DE3317553A1

DE3317553A1 - Permanent-magnet excited electrical machine

Info

Publication number: DE3317553A1
Application number: DE19833317553
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr. techn. 8740 Bad Neustadt Leitgeb; Heinz Dipl.-Ing. Wien Rosenberg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-05-13
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1984-11-15

Abstract

The invention relates to a permanent-magnet excited electrical machine. The rotor which is arranged in the stator bore of the machine stator is axially divided into two partial rotors (1, 2 and 30, 31) of which at least one is arranged such that it can rotate on the shaft (5 or 36) of the machine. The two partial rotors (1, 2 and 30, 31) are rotated with respect to one another as a function of the rotation speed of the machine. No separate drive parts are required for the rotation of the partial rotors (1, 2 and 30, 31) if the mutual rotation of the partial rotors (1, 2 and 30, 31) is effected by means of the interaction of the centrifugal force of at least one control body (15 or 45), which is arranged such that it can move radially, with spring forces which act on the partial rotors (1, 2 and 30, 31), and, if required, with the electromagnetic forces which are exerted by the stator on the partial rotors. In consequence, this also results in very short regulation times for the rotation of the partial rotors (1, 2 and 30, 31) during changes in the rotation speed. <IMAGE>

Description

Permancntmagnctcrregte elektrische MaschinePermanent magnetic excited electrical machine

Die Ir£indullg bet ri JUt eine permanntrnagneterregte elektrische Maschine, deren in der Ständerbohrung des Maschinen ständers angeordneter Läufer axial in zwei mit Permanentmagneten bestückte, gleiche Polzahl aufweisende Teilläufer unterteilt ist, von denen mindestens einer verdrehbar auf der Welle der Maschine angeordnet ist und die Teil läufer in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine gegeneinander verstellt sind.The Ir £ indullg is a permanently magnetically excited electric Machine whose rotor is arranged in the stator bore of the machine stator axially in two part rotors equipped with permanent magnets and having the same number of poles is divided, of which at least one can be rotated on the shaft of the machine is arranged and the part runners depending on the speed of the machine are adjusted against each other.

Eine solche elektrische Maschine ist durch die europäische Offenlegungsschrift 0058 025 bekannt. Um die infolge von Lastschwankungen oder Drehzahländerungen an solchen Maschinen auftretenden Spannungsschwankungen ausregeln zu können, werden die beiden Teilläufer gegeneinander verdreht und dadurch das Läuferfeld, welches aus den beiden Komponenten der Teilläufer besteht, verändert. Bei der bekannten Maschine ist für die Verstellung der Teil läufer eine Getriebeanordnung vorgesehen, die aus den beiden Teilläufern zugeordneten Planetengetrieben besteht. Der Planetenradträger jedes Planetengetriebes ist mit der Welle der Maschine verbunden, auf der die beiden Teilläufer drehbar gelagert sind. Die Planetenräder beider Planetengetriebe stehen einerseits mit dem Sonnenrad, das drehfest mit dem jeweiligen Teilläufer verbunden ist und andererseits mit dem Zahnkranz eines Außenringes in Eingriff. Der Außenring des einen Teilläufers ist im Gehäuse der Maschine befestigt.Such an electrical machine is by the European patent application 0058 025 known. To that as a result of load fluctuations or changes in speed to be able to regulate voltage fluctuations occurring in such machines the two partial runners twisted against each other and thereby the runners field, which consists of the two components of the partial runner, changed. With the well-known A gear arrangement is provided for the adjustment of the partial rotors on the machine, which consists of the planetary gears assigned to the two partial rotors. The planet carrier each planetary gear is connected to the shaft of the machine on which the two Part runners are rotatably mounted. The planetary gears of both planetary gears are at a standstill on the one hand with the sun gear, which is non-rotatably connected to the respective partial rotor is and on the other hand with the ring gear of an outer ring in engagement. The outer ring one part of the rotor is fixed in the housing of the machine.

Der Außenring des anderen Teilläufers ist dagegen verdrehbar im Maschinengehäuse gelagert. Dieser Außenring ist außerdem mit einem Verstellantrieb gekoppelt, der in Abhängigkeit von der Spannung oder Drehzahl der Maschine geregelt wird und somit den Außenring in Abhängigkeit von Spannungs-oder Drehzahländerungen um einen bestimmten Winkel verdreht.The outer ring of the other partial rotor, on the other hand, can be rotated in the machine housing stored. This outer ring is also coupled to an adjustment drive, the is regulated depending on the voltage or speed of the machine and thus the outer ring depending on voltage or Speed changes twisted by a certain angle.

Auf diese Weise werden die beiden Teilläufer in ihrer relativen Lage zueinander verstellt. Als Folge dieser Verstellung ändert sich die Winkel lage der von den beiden Teilläufern in der Ständerwicklung induzicrtc Spnnungskomponenten, so daß hicrdurch die daraus resultierende Gesamtspannung in ihrer Größe verändert wrd.In this way, the two partial runners are in their relative position adjusted to each other. As a result of this adjustment, the angular position changes voltage components induced by the two partial rotors in the stator winding, so that this changes the size of the total stress resulting therefrom wrd.

Wird eine solche Maschine an einem Stromrichter betrieben, so ergibt sich durch die Spannungsregelung der Vorteil, daß der Stromrichter in seiner Leistung nicht für das Produkt aus der größten auftretenden Primärspannung und dem Nennstrom ausgelegt werden muß, da nur auf einen Bruchteil der maximalen Spannung gesteuert wird. Handelt es sich bei einer solchen Maschine um einen stromrichtergespeisten Synchronmotor, der in einem größeren Drehzahlbereich eine etwa konstante Leistung abgeben soll, so wird das Leistungsverhältnis für den Stromrichter ebenfalls günstiger, da er nicht für das Produkt Umax 1marx bemessen werden muß, sondern nur für die tatsächliche Leistung, die sich aus dem Produkt U . I . = U . . I ergibt.If such a machine is operated on a converter, the result is The voltage regulation has the advantage that the power converter is more efficient not for the product of the greatest occurring primary voltage and the nominal current must be designed, since controlled only to a fraction of the maximum voltage will. Is such a machine a converter-fed machine? Synchronous motor that has an approximately constant output over a larger speed range should deliver, the power ratio for the converter is also more favorable, because it does not have to be dimensioned for the product Umax 1marx, but only for the actual performance resulting from the product U. I. = U. . I results.

max min min max Nachteilig bei der bekannten Maschine ist der für die drehzahlabhängige Spannungsregelung notwendige Aufwand an Getriebeteilen und Steuerungselementen, durch die die Verstellung der Teilläufer gegeneinander bewirkt wird. Durch die Vielzahl der Steuerelemente ergibt sich außerdem eine lange Ausregelzeit. max min min max The disadvantage of the known machine is that for the speed-dependent voltage regulation necessary effort on gear parts and Control elements through which the partial rotors are adjusted against each other will. The large number of control elements also results in a long settling time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß für das Gegeneinanderverdrehen der Teilläufer keine gesonderten Getriebeteilc notwendig sind und daß eine sehr kurze Ausregelzeit möglich ist.The invention is based on the object of providing a machine of the type mentioned at the beginning described type in such a way that the partial runners can be rotated against one another no separate gear parts are necessary and that a very short settling time is possible.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die gegenseitige Verdrehung der Teilläufer durch das Zusammenwirken der Fliehkraft mindestens eines radialbeweglich angeordneten Steuerkörpers mit an den Teil-Inufcrn angre i fenden Federkrä ften und gegeben(>nC.l1ls mit den vom Ständer auf die TeilltiuSer ausgeübten ejektromagnetischen Kräften bewirkt ist. I)ic Verdrehung der Teilläufer durch den der Fliehkraft unterworfenen Steuerkörper bringt den Vorteil, daß die Ansprechzeit auf ein Minimum reduziert ist, da die durch die Fliehkraft bedingte radiale Verstellung des Steuerkörpers unmittelbar in eine Gegeneinanderverdrehung der beiden Teilläufer umgesetzt wird. Da der Steuerkörper mit den Teilläufern rotiert, entfallen alle Bauteile, die zur Ubertragung der Verdrehbewegung von einem ruhenden Teil auf ein rotierendes Teil notwendig sind.The object is achieved according to the invention in that that the mutual twisting of the partial runners by working together the centrifugal force of at least one radially movably arranged control body with the spring forces acting on the partial loads and given (> nC.l1ls with the from Stand on the part tuSer exerted ejectromagnetic forces is caused. I) ic twisting of the partial rotors by the control element subjected to centrifugal force has the advantage that the response time is reduced to a minimum because the the centrifugal force caused radial adjustment of the control body directly into a Counter-rotation of the two partial runners is implemented. Because the control body rotates with the partial rotors, all the components that are required to transmit the rotational movement are omitted from a stationary part to a rotating part.

