DE476672C - Wechselstromerzeuger der Gleichpoltype mit unbewickeltem Laeufer - Google Patents

Wechselstromerzeuger der Gleichpoltype mit unbewickeltem Laeufer

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DE476672C
DE476672C DEA46795D DEA0046795D DE476672C DE 476672 C DE476672 C DE 476672C DE A46795 D DEA46795 D DE A46795D DE A0046795 D DEA0046795 D DE A0046795D DE 476672 C DE476672 C DE 476672C
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/22Synchronous generators having windings each turn of which co-operates alternately with poles of opposite polarity, e.g. heteropolar generators
    • H02K19/24Synchronous 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Description

  • Wechselstromerzeuger der Gleichpoltype mit unbewickeltem Läufer Gegenstand der Erfindung ist ein Wechselstromerzeuger, welcher unmittelbar unterbrochenen Wechselstrom von verhältnismäßig hoher Stromfrequenz mit verhältnismäßig niedriger Unterbrechungsfrequenz liefert.
  • In Telephonanlagen wird zur Signalgebung häufig unterbrochener Strom benutzt, der eine verhältnismäßig hohe Frequenz von beispielsweise 137 bis i ooo Perioden hat und mit einer Frequenz von 2o bis 4o Perioden unterbrochen wird. Die Unterbrechung des Stromes mit dieser niedrigen Frequenz erfolgte bisher durch mechanische Unterbrecher; solche Unterbrecher sind aber schwierig zubauen und in Betrieb zu erhalten. Gemäß der Erfindung wird der unterbrochene Wechselstrom ohne irgendwelchen mechanischen Unterbrecher unmittelbar in der Maschine erzeugt. Hierzu dient ein Wechselstromerzeuger der Gleichpolinduktortype mit zwei gegeneinander sich drehenden Teilen, von denen der eine Gruppen von Zähnen und diese Zähne umgebenden Wechselstromwicklungen besitzt, der andere dagegen Zähne und dazwischenliegende Zahnlücken, die sich nur über einen Teil. des Umfanges erstrecken. Bei der Drehung des einen Teiles gegen den anderen entsteht in den Wechselstromwicklungen der Ständerzähne eine Wechselstromspannung, jedoch nur während eines Teiles jeder Umdrehung, dagegen keine Spannung während des anderen Teiles jeder Umdrehung. Wechselstromerzeuger, bei denen nur ein Teil des Umfanges des unbewickelten Läufers gezahnt ist, sind bereits bekannt.
  • Die Zeichnung zeigt in Abb. i und z zwei Ausführungsbeispiele eines gemäß der Erfindung gebauten Wechselstromerzeugers und in Abb. 3 die Spannungskurve eines solchen Wechselstromerzeugers.
  • Der in der Abb. i dargestellte Wechselstromerzeuger ist von der Induktortype. Der Ständer i hat vier paarweise nahestehende Zähne 3 und 4, deren jeder für sich von einer Wicklung 5 bzw. 6 umgeben ist. Der Läufer a hat Zähne 7 und dazwischen Zahnlücken B. Diese Zähne und Zahnlücken sind in gleichmäßigen Abständen angeordnet, eistrecken sich jedoch nur über einen Teil des Läuferumfanges. Der andere Teil des Läufers ist glatt und zylindrisch ausgeführt. Die Zahnbreite ist im wesentlichen gleich der Breite der Ständerzähne 3 und 4. Auf dem Ständer ist außerdem noch eine Gleichstromfeldwicklung 9 untergebracht, die aus der Leitung =o gespeist wird. Diese Feldwicklung 9 umfaßt zwei Spulen, deren jede je zwei der Zähne 3 bzw. 4 des Ständers umgibt, und erzeugt einen magnetischen Kraftfluß, der die Zähne 3 und 4 und die Zähne 7 durchsetzt. Bei dieser ersten Ausführungsform erstrecken, sich die Zähne 7 nur über eine Hälfte des Läuferumfanges, so daß der in der Umfangsrichtung gemessene Abstand zwischen den Polen 3 der einen Seite des Ständers und dem Pol q. der anderen Seite des Ständers im wesentlichen gleich ist, dem ungezahnten Teil des Läufers.
