DE920555C - Anordnung fuer Dynamomaschinen, die mit Dauermagneten erregt werden - Google Patents

Anordnung fuer Dynamomaschinen, die mit Dauermagneten erregt werden

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DE920555C
DE920555C DEN2556D DEN0002556D DE920555C DE 920555 C DE920555 C DE 920555C DE N2556 D DEN2556 D DE N2556D DE N0002556 D DEN0002556 D DE N0002556D DE 920555 C DE920555 C DE 920555C
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DE
Germany
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dynamo
permanent magnets
arrangement
machine
point
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Expired
Application number
DEN2556D
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English (en)
Inventor
Hendrik Abraham Wij Klinkhamer
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Description

  • Anordnung für Dynamomaschinen, die mit Dauermagneten erregt werden Dynamomaschinen, die mit Dauermagneten versehen sind, besonders Dynamomaschinen, die eine flache Spannungsstromkennlinie aufweisen, haftet der Übelstand an, daß sie nur bis zu einer gewissen, verhältnismäßig geringen Stromstärke ohne schädliche Erscheinungen belastet werden können. Bei größeren Belastungen erfährt der Dauermagnet infolge des von der Wicklung der Dynamomaschine erzeugten Magnetfeldes eine solche Entmagnetisierung, daß der Magnet seinen Magnetismus zu einem beträchtlichen Teil verliert, wodurch die von der Dynamomaschine gelieferte Leistung stark zurückgeht und die Dynamomaschine sogar praktisch unbrauchbar werden kann. Dieser Nachteil kann bei einer Dynamomaschine mit Dauermagneten, wie bereits bekannt, dadurch behoben werden, daß in Reihe mit der Dynamomaschine eine geeignet bemessene Kapazität verwendet wird, so daß der bei großen Belastungen auftretende Strom derart gegen die Spannung in der Phase verschoben wird, daß eine schädliche entmagnetisierende Rückwirkung des von dem die Wicklungen durchfließenden Strom erzeugten Feldes auf die Dauermagneten vermieden wird. Mit großen Belastungen sind hier Ströme gemeint, die ohne .Anwendung eines Kondensators eine schädliche Entmagnetisierung der Dauermagneten herbeiführen würden. Bei einer in der erwähnten Weise gegen die entmagnetisierende Wirkung starker Ströme gesicherten Dynamomaschine kann außerdem eine Entmagnetisierung der Magneten auftreten, wenn Funkenbildung eintritt, gleichgültig, worin sie ihre Ursache hat.
  • Erfindungsgemäß wird dieser Übelstand dadurch beseitigt, daß außer dem erwähnten Reihenkondensator in Reihe mit der Dynamomaschine an eine der Klemmen der Dynamomaschine eine Selbstinduktion und parallel zu dieser Reihenschaltung von Dynamomaschine und Selbstinduktion ein zusätzlicher Kondensator angeschlossen wird. Mutmaßlich wirkt die Selbstinduktion-Kondensator-Anordnung wie ein Filter für die offensichtlich einen schädlichen Einfluß ausübenden, bei der Funkenbildung auftretenden zusätzlichen Frequenzen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft verwendbar bei Dynamomaschinen, die eine flache Spannungsstromkennlinie aufweisen, d. h. bei denen die Spannung im Arbeitsbereich bei abnehmender bzw. zunehmender Stromstärke wenig, z. B. bis etwa Io%, veränderd wird. Von solchen Dynamomaschinen können im allgemeinen große Stromstärken abgegeben werden. Es wäre jedoch ohne Anwendung der Maßnahme nach der Erfindung nur möglich, kleine Belastungen zuzulassen, von denen man sicher ist, daß sie keine unzulässige Entmagnetisierung des Magneten herbeiführen. In diesem Fall ist die Anwendung der Anordnung nach der Erfindung jedoch praktisch unwesentlich.
