DE3008125C2 - Ruhender magnetischer Frequenzvervielfacher - Google Patents

Description

35

40

45 Die Erfindung betrifft einen ruhenden magnetischen Frequenzvervielfacher, der einen geschlossenen magnetischen Kreis bildende, geblechte Eisenkörper und eine in Nuten verteilte mehrphasige Primärwicklung der Polpaarzahl p\ sowie eine mit dieser magnetisch gekoppelte Sekundärwicklung aufweist, deren Polpaarzahl pi ein ungeradzahliges Vielfaches der Polpaarzahi pi der Primärwicklung ist, bei welchem Vervielfacher ferner ein Teilbereich der Eisenkörper durch das von der Primärwicklung bei Speisung mit der primären Nennspannung bei Nennfrequenz erzeugte Magnetfeld gesättigt ist wobei der gesättigte Teilbereich im Rückschlußweg (Joch) vorgesehen ist und die Primär- und Sekundärwicklungen mittels an sich bekannter Maßnahmen so ausgebildet sind, daß an den Klemmen der Primärwicklung praktisch nur von der Grundharmonischen eines Feldes der Polpaarzahl p\ eine Spannung und voa der gleichen Grundharmonischen sowie den von der Polpaarzahl pi abweichenden Harmonischen an den Klemmen der Sekundärwicklung keine Spannung induziert werden kann.

Eine derartige Wanderfeldausführung des Frequenzvervielfachers ist in dem Hauptpatent 29 13 612 vorgeschlagen. Eine solche Wanderfeldausführung setzt voraus, daß sich die genutete Zone des betreffenden Eisenkörpers über ein geradzahliges Vielfaches der Polteilung der Primärwicklung erstreckt, da nur dann die algebraische Summe aller Zahnflüsse dauernd gleich Null und somit außer den Zähnen kein weiterer Flußpfad zwischen den mit den Wicklungen versehenen Eisenkörpern und den den Rückschluß bildenden Eisenkörpern erforderlich ist. Mit Rücksicht auf eine praktische Oberwellenfreiheit der Primär- und Sekundärwicklung ist eine nicht zu kleine Nutenzahl je Pol und Strang vorteilhaft. Hierbei sind desto mehr Nuten erforderlich, je höher die sekundäre Frequenz und damit die Polzahl der Sekundärwicklung ist. Die Nuten und Zähne können aus technologischen Gründen nicht beliebig schmal bemessen werden. Die für zwei volle primäre Polteilungen erforderliche Nutenzahl kann daher zu einer solchen Länge der genuteten Zone des Eisenkörpers führen, daß insbesondere bei kleineren Leistungen des Frequenzvervielfachers die Abmessungen bzw. Proportionen des Eisenkörpers ungünstig werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzvervielfacher so auszubilden, daß dieser jeweils mit geeigneten konstruktiven Abmessungen ausgeführt werden kann.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß außerhalb der bewickelten Zone der Eisenkörper weitere geblechte Eisenkörper Vorgesehen sind, die ungesättigt bleibende magnetische Verbindungsteile zwischen dem von den Wicklungen umfaßten Eisenkörper und dem Rückschlußweg bilden. Bei einem solchen Frequenzvervielfacher erstreckt sich die Primärwicklung über weniger als zwei ganze Polteilungen. Daher sind weniger Nuten erforderlich

und der genutete Eisenkörper ist in seiner Baulänge verkürzt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Frequenzvervielfacher im Längsschnitt, > bei dem die Nuten zur Aufnahme der Primär- und Sekundärwicklung in den den Rückschluß bildenden Eisenkörpern angeordnet sind,

F i g. 2 einen Querschnitt des in F i g. 1 dargestellten Frequenzverv'^lfachers, ni

F i g. 3 einen Frequenzvervielfacher im Längsschnitt, bei dem die Nuten in dem von der Primär- und Sekundärwicklung umschlossenen Eisenkörper angeordnet sind,

Fig.4 und 5 Zahnkopfkonturen, durch die ein r> gegenüber dem Zahnquerschnitt größerer Obergangsquerschnitt für den Magnetfluß erreicht wird.

In den F i g. 1 bis 3 ist mit 1 jeweils eine Primär- und mit 2 eine Sekundärwicklung bezeichnet 3 und 4 sind geblechte Eisenkörper, die den Rückschluß bilden. Mit 5 m ist jeweils ein von den Spulen der Primär- und Sekundärwicklung 1 und 2 umschlossener geblechter Eisenkörper bezeichnet.

