NL8020327A - Elektrische machine met veranderbare snelheid en regelbare magnetische fluxdichtheid. - Google Patents

Description

3 , c. .. * *

Lx 5835 1 80 2 05 2 7

Elektrische machine met veranderbare snelheid en regelbare magnetische fluxdichtheid.

De uitvinding heeft betrekking op een elektrische meer-fasenmachine, en wel een motor of een generator. De uitvinding zal aan de hand van een motor worden beschreven, en in het bijzonder een driefasearaotor, doch is niet daartoe beperkt.

5 Een beperking van de bekende inductiemotoren is, dat, aan gezien de draaisnelheid ervan wordt beheerst door de frequentie van de voedingswisselstroom, welke frequentie vast ligt, het niet gemakkelijk is de draaisnelheid van de motor te veranderen door frequentieverandering. Er bestaan ingewikkelde en kostbare ketens voor het ver-10 anderen van de frequentie van de voedingswisselstroom, die naar de stator van een inductiemotor wordt gevoerd, en die dan tussen de stroombron en de motorwikkeling dienen te worden opgenomen. Dergelijke motoren vereisen voorts, dat de statorstroom betrekkelijk zuiver sinusvormig moet zijn om een doeltreffende werking te verkrijgen. 15 Om dit tot stand te brengen zijn, in het bijzonder voor machines met groot vermogen, ingewikkelde en kostbare ketens vereist. Voorts zal bij een motor, waarvan de snelheid met de belasting verandert, een doeltreffender gebruik van het elektrische vermogen worden verkregen dan bij een motor, die ongeacht de belasting bij een betrekkelijk 20 vaste snelheid of snelheden moet werken.

Een ander bezwaar van inductiemotoren is, dat bij zware belasting zeer aanmerkelijke stroomsterkten worden verbruikt naarmate de motor wordt vertraagd, hetgeen tot verbranding van de motor kan leiden, tenzij de motor bijkomend wordt beschermd. Dergelijke motor 25 ren moeten een grote verhouding tussen het aanloopkoppel en het loop-koppel hebben om bij overbelasting beschadiging te voorkomen, zodat tijdens de normale werking de fluxdichtheid niet optimaal zal zijn.

De betrekkelijk geringe fluxdichtheid tijdens de normale werking wordt tevens vereist door ingangsspanningsschommelingen. Aangezien JO de fluxdichtheid betrekkelijk gering moet worden gehouden, moeten de afmetingen van de motor groter zijn dan theoretisch bij een ideale motor vereist is om het gewenste uitgangsvermogen te verkrijgen.

Een ander vraagstuk bij de gangbare inductiemotoren is de sterke aanloopstroom, die eigen is aan dergelijke motoren. Ook dit 35 heeft tot gevolg, dat de fluxdichtheid groter is bij geringe be- 8020327 1 ιί - 2 - r« * lastingen dan in feite nodig is voor een doeltreffende werking bij dergelijke belastingen.

Nog een ander vraagstuk wordt ontmoet bij bet ontwerpen van een motor, die met een grote arbeidsfactor binnen het normale be-5 lastingsgebied kan werken, en die tevens, wanneer dit bij bepaalde toepassingen vereist is, een groot aanloop- en kipkoppel kan hebben.

De uitvinding beoogt deze bezwaren van de bekende elektrische machines te overwinnen of tenminste te verkleinen door een condensator in serie met een statorwikkeling te schakelen, waarbij 10 de hoofdwikkeling is verbonden met een schakelmiddel, dat in overeenstemming met signalen van een uitwendige trekkerbron kan werken, en samen met de condensator en de hoofdwikkeling afwisselende stromen in tegengestelde zin kan bewerkstelligen. Dit schakelmiddel, de condensator en de wikkelingen worden gevoed vanuit een gelijkspan-15 ningsbron, die door de serieketen en het schakelmiddel in een recht-hoekspanning over de hoofdwikkeling wordt omgevormd. Een frequentieverandering van deze rechthoekspanning wordt verkregen door de frequentie van het signaal van de uitwendige trekkerbron te veranderen, welk signaal bij voorkeur uit afzonderlijke impulsen bestaat.

20 De uitvinding verschaft een stelsel, waarin de magnetische fluxdichtheid in de stator onder de vereiste belastingsomstandigheden op een optimale waarde wordt gehouden. Voorts kan daarbij de stroom in de rotor, in vergelijking met die bij de gangbare elektrische motoren van de inductiesoort, bij de vereiste belastingen op 25 een optimale waarde worden gehouden, terwijl vérder het koppel en het vermogen van een dergelijke motor bij een gegeven hoeveelheid magnetisch materiaal optimaal kunnen worden gemaakt.

In een meerfasenmotor is een meerfasen-hoofdstatorwikkeling op een magnetische kern gewikkeld, welke wikkeling uit een -aantal 50 deelwikkelingen kan bestaan, die elk een afzonderlijke fase voorstel-len. Condensatoren worden samen met de desbetreffende hoofdwikkelingen en de seriecondensatoren met de ingangsklemmen verbonden.

In serie met de serieketen van een hoofdwikkeling en een .'','. /'''1 condensator wordt in elke fase een schakelmiddel geschakeld, dat in 55 overeenstemming met door een uitwendige trekkerbron met een bepaalde frequentie geleverde afzonderlijke impulsen kan werken, teneinde stromen met afwisselend tegengestelde zin voort te brengen, waarbij de condensator en de hoofdwikkeling achter elkaar de stroom kunnen onderbreken, teneinde aldus een wisselspanning voort te brengen. In 8 0 2 0 3 2 7 - 3 - een driefasenmotor trekkert de uitwendige signaalbron elke fase met : onderlinge faseverschillen van 120°, teneinde een wisselstroommachine met een geschikte driefasenvoeding te verkrijgen· De snelheid van de motor kan dan worden veranderd door de frequentie van de impulsen 5 van de uitwendige bron te veranderen·

De voedingsbron voor de uitwendige trekker kan een gelijk-spanningsbron of een gelijkgerichte wisselspanning zijn.