Einen konstruktiv gedrängten Aufbau des Maschinenläufers kann man dadurch erzielen, daß an den beiden Teilläufern und/oder an diesen und der Welle jeweils mindestens eine Feder angekoppelt ist, deren Federkraft im Sinne einer Verkleinerung des zwischen benachbarten gleichnamigen Polen der beiden Teilläufer bestehenden maximalen Verdrehungswinkels bis zum minimalen Verdrehungswinkel Null gerichtet ist und daß jeder Steuerkörper zwischen einem mit der Welle fest verbundenen Führungsteil und mindestens einem an dem gegenüber der Welle verdrehbaren Teil läufer befestigten Führungsteil derart radialbeweglich geführt ist, daß eine Zunahme seines radialen Abstandes von der Welle eine durch die Geometrie der Führungsbahn der Führungsteile bedingte Vergrößerung des Verdrehungswinkels zwischen den beiden Teilläufern ergibt.A structurally compact structure of the machine runner can be used achieve that on the two partial runners and / or on these and the shaft in each case at least one spring is coupled, the spring force of which in the sense of a reduction in size of the existing between neighboring poles of the same name of the two partial runners maximum angle of rotation up to the minimum angle of rotation zero and that each control body is between a guide part fixedly connected to the shaft and at least one rotor attached to the part rotatable with respect to the shaft Guide part is guided so radially that an increase in its radial Distance from the shaft one by the geometry of the guideway of the guide parts conditional enlargement of the angle of rotation between the two partial runners results.

Unwuchten, die sich insbesondere bei höheren Drehzahlen störend bemerkbar machen, lassen sich dadurch vermeiden, daß zu jedem Steuerkörper und den mit diesem zusammenwirkenden Führungsteilen eine sich in denselben Ebenen befindliche und zur Wellenmitte polarsymmetrische zweite Anordnung gleicher Art vorgesehen ist. Eine solche Anordnung hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß für das Verdrehen der Teilläufer eine wesentlich höhere Verstellkraft zur Verfügung steht.Imbalances that are particularly noticeable at higher speeds make, can be avoided that to each control body and with this cooperating guide parts a located in the same planes and for Shaft center polar symmetrical second arrangement of the same type is provided. One Such an arrangement also has the advantage that for twisting the Part runner a much higher adjustment force is available.

Dadurch, daß beide Tcilläufer gegenüber der Welle verdrehbar angeordnet sind und das mit der Welle verbulldene Führungsteil zwischen den axial voneinander beabstandeten Teilläufern angeordnet ist, wobei jeder Steuerkörper mit seinen beiden axial über das Führungsteil vorstehenden Enden an den Führungsbahnen der weiteren Führungsteile anliegt, die an den beiden einander zugewandten Stirnseiten der beiden Teilläufer mit spiegelbildlichem Verlauf ihrer Führungsbahnen angeordnet sind, ergibt sich ein symmetrischer Aufbau des Läufers und es wird für das Verdrehen der beiden Teilläufer nur eine einzige Steuerkörperanordnung benötigt.Characterized in that both Tcillrunners are arranged to be rotatable with respect to the shaft are and the guide part verbulldene with the shaft between the axially from each other spaced partial runners is arranged, each control body with its two ends axially protruding beyond the guide part on the guideways of the further Guide parts rests on the two facing end faces of the two Part runners are arranged with a mirror image of their guideways, results get a symmetrical design of the rotor and it will allow for the twisting of the two Part runner only requires a single control body arrangement.

Ein Verkanten der Steuerkörper in ihrer Führung wird dadurch vermieden, daß jeder Steuerkörper an zwei axial beabstandeten Stellen an Führungsbahnen seines Führungsteiles anliegt.A tilting of the control bodies in their guide is avoided, that each control body at two axially spaced points on its guideways Guide part is applied.

Ein Verlust an aktiver Länge der Maschine durch den bei einer Anordnung der Steuerkörper und der Führungsteile zwischen den beiden Teilläufern notwendigen axialen Abstand wird dadurch ausgeglichen, daß die auf den Teilläufern angeordneten Permanentmagnete den Läuferkern der Teilläufer axial überragen und den axialen Abstand zwischen den beiden Teilläufern möglichst weit überdecken. Dabei ist es vorteilhaft, daß zwischen den Permanentmagneten und dem Läuferkern jeweils ein axial und radial magnetisch leitfähiges Zwischenteil angeordnet ist, das den Läuferkern entsprechend der Länge der Permanentmagnete überragt. Durch ein solches Zwischenteil aus magnetisch leitfähigem Material wird der Magnetfluß zum Läuferkern der Teil läufer geleitet.Loss of active length of the machine due to an arrangement the control body and the guide parts between the two partial runners are necessary axial distance is compensated by the fact that the arranged on the partial runners Permanent magnets protrude axially beyond the rotor core of the partial rotor and the axial distance cover as far as possible between the two partial runners. It is advantageous to that between the permanent magnets and the rotor core each one axially and radially magnetically conductive intermediate part is arranged, which corresponds to the rotor core the length of the permanent magnets protrudes. With such an intermediate part made of magnetic Conductive material, the magnetic flux is directed to the rotor core of the partial rotor.

Eine gute Zugänglichkeit der Steuerkörper und der Führungsteile ist dadurch gegeben, daß die dem gegenüber der Welle verdrehbaren Teilläufer zugeordneten Steuerkörper sowie dessen Führungstei.l und das weitere Führungsteil an der äußeren Stirnseite des betreffenden Teilläufers angeordnet sinci.There is good accessibility to the control body and the guide parts given that the associated with the rotatable part of the rotor relative to the shaft Control body as well its guide part and the other guide part sinci arranged on the outer end face of the relevant partial rotor.

Die bei den Bewegungen der Steuerkörper auftretenden Reibungsverluste werden dadurch wesentlich reduziert, daß die Steuerkörper Wälzlager in derartiger Anordnung enthalten, daß jeder Teil des Steuerkörpers an dem ihm zugeordneten Führungsteil gleitfrei abrollen kann.The friction losses that occur during the movements of the control bodies are significantly reduced in that the control body rolling bearings in such Arrangement contain that each part of the control body on its associated guide part can roll off without sliding.

Eine Rückdrehung der Teilläufer bis in ihre Nullage und die Beibehaltung dieser Lage unterhalb einer Mindestdrehzahl wird dadurch sichergestellt, daß die Feder bzw. die Federn eine auch bei dem minimalen Verdrehungswinkel Null der beiden Teilläufer wirksame Vorspannung aufweisen.A reverse rotation of the partial runners to their zero position and retention this situation below a minimum speed is ensured that the The spring or springs are one even when the minimum angle of rotation of the two is zero Partial runners have effective preload.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die Federkräfte durch zumindest eine Wendelfeder bewirkt sind, die in einer Offnung eines oder beider Läuferkerne in im wesentlichen axialer Richtung angeordnet und mit ihren Enden mit den ihrer Kraftwirkung unterliegenden Teilen verbunden ist.It is particularly advantageous that the spring forces by at least a helical spring are effected in an opening of one or both rotor cores arranged in the substantially axial direction and with their ends with their Force is connected to parts subject to the action.