Bei den in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Frequenzvervielfachern erstreckt sich die den Eisenkörper 5 2> zusammen mit der Sekundärwicklung 2 umfassende mehrphasige Primärwicklung 1 über weniger als zwei ganze primäre Polteilungen. Für die Unterbringung der Primär- und Sekundärwicklung sind daher weniger Nuten erforderlich als bei einer Ausführung, bei der sich so die mehrphasige Primärwicklung jeweils über mindestens zwei ganze Polteilungen erstreckt. Da sich die mehrphasige Primärwicklung 1 über weniger als zwe· ganze Polieilungen erstreckt, ist die Summe aller Zahnflüsse jedoch nicht mehr dauernd Null, sondern es r> tritt ein magnetischer Wechselfluß auf, der durch geblechte Verbindungsteile 6, die außerhalb der bewickelten Zone angeordnet sind, zu den den Rückschluß bildenden Eisenkörpern 3 und 4 geführt wird. Die magnetischen Verbindungsteile 6 sind so ■»» bemessen, laß sie in allen vorgesehenen Betriebszuständen ungesättigt bleiben, um die Wirkungsweise der funktionsgemäß gesättigten Bereiche im Rückschlußweg nicht störend zu beeinflussen.

Da sich zumindest die Primärwicklung 1 nicht über 4·. ein ganzes Polteilungspaar bzw. ein ganzzahliges Vielfach«.* davon erstreckt, ist ebenso wie die Summe aller Zahnflüsse auch die Summe aller Durchflutungen nicht dauernd Null. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform des Frequenzvervielfachers, bei der >» eine Sättigung im RücMchlußweg (Joch) bei ungesättigten Zähnen vorliegt, hat dies keine Bedeutung, da alle Durchfluiungen bereits durch die Sättigung im Rückschlußweg aufgehoben werden, so daß die magnetischen Verbindungsteile 6 ebenso wie die Zähne, zu « denen sie einen magnetischen Nebenschluß bilden, ohne besondere Maßnahmen ungesättigt bleiben. Wäre hingegen bei der Ausführungsform nach F i g. 1 Zahnsättigung bei ungesättigtem Rückschlußweg vorgesehen, so würde die jeweilige Durchflutungssumme <>o der Wicklungen einen zusätzlichen (parasitären) magnetischen Wechselfluß durch den aus den Eisenkörpern 3, 4 und 5 sowie den magnetischen Verbindungsteilen 6 bestehenden magnetischen Kreis treiben, der diese Teile funktionsstörend sättigen und unerwünschte induktive Spannungsabfälle in den Wicklungen induzieren wüide. Um dies zu vermeiden, sind bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform für Zahnsättigung zwischen den Wänden der genuteten Zone und den magnetischen Verbindungsteilen 6 Kompensation wicklungen 7 angeordnet. Diese sind so ausgelegt und mit der Primär- bzw. Sekundärwicklung 1 bzw. 2 in Reihe geschaltet, daß sie die von diesen Wicklungen erzeugte Wechseldurchflutung aufheben.

Es kann vorteilhaft sein, die Primärwicklung 1 über ein ganzes Polteilungspaar oder ein ganzzahliges Vielfaches davon zu erstrecken, um z. B. für alle Stränge hinsichtlich der Belastung und der Spannungsabfälle Symmetrie zu erzielen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Frequenzvervielfacher aus zwei oder mehr getrennt angeordneten Eisenkörpern 5 mit zwischen diesen und deren zugehörigen Rückschlußkörpern 3 und 4 angeordneten Verbindungsteilen 6 besteht, wobei die in den Nuten der Eisenkörper 5 bzw. 3 "ind 4 angeordneten Primärwicklungen 1 in Reihe geschaltet und so ausgelegt sind, daß sie zusammen ein geradzahliges Vielfaches einer Polteilung umfassen.

Die zur Aufnahme der als Ringwicklungen ausgebildeten Primär- und Sekundärwicklung 1 und 2 bestimmten Nuten können wahlweise in dem Eisenkörper 5 (Fig.3) oder in den den Rückschluß bildenden Eisenkörpern 3 und 4 (F i g. 1 und 2) vorgesehen werden. Im erstgenannten Fall wird in die Nuten hineingewikkelt, was für den Wärmeaustausch zwischen Wicklung und Eisen günstig ist. Im anderen Fall können die einzelnen Spulen der Wicklung vorgefertigt und über den Eisenkörper S geschoben und danach die den Rückschluß bildenden Eisenkörper 3 und 4 darübergestülpt werden, was bei höherer Spannung isolationstechnisch vorteilhaft ist.

Die magnetischen Verbindungsteile 6 können als Fortsetzung des Eisenkörpers 5 (F i g. 3) oder der den Rückschluß bildenden Eisenkörper 3, 4 (Fig. 1) ai sgebildet sein, wobei die betreffenden Eisenkörper vorzugsweise auch die Nuten für die Wicklungen aufweisen.

