorgang der Erzeugung von Spannungen mit Summen-
und Differenzfrequenz in der einphasigen Arbeitswicklung wird anhand der !Figuren 5, M- und 5 erläutert. In diesen
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Figuren ist die Erregerwicklung nicht daxigestellt, una die
von dieser Wicklung an aen Vorsprüngen der Ständerpakete erzeugten Durchflutun^en entgegengesetzter Polarität sind
in den Längsschnitten mit den Buchstaben N und S und als Durchflut ungswe Ilen in Querschnitten mit N,. und S^ bezeichnet,
wobei die in den Querschnitten schraffierten Durchflutungswellen 1L· und S^ das Erregungsfeld nur an
einer Seite der Arbeitswicklung 7 kennzeichnen. Die Arbeitswicklung 7 iöt als rechteckiger Leiter zwischen den Vorsprüngen
der Ständerpakete gezeigt.
Der Magnetfluß erreicht seinen Maximalwert in demjenigen
Ständerpaicet, der längs der .tirregungsfeldaehse liegt
(Paket 11 in Fig.^a), una in dem Zeitpunkt, wenn die
Fläche der beiderseitigen Überdeckung der Vorsprünge dieses
Ständerpakets sowie des Läuferpakets am größten ist (dieser Zeitpunkt ist in Fig.3 t>
dargestellt). Dieser i;iaximalfluß
ist in !ig.3 b mit zwei Feldlinien angedeutet. Im gegenüberliegenden Ständerpaket 71 weist der Magnetfluß
die entgegengesetzte Richtung und eine bedeutend geringere Stärke auf, da dem Paket 7' der magnetflußfreie Zwischenpaketraum
des Läufers gegenüberliegt. Der i-lagnetfluß des
Pakets ?· ist in Fig.3 b mit einer Feldlinie angedeutet.
Der resultierende Läuferfluß, welcaer der Differenz der Magnetflüsse in den Standerpaketen 1' und 7* entspricht,
fällt der Richtung nach mit dem kagnetfluß des Pakets 1f
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zusammen, d.h. ist im Längsschnitt nach Fig.$ b von links
nach rechts gerichtet.
.ähnliche Betrachtungen anderer Pakete ergehen, daß der resultierende magnetische Läuferfluß,.der die Spule
der ringförmigen Arbeitswicklung 7 durchringt, der Differenz
der Magnetflüsse einer Hälfte aller im Feld einer
.Polarität liegenden Pakete (der Pakete 11f , 121, 1«, 2',
der 5* in Jj'ig.^a) und einer Hälfte von im i'eld anderejj Polarität
liegenden Paketen (f?1 >
6', 71» 8f» 9') entspricht. Pur
den Zeitpunkt nach iig.j? b ist dieser resultierende Magnetfluß
von links nach rechts gerichtet.
Nacn einer Drehung des Läufers um die Hälfte seiner
Zahnteilung stellen sich die Ständer- und Läuferpakete in
die in i'ig.4- a und b dargestellte gegenseitige Lage. Hat
sich dabei die !Richtung des Erregungsfeldes nicht geändert,
so wird der Magnetfluß des Ständerpakets 7' (und des ihm gegenüberliegenden Läuferpakets) maximal, und der Magnetfluß
des Pakets 11 verringert sich. Das fuagnetflußbild ist
dabei im Vergleich mit dem in Fig.3 dargestellten Zeitpunkt umgekehrt; die Summe der Magnetflüsse d©r Pakete 51W8 9'
wird größer als die Magnetflußsumme der Pakete 11»bis 3* und der resultierende Magnetfluß des Läufers ändert wsein
Vorzeichen.
Somit wird die Größe des die ringförmige Arbeitswicklang
7 durchdringenden iaagnetflusses (und folglich der
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- ίο -
in der Wicklung induzierten EBaK), wie bei allen Induktormaschinen,
durch die Differenz der maximalen und der minimalen magnetischen Leitfähigkeit der Ständerzahnteilung
bestimmt (wobei unter Zahnteilung der Paketschritt verstanuen wird), und für die Kreisfrequenz der EMK in der
Arbeitswicklung gilt Cü = 2
6 3
Angenommen'dreht sich nun das Erregungsfeld mit der
Winkelfrequenz ic des Srregungsstromes. Pig. 5 veranschaulicht
den Pail, wenn das Erregungsfeld, während sich
der Läufer um eine Läuferzahnteilung in Bezug auf die in
Pig.2 dargestellte Lage dreht, gegen die Drehrichtung des Läufers um eine Standerzahnteilung gedreht wird. Im Zeitpunkt
nach Fig.5 a und b v/eisen die Magnetflüsse der Pakete 1f und 7' die gleichen Richtungen wie in Pig.J aber
eine geringere Stärke auf, und dies ist im Querschnitt nach Pig.5 &·■ durch kürzere Pfeile dargestellt. Infolgedessen
erreichen der Magnetfluß und die EMK in der ringförmigen
Arbeitswicklung 7 ihren Maximalwert zu etwas
späterem Zeitpunkt und zwar in dem Zeitpunkt, wenn die maximale Überdeckungsfläche des Pakete 2* erreicht wird.