Das Auftreten von Unwuchten wird dadurch verhindert, daß mehrere in bezug auf die Wellenmitte polarsymmetrisch angeordnete Wendelfedern vorgesehen sind.The occurrence of imbalances is prevented by the fact that several in With respect to the shaft center polar-symmetrically arranged helical springs are provided.

Anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.On the basis of several exemplary embodiments shown in the drawing the invention is explained in more detail below.

Es zeigt Fig. 1 ein Vektordiagramm der aus den induzierten Teilspannungen Ua und Ub gebildeten Gesamtspannung Un Fig. 2 eine Draufsicht einer Anordnung eines Steuerkörpers zwischen zwei zugeordneten Führungsteilen in der Nullage, Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 in der maximalen Verdrehlage, Fig. 4 eine Ausführungsform eines fest mit der Welle verbundenen Führungsteiles für die Steuerkörper der Anordnung nach Fig. 2, I:ig. 5 einen aus zwei Teilläufern bestehenden Läufer im Längsschnitt, bei dem die Führungsteile und die Steuerkörper nach den Fig. 2, 3 und 4 zwischen den beiden Teilläufern angeordnet sind, Fig. 6 ein Vektordiagramm der bei einer Anordnung nach den Fig. 2 bis 5 im Leerlauf auf die Steuerkörper wirkenden Kräfte, Fig. 7 ein Vektordiagramm der bei gleicher Drehzahl unter Belastung der Maschine auf die Steuerkörper der gleichen Anordnung wirkenden Kräfte, Fig. 8 einen Querschnitt einer weiteren Anordnung eines Steuerkörpers und der diesem zugeordneten Führungsteile in der Nullage, Fig. 9 die Anordnung nach Fig. 8 in der maximalen Verdrehlage, Fig. 10 eine Anordnung nach Fig. 8 nach Abnahme des einen Führungsteiles, Fig. 11 einen Läufer im Längsschnitt, bei dem die Führungsteile nach Fig. 8 an der Stirnseite der Teilläufer angeordnet sind, Fig. 12 einen mit Wälzlagern versehenen Steuerkörper, Fig. 13 die Anordnung von Wendelfedern an den Teilläufern im Schnitt, Fig. 14 eine Stirnansicht des rechten Teilläufers in Fig. 13, Fig. 15 die Lage und Form einer Wendelfeder bei maximalem Verdrehungswinkel der beiden Teilläufer in abgewinkelter Darstellung, Fig. 16 die Lage und Form einer Wendelfeder bei dem Verdrehungswinkel Null ebenfalls in abgewinkelter Darstellung.1 shows a vector diagram of the partial voltages induced Ua and Ub formed total voltage Un Fig. 2 is a plan view of an arrangement of a Control body between two associated guide parts in the zero position, Fig. 3 the Arrangement according to Fig. 2 in the maximum rotational position, Fig. 4 a Embodiment of a guide part firmly connected to the shaft for the control body the arrangement according to Fig. 2, I: ig. 5 a runner consisting of two partial runners in longitudinal section, in which the guide parts and the control body according to FIG. 2, 3 and 4 are arranged between the two partial runners, Fig. 6 is a vector diagram which in an arrangement according to FIGS. 2 to 5 acting in idle on the control body Forces, Fig. 7 is a vector diagram of the at the same speed under load Machine acting on the control body of the same arrangement forces, Fig. 8 a Cross section of a further arrangement of a control body and the associated one Guide parts in the zero position, FIG. 9 shows the arrangement according to FIG. 8 in the maximum Rotation position, FIG. 10 an arrangement according to FIG. 8 after removal of the one guide part, 11 shows a runner in longitudinal section, in which the guide parts according to FIG The end face of the partial runners are arranged, FIG. 12 a one provided with roller bearings Control body, Fig. 13 the arrangement of helical springs on the partial rotors in section, 14 shows an end view of the right partial rotor in FIG. 13, FIG. 15 the position and FIG Shape of a helical spring with the maximum angle of rotation of the two partial rotors in angled representation, FIG. 16 the position and shape of a helical spring at the angle of rotation Zero also in an angled representation.

Wenn die Achsen benachbarter gleichnamiger Polc der beiden Teilläufer miteinander den Verdrehungswinkel 3Xeinschließen, so ist bei einer Polpaarzalil p der zugeordnete elektrische Winkel = 2pz . Um diesen Winkel 2pt sind, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, die Vektoren der von den Teilläufern induzierten Teilspannungen Ua und Ub gegeneinander verdreht.If the axes of neighboring poles of the same name of the two partial runners include the angle of rotation 3X with each other, then in the case of a pole pair p the associated electrical Angle = 2pz. At this angle 2pt are, as can be seen from Fig. 1, the vectors of the induced by the partial runners Partial voltages Ua and Ub twisted against each other.

Unter der im allgemeinen zutreffenden Voraussetzung einer glcichen Ausführung der beiden Teil läufer sind die Betr.ige von a und Ub gleich. Die Gesamtspannung der Ständerwickiuiig ist dann U = 2 U cos po' = 2 Ub cos pa(. (1) a Da die Teilspannungen Ua und Ub der Drehzahl n proportional sind, gilt für jeden Drehzahlbereich, in dem die Gesamtspannung U konstant sein soll, die Bedingung n cos po(= konstant. (2) Der einen Grenzlage, d.h. dem Verdrehungswinkel t = 0 und somit Gleichphasigkeit von Ua und Ub, entspricht die kleinste Drehzahl dieses Bereiches. Von da an muß mit wachsender Drehzahl auch der Verdrehungswinkel gemäß der Gleichung (2) wachsen, bis bei der höchsten betriebsmäßigen Drehzahl die andere Gren-zlage mit dem maximalen Verdrehungsw winkel Emax erreicht ist.Under the generally applicable assumption of an equal Execution of the two partial runners, the values of a and Ub are the same. The overall tension the stator winding is then U = 2 U cos po '= 2 Ub cos pa (. (1) a Since the partial voltages Ua and Ub are proportional to the speed n, applies to every speed range in which the total voltage U should be constant, the condition n cos po (= constant. (2) One limit position, i.e. the angle of rotation t = 0 and thus in-phase of Ua and Ub, corresponds to the lowest speed of this range. From then on I have to with increasing speed, the angle of rotation also increases according to equation (2), up to the other limit with the maximum at the highest operational speed Twist angle Emax is reached.