  • Bei Anwendung von Dauermagneten aus einem Magnetstahl, der eine steil verlaufende Entmagnetisierungskurve aufweist, ist die Maßnahme nach der Erfindung von besonderer Wichtigkeit. Unter einer steil verlaufenden Entmagnetisierungskurve wird hier eine Kurve verstanden, bei welcher der Tangens des Winkels, den die Berührungslinie der Kurve im Punkt der Koerzitivkraft mit der Abszissenachse bildet, größer als annähernd 4o ist. Bei Magnetstählen mit einer solchen Entmagnetisierungskurve bedingt schon eine verhältnismäßig geringe entmagnetisierende Feldstärke He, wie aus Fig. I ersichtlich, eine verhältnismäßig starke Entmagnetisierung, wenn der Arbeitspunkt, wie üblich, im (BH)max-Punkt A gewählt ist, da beim Verschwinden der entmagnetisierenden Feldstärke He der Arbeitspunkt auf der reversiblen Kurve L entlang wandert. In sehr hohem Maße ist dies z. B. der Fall bei anisotropen Magnetstählen (Richtungsmagnetstählen) mit einem (BH)max-Wert von wenigstens 2 5oo ooo, z. B. 4 ooo ooo bis 5 ooo ooo, so daß solche Stähle für den beabsichtigten Zweck bisher keine Verwendung finden konnten. Die Erfindung ermöglicht nunmehr auch diese Anwendung.
  • Um die trotz Anwendung der Erfindung verbleibende geringe Entmagnetisierung, die freilich als unschädlich angesehen werden kann, auf ein Mindestmaß zu beschränken, empfiehlt es sich im allgemeinen, den Arbeitspunkt A' auf der Entmagnetisierungskurve dort zu wählen, wo die Hauptrichtung des im Betrieb um diesen Punkt beschriebenen Arbeitsbereichs A'. . . C' zumindest nahezu mit der Tangente T in diesem Punkt A' an die Entmagnetisierungskurve übereinstimmt. Dieser Arbeitspunkt wird im allgemeinen nicht mit dem Punkt der Entmagnetisierungskurve übereinstimmen, für den das Produkt aus B und H maximal ist.
  • In den Figuren ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • In Fig. 2 ist eine Dynamomaschine I dargestellt, die Pole 2, 3, 4 und 5, Wicklungen 6 und 7 und einen dauermagnetischen vierpoligen Läufer 8 zum Erzeugen des erforderlichen Feldes aufweist.
  • In der dargestellten Lage des Läufers durchfließt den Ständer ein von den Magneten N und Z gelieferter Kraftfluß, der in den Wicklungen 6 und 7 die EMK erzeugt, die einen Strom liefern kann, der einen schädlichen entmagnetisierenden Einfluß auf die Pole N und Z ausübt. Dadurch, daß ein entsprechend bemessener Kondensator 9 in Reihe mit der Dynamomaschine eingefügt wird, kann eine solche Phasenverschiebung des Stromes gegen die erzeugte EMK erzielt werden, daß dessen schädlicher Einfluß, gegebenenfalls sogar im Kurzschlußfall, auf einen zulässigen Wert heruntergebracht wird oder daß sogar eine magnetisierende Wirkung auf die Pole des Läufers erzielt wird.
  • In Fig. 3 ist die Dynamomaschine mit i, der Kondensator mit 9 und die Belastung mit Io bezeichnet.
  • Um, wie schon zuvor erwähnt, die Dynamomaschine vor dem schädlichen Einfluß von Funkenbildung zu schützen, ist erfindungsgemäß in Reihe mit der Dynamomaschine an eine der Klemmen derselben eine Selbstinduktion II angeschlossen, wobei parallel zu der Reihenschaltung der Dynamomaschine I und der Selbstinduktion II ein zusätzlicher Kondensator I2 vorgesehen ist. Die erforderliche Selbstinduktion II ist auch durch geeignete Ausgestaltung der Luftspalte der Dynamomaschine selbst erzielbar.
