DE2311954C3 - Drehzahlregelbare Stromrichtermaschine mit einem Impulsgeber und einer Tachomaschine - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine drehzahlregelbare Stromrichtermaschine mit einem Impulsgeber für die Steuersignale der Thyristoren und einer Tachomaschine als Drehzahlgeber, die zu einer Maschine mit gemeinsamem gezahnten Läufer kombiniert sind.

Eine derartige Anordnung ist aus de. DT-OS 19 49 925 bekannt. In dieser ist eine dauermagneterreg- *.e, drehzahlregelbare Stromrichtermaschine beschrieben, die aus einem Wechselstromnetz über Thyristoren gespeist wird. Die Zündung der Thyristoren erfolgt läuferstellungsabhängig. Dafür ist ein Impulsgeher erforderlich, dessen Läuferwelle mit der Läuferwelle der Maschine verbunden ist. Außerdem wird für die Drehzahlregelung eine Drehzahl-Istwertanzeige benötigt, die von einer Tachomaschine geliefert wird.

Bei der bekannten Maschine sind der Impulsgeber und die Tachomaschine zu einer Maschine mit gemeinsamem gezahnten Läufer zusammengefaßt. Dieser ist ebenso wie der Läufer der Kauptmaschine dauermagneterregt, d. h. er trägt auf seinen Zähnen Dauermagnete, zwischen denen noch zusätzlich ein schwebender, nicht mit dem Läuferkörper verbundener Zahn angeordnet ist. Ein derartiger Aufbau des Läufers ist verhältnismäßig kompliziert und ergibt Schwierigkeiten hinsichtlich der Beherrschung der Fliehkraftbeanspruchungen. Außerdem stehen somit für die zusammen kombinierte Tachomaschine mit dem Impulsgeber nur ein im Läufer erzeugtes Magnetfeld zur Verfugung. Deshalb ist als Impulsgeber bei der bekannten Anordnung eine Hallgeneratoranordnung voreesehen. die den Nachteil hat, daß sie gegenüber äußeren Streufeldern, wie sie durch die Hauptmaschine gegeben sind, sehr anfällig ist. Weiterhin ist jeweils nur ein geringer Teil des Umfanges des Ständers für die Unterbringung der Wechselstromwicklung des Tachometers bzw. für die Unterbringung des Impulsgebers ausgenutzt Dadurch ergibt sich auch jeweils entsprechend, daß auch nur ein geringer Teil des gemeinsamen Läufers für die jeweilige Impulsbildung bzw. für die Drehzahl-Istwertanzeige ausgenutzt wird. Die bekannte kombinierte Maschine ist daher, insgesamt gesehen, sehr aufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gemeinsame Maschine für den Impulsgeber und den Drehzahlgeber einer drehzahlregelbaren Stromrichtermaschine zu schaffen, die gut ausgenutzt ist und störanfälligkeitsfrei arbeitet. Diese Aufgabe ist bei einer drehzahlregelbaren Stromrichtermaschine der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der gemeinsame gezahnte Läufer wicklungslos ausgebildet ist, daß der Ständer längs seines gesamten Umfanges mit Nuten versehen und in Abschnitte unterteilt ist, in denen entweder die Primär- und Sekundärwicklungen des induktiven Impulsgebers oder die Erreger- und Wechselstromwicklungen der Tachomaschine liegen, und daß zwischen den Abschnitten Dämpferwicklungen angeordnet sind.

Der gemeinsame gezahnte Läufer des kombinierten Impulsgebers und der Tachomaschine ist also wicklungsfrei ausgebildet, er kann daher die auftretenden Fliehkraftbeanspruchungen in einfachster Weise aufnehmen. Außerdem ist er magnetisch passiv und die jeweiligen Erregungen sowohl des Impulsgebers als 3uch der Tachomaschine sind in dom Ständer untergebracht. Man kann somit für die Tachomaschine und für den Impulsgeber eine andere Erregungsart vorsehen, wodurch sich der Vorteil ergibt, daß man einen ^;nduktiven Impulsgeber verwenden kann, der gegen äußere Streufelder unempfindlich ist, und bei dem die erzeugten Impulse drehzahlunabhängig sind. Trotz der unterschiedlichen Erregungsarten im Ständer tritt aber keine gegenseitige störende Beeinflussung der beiden kombinierten Maschinen auf, da der über den gesamten Umfang genutete Ständer in Abschnitte unterteilt ist, zwischen denen Dämpferwicklungen angeordnet sind. Außerdem wird bei der gemäß der Erfindung ausgebildeten Maschine jeweils der gesamte Umfang des gemeinsamen Läufers und des gemeinsamen Ständers der kombinierten Maschine für die Impulsbildung bzw. für die Drahzahlgabe ausgenutzt.

