Hintergrund der Erfindung
(1) Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen bürstenlosen, dreiphasigen Synchrongenerator.
Insbesonders betrifft die vorliegende Erfindung einen Schaltungsaufbau aus Läuferwicklungen
zum Gebrauch in einem bürstenlosen, dreiphasigen Synchrongenerator, der so erfunden wurde,
daß eine Verbesserung der Wellenform des in den Läuferwicklungen fließenden, induzierten
Stroms geschaffen wird, der auf ungeradzahligen höheren harmonischen Magnetflüssen basiert,
die durch die Statorerregungswicklungen erzeugt wurden, und daß eine Steigerung bezüglich der
Erzeugungseffizienz erreicht wird.
(2) Beschreibung des betroffenen Gebietes
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Zunächst wird ein herkömmlicher bürstenloser, dreiphasiger Synchrongenerator unter Hinweis
auf Abb. 1 und 2 erklärt. Abb. 1 zeigt ein Schaltschema eines herkömmlichen bürstenlosen,
dreiphasigen Synchrongenerators 40. An einer Statorseite 41 werden dreiphasige, vierpolige
Primärerzeugungswicklungen 42, Statorerregungswicklungen 43, deren Polzahl 12 ist und die ein
ungeradzahliges Vielfaches von der Polzahl der Primärerzeugungswicklungen 42 sind, und eine
DC Stromquelle 44, die aus einem regelbaren Resistor 48 und einer Vielzahl von Dioden 49
gebildet wird, angebracht. Auf der anderen Seite, werden an einer Rotorseite 45 eine Vielzahl
von Läuferwicklungen 46 angebracht, die in einer konzentrierten Durchmesserwicklungsform
gewickelt sind und deren Polzahl die gleiche ist, wie die der Primärerzeugungswicklungen 42 des
Rotors 41. Jede der Läuferwicklungen wird durch Diode 47 kurzgeschlossen.
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Abb. 2 zeigt einen detaillierteren Aufbau des Rotors 45. Die Vielzahl der Wicklungen Wf1-
Wf6(allgemein durch Bezugszeichen 46 in Abb. 1 gezeigt) werden um ein zylindrisches
Feldsystem 20 gewickelt, um einen Vierpolaufbau zu bilden, und die Feldwicklungen Wf1-Wf6
werden durch die entsprechenden Dioden D1-D6 kurzgeschlossen(allgemein durch
Bezugszeichen 47 in Abb. 1 gezeigt).
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Die Funktionsweise des vorstehend genannten bürstenlosen, dreiphasigen Synchrongenerators 40
in einem ungeladenen Zustand ist folgendermaßen.
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Wenn die Drehung des Rotors 45 beginnt, wird eine elektromotorische Kraft in den
Primärerzeugungswicklungen 42 des Stators aufgrund des Rest-Magnetismus des Eisenrotors
induziert. Diese elektromotorische Kraft veranlaßt einen Wechselstrom (AC), in die
Primärerzeugungswicklungen 42 durch die DC-Spannungsquelle 44 und auch durch die
Statorerregungswicklungen 43 zu fließen. Basierend auf diesem AC-Strom werden
Ankerrückwirkungsmagnetfelder um die Primärerzeugungswicklungen 42 herum erzeugt. DC-
Ströme, die durch die Statorerregungswicklungen 43 aufgrund der Funktion der DC-Stromquelle
44 fließen, erzeugen ein statisches Magnetfeld um die Statorerregungswicklungen 43. Die
überlappenden, durch das Ankerrückwirkungsmagnetfeld gebildeten Magnetfelder und die
statischen Magnetfelder verursachen eine Induktion der elektromotorischen Kraft in der Vielzahl
der entsprechenden Feldwicklungen 46 des Rotors 45, wobei die Feldwicklungen mit allen
ungeradzahligen räumlich höheren Oberschwingungen des Ankerrückwirkungsmagnetfeldes und
der statischen Magnetfelder gekoppelt sind. Die dann in den Feldwicklungen induzierten
elektromotorische Kräfte werden halbwellig durch die entsprechenden Dioden D1-D6
gleichgerichtet, und die DC-Bauteile erhalten dann die Funktion einer Verstärkung der
Feldmagnetflüsse des Rotors. Wenn die Feldmagnetflüsse verstärkt werden, werden auch die in
die Stator-Primärerzeugungswicklungen 42 induzierten elektromotorischen Kräfte verstärkt. In
diesem Fall steigt die erzeugte Spannung allmählich und erreicht am Ende die selbst-festgesetzte
Maximal-Spannung im ungeladenen Zustand.
