DE662696C

DE662696C - AC machine, especially for generating medium and high frequencies

Info

Publication number: DE662696C
Application number: DEV32135D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Max Miller
Original assignee: Vereinigte Eisenbahn Signalwerke GmbH
Current assignee: Vereinigte Eisenbahn Signalwerke GmbH
Priority date: 1935-09-17
Filing date: 1935-09-17
Publication date: 1938-07-19
Also published as: FR835708A

Description

Beim Bau von Wechselstromgeneratoren aller Art, insbesondere solchen für mittlere und hohe Frequenzen, tritt häufig die Forderung nach kleinen Maschinenausmaßen auf, vor allem auch dann, wenn für besondere Zwecke, wie induktive Zugbeeinflussung usw., wobei der Generator sich auf dem Fahrzeug befindet, die gleichzeitige Erzeugung von mehreren Frequenzen in einerIn the construction of alternators of all kinds, especially those for medium-sized and high frequencies, the demand for small machine dimensions often occurs, especially when for special purposes, such as inductive train control, etc., where the generator is on the Located in a vehicle, the simultaneous generation of several frequencies in one

ίο Maschine erwünscht ist. Man hat für solche MaschinenLösungen vorgeschlagen, bei denen die Anzahl der axial hintereinandergeschichteten Ständer gleich der Anzahl der zu erzeugenden Frequenzen ist und dadurch Bauformen erhalten, bei denen neben einem für hohe Frequenzen relativ großen Durchmesser eine große axiale Länge in Kauf genommen werden muß.ίο machine is required. One has for such Machine solutions are proposed in which the number of axially stacked Stand is equal to the number of frequencies to be generated and thus obtained designs in which in addition to one for high frequencies, relatively large diameters, a large axial length is accepted must become.

Es ist ferner bekannt, Wechselstrommaschinen zu bauen zur Erzielung mittlerer und hoher Frequenzen, die in einem oder mehreren Ständern Nutenpaare verschiedener Phasen enthalten, wobei die Teilung von Mitte Nutenpaar zu Mitte Nutenpaar einer Phase gleich der Läuferpol- bzw. Polzahnteilung ist und sowohl die Form der Pole bzw. Polzähne als auch die Nutenteilungsverhältnisse selbst entsprechend der günstigsten Erzeugung von ausgesprochenen Oberwellen bestimmter Ord-It is also known to build AC machines to achieve medium and high frequencies, which contain pairs of slots of different phases in one or more uprights, the division from the center The pair of slots to the middle of the pair of slots of a phase is equal to the rotor pole or pole tooth pitch and both the shape of the poles or pole teeth and the slot pitch ratios themselves corresponding to the most favorable generation of pronounced harmonics of certain ordinal

3" nung bemessen sind, während Phasenwinkel und Phasenzahl so gewählt sind, daß Hintereinander- bzw. Gegeneinänderschaltung der verschiedenen Phasen eine weitgehende bzw. vollkommene Trennung der einzelnen Spannungsharmonischen ergibt, wobei zwischen den Nutenpaaren einer Phase η bis / Nutenpaare anderer Phasen angeordnet sind. Bei derartigen Maschinen ist man, wenn es sich um größere Frequenzen handelt, für die Unterbringung der Nuten bzw. Spulen im Ständer an eine gewisse, noch praktisch ausführbare Mindestnutteilung gebunden. In einem solchen Falle müßten zwischen den Nutenpaaren oder Ständerpolen einer Phasen bis I Paare anderer Phasen liegten oder, mit anderen Worten gesagt, müßte die Ständerpolteilung 2 «-mal so groß als die kleinstausführbare Ständernutenteilung gemacht werden. Erfindungsgemäß kann man jedoch mit einer wesentlich kleineren Ständerpolteilung auskommen, wenn man die Anordnung so trifft, daß die Nutenpaare einer Phase in einem Ständer aufeinanderfolgen und entweder den gesamten Ständerumfang oder eine Zone desselben einnehmen.3 "voltage are dimensioned, while the phase angle and number of phases are selected so that the various phases are connected in series or against one another, resulting in an extensive or complete separation of the individual voltage harmonics, with η bis / groove pairs of other phases being arranged between the pairs of slots in one phase such machines is one, if it is larger frequencies, bound for the accommodation of the grooves or coils in the stator at a certain, yet practically executable Mindestnutteilung. in such a case would have to I couples other between the pairs of grooves or stator poles of a phase-phase or, in other words, the stator pole pitch would have to be made 2 "times as large as the smallest stator slot pitch. According to the invention, however, one can get by with a much smaller stator pole pitch if the arrangement is made so that the slot pairs of one phase in a stator successive and either occupy the entire circumference of the stand or a part of it.