Da eventuelle Exzentrizitäten des Läufers durch Fertigungsungenauigkeiten auftreten können und somit die für die Drehzahlanzeige verwendete Tachospannung verfälschen würden, empfiehlt es sich, den Ständer in vier angenähert gleich große Abschnitte zu unterteilen und gegenüberliegende Abschnitte jeweils mit gleichen Wicklungen zu versehen. Diese können dann z. B. in Reihe geschaltet werden und gleichen somit Läuferexzentrizitäten aus, so daß sich dadurch keine Spannungsschwankungen der Tachomaschine ergeben können.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand der in den Fig. 1 und 2 schematisch in Seitenansicht dargestellten unterschiedlich ausgebildeten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

Auf der Läuferwelle 1 der Stromrichterniaschine ist der wicklungslose gezahnte Läufer 2 der kombinierten aus Impulsgeber und Tachomaschine bestehenden Maschine 3 angeordnet. Der Läufer 2 wird von dem

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Ständer 4 umgeben, der mit Vorteil in einfacher Weise an dem nicht dargestellten ruhenden Teil der Stromrichtermaschine befestigt ist. Dadurch entfällt eine besondere Lagerung des Ständers -! der kombinierten Maschine 3.

Der genutet ausgeführte Ständer 4 ist nach Fig. 1 längs seines Umfanges in zwei Abschnitte von angenähert dem halben Umfang unterteilt, zwischen denen die Dämpferwicklung 5 angeordnet ist. Der eine Abschnitt enthält die Primärwicklungen 6 und die Sekundärwicklungen 7 des induktiven Impulsgebers, die jeweils auf Zähnen 8 so angeordnet sind, daß zwischen ihnen jeweils ein unbewickelter Zahn 9 liegt. Zur Erzeugung der läuferstellungsabhängigen l.npulse werden die Primärwicklungen 6 mit einem hochfrequenten Wechselstrom gespeist. Dadurch wird in den Sekundärwicklungen 7 eine Spannung induziert die zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert schwankt, je nachdem, ob sich ein Läuferzahn 10 oder eine Pollücke 11 unter den Spulen befindet. Diese modulierte Wechselspannung gib·, also die Stellung des Läufers 2 bezogen auf die Achse der Sekundärwicklung 7 an. Für die Erzeugung eines Impulses werden jeweils zwei bezogen auf die modulierte Wechselspannung elektrisch um 180° gegeneinander verschobene Sekundärwicklungsspannungen gleichgerichtet, zu einer Trapezkurve mit steilem Nulldurchgang zusammengesetzt und in einem Verstärker zu Rechteckimpulsen umgeformt. Da zur Steuerung dor Stromrichiermaschine drei um 120 el. verschobene verschobene Impulse benötigt werden, sind entsprechend viel Primärwicklungen 6 und Sekundärwicklungen 7 vorhanden.

Auf dem anderen Abschnitt des Ständers 4 sind zwei getrennte Weehselstromwicklungen 12 und zwei mit Gleichstrom gespeiste Erregerwicklungen 13 angeordnet. Durch die Rotation des von den Erregerwicklungen 13 magnetisierten Läufers 2 wird in den Weehselstromwicklungen 12 eine Tachospannung erzeugt, die ein Maß für die Drehzahl des Läufers 2 ist. Durch die zwischen beiden Abschnitten des Ständers 4 liegende Dämpferwicklung 5 wird jeder Einfluß der hochfrequenten Erregung im Abschnitt des induktiven Inipulsgebers auf dem Abschnitt der Tachomaschine unterdrückt.