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Wenn hier die Läuferwicklungen 46 (Wf1-Wf6) in einer konzentrierten
Durchmesserwicklungsform so gewickelt werden, daß sie die selbe Polzahl haben wie die Stator-
Primärerzeugungswicklungen 42 und ferner mit den entsprechenden Dioden 47 (D1-D6)
kurzgeschlossen werden, dann reagieren sie mit allen ungeradzahligen räumlich höheren
Oberschwingungen und, verursachen folglich eine Verstärkung der Feldmagnetflüsse der
Läuferwicklungen 46.
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In dem Fall, in dem der Ausgleichswiderstand sich auflädt oder induktive Resonanzladungen mit
den Output-Enden X, Y und Z des Generators 40 verbunden werden, fließen Ladungs-Ströme in
die Primärerzeugungswicklungen 42 und verstärken dann die um die
Primärerzeugungswicklungen 42 erzeugten Ankerrückwirkungsmagnetfelder aufgrund der
Ladungs-Ströme. Deshalb verstärken die ungeradzahligen räumlich höheren Magnetfelder der
Ankerrückwirkungsmagnetfelder proportional zu der Verstärkung der Ladungs-Ströme. Die
Verstärkung der ungeradzahligen räumlich höheren Magnetfelder verursacht eine Verstärkung
der elektromotorischen Kräfte, die demgemäß in den Läuferwicklungen 46 induziert werden, und
verstärken dadurch die in den Primärerzeugungswicklungen induzierten elektromotorischen
Kräfte aufgrund der Verstärkung der Primärmagnetflüsse des Rotors. Aus diesem Grund wird, da
die Impedanzspannung in den Primärerzeugungswicklungen 42 abfällt, was durch die Ladungs-
Ströme verursacht wird, dies durch die Verstärkung der darin induzierten elektromotorische
Kräfte kompensiert, wobei die von der DC Spannungsquelle 44 erforderte Kapazität dann um
dieses Ausgleichsmaß reduziert werden kann.
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Weil der Strom, der in den mit den Statorerregungswicklungen magnetisch gekoppelten
Läuferwicklungen fließt, durch das Amperewindung-Gesetz bestimmt wird und weil die
magnetomotorischen Feldkräfte, basierend auf den durch halbwellige Gleichrichtung des in den
Feldwicklungen fließenden Stroms erhaltenen DC-Bauteilen, erzeugt werden, ist in dem Fall, wo
die Anzahl der Feldwicklungen klein ist, der Verstärkungsfaktor, der das Verhältnis der
magnetomotorischen Kraft der Feldwicklungen in Bezug zu der der Stator-Erregungswicklungen
ist, klein, dann wird der zu dem automatischen Spannungsregulierer (AVR) erforderliche
Kondensator unvermeidlich groß. Aus diesem Grund besteht eine Nachfrage nach einer
Entwicklung eines verbesserten Generators, der eine hohe Erregereffizienz hat, in dem der
Verstärkungsfakor der magnetomotorischen Kräfte groß ist und durch den der Kondensator der
automatischen Spannungsregulierung reduziert werden kann.
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Wenn die Feldwicklungen an die Peripherie des Rotors mit gleichmäßiger Verteilung gewickelt
werden, erzeugen einige der Feldwicklungen den Feldmagnetfluß nicht effektiv, was zu einem
Absinken der Generatoreffizienz führt. Folglich war die Verbesserung der Generatoreffizienz
eine lange bestehende Nachfrage.