Bei dem in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine die Verdrehung der beiden den Läufer der Maschine bildenden Teilläufern 1 und 2 bewirkende Steuervorrichtung zwischen diesen beiden Teilläufern 1 und 2 angeordnet. Wie die Fig. 5 zeigt, besteht jeder Teilläufer 1 und 2 aus einem geblechten Läuferkern 3 bzw. 4, der auf einem gegenüber der Welle 5 verdrehbaren Rohr 6 bzw. 7 befestigt ist. Um den für die Anordnung der Steuervorrichtung erforderlichen axialen Abstand zwischen den beiden Läuferkernen 3 und 4 nicht an aktiver Länge der Maschine zu verlieren, ist dieser Abstand durch die Permanentmagnete 8 und 9 weitgehend überbrückt. Auf den Läuferkernen 3 und ß ist jeweils ein sowohl radial als auch axial magnetisch leitfähiges Zwischenteil 10 und 11 angeordnet, das einen magnetischen Leitweg zwischen den Läuferkernen 3 und 4 und dem die Läuicrkcrnc 3 und 4 au val übc rrugndii ici 1 dc' r Permanentmagnete 8 und 9 bildet.In the embodiment shown in FIGS a rotation of the two sub-runners 1 and forming the rotor of the machine 2 effecting control device between these two partial runners 1 and 2 arranged. As FIG. 5 shows, each partial rotor 1 and 2 consists of a laminated rotor core 3 or 4, which is attached to a tube 6 or 7 which can be rotated relative to the shaft 5 is. To the axial distance required for the arrangement of the control device the active length of the machine between the two rotor cores 3 and 4 does not increase lose, this distance is largely bridged by the permanent magnets 8 and 9. On each of the rotor cores 3 and ß is a both radially and axially magnetic conductive intermediate part 10 and 11 arranged, which has a magnetic conductive path between the rotor cores 3 and 4 and to which the Läuicrkcrnc 3 and 4 au val überc rrugndii ici 1 dc 'r permanent magnets 8 and 9 forms.

Die Steuervorrichtung zum Verdrehen der beiden Teilläufer 1 und 2 besteht gemäß der Darstellung in Fig. 5 aus einem mit der Welle 5 verbundenen Führungsteil 12, das gegenüber der Wellenmitte polarsymmetrisch ausgebildet ist und zwei geschlossene, sich radial erstreckende Führungsschlitze 13 und 14 aufweist (Fig. 4), in denen ein zylindrisch ausgebildeter Steuerkörper 15 geführt ist. An den einander zugewandten Stirnseiten 16 und 17 der beiden Teilläufer 1 und 2 sind weitere Führungsteile 18 und 19 angeordnet. Diese Führungsteile sind entweder mit den Läuferkernen 3 und 4 oder mit den Rohren 6 und 7 verbunden bzw. einstückig an diesen Rohren angeformt. Mit seinen beiden das Führungsteil 12 axial überragenden Enden 20 und 21 liegt der Steuerkörper 15 an den Führungsbahnen 22 und 23 der weiteren Führungsteile 18 und 19 an, wie dies aus Fig. 2 und 3 zu ersehen ist. In diesen beiden Figuren sind die Führungsteile 18 und 19 der besseren Ubersichtlichkeit halber ohne den Teilläufer 1 und das Führungsteil 12 dargestellt. Aus diesen Figuren geht vor allem die geometrische Ausbildung der weiteren Führungsteile 18 und 19 hervor.The control device for rotating the two partial rotors 1 and 2 consists, as shown in FIG. 5, of a guide part connected to the shaft 5 12, which is polar symmetrical with respect to the center of the shaft and has two closed, has radially extending guide slots 13 and 14 (Fig. 4), in which a cylindrical control body 15 is guided. To those facing each other End faces 16 and 17 of the two partial runners 1 and 2 are further guide parts 18 and 19 arranged. These guide parts are either with the rotor cores 3 and 4 or connected to the tubes 6 and 7 or formed in one piece on these tubes. With its two ends 20 and 21 protruding axially beyond the guide part 12, the Control body 15 on the guide tracks 22 and 23 of the further guide parts 18 and 19, as can be seen from FIGS. 2 and 3. In these two figures are the Guide parts 18 and 19 for the sake of clarity without the part runner 1 and the guide part 12 shown. From these figures comes above all the geometrical one Training of the other guide parts 18 and 19 emerge.

Die Fig. 2 zeigt die Steuervorrichtung in der einen Grenzlage, in der der Verdrehungswinkel der beiden Teilläufer 1 und 2 gleich Null ist und bei dem Gleichphasigkeit der beiden Teilspannungen Ua und Ub vorliegt. Die Steuerkörper 15 befinden sich dabei in der kleinsten geometrisch möglichen Radialentfernung von der Welle 5, in der sie bis zu einer Mindestdrehzahl nmin von den weiteren Führungsteilen 18 und 19 festgehalten werden, indem diese Führungsteile durch Feder-Drehmomente, die durch Pfeile MF angedeutet sind, in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung gegeneinander verspannt sind. Zur Kennzeichnung dieser Grenziage ist durch die Spitzen der beiden Führungsteile 18 und 19 je eine in bezug auf die Welle 5 ortsfeste radiale Nullinie 24 eingezeichnet. Von diesen Nullinien 24 ausgehend ergibt sich der jeweilige Verdrehungswinkel a des dein btreffcnden Führungsteil 18 bis 19 zugeordneten Teillaufers 1 bzw. 2.Fig. 2 shows the control device in one limit position, in which the angle of rotation of the two partial rotors 1 and 2 is zero and at the in-phase of the two partial voltages Ua and Ub is present. The control bodies 15 are in the smallest geometrically possible radial distance of the shaft 5, in which it is up to a minimum speed nmin of the other guide parts 18 and 19 are held by these guide parts by spring torques, which are indicated by arrows MF, in the direction indicated by the arrows are braced against each other. To mark this Grenziage is through the tips of the two guide parts 18 and 19 each one with respect to the shaft 5 stationary radial Zero line 24 drawn. Starting from these zero lines 24 results the respective angle of rotation a of the relevant guide part 18 to 19 assigned partial runner 1 or 2.

Wenn die Drehzahl den Wert nmin überschreitet, so wird die Fliehkraft der Steuerkörper 15 größer als die auf sie von den lührungsteilen 18 und 19 in der Grenzlage = 0 ausgeühtc Radialkraft. Die Steuerkörper 15biegen sich daher nach außen und verdrehen dabei die Führungsteile 18 und 19 und damit die Teil läufer 1 und 2 um einen Winkel 2« > 0 gegeneinander, bis ein Gleichgewichtszustand zwischen den Fliehkräften der Steuerkörper 15 und den mit den Feder-Drehmomenten MF wachsenden, von den Führungsteilen 18 und 19 auf die Steuerkörper 15 ausgeübten Radialkräften erreicht ist. Der Verlauf dieser Radialkräfte über dem Winkel kann durch die Federkennlinien und die Gestaltung der Führungsbahnen 22 und 23 der Führungsteile 18 und 19 so vorgegeben werden, daß die Bedingung der Gleichung (2) erfüllt wird.If the speed exceeds the value nmin, then the centrifugal force the control body 15 larger than that of the guide parts 18 and 19 in the Limit position = 0 exerted radial force. The control bodies 15 therefore bend outward and rotate the guide parts 18 and 19 and thus the part runners 1 and 2 by an angle 2 «> 0 against each other until a state of equilibrium between the centrifugal forces of the control bodies 15 and the increasing with the spring torques MF, Radial forces exerted on the control body 15 by the guide parts 18 and 19 is reached. The course of these radial forces over the angle can be determined by the spring characteristics and the design of the guideways 22 and 23 of the guide parts 18 and 19 are thus specified become that the condition of equation (2) is satisfied.

In Fig. 3 ist die Lage der Steuerkörper 15 und der Führungsteile 18 und 19 in der anderen Grenzlage dargestellt, die der größten betriebsmäßigen Drehzahl nmax entspricht. In dieser Grenzlage hat jeder Teil läufer 1 und 2 seinen maximalen Verdrehungswinkel Xmax erreicht. Die Steuerkörper 15 befinden sich in der Grenzlage mit dem größten Abstand gegenüber der Welle 4. Eine Oberschreitung dieser Lage, z.B.The position of the control bodies 15 and the guide parts 18 is shown in FIG. 3 and 19 shown in the other limit position, that of the highest operational speed nmax corresponds to. In this limit position, each sub-runner 1 and 2 has its maximum Twist angle Xmax reached. The control bodies 15 are in the limit position with the greatest distance from wave 4. If this position is exceeded, e.g.

bei einem Federbruch oder bei überhöhter Drehzahl, wird durch den Abschluß der Führungsschlitze 13 und 14 verhindert. Es besteht auch die Möglichkeit, Anschläge für die Führungsteile 18 und 19 vorzusehen, die die in Fig. 3 dargestellte Lage der Führungsteile begrenzen.in the event of a spring break or excessive speed, the Completion of the guide slots 13 and 14 prevented. There is also the possibility of Provide stops for the guide parts 18 and 19, which are shown in FIG Limit the position of the guide parts.