Voorts is voor elke fase een besturingswikkeling aanwezig, waarbij de besturingswikkelingen en de overeenkomstige hoofdwikke-10 lingen tegengesteld zijn gewikkeld, en wel zodanig, dat bij een geringe belasting de totale fluxdichtheid van de beide in de straal-. richting nagenoeg op elkaar aansluitende wikkelingen gering is,' terwijl bij toenemende belasting de totale fluxdichtheid toeneemt, doordat de fluxen van de beide wikkelingen dan bij elkaar worden gevoegd.

15 De meerfasen-besturingswikkeling, die op de kern is gewik keld en magnetisch materiaal omsluit, is met de ingangskleramen verbonden, en is daarbij zodanig op de stator aangebracht, dat de vec-torbetrekkingen tussen de stromen in de hoofdwikkelingen en die in de naburige besturingswikkelingen zodanig zijn, dat de vectorsom 20 daarvan bij toeneming van de belasting naar vollast afneemt.

De condensatoren hebben een zodanige waarde, dat de spanning daarover de fluxcapaciteit van de statorkern periodiek doet overschrijden, met het gevolg, dat de kern periodiek en niet-lineair.

[ van een toestand met grote fluxdichtheid naar een met kleine over- i 1 . .

25 gaat en omgekeerd. De gemiddelde fluxdichtheid in de statorkern wordt .

.1 ,·' aldus betrekkelijk groot gehouden, zonder dat het gevaar van uiterst !hoge ingangsspanningen en daarmede samenhangende sterke ingangsstro-:men ontstaat. De condensatoren begrenzen de hoeveelheid energie, die naar de rotor kan worden overgedragen, zelfs wanneer de rotor een 50 !zeer geringe impedantie heeft, zodat de rotorstroom optimaal kan worden gemaakt. De rotorimpedantie kan geringer worden gemaakt dan in i een gangbare motor, en de bij stilstand geïnduceerde stroom kan opti-j. maler worden gemaakt dan bij een gangbare motor. Nochtans zal deze stroom bij de normale draaisnelheden en normale belastingen de juiste 55 waarde hebben. De motor volgens de uitvinding kan derhalve veel beter optimaal worden gemaakt dan de gangbare motoren, en dit voor een gro-..ter aantal toepassingen dan wel voor elke bepaalde toepassing.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm zal door gebruik te maken van condensatoren in serie met de hoofdstatorwikkeling, en door het 8020327 ; j·; ;....... - ^ - i j ί enigszins verzadigd houden van de magnetische weg in de motor tenge- | ' volge van de beperking van de totale energie-overdracht door de con- I densatoren, het gevolg zijn, dat de motor door de meeste netspan- ] | ningsomstandigheden bij een optimale fluxdichtheid kan werken, zon- 5 der dat uiterst sterke ingangsstromen bij hoge ingangsspanningen ; ontstaan. Met andere woorden, de ingangsstroom en de fluxdichtheid zullen niet uiterst niet-lineair verlopen in een functie van de net-! ‘spanning, zoals dit bij de gangbare inductiemotoren en dergelijke het I geval is. Volgens de uitvinding wordt gebruik gemaakt van het feit, | 10 dat de zelfinducties van de motorwikkelingen slechts energie kunnen absorberen totdat het magnetische materiaal van de motorstator wordt verzadigd en de condensatoren zijn ontladen. Wanneer het magnetische 1 materiaal wordt verzadigd, ontladen de condensatoren zich door de motorwikkelingen en de voedingsleiding, waarna de condensatoren in :.151 tegengestelde zin worden opgeladen. De stroom door de wikkeling keert dan om, waarbij de condensatoren als de stroombron kan werken ;om de stroom door de wikkelingen in stand te houden. Dit gaat door totdat de voedingsspanning omkeert. De flux van de ingangsspanning van de voedingsbron wordt dan bij die van de condensatoren in de i ; . - 20 hoofdwikkelingen gevoegd. Dit gaat door, totdat de totale flux van de hoofdwikkeling de fluxcapaciteit van de wikkelingen en van het ' magnetische materiaal van de motorstator overschrijdt, waarna het magnetische materiaal van de motor weer wordt verzadigd. De condensatoren ontladen zich dan door de motorwikkelingen, waarna de voe-i25 dingsspanning de condensatoren weer in de tegengestelde zin weer op-; laadt. De stroom door de hoofdwikkelingen keert nogmaals om, waarbij i .de condensatoren weer als stroombron dienst doen. Dit gaat door tot-! dat de voedingsspanning weer omslaat. Wanneer de netspanning toe-! neemt komen de fluxaandeJLen van de voedingsspanning en van de conden-30 satoren weer in fase, zodat deze bij elkaar worden gevoegd, totdat i de capaciteit van de hoofdwikkelingen en het bijbehorende magnetische i '.·.··· .1 i materiaal wordt overschreden. Het magnetische materiaal van de wikke-1 ling wordt dan weer verzadigd, waarbij de zelfinductie van de hoofd-I wikkeling aanmerkelijk afneemt, zodat de condensatoren zich weer door 35 deze wikkeling kunnen ontladen. Dit herhaalt zich gedurende elke hal- ! ' 1 ve periode, en leidt ertoe, dat de motor met de maximale fluxdichtheid, en dus met de maximale kracht, koppel en vermogen, kan draaien.