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Ferner, in dem Fall, wo unabgeglichene dreiphasige Ladungen oder einphasige Ladungen mit
dem Generator verbunden werden, werden, auch wenn eine Ausgleichstätigkeit eintritt, die
elektromotorische Kräfte in den Läuferwicklungen aufgrund der
Ankerrückwirkungsmagnetfelder der Gegenphase induziert und ein Wechselstrom der doppelten
Frequenz wird veranlaßt, durch die Feldwicklungen zu fließen, weil die Gegenphase-
Ankerrückwirkungsmagnetfelder mit den Feldwicklungen mit einer Geschwindigkeit zweimal
der Synchrongeschwindigkeit verkettet werden. Diese Phänomene stammen aus dem Umstand,
daß Läuferwicklungen auch als Dämpferwicklungen arbeiten. Wenn die Anzahl der
Feldwicklungen groß ist, wird die Magnetfelderverstärkungsfunktion auch groß, und dann
besteht die Wahrscheinlichkeit, daß die Output-Spannung übermäßig hoch wird.
Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb, die Probleme zu überwinden, die in dem
Stand-der-Technik-Generator existieren, und einen bürstenlosen, dreiphasigen
Synchrongenerator zu schaffen, bei dem die magnetische Verbindung der Läuferwicklungen in
der konzentrierten Durchmesserwicklungsform in Bezug zu den räumlich höheren harmonischen
Teilschwingungen der Ankerrückwirkungsmagnetfelder gut erhalten bleibt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung, wird ein bürstenloser, dreiphasiger Synchrongenerator
geschaffen, der einen Stator, enthaltend Primärerregungswicklungen und Stator-
Anregungswicklungen, die eine Polzahl ungerade mal der Polzahl der
Primärerzeugungswicklungen haben, und einen Rotor enthält, der ein zylinderförmiges
Feldsystem einschließt, das mit den Primärerzeugungswicklungen magnetisch gekoppelt ist,
wobei der Synchrongenerator enthält:
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eine Vielzahl von Feldwicklungen, die um das zylinderförmige Feldsystem in einer
Durchmesserwicklungsform gewickelt sind und dieselbe Polzahl haben wie die
Primärerzeugungswicklungen;
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Leitungsmittel, jedes parallel zu jeder der Zentralfeldwicklungen unter der Vielzahl der
Feldwicklungen geschaltet, wobei jede der Zentralfeldwicklungen einen Primärfeldmagnetfluß
bildet, der auf ungeradzahligen räumlich höheren harmonischen Magnetfeldern basiert, die durch
die Stator-Erregungswicklungen erzeugt werden; und
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Gleichrichter-Mittel, die mit einer Vielzahl vorbestimmter Feldwicklungen und zwar anderen als
die Zentralfeldwicklungen unter der Vielzahl der Feldwicklungen in Serie geschaltet sind, wobei
in der Vielzahl der vorbestimmten Feldwicklungen Spannungen der gleichen Phase induziert
werden, wobei diese Spannungen eine vorbestimmte, unterschiedliche Phase in Bezug auf die in
den Zentralfeldwicklungen induzierte Spannungsphase haben, die auf ungeradzahligen räumlich
höheren harmonischen Magnetfeldern basieren,
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wobei Serienschaltungen der vorbestimmten Feldwicklungen und Gleichrichter-Mittel jeweils
parallel zu den Zentralfeldwicklungen geschaltet sind, und dabei eine magnetomotorische
Feldkraft des Primärfeldmagnetflusses verstärken, der von jeder der Zentralfeldwicklungen
erzeugt wird.
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Die Gleichrichtermittel können eine Vielzahl von Dioden sein, von denen jede mit jeder der
Vielzahl der vorbestimmten Feldwicklungen und zwar anderen als die Zentralfeldwicklungen in
Serie geschaltet ist.