Der Erfindungsgegenstand ist in den Abbildungen beispielsweise näher erläutert.The subject matter of the invention is explained in more detail in the figures, for example.

In Fig. ι ist der Längsschnitt einer Maschine gezeichnet, wobei beispielsweise in nur zwei Ständern 1 und 2 mit einer gemeinsamen Erregerwicklung 9 (entgegen der gebräuchlichen Anordnung mit 4 Ständern und 2 Erregerwicklungen) 4 Frequenzen erzeugt und getrennt verschiedenen .Stromkreisen zu-In Fig. Ι the longitudinal section of a machine is drawn, for example in only two stator 1 and 2 with a common field winding 9 (contrary to the usual Arrangement with 4 stator and 2 excitation windings) 4 frequencies generated and separately connected to different circuits.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Max Miller in Berlin-Wilmersdorf.Dipl.-Ing. Max Miller in Berlin-Wilmersdorf.

geführt werden können. 3 bzw. 4 sind Zähne des dem Ständer 1 bzw. 2 zugeordneten Läuferzahnkranzes. Die Anzahl der Zähng eines jeden Läuferzalinkranzes ist bedingt durch, die tiefste, im zugehörigen St^ erzeugende Frequenz. In den Nuten J Ständers 1 liegen zwei getrennte Wicklungen 5 und 7, in den Nuten des^ Ständers 2 zwei getrennte Wicklungen 6 und 8. In Fig. 2 ist die Seitenansicht des Ständers 1 mit zugehörigem Läuferkranz 3 gezeichnet für den Fall, daß die in dieser Maschinenhälfte gleichzeitig zu erzeugenden und zu trennenden Frequenzen I und II sich wie 1 :2 verj5 halten sollen; für diesen Fall sind Nutenteilungsund Polbreiteverhältnisse etwa wie in Fig. 2 gezeichnet besonders günstig. Erfindungsgemäß werden nun sämtliche aufeinanderfolgenden Nutenpaare 10 der einen Ständerhälfte zur Phase AA, sämtliche aufeinanderfolgenden Nutenpaare 11 der zweiten Ständerhälfte zur Phase BB zusammengefaßt und so in ihrer Winkelstellung gegenüber den Läuferzähnen 3, 3 ... angeordnet, daß die sie durchsetzenden Flußkurven gegeneinander, eine Phasenverschiebung von i8o°, bezogen auf die Grundharmonische, erhalten. Diese Phasenverschiebung drückt sich in der Zeichnung dadurch aus, daß in der Phase AA die Nutenpaare den Läuferzähnen 3 gegenüberstehen, wenn in der Phase BB die Nutenpaare den Läuferzahnlücken gegenüberstehen. Der zeitliche Verlauf der Kraftflußverhältnisse, wie er sich mit einer solchen Anordnung erzielen läßt, ist in Fig. 3 gezeigt. 12, 12 ... ist dabei der Gesamtkraftfluß für die Nutenpaare 10 der Phase AA, während gleichzeitig 13) 13 ... der Gesamtkraftfluß für die Nutenpaare 11 der Phase BB ist. Der Kraftfluß 12 hat an wesentlichen Wellen eine erste Harmonische 14, 14 ... und eine zweite Harmonische 16, 16..., während der Kraftfhiß 13 die erste Harmonische 15, 15 ... und die zweite Harmonische 17, 17 ... besitzt. Wie ersichtlich, sind zeitlich die ersten Harmonischen 14 und 15 in Gegenphase, während die zweiten Harmonischen 16 und 17 in Phase sind. Werden daher Wicklungen der : Phase AA mit Wicklungen gleicher Windungszahl der Phase BB in Reihe geschaltet, so hat in dieser Schaltungskombination die erste Flußharmonische keine Auswirkung; es tritt nach außen nur eine EMK 18 der zweiten Harmonischen auf. Im Gegensatz hierzu ergibt eine Gegeneinanderschaltung von Wicklungen der Phase AA mit Wicklungen gleicher Windungszahl der Phase BB keine Auswirkung der zweiten Flußharmonischen, es tritt in dieser Schaltungskombination nach außen nur eine EMK 19 der ersten Harmonischen auf. Werden, nunmehr in die Nutenpaare 10 