De uitvinding verschaft een optimale fluxdichtheid, terwijl, aangezien de spanning over elke condensator gewoonlijk (doch niet 8020327 , ' 1 l - 5 - noodzakelijkerwijs) hoger is dan de voedingsspanning, de fluxdicht- i heid in de statorkern betrekkelijk onafhankelijk is van de voedingsspanning binnen een betrekkelijk breed amplitudegebied. Verder verhindert elke condensator een overmatige stroom door de motorwikke- 5 ling, wanneer het magnetische materiaal wordt verzadigd, aangezien 2 alleen de in de condensator opgeslagen energie, d.w.z. 0,5.CU , door de desbetreffende wikkeling kan worden overgedragen. Deze beperkte energie-overdracht, die wordt bepaald door de grootte van de condensator en van de spanning over deze condensator, verhindert overmati-10 ge stroomsterkten vanuit de voedingsleiding door de hoofdwikkeling.

Aldus wordt een wisselstroommotor met veranderbare snelheid verkregen, die binnen een breed gebied van ingangsspanningen en met een groot nuttig effekt en uitstekende werkingseigenschappen kan werken. Daar de condensatoren de hoeveelheid energie beperken, die 15 gedurende elke halve periode door de hoofdwikkeling kan vloeien, wordt de kans op het doorbranden van de motor zeer aanmerkelijk verkleind, en in vele gevallen zelfs praktisch uitgesloten. In het geval van overbelasting van de motor is het enige, dat zal optreden, het stilstaan van de motor, terwijl het naar de motor gevoerde in-20 gangsvermogen aanmerkelijk zal afnemen. Dit is een gevolg van het feit, dat de seriecondensatoren dan een veel lagere klemspanning dan normaal zullen hebben, aangezien de motor niet op de bestuurde wijze 2 werkt, en de waarde van 0,5«CU zeer aanmerkelijk kleiner is.

In een driefasenmotor zijn de besturingswikkelingen op de 25 statorkern parallel geschakeld met een overeenkomstige hoofdwikkeling en de condensatoren, welke besturingswikkelingen een aanmerkelijk groter aanloopkoppel voor de motor kunnen verschaffen. De besturingswikkelingen hebben in het algemeen een grotere impedantie dan de hoofdwikkelingen, zodat de stroom door deze besturingswikkelingen 50 betrekkelijk zwak is in vergelijking met die door de hoofdwikkelingen van een inductiemotor.

De besturingswikkelingen dienen voorts voor het beperken V van de ingangsstroom, aangezien bij toeneming van de ingangsspanning of van de motorsnelheid deze wikkelingen als generatorwikkelingen be-55 ginnen te werken als een gevolg van het feit, dat de tegen-emk de ingangsspanning gaat overschrijden, en dan een stroom voortbrengt, die een deel van de door de hoofdwikkelingen getrokken stroom zal tegenwerken. Dit wordt uiteraard mogelijk gemaakt door het feit, dat de hoofdwikkelingen de hoofdvermogensstromen van de motor zijn.

1020327 , , I' ' f ’ - 6 -

De in de straalrichting naburige wikkelingen zijn daarbij die wikkelingen, die magnetisch met elkaar zijn gekoppeld. In een. driefasenmotor zal de stroom door een naburige besturingswikkeling in het geval van een nullast nagenoeg in fase zijn met de stroom door 5 de overeenkomstige hoofdwikkeling, terwijl deze bij toenemende belasting meer en meer uit fase geraken, waarbij een maximum van 180° faseverschil kan worden bereikt.

Daar de hoofdwikkelingen en de overeenkomstige naburige besturingswikkelingen in tegengestelde zin zijn gewikkeld, zal bij 10 geringe belasting de totale fluxdichtheid gering zijn, terwijl bij toenemende belasting de fluxdichtheid toeneemt, naarmate de vector-richting van de stroom van de overeenkomstige besturingswikkeling verandert.

De hoofd- en besturingswikkelingen bepalen elk tenminste 15 twee magnetische polen, waarbij de poolmiddelpunten van de hoofd-resp. besturingswikkelingen de desbetreffende polen magnetisch overdekken.

Bij een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding liggen de middelpunten van de polen van de besturingswikkelingen al-20 thans nagenoeg in het midden tussen de polen van de hoofdwikkelingen, waardoor het aanloopkoppel en het kipkoppel van de motor worden vergroot. In dat geval blijft de vectorvoorstelling van de stromen van de overeenkomstige naburige hoofd- en besturingswikkelingen in hoofdzaak onveranderd. De ruimtelijke en magnetische verandering verschaft 25 een grotere symmetrie. In sommige gevallen laat echter de vorm van de mechanische spleet slechts een gedeeltelijke benadering van deze ruimtelijke en daaruit volgende magnetische ligging toe.

Bij nog een andere voorkeursvorm van de uitvinding ligt de besturingswikkeling buiten de desbetreffende hoofdwikkeling, een en 30 ander zodanig, dat de tussenruimte tussen de hoofdwikkeling en de , motor de lekreactantie van de hoofdwikkeling vermindert.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht aan de hand van een tekening; hierinttoont: ' | fig. 1 een schematische voorstelling van een voorkeursvorm 35 van een driefasenmotor volgens de uitvinding; fig. 2 een voorstelling van de onderlinge ligging van scha-kelsignalen van een trekkerketen voor de driefasen van deze motor? fig. 3 een schematische voorstelling van de ligging van de wikkelingen van een driefasenmotor met vier polen volgens de uit- 8020327 - 7 - vinding; fig. 4 een schematische rechte uitslag van de spoelen van de wikkelingen van de motor volgens fig. 3» en fig. 5 een vectordiagram van de stroom en de spanning bij 5 overeenkomstige hoofd- en besturingswikkelingen.