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Die Gleichrichtermittel können mindestens eine Diode sein, die mit der Vielzahl der
vorbestimmten Feldwicklungen und zwar anderen als die Zentralfeldwicklungen in Serie
geschaltet ist, wobei die Vielzahl der vorbestimmten Feldwicklungen einen geschlossenen AC-
Stromkreis bilden.
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Die Leitungsmittel können aus Dioden bestehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
offensichtlich werden, die mit Hinweis zu den begleitenden Zeichnungen erläutert werden, in
denen:
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Abb. 1 ein Schaltschema des herkömmlichen bürstenlosen, dreiphasigen Synchrongenerators ist;
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Abb. 2 ein Schaltschema des Rotorabschnitts des herkömmlichen bürstenlosen, dreiphasigen
Synchrongenerators ist;
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Abb. 3 ein Schaltschema des bürstenlosen, dreiphasigen Synchrongenerators gemäß der
Erfindung ist;
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Abb. 4 ein Schaltschema von einem Satz Rotorwicklungen des Generators gemäß der
vorliegenden Erfindung ist;
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Abb. 5 ein Schaltschema ist, das die Schaltung von drei Sätzen aus der Vielzahl der
Rotorwicklungen zeigt;
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Abb. 6 eine graphische Darstellung ist, die die Wellenformen der Ströme in den
Läuferwicklungen des herkömmlichen Generators und des Generators gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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Abb. 7 ein Schaltschema ist, das die Schaltung der Feldwicklungen der zweiten
Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Abb. 8 ein Schaltschema ist, das die Schaltung der Feldwicklungen der dritten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Abb. 9 ein Schaltschema ist, das die Schaltung der Feldwicklungen der vierten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachstehend werden einige bevorzugte Ausführungsformen des bürstenlosen, dreiphasigen
Synchrongenerators gemäß der Erfindung mit Hinweisen auf die begleitenden Zeichnungen
erläutert.
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Abb. 3, 4, 5 und 6 zeigen eine erste Ausführungsform des bürstenlosen, dreiphasigen
Synchrongenerators 70 gemäß der Erfindung. Abb. 3 zeigt ein Schaltschema des Generators 70
gemäß der Erfindung. Wie in Abb. 3 gezeigt, besteht der Unterschied des Generators 70 der
vorliegenden Erfindung und des herkömmlichen Generators 40, gezeigt in Abb. 1, nur in der
Rotorseite 60. Abb. 4 zeigt ein Schaltschema eines Satzes Läuferwicklungen, von drei Sätzen
insgesamt. Abb. 5 ist ein detaillierteres Schaubild, daß die Schaltung der drei Sätze der Vielzahl
der Rotorwicklungen Wf51-Wf59 zeigt. Abb. 6 zeigt eine graphische Darstellung, die die Ströme
in den Feldwicklungen des Generators gemäß der vorliegenden Erfindung und die des
herkömmlichen Generators zeigt.
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Die Statorseite 41 des Generators 70 gemäß der vorliegenden Erfindung ist die gleiche wie bei
einem konventionellen Generator. Eigentlich enthält der Stator 41 Primärerzeugungswicklungen
42 eines dreiphasigen Vier-Pols, Statorerregungswicklungen 43, deren Polzahl 12 ist, die
ungradzahlige Anzahl der Polzahl von den Primärerzeugungswicklungen 42, und eine DC
Spannungsquelle 44, die eine Vielzahl von dreiphasigen Brückenschaltungsdioden 49 und einen
regulierbaren Resistor 48 hat. Auf der anderen Seite sind an der Rotorseite 60 eine Vielzahl von
Läuferwicklungen 50 in der konzentrierten Durchmesserwicklungsform gewickelt, deren
Wicklungen die selbe Polzahl haben wie die Primärerzeugungswicklungen 42. Bei diesem
Beispiel ist die Polzahl vier. In dem herkömmlichen, in Abb. 1 gezeigten Generator werden
dagegen die Läuferwicklungen 46 durch die entsprechenden Dioden 47 (D1-D7)
kurzgeschlossen, die Läuferwicklungen 50 des Generators 70 gemäß der vorliegenden Erfindung
werden, wie in Abb. 4 gezeigt, geschaltet.