und 11, wie in den Abbildungen dargestellt, gleichzeitig je zwei getrennte ^; Wicklungsgruppen S und 7 gelegt, so ist es ,möglich, die beiden Frequenzen I und II von ;,|g/| Maschine getrennt und mit beliebiger P|ii||>annung abzunehmen, wenn für die Frequenz I Wicklungsgruppen der Phase AA mit Wicklungsgruppen gleicher Gesamtwindungszahl der Phase BB (also z. B. alle Wicklungen S, S ...) in Reihe und für die Frequenz II entsprechende Wicklungsgruppen gegeneinandergeschaltet werden (z. B. die Wicklungen 7 der Phase AA gegen die Wicklungen 7 der Phase BB). can be guided. 3 and 4 are teeth of the rotor ring gear assigned to the stator 1 and 2, respectively. The number of teeth of each rotor rim is determined by the lowest frequency that is generated in the associated St ^. In the slots J of the stator 1 there are two separate windings 5 and 7, in the slots of the ^ stator 2 there are two separate windings 6 and 8. In FIG Frequencies I and II to be generated and separated at the same time for this machine half should be kept at 1: 2 verj5; for this case, the slot spacing and pole width ratios roughly as shown in FIG. 2 are particularly favorable. According to the invention, all successive pairs of grooves 10 of one stator half to phase AA, all successive pairs of grooves 11 of the second stator half to phase BB are combined and so arranged in their angular position relative to the rotor teeth 3, 3 ... that the flow curves penetrating them against each other, a phase shift of i8o °, based on the fundamental harmonic. This phase shift is expressed in the drawing by the fact that in phase AA the pairs of slots are opposite the rotor teeth 3 when the pairs of slots are opposite the rotor tooth gaps in phase BB . The time course of the force flow conditions, as can be achieved with such an arrangement, is shown in FIG. 12, 12 ... is the total flow of force for the pairs of grooves 10 of phase AA, while at the same time 13) 13 ... is the total flow of force for the pairs of grooves 11 of phase BB . The power flow 12 has a first harmonic 14, 14 ... and a second harmonic 16, 16 ... on essential waves, while the power flow 13 has the first harmonic 15, 15 ... and the second harmonic 17, 17 ... owns. As can be seen, the first harmonics 14 and 15 are in phase opposition, while the second harmonics 16 and 17 are in phase. If, therefore, windings of: phase AA are connected in series with windings with the same number of turns in phase BB , the first flux harmonic has no effect in this circuit combination; only one EMF 18 of the second harmonic occurs to the outside. In contrast to this, a counter-connection of windings of phase AA with windings of the same number of turns of phase BB results in no effect of the second flux harmonic; in this circuit combination, only one emf 19 of the first harmonic occurs to the outside. Are now in the pairs of grooves 10 and 11, as shown in the figures, two separate at the same time ^; Winding groups S and 7 placed, it is possible to use the two frequencies I and II of;, | g / | Machine to be accepted separately and with any P | ii ||> assumption, if for frequency I winding groups of phase AA with winding groups of the same total number of windings in phase BB (e.g. all windings S, S ...) in series and for the Frequency II corresponding winding groups are switched against each other (z. B. the windings 7 of phase AA against the windings 7 of phase BB).