In fig. 1 is op schematische wijze een driefasenmotor in de sterschakeling afgebeeld, die volgens de uitvinding is uitgevoerd.

j Er zijn drie wikkelingen 10, 12 en 14 afgebeeld, die deel uitmaken i van de hoofdstatorwikkeling van een wisselstroom-inductiemotor van Ί 10 de kooiankersoort, die in het algemeen een stator uit magnetisch materiaal omvat. Noch de stator noch de rotor zijn afgebeeld, doch gewoonlijk heeft een dergelijke motor vier polen, hoewel ook meer of | minder poolstukken aanwezig kunnen zijn. De hoofdstatorwikkelingen I .

j 10, 12 en 14 dienen voor het vormen van de vier polen, zoals aan de I 15 band van fig. 3 en ^ zal worden beschreven, terwijl in elk van de fa- j sen A, B en C een seriecondensator 16 is opgenomen· De condensator 16 j behoeft geen bepaalde waarde te hebben, doch de capaciteit ervan moet voldoende groot zijn om de serieketen, die §en condensator 16 en een '•j ' ' \ . .

| desbetreffende wikkeling, 10, 12 of; 14 omvat, tijdens de normale 20 werking van de motor capacitief te maken. Besturingswikkelingen 18, 20 resp. 22 zijn parallel aan een bijbehorende wikkeling 10, 12 resp.

14 en de bijbehorende condensator 16 geschakeld. De wikkelingen 18, 20 en 22 hebben bij voorkeur een grotere zelfinductie en impedantie | dan de overeenkomstige wikkeling 10, 12 resp. 11*, en kunnen bijvoor- j 25 beeld uit meer windingen van dunnere draad bestaan.

J Met elk van deze serieschakelingen is een paar bestuurbare siliciumgelijkrichters geschakeld, en wel 2b en 26 voor fase A, 28 en 30 voor de fase B, en 50 en 52 voor de fase C. Over elke bestuur-j bare gelijkrichter is een terugkoppeldiode 5b ba 56 in de fase A, 58 30 en 60 in de fase B, en 62 en 6b in de fase C geschakeld. In de fase , A is de bestuurbare gelijkrichter 26 parallel geschakeld aan de serie-| schakeling van de wikkeling 10 en de condensator 16, terwijl de gelijk-· richter 2b in serie staat met deze serieschakeling. In de fase B is | ! de bestuurbare gelijkrichter 30 parallel geschakeld aan de.seriescha- ί 35 keling van de hoofdwikkeling 1^ en de condensator 16, terwijl de an dere gelijkrichter 28 in serie staat met deze serieschakeling. In de fase C tenslotte is de bestuurbare gelijkrichter 52 parallel gescha-I keld aan de serieschakeling van de hoofdwikkeling 1^ en de condensa- | tor 16, terwijl de gelijkrichter 50 in serie staat met deze serie- 8020327 · ι ' 1 ' * - 8 - schakeling.

Verder is in serie met elk van de bestuurbare gelijkrich-ters een inductiespoel geschakeld,. en wel 202 voor de gelijkrichter 2b, 204 voor de gelijkrichter 26, 206 voor de gelijkrichter 50, 208 5 voor de gelijkrichter 28, 210 voor de gelijkrichter JO en 212 voor de gelijkrichter 52, welke inductiespoelen het kerend worden van de desbetreffende gelijkrichters bevorderen, zoals nog nader zal worden beschreven.

Verder is een uitwendige signaalbron aanwezig, die voor de 10 fase A wordt gevormd door een trekkerketen 66, die met een logische keten 68 is verbonden. De trekkerketen 66 is met de seriesohakeling van de hoofdwikkeling 10 en de condensator 16 aan klemmen 70.·.. 76 verbonden. De logische keten 68 bestuurt de werking van de trekkerketen 66. Overeenkomstige logische ketens en trekkerketens zijn voor 15 de fasen B en G aangebracht, doch zijn niet afgebeeld. In sommige gevallen wordt een enkele logische keten voor alle drie trekkerketens 68 gebruikt. De logische keten 68 wordt gevoed door een gelijkstroom-bron, die bestaat uit een serieschakeling van een zenerdiode 75 en een weerstand 77» waarbij de logische keten met het verbindingspunt 20 daarvan is verbonden, terwijl de zenerdiode 75 dient voor het vast-; houden van de gelijkspanning, die aan de logische keten 68 wordt toegevoerd.

De spanning op leidingen 79 en 81 is een gelijkspanning, die aantde serieschakeling van statorwikkelingen en condensatoren, 25 aan de besturingswikkeling en aan de schakelmiddelen wordt toegevoerd. De gelijkstroombron wordt zelf gevoed vanuit een wisselstroomnet, dat is voorgesteld door leidingen 78» 80 en 82, die de fasen A, B en C daarvan vormen, en die met een tweezijdige gelijkrichtbrug zijn verbonden, die wordt gevormd door dioden 84 en 86 voor de fase A, 88 JO en 90 voor de fase B, en 92 en 94 voor de fase C. De uitgangsspanning van deze gelijkrichtbrug is een schommelende gelijkspanning. Een condensator 96 dient voor het afvlakken van deze gelijkspanning, terwijl i een weerstand 98 een lekweerstand is, die ervoor zorgt, dat, wanneer de motor wordt afgeschakeld, de condensator 96 wordt ontladen.

55 Fig. 2 toont de opeenvolging, waarin de logische keten 68 van de fase A en overeenkomstige ketens van de fasen B en C de trek-. > ' kerketen van.de desbetreffende fase besturen voor het afgeven van stuurimpulsen, die in'de fasen op een onderlinge afstand van 120° zijn gelegen. De impulsen van de trekkerbron van elke fase worden 8020327 II ' 1 - 9 - afwisselend naar een van de gelijkrichters van deze fase gezonden.

!

In de fase A worden bijvoorbeeld de impulsen afwisselend naar de geli jkrichters 2Ven 26 gezonden. De volgorde zal in de afgebeelde uitvoeringsvorm bijvoorbeeld zodanig zijn, dat voor de fase A de eerste 5 impuls naar de gelijkrichter 2b, en de tweede naar de gelijkrichter 26 wordt gezonden, waarbij de afstand tussen beide 180 is. Voor de fase B zal dan op 120 een impuls naar de gelijkrichter 28, en op 300° een impuls naar de gelijkrichter 30 worden gezonden. Voor de fa-se 0 is er een impuls voor de gelijkrichter 52 op 60 , en een voor de 10 gelijkrichter 50 op 2^0°.