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Eine Erläuterung für den Rotor der Ausführungsformen wird hier unter der Vorraussetzung
gemacht, daß die Anzahl der im Rotorkern geschaffenen Nuten sechsunddreißig (36) ist und die
Feldwicklungen darin so gewickelt sind, daß sie vier (4) Pole sind. Neun (9) Nuten pro Pol sind
an dem Rotorkern angebracht. Ein Satz der Feldwicklungen sind um zwölf Nuten über vier Pole
verbunden. Es werden insgesamt drei Sätze von einem solchen Satz Feldwicklungen in dem
Rotorkern geschaffen.
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Gemäß Abb. 5 werden neun Feldwicklungen Wf51 - Wf59 (im Allgemeinen durch Bezugszeichen
50 in Abb. 3 dargestellt) auf dem zylindrischen Rotorkern in der konzentrierten
Durchmesserwicklung durch die halbleitenden Teile D11-D19 so gewickelt, daß sie vier Pole
bilden. Die Feldwicklungen Wf51 und Wf57, bei denen die selbe Spannungsphase durch ein
räumlich harmonisches Magnetfeld dritter Ordnung induziert wird, werden parallel geschaltet,
und sie werden dann weiter parallel zu den Zentralfeldwicklungen Wf54 geschaltet, um so
betrieben zu werden, daß sie effizient Primärfeldmagnetflüsse erzeugen. In der ganzen
Beschreibung steht der für "Zentralfeldwicklungen" benutzte Ausdruck für die Feldwicklungen,
die größere Magnetflüsse als die anderen Feldwicklungen erzeugen, wenn
Primärfeldmagnetflüsse erzeugt werden. In gleicher Weise werden die parallel geschalteten
Feldwicklungen Wf52 und Wf58 weiter parallel zu den Zentralfeldwicklungen Wf55 geschaltet, und
die parallel geschalteten Feldwicklungen Wf53 und Wf59 werden weiter parallel zu den
Zentralfeldwicklungen Wf56 geschaltet. Die Halbleiterelemente D11-D19 sind im Allgemeinen
Gleichrichtermittel wie Dioden.
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Abb. 5 zeigt detaillierter die Positionsbeziehung der Feldwicklungen Wf51-Wf59, die um die
Nuten des Rotors S1-S36 gewickelt sind, in Bezug auf die Phasen der räumlichen Grundwelle
des statischen Magnetfeldes, der dritten räumlichen harmonischen Teilschwingung und der
fünften räumlichen harmonischen Teilschwingung des Ankerrückwirkungsmagnetfeldes. Die
Feldwicklungen Wf51 und Wf57, bei denen die Spannungen derselben Phase, basierend auf der
dritten räumlichen harmonischen Teilschwingung, unter der Vielzahl der konzentrierten
Durchmesserwicklungen, induziert werden, werden parallel zueinander geschaltet und weiter
parallel zu den Zentralfeldwicklungen Wf54 geschaltet; in denen die Spannung der Gegen-Phase
induziert wird.