Wenn für die jeweils mit Nuten versehenen Eisenkörper 5 bzw. 3 und 4 ein Werkstoff ma höherer Sättigungsflußdichte vorgesehen ist. als sie der Werkstoff der ungenuteten Eisenkörper aufweist, so wird zur Vermeidung störender magnetischer Engpässe erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Kontur der Zahnköpfe 8 und 9 so auszubilden, daß der Übergangsquerschnitt für den Magnetfluß von einem Zahnkopf 8 bzw. 9 zum benachbarten, den Rückschluß bildenden Eisenkörper 10 größer als der Zahnquerschnitt ist. Gemäß F i g. 4 ist dies durch die an sich bekannte Ausbildung der Zähne 8 bei halbgeschlossenen Nuten erreicht. Sind dagegen aus wicklungstechnischen Gründen offene Nuten erforderlich, so können die Zähne 9, wie in F i g. 5 dargestellt, dachförmig abgeschrägt werden, wobei die Zähne 9 rnit ihrer Abschrägt .ig in entsprechende Vertiefungen 11 des den Rückschluß bildenden Eisenkörpers 10 hineinragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Ruhender magnetischer Frequenzvervielfacher, der einen geschlossenen magnetischen Kreis bildende geblechte Eisenkörper und eine in Nuten verteilte mehrphasige Primärwicklung der Polpaarzahl p\ sowie eine mit dieser magnetisch gekoppelte Sekundärwicklung aufweist, deren Polpaarzahl p? ein ungeradzahliges Vielfaches der Polpaarzahl p_x der Primärwicklung ist bei welchem Vervielfacher ferner ein Teilbereich der Bisenkörper durch das von der Primärwicklung bei Speisung mit der primären Nennspannung bei Nennfrequenz erzeugte Magnetfeld gesättigt ist, wobei der gesättigte Teilbereich im Rückschlußweg (Joch) vorgesehen ist und die π Primär- und Sekundärwicklungen mittels an sich bekannter Maßnahmen so ausgebildet sind, daß an den Klemmen der Primärwicklung praktisch nur von der Grundharmonischen eines Feldes der Polpaarzahl pi eine Spannung und von der gleichen Grundhamonischen sowie den von der Polpaarzahl pz abwek-iienden Harmonischen an den Klemmen der Sekundärwicklung keine Spannung induziert werden kann, nach Patent 29 13 612, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der bewickelten Zone der Eisenkörper weitere geblechte Eisenkörper vorgesehen sind, die ungesättigt bleibende magnetische Verbindungsteile (6) zwischen dem von den Wicklungen umfaßten Eisenkörper (5) und dem Rückschlußweg (3,4) bilden. j₀

2. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr genutete Eisenkörper mit zwischen diesen und deren zugehörigen Rückschlußkt/rpern angeordneten Verbindungsteilen (6) getrennt, angeordnet sind, wobei deren in Serie geschalteten : rimärwicklungen (1) zusammen ein geradzahliges Vielfaches einer Polteilung umfassen.

3. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die genuteten Eisenkörper (3, 4 bzw. 5), deren Primärwicklung (1) kein geradzahliges Vielfaches einer Polteilung umfaßt, Kompensationswicklungen (7) aufweisen, die zwischen den Enden der genuteten Zone und den magnetischen Verbindungsteilen (6) angeordnet sind.

4. Frequenzvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Primär- und Sekundärwicklung (1 und 2) aufnehmenden Nuten in den den Rückschluß bildenden Eisenkörpern (3 und 4) vorgesehen sind (Fig. 1).

5. Frequenzvervielfacher nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Primär- und Sekundärwicklung (1 und 2) aufnehmenden Nuten in dem von den Wicklungen umschlossenen Eisenkörper (5) vorgesehen sind (Fig. 3).

6. Frequenzvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Verbindungsteile (6) als Fortsetzungen zumindest eines der Eisenkörper (3,4 bzw. 5) des magnetischen Kreises ausgebildet sind.

7. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Verbindungsteile (6) als Fortsetzungen des jeweils mit bi Nuten versehenen Eisenkörpers (3, 4 bzw. 5) ausgebildet sind.

8. Freauenzvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur mindestens eines Teiles der durch die Nuten gebildeten Zahnköpfe (8,9) so ausgebildet ist, daß der Obergangsquerschnitt für den Magnetfluß von einem Zahnkopf (8 bzw. 9) zum benachbarten Eisenkörper (10) größer als der Zahnquerschnitt ist