De trekkerketen 66 omvat een paar relaxatie-oscillatoren (niet afgebeeld), die zodanig werken, dat, wanneer een ervan wordt ingeschakeld, de gelijkrichter 2b geleidend wordt gemaakt, tegelijkertijd wordt de andere gelijkrichter 26 kerend gemaakt, zoals nog nader 15 zal worden beschreven. De dioden 5^ en 56 werken samen met.de gelijk-richters 2b en 26, en wel zodanig, dat, wanneer deze gelijkrichters kerend zijn, er een weg voor terugkoppeling aanwezig blijft. De vorm van de wisselspanning aan de gelijkrichters 2b en 26 zijn een positieve resp. een negatieve impuls, zodat de wisselspanningjover de 20 serieschakeling van de hoofdwikkeling 10 en de condensator 16 een rechthoekgolf zal zijn.

Het kerend maken van de gelijkrichters kan geschieden met behulp van de trekkerketen 66 of door de serieschakeling van de hoofdwikkeling 10 en de condensator 16. In het laatstgenoemde geval .25 werkt de keten als volgt. De gelijkrichter 2b wordt geleidend gemaakt ; door de trekkerketen 66, die een stroom in de ene zin teweegbrengt.

In deze toestand wordt aangenomen, dat de wikkeling 10 verzadigd is. i Vanneer de condensator 16 begint te laden met de positieve spanning op de linkse plaat, neemt de stroom door de wikkeling 16 af, totdat 30 het bij deze wikkeling behorende magnetische materiaal uit de verzadiging geraakt. Op dat tijdstip is de lading van de condensator 16 groot genoeg om de zin van de stroom door de wikkeling 10 te doen omslaan, waarbij dan de spanning over deze condensator hoger wordt dan de voedingsgelijkspanning. De stroom slaat dan om, waarbij de tegen-35 gestelde stroom door de diode 5b stroomt, terwijl daardoor de gelijkrichter 2b kerend wordt gemaakt. Dit gaat door, totdat de trekkerketen 66 de gelijkrichter 26 geleidend maakt. Daardoor wordt de gelijkspanning, die de spanning over de condensator 16 tegenwerkte, weggenomen, hetgeen tot gevolg heeft, dat plotseling een spanning, 8020327 - 10 - gelijk aan de voedingsspanning, bij de eerder over de wikkeling 10 ' ! gelegde spanning wordt gevoegd. De totale flux zal dan spoedig de capaciteit van de wikkeling 10 en het bijbehorende magnetische ma-; teriaal gaan overschrijden, waarbij dit materiaal verzadigd wordt, 5 waardoor een vermindering van de zelfinductie van de wikkeling 10 : optreedt* De condensator 16 ontlaadt zich dan door de wikkeling 10.

De condensator 16 begint zich dan in tegengestelde zin op te laden, waarbij de rechtse plaat positief wordt. Zodra de condensator 16 in deze zin is opgeladen, neemt de stroom door de wikkeling 10 af, ; 10 waardoor deze uit de verzadiging geraakt, en de impedantie ervan toeneemt. De stroom door de wikkeling 10 keert om, zodra de rechtse plaat van de condensator 16 positief ten opzichte van de linkse is geworden. Deze stroom vloeit daarbij door de diode 56, waardoor de gelijkrichter 26 kerend wordt gemaakt.

. 15 Deze toestand duurt .voort, totdat de trekkerketen 66 de gelijkrichter Zk weer geleidend maakt. De voedingsgelijkspanning wordt nu gevoegd bij de spanning over de condensator 16, met het gevolg, dat de fluxcapaciteit van de wikkeling 10 en van het bijbehorende magnetische materiaal wordt overschreden, welk materiaal weer 20 verzadigd wordt, waarna de stroom weer gaat vloeien, zoals in het begin is beschreven. De gehele kringloop herhaalt zich dan weer. Het : gevolg hiervan is een zichzelf omschakelende inductiemotor-omvormer, die door een gelijkstroombron wordt gevoed. De uitdrukking wisselspanning omvat daarbij zowel een gewone netspanning als een spanning, < 25 waarvan de stroomzin periodiek wordt omgekeerd.

De snelheid van de motor kan worden veranderd door de trekkerketen 66 en de overeenkomstige keten van de fasen B en C. In elke trekkerketen bevinden zich twee transistoren. en een spanningsdeler. i Door verandering van de weerstand van deze spanningsdeler wordt de 50 basisspanning van de transistorketens veranderd, hetgeen tot een verandering van de trillingsfrequentie van deze keten leidt. Daardoor verandert ook de impulsherhalingsfrequentie, die aan de elektroden 70 en 71 van de transistoren Zk resp. 26 wordt gelegd. Een enkele !besturing voor alle spanningsdelers is aanwezig, zodat alle trekkers ;35 gelijktijdig van frequentie veranderen. Deze frequentieverandering van de wisselstroom over de stator leidt tot een verandering van de ; motorsnelheid. Een trekkersignaal met veranderbare frequentie laat derhalve toe de motorsnelheid naar wens te veranderen.

De werking van de afgeheelde motor verloopt als volgt.

8020327 - 11 -

Wanneer in de faee A een rechthoekspanning door tussenkomst van de gelijkrichters 24 en 26 aan de wikkeling 10 wordt aangelegd, begint de condensator 16 op te laden, en vloeit er stroom door de wikkeling 10, alsmede door de wikkeling 18. Naarmate de rotorsnelheid en de 5 tegen-emk toenemen, wordt de feitelijke zelfinductie van de wikkeling 10 zodanig, dat deze, samen met de condensator 16, in de werkzame toestand komt· Met andere woorden, de feitelijke fluxcapaciteit van de wikkeling 10 en het bijbehorende magnetische materiaal wordt voldoende groot om de werking van de motor op de in het voorgaande 10 beschreven wijze te doen plaatsvinden, d.w.z. dat de condensator 16 periodiek wordt geladen, ontladen en in de tegengestelde zin weer wordt geladen, waardoor het bij de wikkeling 10 behorende magnetische materiaal van een niet-verzadigde naar een verzadigde toestand overgaat, terwijl de gemiddelde fluxdichtheid tamelijk groot blijft. Het-15 zelfde geschiedt in elk van de andere fasen B en C.