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Nachstehend wird die Funktionsweise des wie vorstehend konstruierten bürstenlosen,
dreiphasigen Synchrongenerators 70 erklärt. Seit der Anfangsdrehung des Rotors 60 wird eine
elektromotorische Kraft in den Primärerzeugungswicklungen 42 induziert, basierend auf dem
Restmagnetismus des Eisenrotors. Diese dann induzierte elektromotorische Kraft veranlaßt den
Wechselstrom (AC) in die Primärerzeugungswicklungen 42 durch die DC Spannungsquelle 44
und die Statorerregungswicklungen 43 zu fließen. Basierend auf diesem Wechselstrom (AC)
werden Ankerrückwirkungsmagnetfelder um die Primärerzeugungswicklungen 42 herum
erzeugt. DC-Ströme, die in die Statorerregungswicklungen 43 aufgrund der Funktion der DC-
Spannungsquelle 44 fließen, erzeugen ein statisches Magnetfeld um die
Statorerregungswicklungen 43. Die überlappenden Magnetfelder, die durch die
Ankerrückwirkungsmagnetfelder und durch die statischen Magnetfelder gebildet werden,
verursachen eine Induktion von den elektromotorischen Kräften in den entsprechenden
Feldwicklungen 50 des Rotors 60, wobei seine Wicklungen magnetisch mit allen ungeraden
räumlich höheren Teilschwingungen der Ankerrückwirkungsmagnetfelder und der statischen
Magnetfelder gekoppelt sind. Die dann in den Feldwicklungen 50 induzierten elektromotorischen
Kräfte werden dann durch die Dioden D11-D19 halbwellig gleichgerichtet, und die DC-
Bauteile erhalten dann die Funktion, die die Primärfeldmagnetflüsse des Rotors zu verstärken. So
wie die Primärfeldmagnetflüsse verstärkt werden, werden auch die in den
Primärerzeugungswicklungen des Stators 42 induzierten elektromotorischen Kräfte verstärkt.
Auf diesem Weg wird die Spannung im ungeladenen Zustand selbst aufgebaut. Die bis hierher
erklärte Funktionsweise ist die gleiche wie bei dem herkömmlichen Generator.
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Bei dem Generator gemäß der Erfindung, wie in Abb. 4 gezeigt, werden die Feldwicklungen
Wf51 und Wf57, bei denen Spannungen derselben Phase induziert werden, parallel mit den
entsprechenden Dioden D11 und D17 (DC-Konversionsstrom) geschaltet. Die
parallelgeschalteten Feldwicklungen Wf51 und Wf57 werden weiter parallel zu den Zentralfeldwicklungen
Wf54 geschaltet, um um so betrieben zu werden, daß sie effektiv Primärfeldmagnetflüsse
erzeugen. Ein Leitungsmittel D14, wie eine Diode, wird parallel zu den Zentralfeldwicklungen
Wf54 geschaltet.
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Die Ströme, die in den Feldwicklungen Wf51 und Wf57 fließen, werden durch entsprechende
Dioden D 11 und D 17 halbwellig gleichgerichtet und, die dann erhaltenen DC-Bauteile fließen in
die Zentralfeldwicklungen Wf54, die so betrieben werden, daß sie effektiv
Primärfeldmagnetflüsse erzeugen. Aufgrund der oberen DC-Bauteile zusammen mit der
Funktion der Leitungsdiode D 14 fließt ein Strom, der einen relativ großen Anteil von den DC-
Bauteilen in den Zentralfeldwicklungen Wf54 hat, so daß eine Verstärkung bei den
Primärfeldmagnetflüssen aufgrund der Verstärkung der magnetomotorischen Kräften besteht. Als
Folge, wie in Abb. 6 gezeigt, im Vergleich zu dem herkömmlichen Generator, steigt der Anteil
des Stromes wesentlich an, der in den Zentralfeldwicklungen Wf54 fließt, und die Wellenform des
Stromes in den Feldwicklungen wird gleichmäßiger aufgrund der Verstärkung in den DC-
Bauteilen. Aufgrund der Verstärkung der magnetomotorischen Kräfte kann eine Verbesserung
der Effizienz des Generators erreicht werden.