F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführun_b'sbcispiel der Erfindung, bei dem der Ständer 4 abweichend von dem in Fig. 1 gezeigtem Ausführungsbeispiel in vier angenähert gleich große Abschnitte unterteilt ist. Für gleiche Teile sind die gleichen Bezugszahlen beibehalten. Die Primärwicklungen 6 und Sekundärwicklungen 7 des induktiven Impulsgebers liegen nun auf zwei einander gegenüberliegenden Abschnitten des Ständers 4. sind aber in ihrer räumlichen Zuordnung zueinander so ausgerichtet, daß in gleicher We'se drei um 120° el. verschobene Impulse jeweils aus zwei elektrisch um 180^c gegeneinander verschobenen Sekundärwicklungsspannungen gebildet werden können. Zwischen den Primärwicklungen 6 und den Sekundärwicklungen 7 liegen jeweils unbewickelte Zähne 9.

In den beiden anderen einander gegenüberliegenden Abschnitten liegt in den Nuten 14 die Wechselstromwicklung 12 der Tachomaschine und während in den äußeren Nuten 15 jeweils die Erregerwicklung angeordnet is!. Die beiden Wechselstrom wicklungen 12 der Tachomaschine sind elektrisch in Reihe geschaltet. Dadurch werden eventuelle Exzentrizitäten des wicklungslosen gezahnten Läufers 2 ausgeglichen, so daß die erzeugte Tachospannung fehlerfrei die jeweilige Drehzahl des Läufers 2 angibt.

Um eine Einflußnahme der hochfrequenten Wechselstromspeisung der Primärwicklungen 6 des induktiven Impulsgebers auf die in den Drehstromwicklungen der Tachomaschine erzeugte Tachospannung zu verhindern, sind zwischen den einzelnen Abschnitten des Standers 4 jeweils Dämpferwicklungen 5 angeordnet. Diese bestehen aus Kurzschlußwindungen um das Blechpaket des Ständers 4.

Bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten drehzahlregelbaren Stromrichtermaschine sind also dor für die Steuerung der Maschine notwendige Impulsgeber zur Erzeugung der Steuersignale der Thyristoren und die Tachomaschine als Drehzahlgeber durch die kombinierte Bauform in einfachster Weise sehr raumsparend ausgebildet, so daß sie ohne Schw lerigkeiten im Innern der Stromrichtermaschine angeordnet werden können. Die axiale Baulänge der Maschine wird dadurch kaum vergrößert, und zusätzliche Lagerungen entfallen, wenn der Ständer der kombinierten Maschine am Stander bzw. am Lagerschild der Stromrichtermaschine befestigt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuncen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Drehzahlregelbare Stromrichtermaschine mit einem Impulsgeber für die Steuersignale der Thyristoren und einer Tachomaschine als Drehzahlgeber, die zu einer Maschine mit gemeinsamem gezahntem Läufer kombiniert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame gezahnte Läufer (2) wicklungslos ausgebildet ist, daß der Ständer (4) längs seines gesamten Umfanges mit Nuten versehen und in Abschnitte unterteilt ist, in denen entweder die Primär- (6) und Sekundärwicklungen (7) des induktiven Impulsgebers oder die Erreger- (13) und Wechselstromwicklungen (12) der Tachomaschine liegen, und daß zwischen den Abschnitten Dämpferwicklungen (5) angeordnet sind.

2. Drehzahlregelbare Stromrichtermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerabschnitte jeweils angenähert den halben Umfang einnehmen (F ig. 1).

3. Drehzahlregelbare Stromrichtermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eier Ständer (4) in vier angenähert gleich gro3e Abschnitte unterteilt ist und gegenüberliegende Abschnitte jeweils mit gleichen Wicklungen versehen sind (Fi g. 2).

4. Drehzahlregelbare Stromrichtermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den gegenüberliegenden Abschnitten angeordneten Wechselstromwicklungen (12) der Tachomaschine in Reihe geschaltet sind.