Fig. 5 toont de onderlinge ligging van twaalf groepen van spoelen, die de drie fasen van een motor vormen, waarbij elke fase vier gescheiden spoelen omvat, zodat een vierpoolsmotor wordt verkregen. De spoelengroepen en de polen van de hoofdwikkelingen zijn 20 in de uurwerkzin aangeduid met de verwijzingsgetallen 1, 8A en 3 (overeenkomend met de fasen A, B en C van de eerste magnetische pool), 4, 2 en 6 (d.w.z. de fasen A, B en C van de tweede'magnetische pool), 7, 5 en 9 (de fasen A, B en C van de derde magnetische pool), en 7A, 8 en 9A (de fasen A, B en C van de vierde magnetische pool)· Buiten 25 de hoofdwikkelingen bevinden zich de besturingswikkelingen, die mag- o * netische polen bepalen, die althans ongeveer 90 voor de polen van !de hoofdwikkelingen zijn gelegen. De volgorde van deze polen is zo-I danig, dat de draaivelden, die door de hoofdwikkelingen en de besturingswikkelingen worden gevormd, in dezelfde zin ronddraaien· Het 30 met 90 voorlopen komt overeen met een feitelijke hoekafstand van 45 , en het magnetische voorloopeffekt wordt verduidelijkt door de wikkelingen tegen de wijzerzin in af te lezen, zoals door een pijl 50 is ! aangeduid. De spoelengroepen en polen van de besturingswikkelingen zijn, rechts onder gezien, aangeduid met 8A', 3’ en 4’ (d.w.z. de fa-35 sen A, B en C van een eerste magnetische poel),-2’, 6* en 7' (die van een tweede magnetische pool), 5'j 9' en 7A' (die van een derde magnetische pool), en 8', 9A* en 1* (die van een-vierde magnetische pool).

< · '

De verwijzingsgetallen van de hoofd- en besturingswikke- 8020327 l’ ι 1 * - 12 - lingen verwijzen naar de leidingen van de spoelgroepen, die een deel van elke wikkeling vormen, waarbij er voor elke wikkeling van elke fase vier groepen zijn.

Alleen de onderlinge verbindingen van de vier spoelgroe-5 pen, die de fase A van de hoofdwikkeling en de fase A’ van de bestu-ringswikkeling vormen, zijn weergegeven. Duidelijkheidshalve is dit bij de fasen B en C resp. B’ en C' niet geschied, doch het zal duidelijk zijn, dat aldaar overeenkomstige verbindingen zullen worden toegepast.

10 De spoelgroepen van de fase A, die de hoofdwikkeling tussen de leidingen 1 en 7A vormen, beginnen met de groep 100, die door een leiding 101 met de groep 102 is verbonden, die door middel van een leiding 103 met de groep 10½ in verbinding staat, die door middel van een leiding 105 met de groep 106 is verbonden, die anderzijds aan de 15 vrije leiding 7A ligt. Elk van de spoelgroepen in dit voorbeeld omvat drie spoelen, en het zal duidelijk zijn, dat naburige groepen 100, 102, 10½ resp. 106 steeds tegengesteld zijn gewikkeld, zodat afwis-, selend tegengestelde polen worden gevormd. Elk van de drie spoelen van elke groep is in dezelfde zin gewikkeld. Pijlen 107, 108, 109 en 20 110 geven de wikkelzin in elke groep aan. De leiding 101 verbindt de groepen 100 en 102 aan de achterzijden 111 resp. 112, terwijl de leiding 103 de groepen 102 en 10½ aan de voorzijden 113 resp. 11½ met elkaar verbindt. De leiding 105 verbindt de groepen 10½ en 106 weer aan de achtereinden 115 en 116, terwijl de leidingen 1 en 7A de groe-25 pen 100 en 106 aan de vooreinden 117 resp. 118 verlaten.

De besturingswikkeling van de groepen van de fase A' is op overeenkomstige wijze tussen de leidingen 8A' en 2’ geschakeld. Be- ί r' ginnend met de spoelgroep 119, verbindt de leiding 120 de groepen 119 en 121 $ een leiding 122 verbindt de groep 121 met de groep 123, en 30 een leiding 12½ verbindt de groep 123 met de groep 125· Tegengestelde polen liggen bij elkaar, zoals door pijlen 126, 127, 128 en 129 is aangeduid, waarbij een overeenkomstige verbinding van voor- resp.

! achterzijden van de spoelgroepen plaatsvindt als in het voorgaande met betrekking tot de hoofdwikkelingen van de fase A is beschreven.

35 De leiding 120 verbindt het achtereinde 130 van de groep 119 met het achtereinde 131 van de groep 121, terwijl de leiding 122 het vooreinde 132 van de groep 121 met het achtereinde 133 van de groep 123 verbindt. De leiding 12½ verbindt weer het achtereinde 13½ van de groep 123 met het vooreinde 135 van de groep 125, terwijl de lei- 0020327 t, I 1 1 - 15 - dingen SA' en 2* de groepen 119 resp. 125 aan de achtereinden 136 resp. 137-verlaten.

De fase B is op overeenkomstige wijze tussen de leidingen 2 en 8a met de desbetreffende spoelgroepen verbonden, waarbij de 5 spoelen onderling op de in het voorgaande beschreven wijze met elkaar zijn verbonden. De fase B' van de besturingswikkeling ligt tussen de leidingen 9A' en 3'» die naar de bijbehorende spoelgroepen lopen, waarvan de spoelen-weer op de in het voorgaande beschreven wijze met elkaar zijn verbonden. De fase C ligt tussen de leidingen 3 en 9A.