Prinzipiell kann die Verdrehung der beiden Teilläufer auch mit einer Steuervorrichtung erzielt werden, die nur aus der oberen oder unteren Hälfte der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Steuervorrichtung besteht. Mit Ausnahme sehr langsam laufender Maschinen wäre jedoch die durch diese ein- seitige Ausbildung der Steuervorrichtung verursachte und mit der Drehzahl zunehmende Unwucht störend. Daher ist bei dem in den Fig. 2, bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel zu jedem Steuerkörper 15 und den Führungsteilen 18 und 19 sowie 12 eine in denselben Ebenen wirkende und zur Wellenmittc polarsymllletrischc zweite Anorclnung gleicher Art vorgesehen. Die gleiche Maßnahme, die eine störendc Unwucht ohne besonderen technologischen Aufwand vermeidet, ist meist auch bei den anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung zweckmäßig.In principle, the rotation of the two partial runners can also be done with a Control device can be obtained only from the upper or lower half of the in Figs. 2 to 5 shown control device. Except very slowly running machines would, however, be the sided training the control device caused imbalance and increasing with the speed disturbing. Therefore, in the embodiment shown in FIGS. 2 to 5, for each Control body 15 and the guide parts 18 and 19 and 12 one in the same planes acting and polar symmetrical second arrangement of the same type for wave centering intended. The same measure that an annoying imbalance without special technological Avoids effort, is mostly also in the other exemplary embodiments of the invention expedient.

Wie in der rechten Hälfte der Fig. 6 dargestellt, übt das Führungsteil 18 auf den Schwerpunkt S des Steuerkörpers 5 eine Kraft Fa aus, die bei Vernachlässigung von Reibungseinflüssen senkrecht zur Berührungspunkt-Tangente 25 an die Führungsbahn 22 des Führungsteiles 18 gerichtet ist. Die Größe dieser Kraft F ist durch ihre Tangentialkomponente a und den Tangentenwinkel ß bestimmt. Im Leerlauf ist die genannte Tangentialkomponente allein jene Federkraft FF, die dem auf das Führungsteil 18 ausgeübten Federdrehmoment MF (siehe Fig. 2 und 3) entspricht. Damit ist auch die auf den Steuerkörper 15 wirkende radiale Kraftkomponente Fra durch die Federkraft FF und den Tangentenwinkel ß gegeben. Wenn die Führungsbahnen 22 und 23 der Führungsteile 18 und 19 spiegelbildlich gleich verlaufen und auch die Steuerkörper15 entsprechend symmetrisch gestaltet sind, wie es beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 bis 5 der Fall ist, sowie stets gleichgroße Feder-Drehmomente MF auf die Teilläufer 1 und 2 wirken, hat der Tangentenwinkel im Berührungspunkt des Steuerkörpers 15 mit der Führungsbahn23 des Führungsteiles 19 ebenfalls die Größe ß und die tangentiale Federkraft die Größe FF, wie aus der linken Hälfte der Fig. 6 hervorgeht.As shown in the right half of FIG. 6, the guide part exercises 18 on the center of gravity S of the control body 5, a force Fa which, if neglected of frictional influences perpendicular to the point of contact tangent 25 on the guideway 22 of the guide part 18 is directed. The magnitude of this force F is determined by their Tangential component a and the tangent angle ß determined. The idle is said Tangential component alone is that spring force FF which is applied to the guide part 18 exerted spring torque MF (see Figs. 2 and 3) corresponds. That’s also the Radial force component Fra acting on the control body 15 due to the spring force FF and the tangent angle ß given. When the guideways 22 and 23 of the guide parts 18 and 19 are mirror images of the same and also the control bodies 15 accordingly are designed symmetrically, as in the embodiment of FIGS 5 is the case, as well as constant spring torques MF on the partial runners 1 and 2 act, the tangent angle has at the contact point of the control body 15 with the guide track 23 of the guide part 19 also the size ß and the tangential The spring force is the size FF, as can be seen from the left half of FIG.

Die radiale Kraftkomponente F rb von der Kraft Fb ist daher ebensogroß wie die radiale Kraftkomponente Fra Die Summe der radialen Kraftkomponenten F ra und F rb hält der auf den Schwerpunkt S des Steuerkörpers 15 wirkenden Fliehkraft m- R. OJ2 das Gleichgewicht, wobei in dieser Gleichung m die Masse, R der Schwerpunkt radius und X die Winkelgeschwindigkeit des Steuerkörpers 15 ist.The radial force component F rb of the force Fb is therefore just as large like the radial force component Fra The sum of the radial force components F ra and F rb holds the centrifugal force acting on the center of gravity S of the control body 15 m- R. OJ2 the equilibrium, being in this equation m the mass, R is the center of gravity radius and X is the angular velocity of the control body 15.

Da bei dem in den lig. 2 bis 5 dargestcS1ten Ausführungsbeispiel die Teilläufer 1 und 2 entsprechend der geradlinLgradialell Führung des Steuerkörpers 15 durch das Führungsteil l2 und den symmetrischen Führungsbahnen 22 und 23 der Führungsteile 18 und 19 immer symmetrisch zum Führungsteil 12 und damit zur Welle 5 verdreht werden, ist die Raumzeigerlage der magnetischen Läufergesamtdurchflutung gegenüber der Welle 5 unveränderlich. Daher kann ein der Maschine vorgeschalteter Stromrichter mittels eines an der Welle 5 befestigten Rotorlagegebers in bekannter Weise derart gesteuert werden, daß die Raumzeiger der Gesamtdurchflutungen von Ständerwicklung und Läufer einen Winkel von 90" el einschließen. Dies bedeutet, daß die Strangstromgrundharmonischen der Ständerwicklung stets gegenphasig (Motorbetrieb) oder gleichphasig (Generatorbetrieb) mit den in den betreffenden Strängen induzierten Gesamtspannungen sind. Die genannte Maßnahme, die im hinblick auf eine optimale Maschinenausnutzung vielfach üblich ist, hat beim vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel die weitere vorteilhafte Wirkung, daß die auf die beiden Teilläufer 1 und 2 ausgeübten und über die Steuervorrichtung auf die Welle 5 übertragenen elektromagnetischen Drehmomente die gleiche größe und Richtung aufweisen. Dadurch entspricht jedem dieser Teildrehmomente die gleiche von den Führungsteilen 18 und 19 auf die Steuerkörper 15 ausgeübte elektromagnetische Tangentialkraft FM und es ist gemäß der Darstellung in Fig 7 die von einem Führungsteil, beispielsweise dem Führungsteil 18 auf den Schwerpunkt S des Steuerkörpers 15 ausgeübte gesamte Tangentialkraft gleich OFF+ UM und die vom anderen Führungsteil 19 einwirkende Tangentialkraft gleich FF - FM Bei gleicher Drehzahl und gleicher Lage der Steuerkörper 15 wie im Leerlauf (Fig. (Z) nimmt infolgedessen die radiale Kraftkomponente Fra bei Belastung (Fig. 7) um ebensoviel zu, als die radiale Kraftkomponente Frb abnimmt. Die Gleichgewichtsbedingung Fra + Frb =m R R-Xi bleibt somit erfüllt. Die Relativiage der beiden Teilläufer 1 und 2 und somit die im Ständer induzierte Gesamtspannung ändern sich bei Belastung nicht.Since in the lig. 2 to 5 illustrated embodiment Partial runners 1 and 2 according to the straight and gradual guidance of the control body 15 through the guide part l2 and the symmetrical guide tracks 22 and 23 of the Guide parts 18 and 19 always symmetrical to the guide part 12 and thus to the shaft 5 are rotated, is the space vector position of the total magnetic flow of the rotor unchangeable compared to wave 5. Therefore an upstream of the machine can be used Converter by means of a rotor position encoder attached to the shaft 5 in known Way are controlled in such a way that the space vector of the total flow of stator winding and rotor enclose an angle of 90 "el. This means that the phase current fundamental harmonics of the stator winding always in phase opposition (motor operation) or in phase (generator operation) with the total voltages induced in the relevant strands. The said Measure that is often common with a view to optimal machine utilization is, has the further advantageous in the embodiment explained above Effect that the exerted on the two partial runners 1 and 2 and via the control device on the shaft 5 transmitted electromagnetic torques the same size and Have direction. As a result, each of these partial torques corresponds to the same exerted by the guide parts 18 and 19 on the control body 15 electromagnetic Tangential force FM and it is according to the representation in Fig. 7 that of a guide part, for example the guide part 18 exerted on the center of gravity S of the control body 15 total tangential force equal to OFF + UM and that acting from the other guide part 19 Tangential force equal to FF - FM With the same speed and the same position of the control bodies 15 as in idle (Fig. (Z)) as a result, the radial force component Fra under load (FIG. 7) by as much as the radial force component Frb decreases. The equilibrium condition Fra + Frb = m R R-Xi thus remains fulfilled. The relative position of the two partial runners 1 and 2 and thus the one induced in the stator Total tension does not change under load.