  • Bei einer praktischen Ausführungsform von 0,4 kW, 22o Volt, belief sich die Größe des Kondensators 9 auf ungefähr 29,uF, während das Gewicht der Dynamomaschine annähernd 12 kg war; wobei, wie auch in Fig. 2 dargestellt ist, die Pole 2, 3, 4 und 5 derart ausgebildet sind, daß die Pole der rotierenden Magneten in gewissem Maße durch die Statorpole überbrückt sind. Durch diese Parallelstrecke für die magnetischen Kraftlinien wird eine Entmagnetisierung der Pole der Magneten infolge von Unterbrechungen (von zu langen Luftstrecken) im leitenden Eisenkreis vermieden.
  • Das Gewicht an Magnetstahl betrug im erwähnten Fall nur annähernd 1,9 kg, wobei Stahl mit einem (BH)." von fast 4 000 000 verwendet wurde. Auf diese Weise ist es möglich geworden, Dynamomaschinen mit Abmessungen und einem Gewicht zu bauen, die erheblich geringer sind als diejenigen der bisher bestehenden Permanentmagnetdynamomaschinen von gleicher Leistung, oder, umgekehrt, aus den gleichen Abmessungen und dem gleichen Gewicht eine beträchtlich höhere Leistung zu `entnehmen, wobei die Möglichkeit der Sicherung gegen die entmagnetisierende Wirkung von Kurzschlüssen und sogar Funkenbildung noch einen besonderen Vorteil gibt. Zum Vergleich ist zu erwähnen, daß eine Permanentmagnetdynamomaschine von 0,3 kW der normalerweise üblichen Bauart ungefähr 2o kg wiegt.
  • Die Möglichkeit, die Dynamomaschinen mittels der Erfindung mit geringen Abmessungen zu bauen, findet nicht nur ihre Ursache in der Anwendung hochwertiger Stähle, sondern ist ebensogut auf den Umstand zurückzuführen, daß es erst durch Anwendung der Erfindung möglich geworden ist, die hervortretenden magnetischen Eigenschaften dieser hochwertigen Stähle so wirtschaftlich wie möglich zu nutzen.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Anordnung für Dynamomaschinen, die mit Dauermagneten erregt werden, besonders für Dynamomaschinen, die eine flache Spannungsstromkennlinie aufweisen, wobei in Reihe mit der Maschine und mit der Belastung eine Kapazität mit einer solchen Bemessung eingefügt ist, daß der Strom bei großen Belastungen derart in der Phase verschoben wird, daß eine schädliche, entmagnetisierende Rückwirkung des von dem die Wicklungen durchfließenden Strom erzeugten Feldes auf die Dauermagneten vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Maschine an eine der Klemmen derselben eine Selbstinduktion angeschlossen ist und parallel zu dieser Reihenschaltung von Dynamomaschine und Selbstinduktion ein Kondensator vorgesehen ist, wobei die Selbstinduktion und der- Kondensator so bemessen sind, daß die Dynamomaschine vor der entmagnetisierenden Wirkung des im Fall der Funkenbildung auftretenden Belastungsstromes gesichert ist.
  2. 2. Dynamomaschine mit einer Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagneten aus einem Magnetstahl bestehen, der eine steil verlaufende Entmagnetisierungskurve aufweist.
  3. 3. Dynamomaschine mit einer Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten aus anisotropem Magnetstahl (Richtungsmagnetstahl) mit einem (BH)max -Wert von wenigstens 2 5oo ooo bestehen.
  4. 4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Arbeitspunkt auf der Entmagnetisierungskurve in einem solchen Punkt gewählt ist, daß die Hauptrichtung des während des Betriebs um diesen Punkt beschriebenen Arbeitsbereiches zumindest nahezu mit der Berührungslinie in diesem Punkt an der Entmagnetisierungskurve übereinstimmt.
DEN2556D 1941-07-02 1942-06-30 Anordnung fuer Dynamomaschinen, die mit Dauermagneten erregt werden Expired DE920555C (de)

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