10 De fase C' van de besturingswikkelingen ligt tussen de leidingen V en 7’» terwijl de verdere opbouw van deze fase en van de fasen B’ en C' voor de deskundige duidelijk zal zijn. Ir'

In fig. 3 en H zijn de magnetische polen met onderbroken lfl-nen 32a,·b, c en d voor de hoofdwikkelingen, en 3^a, b, c en d voor 15 de besturingswikkelingen aangeduid. Tig. 7 toont daarbij in een rechte uitslag de onderlinge ligging van de verschillende magnetische polen en van de spoelen, die deze polen vormen. Een pijl 52 geeft daarbij de zin aan, waarin de polen moeten worden bekeken. Het middelpunt van elke pool van de hoofdwikkeling ligt in de fase B, dat van de bestu-20 ringswikkelingen in de wikkeling B’. Tussen de fasen C en A resp. C' en A’ bevinden zich de uiteinden van de polen.

De rotor van de motor is met 200 aangeduid, en het zal duidelijk zijn, dat de hoofdwikkelingen van de stator dichter bij de rotor 200 liggen, hetgeen tot gevolg heeft, dat de lekreactantie van 25 de hoofdwikkeling en daardoor de verliezen kleiner worden. Wanneer de besturingswikkelingen dichter bij de rotor zijn gelegen, zal er een grotere lekreactantie zijn, waardoor het nuttig effekt kleiner kan | zijn, doch het aanloop-en kipkoppel zijn dan groter.

I ! De spoelen van de besturingswikkelingen zijn tegengesteld 30 aan de overeenkomstige hoofdwikkelingen gewikkeld, zodat bij nullast of bij geringe belasting de door de verschillende wikkelingen voortgebrachte fluxen onderling tegengesteld zijn, zodat de totale over-] blijvende flux zo klein mogelijk wordt. Wanneer de belasting toeneemt, zal de stroom door de besturingswikkeling verder dan die van 35 de hoofdwikkeling gaan afwijken, hetgeen wegens de tegengestelde wikkelzin tot gevolg heeft, dat de fluxen van de desbetreffende hoofd-· en besturingswikkelingen gaan toenemen, naarmate de vectoren ervan een optelstand naderen.

' In de motor van fig. 3 is de uitrichting van de hoofdwik- 8020327 '> 1 ' * - 14 - kelingsfasen ten opzichte van die van de overeenkomstige besturings-wikkelingsfasen als volgt:

hoofdwikkeling AB.C ABC ABC ABC

besturingswikkeling Β*ΟιΑ’ B*C'A’ B'C’A» B'C»A' 5 Be vectorvoorstelling. van de spanning en de stroom door de wikkelingen op een straal is in fig. 5 weergegeven. In de hoofdwikke-ling zijn de spanning en de stroom van de fase A weergegeven, terwijl in de besturingswikkeling de spanning en de stroom van de fase B’ is getoond, daar deze wikkelingen ruimteiyk tegenover elkaar zijn gele-10 gen. Een vector J>6 geeft de spanning over de hoofdwikkeling van de fase A aan, en een vector 38 de stroom in deze fase bij nullast. Naarmate de belasting toeneemt, beweegt de stroomvector 38 naar de stand 40, die de overbelastingstoestand weergeeft. De normale belastings-toestand ligt tussen de beide vectoren 38 en 40, doch is niet aange-15 duid. In de besturingswikkeling van de fase B geeft een vector 42 de spanning over deze wikkeling aan, die 120° van de spanning van de fase A verschilt. Bij nullast is de stroom nagenoeg in fase met de vector 38, zoals door een vector 44 is aangeduid.

Onder ideale omstandigheden zou in fase betekenen, dat er 20 in het geheel geen faseverschil aanwezig is, en een motor zou dan doeltreffend nabij de nullasttoestand kunnen werken. In de hier gebruikte zin moet aan deze uitdrukking een bredere betekenis worden toegekend, die afhangt van de beschouwde motor zelf. Bij voorkeurs-uitvoeringsvormen volgens de uitvinding zal de hoek 0 . .60 bedragen. 25 Bij voorkeur is deze hoek kleiner dan 45° voor een motor, die in een gebied tussen nullast en de nominale vollast werkt. Een dergelijke motor zou dan een goede werking bij nullast en vollast vertonen. Wanneer de voornoemde hoek echter groter is dan 60°, gaat de nullast-werking achteruit, doch verbetert het effekt bij overbelastingstoe-30 standen. In fig. 3 bedraagt deze hoek 67,8° bij nullast. Zoals uit de volgende tabellen zal blijken, die op de in fig. 3 bedoelde motor betrekking hebben, wordt het optimale nuttig effekt verkregen bij 25 % overbelasting. Wanneer dit optimale effekt bijvoorbeeld bij 50 % overbelasting gewenst zou zijn, zou de fasehoek bij nullast nog gro-35 ter dan 67,8° moeten worden gekozen.

Bij toeneming van de belasting neemt de hoek tussen 1^ en toe, waarbij de laatste naar de. stand 46 overgaat, zodat de des- ° o betreffende stromen uit fase geraken. De hoek benadert dan 180 zonder deze waarde te bereiken, zodat de vectorsom van de stromen I. en 8020327 U 1 ‘‘ - 15 - Χβ| afneemt. Op deze wijze neemt de arbeidsfactor van de motor toe, naarmate de motor tot de nominale waarde wordt belast. Overeenkomstige vectorvoorstellingen kunnen voor de andere fasen B en C' resp. C en A' worden opgesteld. , - 5 De optimale fluxdichtheid wordt verkregen door de wikke lingen van de fasen A en Β·, B en C', en C en A’ op de in fig. 3 en k getoonde wijze naast elkaar te plaatsen, en de stromen in deze wikkelingen op de aan de hand van fig. 5 beschreven wijze te gebruiken, teneinde een somflux door de naburige wikkelingen A en B', B 10 en C* resp. C en A' te vormen.