Bei einem anderen in den Fig. 8 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die das Verdrehen eines Teillaufers 31 bewirkende Steuervorrichtung auf der Stirnseite 33 dieses Teilläufers 31 angeordnet, welcher der Übersichtlichkeit halber in den Fig. 8 und 9 weggelassen wurde. Der Teilläufer 31 besteht aus einem geblechten Läuferkern 35, der auf einem gegenüber der Welle 36 verdrehbaren Rohr 38 fest angeordnet ist. Am Außenumfang des Läuferkernes 35 sind Permanentmagnete 40 befestigt. Die Steuervorrichtung zum Verdrehen des Teilläufers 31 weist ein mit dem Teilläufer 31 verbundenes Führungsteil 42 auf. Dieses Führungsteil 42 hat zwei axial beabstandete Führungsbahnen 43 und 44, an denen ein Steuerkörper 45 mit zwei an seinen beiden Enden angeordneten Kugellagern 46 und 47 CFig. 12) anliegt. Die Führungsbahnen 43 und 44 übernehmen die radiale Führung des Steuerkörpers 45. Zwischen den beiden Führungsbahnen 43 und 44 ist ein weiteres auf der Welle 36 befestigtes Führungsteil 49 angeordnet, das eine gekrümmte Führungsbahn 40 aufweist, an der der Steuerkörper 45 mit seinem Mittelteil 51 anliegt. Statt der an den beiden Enden angeordneten Kugellager 46 und 47 kann auf dem Mittelteil 51 des Steuerkörpers 45 ein Kugellager angeordnet werden.In another embodiment shown in FIGS is the turning of a partial rotor 31 causing control device on the End face 33 of this partial rotor 31 arranged, which for the sake of clarity 8 and 9 has been omitted. The partial rotor 31 consists of a laminated one Rotor core 35, which is fixedly arranged on a tube 38 which can be rotated with respect to shaft 36 is. Permanent magnets 40 are attached to the outer circumference of the rotor core 35. the Control device for rotating the partial rotor 31 has a with the partial rotor 31 connected guide part 42. This guide part 42 has two axially spaced Guide tracks 43 and 44, on which a control body 45 with two on its two Ball bearings 46 and 47 CFig arranged at the ends. 12) is present. The guideways 43 and 44 take over the radial guidance of the control body 45. Between the two Guideways 43 and 44 are a further guide part fastened on the shaft 36 49 arranged, which has a curved guide track 40 on which the control body 45 rests with its middle part 51. Instead of those arranged at both ends Ball bearings 46 and 47 can be a ball bearing on the central part 51 of the control body 45 to be ordered.

In Fig. 8 ist wiederum die eine Grenzlage für den Verdrehungswinkel ab = 0 dargestellt. Diese Grenzlage wird bei Uberschreitung einer Mindestdrehzahl verlassen, bis mit zunehmender Drehzahl schließlich die zweite, in Fig. 9 dargestellte Grenzlage bei maximalem Verdrehungswinkel Ebmax erreicht wird. Die die Fliehkraft des Steuerkörpers 45 aufhebende radiale Kraftkomponente wird bei diesem Ausführungsbeispiel von einem Führungsteil 49 allein ausgeübt. Die Führungsteile 42 und 49 können in ihrer Zuordnung zur Welle 36 und zum Teilläufer 31 gegenüber der Darstellung in den Fig. 8 bis 11 vertauscht werden. Es können auch beide Führungsteile 42 und 49 mit gekrümmten l:üllrungsbalmen ausgebildet werden.In FIG. 8 there is again one limit position for the angle of rotation shown from = 0. This limit position becomes when a minimum speed is exceeded leave until the second, shown in FIG. 9, with increasing speed Limit position is reached at maximum angle of rotation Ebmax. The centrifugal force of the control body 45 canceling radial force component is in this embodiment exercised by a guide member 49 alone. The guide parts 42 and 49 can in their assignment to the shaft 36 and to the partial rotor 31 compared to the representation in the 8 to 11 are interchanged. Both guide parts can also be used 42 and 49 are formed with curved oil balms.

Ist auch der zweite zur Maschine gehörende Teilläufer 30 ebenfalls gegenüber der Welle 36 verdrehbar angeordnetn so erhält er an seiner äußercn Stirnseite die gleiche Steuereinrichtung wie in den Fig. 8 bis 11 dargestellt. Der zweite Teilläufer 30 wird bei steigender Drehzahl gegenüber dem Teilläufer 31 gegensinnig verdreht. Da bei Belastung der Maschine die verschieden großen Tangentialkräfte der Führungsteile 41 und 42 auf getrennte Steuerkörper 45 wirken, ihre Unterschiede sich also im Gegensatz. zum Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 bis 7 nicht aufheben, werden die Teilläufer 30 und =31 gegenüber der Welle 36 um verschieden große Winkel verdreht, d.h. der Verdrehungswinkel q des einen Teilläufers 30 ist von dem Verdrehungswinkel« αb des anderen Teilläufers 31 verschieden. Für die Summe der beiden Verdrehungswinkel a +« b = und damit für die Größe der in der Ständerwicklung induzierten Gesamtspannung besteht eine gewisse Belastungsabhängigkeit. Sie kann dadurch vermindert werden, daß die beiden Teilläufer 30 und 31 nicht oder nicht nur unmittelbar miteinander federnd verbunden sind vielmehr jeder für sich gegen die Welle drehgefedert ist. Jedenfalls verdrehen sich - zum Unterschied gegenüber den in den Fig. 2 bis 7 dargestellten Ausführungsvarianten - bei Belastung der Maschine wegen der unterschiedlichen Verdrehungswinkel 0(a und es die auf der Winkelsymmetralen a - Eb liegenden Raumzeiger der gesamten Läuferdurchflutung gegenüber der Welle 36.Is the second part-runner 30 belonging to the machine as well arranged so that it can rotate with respect to the shaft 36 so that it receives on its outer end face the same control device as shown in FIGS. 8-11. The second partial runner 30 is rotated in opposite directions with respect to the partial rotor 31 as the speed increases. Because when the machine is loaded, the tangential forces of the guide parts of different sizes 41 and 42 act on separate control bodies 45, so their differences are in opposition. do not cancel the embodiment according to FIGS. 2 to 7, the partial runners 30 and = 31 rotated with respect to the shaft 36 by angles of different sizes, i.e. the The angle of rotation q of the one partial rotor 30 is of the angle of rotation «αb of the other partial rotor 31 different. For the sum of the two angles of rotation a + «b = and thus for the size of the total voltage induced in the stator winding there is a certain degree of stress dependency. It can be reduced by that the two partial runners 30 and 31 not or not only directly with one another Rather, they are resiliently connected, each of which is torsionally sprung against the shaft. In any case, they twist - in contrast to those shown in FIGS. 2 to 7 Design variants - when the machine is loaded because of the different angles of rotation 0 (a and it is the space vector of the entire Flow through the rotor opposite the shaft 36.