Somit entspricht die EMK-Periode in der Arbeitswicklung 7 nicht mehr der Zeit der Läuferdrehung um eine Zahnteilung,
sondern ist etwas länger, und die BMC-Pi'equenz ist entsprecnena
kleiner. Ähnlich kann man zeigen, daß bei der Drehung der Erregungsfelder im Läuferdrehsinn die Precuenz αer
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induzierten EMK größer v/ird. Somit setzt sich die Frequenz
der in der Arbeitswicklung 7 induzierten EMK aus der Winkelfrequenz
CJ k der Änderung der magnetischen Leitfähigkeit
im !luftspalt der Ständerzahnteilung und aus der
Winkelfrequenz S2 des Brregungsstromes zusammen:
CJ K = ω±Ώ
wobei das Vorzeichen "+" der Drehung der Erregungsfeldachse
im Läuferdrehsinn und das Vorzeichen "-" gegen dem Läuierdrehsinn entsprechen.
Eine solche Induktormaschine arbeitet als Einphasenmotor
wie folgt. Die Wicklung 5 wird an eine mehrphasige Erregungsstromquelle mit der Frequenz Q angeschlossen.
Für die Anlaßzeit wird die einphasige iSpeisespannung mit
der Frequenz CO0 über in der Zeichnung nicht dargestellte
Phasendrehelemente an die Mehrphasenwicklung 6 gelegt, die zweckmäßigerweise für diesen Fall als Zweiphasenwicklung
ausgeführt wird. Dabei beginnt sich der Läufer mit der Geschwindigkeit
ZJTZ Üfed3?/sec
zu drehen.
Daraui' wix*d die Speisespannung auf die Wicklung 7 umgeschaltet,
und der angelassene Motor beginnt mit der Geschwindigkeit
"^07 Uml/r/sec
zu arbeiten.
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Wird es notwendig sein, die Geschwindigkeit n~~f2—
beizubehalten, bis zu der der Läufer beim Inlassen hochgelaufen
war, so wird gleichzeitig mit der Speisespannungsumschaltung,
auch die Strcmphasenfolge in der Erregerwicklung
umgeschaltet. Die Wicklung 6 dient also als Anlaßwicklung.
Die Figuren ^, 4 und 5 veranschaulichen die Arbeitsweise
der Maschine als !Einphasenmotor, wobei in diesen
Figuren nur die ringförmige Speisewiellung 7 gezeigt ist.
Die von der ringförmigen Arbeite- und Gpeisewicklung '/ und
der Erregerwicklung erzeugten zusammenwirkenden Magnetfelder sind bestrebt, den Läufer in eine Lage zu drehen,
bei der längs der Erregungsfeldachse die maximale gegenseitige überdeckung der Fläche der Vorsprünge der Ständerund
Läuferpakete, also die maximale Flußverkettung der ArbeitswiCiClung 7 und der Erregerwicklung erreicht wird,
imch einer halben Periode der Speisefrequenz Id0 und bei
unveränderter Lage des Erregungsfeldes (bei Gleichstromerregung) muß die maximale Überdecicung infolge der Richtungsänderung
des von der Scule der Arbeitswicklung erzeugten Feldes am ge&enüberliegenaen j/ol des Erregungsfelu.es (Fig.4)
erreicht werden, und der Läufer dreht sich noch um die Hälfte seiner Zahnteilung in der Bestrebung, diese Lage
einzunehmen. Lei weiterer Drehung infolge seines Beharrungsvermögens
stellt sich der Läufer nach einer halben Periode
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BAD ORIGINAL
der ifrequenz C^0 wieder, in die in I'ig. 3 dargestellte Lage.