  • Jede der Wicklungen 5 auf den Zähnen 3 der linken Seite der Abb. 1 ist als in einem unabhängigen Stromkreis liegend dargestellt. Bei der dieser Abbildung zugrunde liegenden Stellung des Läufers geht der Kraftfluß vom Ständer 1 durch einen der Zähne 3, durch den Luftspalt, durch einen der Zähne 7 des Läufers, durch letzteren zu seinem ungezahnten Teil, wieder durch den Luftspalt und durch einen Zahn q. der rechten Seite zurück zum Ständer. Wenn sich der Läufer so weit gedreht hat, daß dem betreffenden Ständerzahn 3 eine Zahnlücke 8 gegenüberliegt, dann geht nur ein geringer Kraftfluß durch diesen Pol. Daher ändert sich, während der gezahnte Läuferteil unter diesem Zahn 3 vorbeistreicht, der ihn durchsetzende Kraftfluß von einem Maximum zu einem Minimum und dann wieder zu einem Maximum usw. und erzeugt in der diesen Zahn umgebenden Wechselstromwicklung 5 während einer halben Umdrehung einen Strom von verhältnismäßig -hoher Frequenz. Die Frequenz ist gleich dem Doppelten der Zahnzahl, multipliziert mit der Anzahl der Läuferumdrehungen. Dreht sich der Läufer beispielsweise mit 1175 Umdrehungen- in der Minute; also 1g;6 Umdrehungen in der Sekunde, und ist die Zahnzahl, bezogen auf den ganzen Umfang, 5" so ist die erzeugte Frequenz 19,6 X 51= rooo Perioden. Wenn der ungezahnte Teil des Läufers an dem herausgegriffenen Zahn 3 vorbeistreicht, dann tritt während dieser Zeit keine Schwankung des ihn durchsetzenden Kraftflusses auf und es wird daher auch keine Spannung in seiner Wicklung 5 erzeugt. Der Strom von verhältnismäßig hoher Frequenz wird also während einer Hälfte jeder Umdrehung unterbrochen. Dies gibt bei der angegebenen Umdrehungszahl 19,6 Perioden.
  • Wenn die Wechselstromwicklungen zweier benachbarter Pole in Reihe geschaltet sind, wie auf der rechten Seite der Abb. 1 dargestellt ist, dann ist die in ihnen erzeugte Spannung doppelt so groß wie bei einer einzelnen Wicklung der linken Seite; es wird aber eine abgestufte Tonunterbrechung bewirkt, die sich auf ungefähr drei Läuferzähne am Ende jeder halben Umdrehung erstreckt. Die in diesem Falle erzeugte Spannungswelle- ist- in- der Abb. 3 dargestellt. Diese Verteilungsweise hat den Vorteil, daß die Spannungswelle weniger Harmonische aufweist als die in einer einzelnen Wicklung erzeugte Spannungswelle. Wenn die Wicklungen der linken und rechten Seite der Maschine in unabhängige Stromkreise geschaltet sind, erhält jeder von diesen einen unterbrochenen Strom von verhältnismäßig hoher Stromfrequenz mit verhältnismäßig niedriger Unterbrechungsfrequenz, und zwar # wird dem einen. Stromkreis Hochfrequenzstrom geliefert, während der Strom im anderen Stromkreis unterbrochen ist, und umgekehrt.
  • Während der gezahnte Läuferteil vor einem Ständerzahn der einen Seite des Ständers vorbeistreicht, soll der Kraftfluß, welcher den Polen der anderen Ständerseite über den ungezahnten Läuferteil zufließt, nicht nennenswerten Schwankungen unterworfen sein, da sonst in den Wicklungen der letzteren eine Spannung erzeugt und Geräusche in einem voraussetzungsgemäß ruhigen Stromkreis hervorgerufen würden. Die dem gezahnten Läuferteil gegenüberliegenden Ständerzähne sollen daher als Ganzes einen gleichbleibenden Kraftfluß dem Läufer zuführen, d. h. der Kraftfluß, welcher in jedem Ständerzahn sehr schnell schwankt, soll sich zu einem gleichbleibenden Wert ergänzen. Zu diesem Zwecke soll die Ständerzahnteilung gleich einem ungeraden Vielfachen der halben Läuferzahnteilung sein, also gleich l/., 3/2, 1/, usw. Zahnteilungen. Bei der Abb. x ist die Ständerzahnteilung z. B. gleich a1/2 Läuferzahnteilungen, das bedeutet, daß, wenn ein Läuferzahn genau -vor einem der Ständerzähne liegt und der größte Kraftfluß durch ihn hindurchzieht, der benachbarte Ständerzahn einer Zahnlücke des Läufers gegenüberliegt, so - daß - der kleinste Kraftfluß durch ihn hindurchtritt.
  • Wenn der Luftspalt unter den Zähnen der rechten und linken Seite der Maschine verschieden groß ist, dann wird auch das Maximum und Minimum des die Ständerzähne durchsetzenden Kraftflusses für beide Maschinenselten verschieden und daher auch die in den Wechselstromwicklungen der beiden Maschinenseiten erzeugten Spannungen. Um Gleichförmigkeit des Kraftflusses unter den Ständerzähnen beider Maschinenseiten sicherzustellen, wird der Ständer 1 zweckmäßig in einem Gehäuserahmen 11 mit genügendem Zwischenraum untergebracht, der mittels der Stellschrauben 1z -eine -Verstellung des Ständers ohne Verbiegung oder Bruch seiner Bleche zuläßt.