Der zweite Teilläufer 30 kann auch fest mit der Welle 36 verbunden sein. Die Relativverdrehung wird dann allein am Teilläufer 31 bewirkt. Diese Ausführungsform ergibt ebenfalls eine Belastungsabhängigkeit der induzierten Cesamtspannung sowie der Lage der Raumzeiger der gesamte Läufer durchflutung gegenüber der Welle 36.The second partial rotor 30 can also be permanently connected to the shaft 36 be. The relative rotation is then brought about on the partial rotor 31 alone. This embodiment also results in a load dependency of the induced total voltage as well the position of the space vector through the entire rotor relative to the shaft 36.

Werden vorstehend beschriebene Maschinen, bei denen mit jcdem Steuerkörper 45 nur ein Teilläufer 30 bzw. 31 Kraft schlüssig verbunden ist, mit maschinengesteuerten Stromrichtern betrieben, so ist zur Erzielung einer optimalen Ausnutzung durch genaue Gegen- bzw. Cleichphasigkeit von Strom und Spannung jedem Teilläufer 30 bzw. 31 ein eigener Rotorlagegeber zuzuordnen, um in an sich bekannter Weise den Stromrichter auf einen Winkel von 900 el zwischen den Raumzeigern von Ständer- und Läufergesamtdurchflutung zu steuern.Are the machines described above in which with jcdem control body 45 only a partial rotor 30 or 31 is positively connected with machine-controlled Power converters operated, so is to achieve optimal utilization by accurate Opposite or equiphase of current and voltage of each partial rotor 30 and 31, respectively assign a separate rotor position encoder to the converter in a known manner to an angle of 900 el between the space vectors of the total flow of stator and rotor to control.

Der vorstehend erörterte Belastungseinfluß kann sehr stark eingeschränkt werden, indem durch entsprechende Ausbildung der Federn die von ihnen auf die Teilläufer 30 bzw. 31 ausgeübten Drehmomente ein Mehrfaches der elektromagnetischen Drehmomente betragen, so daß letztere die Lage des Steuerkörpers 45 gegenüber dem Leerlauf nur geringfügig verändern können. Durch passende Federbemessung kann eine Belastungsabhängigkeit der induzierten Spannung von gewünschter Größe erzielt werden, um beispielsweise die Klemmenspannung konstant oder derart lastabhängig zu halten, daß eine vorgesehene Lastverteilung auf parallel arbeitende Maschinen bewirkt wird.The influence of stress discussed above can be very limited by appropriately training the feathers which they place on the partial runners 30 or 31 exerted torques a multiple of the electromagnetic torques amount, so that the latter the position of the control body 45 relative to the idle only can change slightly. A load dependency can be achieved through appropriate spring dimensioning the induced voltage of the desired magnitude can be achieved, for example to keep the terminal voltage constant or load-dependent in such a way that an intended Load distribution on machines working in parallel is effected.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Steuerkörper 15 bzw. 45 im Hinblick auf Reibungseinflüsse und Verschleiß zylindrisch gestaltet. Eine besonders günstige Ausbildung der Steuerkörper ist in Fig. 12 vergröt3ert dargestellt. Zu beiden Seiten des zylindrischen Mittelteiles S1 sind auf dem Steuerkörper Wälzlager 46 und 47 angeordnet, so daß jeder Teil des Steuerkörpers 15 bzw. 45 auf der ihm zugeordneten Führungsbahn gleitfrei abrollen kann. Dadurch werden die Reibungseinflüsse und der Verschleiß auf ein Minimum beschränkt.In the illustrated embodiments, the control bodies 15 and 45 designed cylindrically with regard to the effects of friction and wear. A particularly favorable design of the control body is shown enlarged in FIG. On both sides of the cylindrical middle part S1 there are roller bearings on the control body 46 and 47 arranged so that each part of the control body 15 and 45 on it assigned guide track can roll off without sliding. This will reduce the frictional influences and wear and tear is kept to a minimum.

Die Fig. 13 zeigt einen Längsschnitt durch die gegeneinander drehgefederten Teilläufer 30 und 31 in ihrer maximalen Verdrehungslage 2AmaX. In dieser Darstellung sind die an den Stirnseiten der Teilläufer angeordneten Steuervorrichtungen gemäß der Fig. 11 weggelassen. Die Läuferkerne 34 und 35 tragen an ihrem Außenumfang Permanentmagnete 39 und 40 und sind auf den Rohren 37 und 38 befestigt, von denen mindestens eines gegenüber der Welle 36 verdrehbar angeordnet ist. In den beiden Läuferkernen 34 und 35 sind Ufnungen 52 vorgesehen, in denen eine im wesentlichen axial gerichtete Wendelfeder 53 angeordnet ist, die mit ihrem einen Ende mit der Stirnplatte 54 des einen Läuferkernes 34 und mit ihrem anderen Ende mit der Stirnplatte 55 des anderen Läuferkernes 35 verbunden ist. Um ein Verdrehen der Teilläufer 30 und 31 und das dadurch bedingte Auslenken der Wendelfedern 53 zu ermöglichen, erstrecken sich die Offnungen 52 um einen entsprechenden Betrag in Umfangsrichtung, wie dies aus Fig. 14 zu ersehen ist. Bei der Darstellung nach Fig. 13 liegen die Oeffnungen 52 des Läuferkernes 34 außerhalb der Schnittebene und sind daher in der Zeichnung nicht sichtbar. In Fig. 14 ist eine Ansicht der inneren Stirnseite 56 des Teillaufers 31 dargestellt. Die Wendelfedern 53 sind dabei geschnitten.13 shows a longitudinal section through the mutually torsionally sprung Partial runners 30 and 31 at their maximum Rotation position 2AmaX. In this illustration, the control devices arranged on the end faces of the partial rotors are shown according to FIG. 11 is omitted. The rotor cores 34 and 35 wear on their outer circumference Permanent magnets 39 and 40 and are fixed on the tubes 37 and 38, one of which at least one is arranged rotatably with respect to the shaft 36. In both Rotor cores 34 and 35 are provided openings 52 in which one essentially axially directed helical spring 53 is arranged, which at one end with the Front plate 54 of a rotor core 34 and at its other end to the front plate 55 of the other rotor core 35 is connected. To prevent the partial runners 30 and 31 and to enable the deflection of the helical springs 53 caused thereby, extend the openings 52 by a corresponding amount in the circumferential direction, as this from FIG. 14 can be seen. In the illustration according to FIG. 13, the openings are located 52 of the rotor core 34 outside the cutting plane and are therefore in the drawing not visible. 14 is a view of the inner end face 56 of the partial rotor 31 shown. The helical springs 53 are cut.