Bei Belastung erfolgt eine derartige Läuferdrehung, wie bei allen Synchronmaschinen, mit einer JSacheilung um den
Polradmnkel.
Die Zusaiamenwirkung des unbeweglichen magnetischen
Erregungsfeldes und des veränderlichen Magnetfeldes der
Arbeitswicklung erzeugt somit ein elektromagnetisehes
iioment, das den Läufer mit einer Synchrongeschwindigkeit
_ ωο
dreht.
Dreht sich nun das ftrregungsfeld mit der Winkelfrequenz
Q (i>'ig.5)> so ist die Laufergeschwindigkeit.
' 2JTZx
da der Läufer, wie erwähnt wurde, immex· bestrebt ist,
die maximale Durchflutung der Wicklungen zu erreichen. In dieser Gleichung entspricht.das Vorzeichen "+" der Drehung
des Erregungsfeldes gegen den Lauferdrehsinn und das
Vorzeichen "-" iia Läuferdrehsinn.
Die besciiriebene Arbeitsweise der Maschine ändex*t
P
sich nicht, wenn die Polaarzahl ρ und die ihr gleiche
sich nicht, wenn die Polaarzahl ρ und die ihr gleiche
ή aer StatorabscLnitte ungleich eins sind.
7/enn die beim Generatorbetrieb erzeugten Spannungen
sowohl mit der oummenfrequenz tu + & als auch mit der
Differenzfrequenz CO-Q im allgemeinen mehrphasig sein
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BAD ORIGINAL'
BAD ORIGINAL'
sollen, wird die Maschine mit Ii φ ρ ausgeführt, d.h. ist
die Anzahl dei' Ständerabsehnitte mit gleicher gegenseitiger
Anordnung der Ständer- und Läuferzähne nicht gleich der Polpaarzahl der Erregerwicklung. Ein .konstruktives
Ausführungsbeispiel einer derartigen Maschine ist in Pig.6 skizzieret. Der Ständer 8 und dier Lauf ei' 9 sind als
gewöhnliche runde in Fig.6 abgewickelt gezeigte Pakete
hergestellt, die aus Elektroblechplatten geschichtet sind
und offene iy'uten aufweisen. Die Ständer- und Läufernutenzahleri
betragen 24 bzw. 23» was W=J entspricht.
Am Ständer liegen drei verteilte iuehrphasenwicklungen:
die durch Leiter der mittleren Schicht in den Nuten angedeutete Erregerwicklung 10 mit einem Polpaar und die
Arbeitswicklungen 11 und 12, die als Leiter der unteren
und der oberen Schicht schematisch dargestellt sind und uie Polpaarzahlen p=2 bzw. p=4 aufweisen.
Im Generatorbetrieb funktioniert diese Maschine wie
folgt. Pur den k-ten Ständerzahn der in Fig.6 dargestellten maschine betragen aie
üurchflutung Fj5. und die magnetische Leitfähigkeit λ ^
FK=Fm cosfet+(K-I) fj J
Der Magnetfluß Ι<^ des k-ten Ständerzauries wird
folgenderweise ausgedrückt:
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BAD ORIGINAL
2211853
COS
und enthält Komponenten mit verschiedenen Frequenzen,
die
die mit verschiedenen räumlichen Perioden auf vZähne verteilt
sind. Infolgedessen wird in der Wicklung 11 eine symmetrische kenrphasenspannung mit. der Differenzfrequenz
(Ct^-1O) und in der Wicklung 12 eine symmetrische
jiiehpphasenspannung mit der Summenfrequenz {&)+§&) induziert.
Bei Änderung der gegenseitigen Drehrichtungen des Läufers und der Durchflutungswelle vdrd die Spannung
mit aer Summenfrequenz in der Wicklung 11 und die Spannung
mit der Difierenzfrequenz in der V/icklung 12 induziert.
Beim Lotorbetrieb und bei der Speisung 'einer, beliebigen
Arbeitswicklung von einer mehrphasigen Quelle mit der Inrequenz Cuo dreht sich der Läufer mit der Geschwin
digkeit
je nach gegenseitigen Drehrichtungen des Läufers und der
Durchflutungswelle der Erregung, oder, wenn diese gegenseitigen Eichtungen festgelegt sind, je nachdem, an
welche Arbeitswicklung die Sx^eiBespannung angelegt wird.