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Als nächstes zeigt Abb. 7 eine zweite Ausführungsform der Feldwicklungleitung gemäß der
vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform werden die Feldwicklungen Wf51 und Wf57,
bei denen Spannungen der selben Phase darin induziert werden, zuerst direkt parallel geschaltet,
so daß ein geschlossener AC-Bauteile-Stromkreis 80 gebildet wird, und dann werden sie parallel
zu den Zentralfeldwicklungen Wf54 durch eine Diode D20 geschaltet. Bei dieser
Ausführungsform muß angemerkt werden, daß eine Vielzahl der Feldwicklungen derselben
Phase, die direkt parallel geschaltet werden, weiter parallel zu den Zentralfeldwicklungen durch
mindestens eine gemeinsame Diode D20 geschaltet werden. Mit der Vorraussetzung des
geschlossenen AC-Bauteile-Stromkreises 80 in dieser Ausführungsform, fließt ein Leitungsstrom
zwischen den Feldwicklungen, die seit dem Phasenunterschied der Ströme, die darin fließen,
miteinbezogen sind, basierend auf der Grundwellenschwingung des gegenphasig drehenden
Magnetfeldes, in dem Fall, wo die einphasige Ladung mit dem Generator geschaltet wird, 120
Grad wird. Als Folge werden, wenn der gleichgerichtete Strom abnimmt, der in die
Zentralfeldwicklungen Wf54 durch die Diode D20 fließt, die Feldmagnetflüsse, die durch die
selben Wicklungen Wf54 erzeugt werden, dementprechend abnehmen und, die Output-Spannung
wird vom übermäßigem Abreißen gehindert. Weiter wird das Auftreten einer durch die AC-
Schaltelemente verursachten Behinderung der Stromwellenformen in den Feldwicklungen,
verhindert, und die Erzeugung der excessiven Spannung durch das Selbstanregungsphänomen
wird verhindert, das aus dem Umstand stammt, daß die Feldwicklungen als Dämpferwicklungen
wirken.
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Abb. 8 zeigt eine dritte Ausführungsform der Feldwicklungleitung gemäß der vorliegenden
Erfindung. In dieser Ausführungsform werden, zwischen der Vielzahl der Feldwicklungen Wf51-
Wf59 der konzentrierten Durchmesserwicklungsform, die Feldwicklungen Wf52 und Wf59, bei
denen die Spannungen derselben Phase induziert werden, aber bei denen die obere Phase
unterschiedlich in vorbestimmten Graden von der in den Zentralfeldwicklungen Wf54 durch die
ungeradzahligen räumlich höheren harmonischen Magnetfeldern induzierten Spannungsphase ist,
parallel mit den entsprechenden Dioden D12, D14 geschaltet. Die parallel geschalteten
Feldwicklungen Wf52 und Wf59 werden weiter mit den Zentralfeldwicklungen Wf54, zu denen eine
Leitungsdiode D14 geschaltet wird, parallel geschaltet.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Leitungsaufbau, der der gleiche wie in der vorstehenden
beschriebenen, ersten Ausführungsform ist, wird der in den Zentralfeldwicklungen Wf54
fließende Strom verstärkt und ferner werden seine Wellenformen gleichmäßiger. Es gibt einige
Fälle, bei denen sich, wenn die Ladung eigentlich an den Generator geschaltet ist, eine
Phasendifferenz zwischen der Phase des Stromes, der in den Zentralfeldwicklungen Wf54 fließt,
und dem Strom bildet, der in den Feldwicklungen Wf52 und Wf59 fließt, die beide zu den oberen
Zentralfeldwicklungen Wf54 geschaltet sind. Wenn die obere Phasendifferenz in Betracht
gezogen wird, ermöglicht die dritte Ausführungsform der Phasendifferenz null zu einer Zeit zu
sein, in der die Ladung eigentlich an den Generator geschaltet ist, auch wenn eine
Phasendifferenz zu der Zeit besteht, wenn keine Ladung daran geschaltet ist.