Im Ständer 2 mit Polzahnkranz 4 liegen alle Verhältnisse ähnlich, nur daß dort Nuten- und Polzahnzahlen entsprechend der Frequenz III (tiefere Frequenz des Paares III, IV) zu wählen sind. In besonderen Fällen, wenn die Größe der Nutenschlitzteilung bzw. Zahnstärke von Nutenpaar zu Nutenpaar einer Phase es zulassen, können auch zwischen die Nutenpaare einer Phase Nutenpaare anderer Phasen unter Einhaltung der nötigen Phasenwinkel gelegt werden.In the stator 2 with the pole ring gear 4 all conditions are similar, only that there Slot and pole tooth numbers according to frequency III (lower frequency of the pair III, IV) are to be selected. In special cases when the size of the slot slot division or tooth thickness from pair of grooves to pair of grooves of a phase allow it, can also be between the pairs of grooves of a phase Pairs of slots in other phases are placed in compliance with the necessary phase angles.

Die zur Trennung der Harmonischen nötigen Phasen (je nach den zu trennenden Frequenzen 2 oder mehr) müssen nicht notwendigerweise in einem Ständer liegen, sie können auch u. U. in zwei oder mehreren Ständern untergebracht sein. Wenn es die erforderten Betriebsspannungen usw. erlauben, können auch die Wicklungen einzelner Phasen für die Stromkreise der verschiedenen Frequenzen gemeinsam benutzt werden.The phases necessary to separate the harmonics (depending on the one to be separated Frequencies 2 or more) do not necessarily have to be in a stand, they can also be accommodated in two or more stands. If it's the The required operating voltages etc. can also be used for the windings of individual phases for the circuits of the different frequencies are shared.

Die Hintereinander- bzw. Gegeneinanderschaltung verschiedener Phasenwicklungen zur Erzielung beliebig verschiedener Spannungskurven findet auch dann erfolgreich An-Wendung, wenn es sich darum handelt, die Anteile eines Frequenzgemisches in ihrem Amplitudenverhältnis in jedem beliebigen Grad abzustufen, wenn also nicht wie im ausgeführten Beispiel· die vollkommene Aus- löschung eines Frequenzanteiles für einen Stromkreis erreicht werden soll. Weiterhin hat sie Bedeutung für Fälle, wo mit geringen Polzahn- und Nutenzahlen, also kleinen Maschinenausmaßen, nur eine einzige hohe n° Frequenz, die ein Vielfaches der durch Polzahnzahl und Umdrehungszahl bestimmten beträgt, für sich allein erzeugt werden soll.The series or counter-connection of different phase windings to achieve any number of different voltage curves is also successfully used, when it comes to the components of a frequency mix in their The amplitude ratio in any degree, so if not as in the example deletion of a frequency component for a circuit is to be achieved. Farther it is important for cases where the number of pole teeth and slots is small, i.e. small Machine dimensions, only a single high n ° Frequency that is a multiple of that determined by the number of pole teeth and the number of revolutions is to be generated on its own.

Claims

Patent claims:

i. AC machine, especially for the generation of medium and high frequencies, the pairs of grooves of different phases in one or more uprights contains, whereby the division from the middle of the pair of slots to the middle of the pair of slots of a phase is equal to the rotor pole or

Pole tooth pitch is, and both the shape of the poles or pole teeth as well the groove pitch ratios themselves according to the most favorable generation of pronounced harmonics of certain " Order are dimensioned, while the phase angle and number of phases are chosen so that they are connected in series or against one another of the different phases an extensive or complete separation of the individual voltage harmonics results, characterized in that the pairs of grooves of a phase in a stator follow one another and either the entire Take up stand unifang or a zone of the same.

2. AC machine according to claim i, characterized in that in the pairs of slots of individual or all phases of two or more windings are placed and by any series or. Counter circuit combinations of these phase windings different load circuits different Frequency components from one and the same frequency mixture are fed simultaneously.

3. AC machine according to claim 2, characterized in that the Windings of one or more phases for the circuits of different frequencies shared.

For this purpose * sheet drawings