Ivian kann auch zur Speisung eines derartigen iiotors gleich-
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BAD ORIGINAL1
zeitig zwei Quellen mit verschiedenen Frequenzen verwenden, und daducch ergibt sich die Möglichkeit, die Zuverlässigkeit
des elektrischen Antriebs in selbständigen Systemen zu erhöhen, in denen eine Speisequelle beschädigt sein
kann.
Im allgemeinen kann der Ständer eine JN-Zahl von Abschnitten
aufweisen, von denen in jedem Abschnitt die gegenseitige Anordnung von Ständer- und Läuferzähnen wiederholt
vorkommt, die also eine H-Zahl von abgeschlossenen Zyklen der Änderung des magnetischen Leitwertes
ergeben. In diesem Falle betragen die Polpaarzahlen der ArbeitswioKlungen (H+p) und (N-p), wobei ρ die Jrolpaarzahl
eier Erregerwicklung bedeutet. Bei der Wahl von Windun&szahlen
aller V/icklungen ist zweckmäßigerweise darauf
Hücksicht zu nehmen, daß die Wicklungen keine transformator!
sehe Kopplung in Bezug auf die Gleiehkomponente
uer magnetischen Leitfähigkeit auf v/eisen. Vorteilhafterweise
sind die Verhältnisse der Polpaarzahlen zueinander gleich
es
ganzen Zahlen zu wählen, d.h."sollen die Verhältnisse
ganzen Zahlen zu wählen, d.h."sollen die Verhältnisse
ρ P
A/t ρ //K- ρ7
f7
ocier
ll+p >
If7P
ocier
~p~ >
~P
/A/-ρ}
sowle
JjF^/
oder
gleicxi ganzen Zahlen sein.
i)er Jniagnetleiter der Maschine kann bei ρ Φ W nach
2 09842/0663
BAD
Pig.6 oder stabförmig nach JTig.1 und. 2 je nach der
Frequenz, Umlaufgeschwindigkeit, Betriebsart und anderen Forderungen ausgeführt werden.
Läßt die ISrregungsquelle eine Steuerung der Frequenz
zu, so können die Frequenzen der beim Generatorbetrieb
erzeugten Spannungen oder die Umlaufgeschwindigkeit im
Motorbetrieb mit großer Genauigkeit geregelt werden.
Außei* der Verwendung im Generator- und Motorbetrieb
icann diese Maschine auch für andere Betriebsarten benutzt weraen. Die Maschine, bei der die Erregerwicklung mit der
Polpaarzahl ρ an eine mehrphasige Erregungsquelle mit der Winke!frequenz Q, und die Arbeitswicklung mit N-p
Polpaaren an eine mehrphasige Speisequelle mit der Winkelfrequenz OJQ angeschlossen sind, arbeitet z.B.als Reduktionsmotor
mit einer Drehzahl/7 =_ "-yjf-9 Umdr/sec.
Dabei wird in der zweiten Arbeitswicklung mit N+p Polpaaren eine EIvIK mit α er Winkelfrequenz CO ~ SZ induziert.
Die Maschine arbeitet also als vereinigter Motorgenerator,
der die Frequenz Cu0 der Speisequelle in die Frequenz
CD il Q umwandelt und gleichzeitig die Umlaufgeschwindigkeit
reduziert.
Ein anderes Anwendungsbeispiel für die in Fig.1 und dargestellte Maschine ist ihre Verwendung als Geber eines
Folgesysbems mit elektrischer Reduktion im Transformatorbetrieb;
in diesem Falle wird eine Einphasen-Speisespannung
8 A 2 / 0 6 6 3
an die Arbeitswicklung 7 gelegt, und von der mehrphasigen
(z. B. dreiphasigen) Wicklung 5 werden drei Spannungen mit der Speisefrequenz abgenommen und einer Verbindun'gsleitung
der
zugeführt, deren Amplituden vonvLäuferstellung abhängen und bei einer Läuferdrehung um eine Zahnteilung den vollen Änderungszyklus vollführen.
zugeführt, deren Amplituden vonvLäuferstellung abhängen und bei einer Läuferdrehung um eine Zahnteilung den vollen Änderungszyklus vollführen.
Die Induktormaschine kann auch ohne Arbeitswicklung,
d.h. nur mit einer Erregerwicklung ausgeführt v/erden. Eine Belastung beim Betrieb als Einphasengenerator oder
eine Speisespannung beim Betrieb als Einphasenmotor werden
in diesem Falle zwischen den in Stern geschalteten IMuIlpunkten der verbliebenen Wicklung und des Erregers gelegt.