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Ebenso wie in der zweiten Ausführungsform, kann der bürstenlose, dreiphasige
Synchrongenerator der dritten Ausführungsform auch einen geschlossenen AC-Bauteile-
Stromkreis haben, der durch die Feldwicklungen Wf52 und Wf59 gebildet wird. Bei so einer
Bauweise kann das AC-Bauteil, das eine doppelte Frequenz hat, die sich in den Feldwicklungen,
basierend auf der Verkettung mit den gegen-phasigen drehenden Magnetfeldern zu der Zeit
bildet, wenn die Einzelphasen-Ladung an den Generator angelegt wird, durch den geschlossenen
Stromkreis absorbiert werden, wodurch die durch die AC-Bauteile verursachte Behinderung der
Stromwellenform verhindert werden kann, die, und das Auftreten einer anormal hohen
Spannung verhindert werden kann, das durch das Selbst-Anregungs-Phänomen der
Läuferwicklungen aufgrund ihrer Funktion als Dämpferwicklungen verursacht wird.
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Abb. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegende Erfindung, bei der die
Zentralfeldwicklungen Wf54 in zwei unterteilte Zentralfeldwicklungen Wf54a und Wf54b getrennt
werden, eine, um zu den Feldwicklungen Wf51 geschaltet zu werden, und die andere, um zu den
Feldwicklungen Wf57 geschaltet zu werden. Diese Ausführungsform ist besonders in dem Fall
vorteilhaft, in dem das Auftreten einer Interferenz zwischen Nute S1 (die Feldwicklungen Wf51
darin enthaltend) und Nute S7 (die Feldwicklungen Wf57 darin enthaltend) erwartet wird.
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Wie vorstehend bereits erklärt, gemäß dem Synchrongenerator der vorliegende Erfindung, wenn
die fließenden Ströme, die in den Feldwicklungen, die nicht effektiv Feldmagnetflüsse erzeugen,
durch Dioden halbwellig gleichgerichtet werden, und wenn die Ströme der dann erhaltenen DC-
Bauteile veranlaßt werden, vereint in die Zentralfeldwicklungen zu fließen, die
Primärfeldmagnetflüsse effektiv erzeugen, dann wird der Strom der DC-Bauteile, der in den
Zentralfeldwicklungen fließt, verstärkt und seine Stromwellenform wird sehr viel gleichmäßiger
werden. Wenn der Strom gleichmäßig ist, werden die magnetomotorischen Feldkräfte größer und
die Erregungseffizienz wird verbessert, wodurch die Effizienz des Generators bedeutend
gesteigert wird.
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Es gibt eine Tendenz, bei der eine Phasendifferenz zwischen der Stromphase, die in den
Zentralfeldwicklungen fließt, und der Stromphase, die in anderen Feldwicklungen fließt, zu einer
Zeit eintritt, in der die Ladung eigentlich an den Generator geschaltet ist, und bei der die Ströme
theoretisch in der selben Phase fließen. Bei dieser Phasendifferenz, die in Betracht gezogen wird,
kann ermöglicht werden, daß die selbe Phase in einem geladenen Zustand erreicht werden kann,
obwohl eine Phasendifferenz im ungeladenen Zustand besteht.
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Unter der Voraussetzung des geschlossenen Stromkreises, der durch direkte Parallelschaltung
von mindestens zwei Feldwicklungen gebildet wird, und der zur Absorption des AC-Bauteils mit
der doppelten Frequenz geeignet ist, die basierend auf der Verkettung mit dem gegen-phasigen
drehenden Magnetfeld zu der Zeit erzeugt wird, während der die einphasige Ladung an den
Generator geschaltet ist, kann die durch die AC-Bauteile verursachte Behinderung der
Stromwellenformen effektiv verhindert werden und ebenfalls kann die Erzeugung einer excessiv
hohen Spannung verhindert werden, die auf dem Selbst-Erregungsphänomen aufgrund der
Läuferwicklungenfunktion als Dämpferwicklungen basiert.
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Während die Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, so muß
verstanden werden, daß die Ausdrücke, die verwendet wurden, Ausdrücke eher der Beschreibung
als der Beschränkung sind und daß Änderungen in Hinsicht auf die angefügten Ansprüche
gemacht werden können, ohne das Umfeld der Erfindung wie in den Ansprüchen definiert, zu
verlassen.