  • Wenn auf dem Ständer eine große Anzahl Zähne vorgesehen und nicht alle diese Zähne mit Wicklungen versehen würden, dann würden in den mit Wicklungen versehenen Zähnen infolge Vorüberganges des ungezahnten, geringen magnetischen Widerstand aufweisenden Läuferteiles unter den leeren Zähnen Schwankungen des Kraftflusses eintreten, die bei der n der Abb.1 dargestellten Bauart fehlen. Wenn daher die -Maschine eine große Anzahl unabhängiger Stromkreise speisen soll, was eine große Anzahl von Ständerzähnen erfordert, dann empfiehlt es sich, den Durchmesser des unggezahnten Läuferteiles kleiner zu wählen als den äußeren Durchmesser des gezahnten Läuferteiles. Dieser Unterschied in den Durchmessern sollte genügend groß sein, um denselben magnetischen Widerstand zu erzeugen wie den durchschnittlichen magnetischen Widerstand des gezahnten Teiles. Auf diese Weise wird der gesamte Kraftfluß im wesentlichen gleichbleibend. Wenn sechs unabhängige Stromkreise gewünscht werden, dann ist es am besten, drei Stromkreise auf jeder Seite vorzusehen, und zwar einen Stromkreis auf jedem von drei Zähnen oder einen Stromkreis auf jedem benachbarten Paar von sechs Zähnen jeder Seite. In gleicher Weise könnten auch zwölf Stromkreise vorgesehen sein, einer auf jedem von zwölf Ständerzähnen.
  • Bei der in Abb. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Läuferumfang in vier gleiche Teile geteilt, zwei gegenüberliegende Teile sind mit Zähnen 7' und Zahnlücken 8' versehen, die beiden anderen gegenüberliegenden Teile sind glatt. Die aus den Leitungen to' gespeiste Gleichstromfeldwicklung 9' gibt beispielsweise eine zweipolige Erregung. Die zwei Gruppen benachbarter Ständerzähne 4.' der rechten Seite haben Wechselstromwicklungen 6', die in getrennten Kreisen liegen. Die Unterbrechungen des Tonfrequenzstromes erfolgen zweimal während jeder Umdrehung. Bei 19,6 Läuferumdrehungen in der Sekunde beträgt also die Unterbrechungsfrequenz 39,2 Perioden.
  • Auf der linken Seite der Abb. 2 sind die Ständerzähne 3' der oberen Gruppe mit Wicklungen 5' versehen, deren Windungszahl von derjenigen der Wicklungen 13 auf den unteren Ständerzähnen 3' abweicht, und die Wicklungen aller dieser Zähne sind in Reihe geschaltet. In den Wicklungen der einen Gruppe dieser Zähne wird keine Spannung erzeugt, wenn ein ungezahnter Läuferteil an ihnen vorbeistreicht, während in der anderen Gruppe gleichzeitig eine Tonfrequenzspannung erzeugt wird. Da nun beide Wicklungsgruppen= in Reihe geschaltet sind, so wird die Spannung, die denn mit diesen Wicklungen verbundenen Stromkreis zugeführt wird, in ihrer Größe proportional den Windungszahlen der bezüglichen Wicklungen schwanken. Wenn diese Ständerzähne sämtlich gleiche Windungszahlen aufwiesen und in Reihe geschaltet wären, so würde die dem Stromkreis zugeführte Spannung eine ununterbrochene Tonfrequenz sein, da eine Gruppe aufhört, Spannung zu erzeugen, wenn die andere gerade mit der Spannungerzeugung beginnt, und umgekehrt. Die Ständerzähne sind bei Abb: 2 schmal und im wesentlichen ebenso breit wie die Läuferzähne, und der Zahnabstand ist der kleinstmögliche, indem er gleich der halben Zahnteilung des Läufers ist. Dies gibt eine möglichst scharfe Unterbrechung ohne Beeinträchtigung der Wellenform des gesamten von den Feldwicklungen erzeugten Kraftflusses.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE; 1. Wechselstromerzeuger der Gleichpoltype mit unbewickeltem Läufer, dadurch gekennzeichnet, daß letzterer in an sich bekannter Weise nur auf einem Teil des Umfangs gezahnt ist und daß der Ständer aus Gruppen von je eine Wechselstrom" wicklung tragenden Zähnen besteht, deren. Teilung gleich der halben Läuferteilung oder einem ungeraden Vielfachen der halben Läuferteilung ist, während der Abstand der bewickelten Zahngruppen voneinander gleich dem ungezahnten Läuferteil ist. 2. : Wechselstromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer innerhalb eines Gehäuserahmens zentrierbar angeordnet ist.
DEA46795D 1925-01-13 1926-01-14 Wechselstromerzeuger der Gleichpoltype mit unbewickeltem Laeufer Expired DE476672C (de)

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DEA46795D Expired DE476672C (de) 1925-01-13 1926-01-14 Wechselstromerzeuger der Gleichpoltype mit unbewickeltem Laeufer

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