Die beschriebene Maschine weist gegenüber den .bekannten
Induktormaschinen eine Reihe von wesentlicuen Vorteilen auf.
Infolge des erwähnten Verhältnisses von Zahnzahlen
wird bekanntlich eine beinahe sinusförmige Änderung der
den magnetischen Leitfähigkeit der von*:verteilten Wicklungen
umfaßten Zahngruppen erreicht. Diese Eigenschaft ist für die erwähnte Anwendung der Maschine als Geber eines Folgesystems
sehr wichtig, da die Genauigkeit ues Gebers dadurch erhöht werden kann. Infolge der Anwendung einer verteilten
Erregerwicklung una der erwähnten sinusförmigen Änderung der magnetischen Leitfähigkeit wird praktisch eine
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BAD ORIGINAL
sinusförmige Ausgangsspannung im Generatorbetrieb und eine
große Gleichmäßigkeit der Drehgeschwindigkeit im Motorbetrieb erreicht.
Die Anwendung der Maschine im Motorbetrieb ergibt einen langsamlaufenden Motor mit exakt gesteuerter Drehgeschwindigkeit
bei Speisung vom Netz mit der Ήormalfrequenz, oder
ermöglicht die Benutzung der Speisung von einer Quelle mit erhöhter oder mittlerer Frequenz. Die Speisung der Erregerwicklung
mit einem Strom von der Schlupffrequenz, die der
Abweichung der Läufergeschwindigkeit von der Sychrongeschwindigkeit
proportional ist, ermöglicht es, die Drehgeschwindigkeit im Motorbetrieb oder die Frequenz der Ausgangsspannung
im Generatorbetrieb genau zu stabilisieren.
Der Aufbau der Maschine nach ,.Fig, 1 und 2 weist auch
eine Reihe von Vorteilen auf. Die konstruktive Ausführung des Magnetleiters gewährleistet einen minimalen Verbrauch
an Elektroblecn und eine Verminderung des Gewichts, was für die Anwendung der Maschine als Stellmotor in automatischen
Systemen wesentlich ist. Die Herstellung eines derartigen Magnetleiters erfordert kein kompliziertes Stanzte
werkzeug. Außerdem ist bei solchem Aufbau des Magneteiters
die Anwendung von. Elektroblech mit sehr kleiner Dicke und dadurch eine bedeutende Herabsetzung von Verlusten bei hohen
Erequenzen möglich.
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Die Herstellung der ringförmigen Arbeitswicklung ist einfach. Die letztere weist einen minimalen induktiven
Streuwiderstand auf und liegt getrennt von anderen Wicklungen, so daß ihre Isolierung erleichtert wird.
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Claims (6)
- - 21 PATENTANSPRÜCHEMy Induktonaas chine mit einem Ständer, der mm e st ens eine Arbeitswicklung sowie eine Erregerwicklung hat, und einem Läufer, wobei der Ständer N . Abschnitte aufweist, von denen in jedeui Abschnitt die gegenseitige Anordnung der Ständer- und Läuferzähne gleich ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieErregerwicklung als ilehrphasenwicklung mit einer Polpaarzahl ρ ausgeführt ist, und wenigstens eine der Arbeitswicklungen eine Polpaarzahl N+p oder N-p aufweist.
- 2. Induktormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beim Vorhandensein von zwei Ständer-Arbeitswicklun^en'ihre Polpaarzahlen gleich If+p und N-p sind.
- 3· Induktormaschine nach Ansprüchen 1 und 2, a a -durch gekennzeichnet, daß das Ver—denhältnis der Polpaarzahl der Erregerwicklung zu'Polpaarzahlen der Arbeitswicklungen, oder das umgekehrte Verhältnis, sowie das Verhältnis der Polpaarzahlen der Arbeitswicklun^en zueinander gleich ganzen Zahlen sind.
- 4.. Induktormaschine nach Ansprüchen 1, 2 und 3t uauurch gekennzeichnet, daß die Ständer- und Läuferzähne axial geschichtete Pakete darstellen.209842/066 3
- 5· Induktormaschine nach Ansprüchen 1, 2, } und 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Polpaarzahl ρ der Erregerwicklung gleich der Zahl N der Ständerabsclinitte ist.
- 6. Induktorraaschine nach Anspruch 5» dadurchgekennzeichnet , daß eine aer Arbeitswicklungen als eine gleichachsig mit der kaschinenwelle liegende Ringspule ausgeführt ist.209842/0663$3 .Leerseite
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