Die Fig. 15 zeigt einen abgewickelten Schnitt entlang der Linie XV-XV in Fig. 14. Die beiden Teilläufer 30 und 31 sind in ihrer maximalen Verdrehlage d«rgestellt. In dieser Lage sind die Wendelfedern 53 maximal gespannt und versuchen die Teilläufer 30 und 31 in ihre Nullage zurückzudrehen. Dagegen zeigt die Fig. 16 ebenfalls in einem abgewinkelten Schnitt die Lage der Teilläufer 30 und 31 beim Verdrehungswinkel Null und kleinster Federspannung.15 shows a developed section along the line XV-XV in FIG. 14. The two partial rotors 30 and 31 are in their maximum rotational position presented. In this position, the helical springs 53 are stretched to the maximum and try to rotate the partial runners 30 and 31 back to their zero position. In contrast, Fig. 16, also in an angled section, the position of the partial runners 30 and 31 at Twist angle zero and smallest spring tension.

Die Wendelfedern 53 bieten den Vorteil, daß die beim Verdrehungswinkel Null nötige Vorspannung durch Verdrehung um die Federachse beim Einbau der Wendelfedern 53 leicht zu erzielen ist.The helical springs 53 offer the advantage that the angle of rotation Zero preload required by twisting around the spring axis when installing the helical springs 53 is easy to achieve.

Cemäß der Darstellung in den Fig. 13 und 14 sind zwei oder mehrere in bezug auf die Wellenmitte polarsymmetrisch angeordnete Wendelfedern 53 vorgesehen. Hierdurch werden insbesondere bei mit höheren Drehzahlen laufenden Maschinen störende Unwuchten vermieden. Ein Unwuchtausgleich einer einzelnen Wendelfeder durch ein entsprechendes Gegengewicht wäre unvollkommen, da die Wendelfeder bei Verdrehung die Radiallage ihres Schwerpunktes verändert. Bei der in den Fig. 13 und 14 dargestellten Anordnung liegen die Wendelfedern 53 bei allen Verdrehungswinkeln mit ihrer Außenseite satt an den Wandungen der Oeffnungen 52 in den Läuferkernen 34 und 35 an bzw. werden durch die Fliehkraft dort angedrückt. Die Schwerpunktradien der diametral gegenüberliegenden Wendelfedern 53 sind somit immer gleich groß, so daß eine Unwucht vermieden ist.As shown in Figs. 13 and 14, there are two or more polar symmetric with respect to the center of the wave arranged helical springs 53 provided. As a result, especially when running at higher speeds Machine disruptive imbalances avoided. An unbalance compensation of a single helical spring an appropriate counterweight would be imperfect, as the helical spring at Rotation changes the radial position of your center of gravity. In the case of the FIG. 13 14 and 14, the helical springs 53 lie at all angles of rotation with their outside flush against the walls of the openings 52 in the rotor cores 34 and 35 or are pressed there by the centrifugal force. The center of gravity radii the diametrically opposite helical springs 53 are therefore always the same size, see above that an imbalance is avoided.

16 Patentansprüche 16 Figuren - Leerseite -16 claims 16 figures - blank page -

Claims

Claims U Permanent magnet electrical machine whose in the stator bore of the machine stand arranged rotor axially in two with Part rotors equipped with permanent magnets and having the same number of poles are subdivided, at least one of which is rotatably arranged on the shaft of the machine and the partial rotors are adjusted relative to one another as a function of the speed of the machine are, d a -d u r c h e k e n n n n z e i c h n e t that mutual twisting the partial rotor (1, 2 or 30, 31) by the interaction of the centrifugal force at least a radially movably arranged control body (15 or 45) with the partial rotors (1, 2 or 30, 31) acting spring forces and possibly with those from the stand causes electromagnetic forces exerted on the partial runners (1, 2 or 30, 31) is.

2. Machine according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that on the two partial runners (1, 2 or

30, 31) and / or at least on these and the shaft (5 or 36) a spring (53) is coupled, the spring force of which in the sense of a reduction of the between neighboring poles of the same name of the two partial runners (1, 2 or 30, 31) existing angle of rotation (2) directed to the minimum angle of rotation zero is and that each control body (15 or 45) between one with the shaft (5 or 36) firmly connected guide part (12 or 48, 49) and at least one on the opposite attached to the shaft (5 or 36) rotatable partial rotor (1 or 2 or 30, 31) Guide part (18, 19 or 41, 42) is guided so radially movable that an increase its radial distance from the shaft (5 or 36) one by the geometry of the Guide track (22, 23, 50) of the guide parts (18, 19 or 48, 49) conditional enlargement of the angle of rotation between the two parts (1, 2 or 30, 31) results.

3. Machine according to claim 2, d a d tI r c h g e k e n n -z e i c h n e t that for each control body (15 or 45) and the interacting with this Guide parts (18, 19 and 12 or 41, 42 and 48, 49) one in the same plane Second arrangement of the same type located and polar symmetrical to the center of the shaft is provided.

4. Machine according to claim 1, 2 or 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that both partial rotors (1 and 2) can be rotated relative to the shaft (5) are arranged and the guide part (12) connected to the shaft (5) between the axially spaced-apart partial runners (1 and 2) is arranged, wherein each control body (15) with its two axially protruding beyond the guide part (12) Ends (20, 21) on the guideways (22, 23) of the two further guide parts (18 and 19) rests on the facing end faces (16 and 17) of the two partial runners (1 and 2) with mirror-inverted course of their guideways (22, 23) are arranged.

5. Machine according to claim 1, 2, 3 or 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that each control body (15) at two axially spaced points on guideways (13, 14 or 43, 44) of its guide part (12 or 42).

6. Machine according to claim 4 or 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the permanent magnets arranged on the partial runners (1 and 2) (8 and 9) the rotor core (3 and 4) of the partial rotor (1 and 2) protrude axially and Cover the axial distance between the two partial rotors (1 and 2) as much as possible.

7. Machine according to claim 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that between the permanent magnets (8 and 9) and the rotor core (3 and 4) each one axially and radially magnetically conductive intermediate (10 or 11) is arranged that the rotor core (3 or 4) according to the length of the Permanent magnets (8 or 9) protruded.

8. Machine according to claim 1, 2 or 3, d a cl u r c h g e -k c n n shows that the part (30 or 31) associated control body (45) and its guide part (41 or 42) and the other guide part (48 or 49) on the outer end face (32 or 33) of the relevant partial rotor (30 or 31) are arranged.

9. Machine according to claim 2, 3, 4, 5 or 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the control bodies (15 resp.

45) are cylindrical.

10. Machine according to claim 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the control bodies (45) contain roller bearings (46, 47) in such an arrangement, that each part of the control body (45) is attached to the guide part (41 or 42) can roll off without sliding.

11. Machine according to one or more of claims 2 to 10, d a it is indicated that the spring or the springs (53) are a even with the minimum angle of rotation of the two partial rotors (1, 2 or

30, 31) have effective bias.

12. Machine according to one of claims 2 to 11, d a d u r c h g e it is not indicated that the spring resp.

the springs (53) on the partial runners (1, 2 or 30, 31) exerted torques a multiple of the electromagnetic torques exerted by the stator.

13. Machine according to one of claims 2 to 12, d a -d u r c h g e it is not shown that the spring forces are exerted by at least one helical spring (53) are effected in an opening (52) of one or both rotor cores (34 or 35) arranged in a substantially axial direction and with their ends connected to the parts subject to their force action (face plate 54 or 55) is.

14. Machine according to claim 13, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that several are arranged polar symmetrically with respect to the center of the shaft Helical springs (53) are provided.

15. Machine according to one of claims 2 to 7 and 9 to 14, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that connected to the shaft (5) by a Rotor position encoder a converter connected upstream of the machine is controlled in such a way that that the phase current basic harmonics of the stator winding are in phase opposition or phase with the total voltages induced in the relevant strands.

16. Machine according to claim 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that by two rotor position sensors, one of which each with one of the Part rotor (30 or 31) is connected, a converter connected upstream of the machine is controlled in such a way that the phase current fundamental harmonics of the stator winding out of phase or in phase with the total induced in the relevant strands tensions are.