De fluxdichtheid wordt optimaal voor de bijzondere belas-tingstoestand, die door de vectorstanden van 1^ en Ig, wordt weergegeven. Daardoor wordt voorts de netstroom voor de beschouwde belasting zo klein mogelijk gemaakt. De fluxdichtheidsregeling leidt 15 aldus tot een zo klein mogelijk gemaakte netstroom, die voor een bepaalde belasting vereist is.

In vergelijking daarmede is de fluxdichtheid in een motor van de gangbare soort betrekkelijk onafhankelijk van de belasting, zodat ook de netstroom betrékkelijk onafhankelijk van de belasting 20 is, terwijl er in het bijzonder minder verschil tussen nullast en vollast bestaat. Volgens de uitvinding daarentegen zijn de fluxdicht-heden meer van de belasting afhankelijk, zodat bij geringere belastingen ook een geringere netstroom zal optreden, hetgeen tot een groter nuttig effekt binnen het gehele werkingsgebied van de motor zal 25 leiden, en niet alleen in de omgeving van de nominale belasting.

De motor volgens de uitvinding heeft derhalve een groter nuttig effekt en een grotere arbeidsfactor binnen een veel groter gebied dan tot nu toe mogelijk was.

Er is verder gevonden, dat de motor boven de nominale be-3Q lasting met een groter nuttig effekt kan werken dan tot nu toe mogelijk was. Bij een dergelijke overbelasting zal de vectorverandering van de stroom Ig, zodanig zijn, dat deze van de stand k6 naar de ; stand ^8 overgaat. In dit punt is de hoek tussen en Ig, iets min- .

der dan 180 . Er worden dan, een grotere arbeidsfactor en doeltreffen-35 de werkomstandigheden verkregen.

Er werden proefnemingen uitgevoerd met een in de handel verkrijgbare driefasenmotor (Wanlass A18D2 model f-kk27) van 7^5 W en 23Ο V, die met 1755 omw./min bij nominale belasting liep, en een kipkoppel van 1? Nm had, waarbij de volgende gegevens werden verkre- 8020327 - 16 - gen. Een condensator van 10 pF werd in serie met elke wikkeling geschakeld. Bij geringe belasting was het uitgangsvermogen 42,5 V, waarbij de hoofdwikkelingen ongeveer 510 W opnamen, en de besturingswik-kelingen ongeveer 590 W in het stelsel terugvoerden. Dit leidde tot 5 een totaal nuttig effekt van 35*4 %· Bij een afgegeven vermogen van 254 V namen de hoofdwikkelingen 504 W op, terwijl de besturingswikkelingen 174.W teruggaven, hetgeen tot een nuttig effekt van 76,8 % leidde. Bij de nominale belasting verbruikten de hoofdwikkelingen 479 W, terwijl de besturingswikkelingen eveneens vermogen gingen op-10 nemen, en wel 368 W, zodat het totale nuttig effekt ongeveer 87*5 % bedroeg. Wanneer de motor boven de nominale belasting tot 1,42 kW werd belast, namen de besturingswikkelingen nog meer vermogen op, waarbij het nuttig effekt 84,6 % werd. De motor van 745 W kon in een gebied van ongeveer 370..1500 W met een nuttig effekt van meer dan 15 82 % werken, hetgeen een aanmerkelijke verbetering in vergelijking met de bekende motoren betekent. Bij toeneming van de belasting veranderde de vectorstand van de stroom door de besturingswikkelingen, zoals in het voorgaande reeds is beschreven. De arbeidsfactor bedroeg in dit gebied ongeveer 0,9..0,97.

20 In sommige gevallen is het gunstig gebleken het aanloop- en het kipkoppel van de motor te vergroten door de symmetrie van de t magneetvelden te verbeteren. De feitelijke ligging van de hoofd- en besturingswikkelingen ten opzichte van elkaar op de in fig. 3 en 4 afgeheelde wijze levert geen nauwkeurige dwarse stand in een vier-25 polige driefasenmotor. Daartoe is vereist, dat het middelpunt van de besturingswikkelingen tussen de polen van de hoofdwikkelingen is gelegen, hetgeen een onderlinge verplaatsing over ongeveer 30° elektrisch, d.w.z. ongeveer 15°j vereist. Elke gleuf in een stator van de gangbare soort komt overeen met een verandering van 20° elektrisch 30 (10°), zodat de vereiste verplaatsing over 30° elektrisch niet mogelijk was. Toch werd een verbetering van de ligging van het poolmid-delpunt verkregen, daar de afwijking ten opzichte van de gunstigste stand slechts 10 elektrisch bedroeg. De symmetrie van het magnetische veld kon dienovereenkomstig worden verbeterd. Deze instelling 35 leidt tot de volgende ligging van de polen:

hoofdwikkeling: ABC ABC A.BC ABC

besturingswikkeling: C’- A'B'C.' - A*B'C! . A,B»C! A'B'

Uit deze voorstelling met een-overdreven-afstand tussen de wikkelingen C en A resp. C* en A* volgt duidelijk, dat het middel- 8020327 'I · '* - 17 - punt van de polen B resp. B* nu tussen de uiteinden van de andere polen valt. .-

Deze verandering leidde tot een verbetering van het aanloop- en het kipkoppel zonder een schadelijke uitwerking op het ove-5 rige belastingsgebied. In een onderzochte motor werden de volgende uitkomsten gemeten:

netspanning 230 V

condensator in hoofdwikkeling 10 μΓ kipkoppel 16,5 N.m bij 1203 omw./min 10 aanloopkoppel 13N.m

totale stroom bij vaste rotor 19>3 A

nominale belasting ^N.m bij 1755 omw./min

= 7^8 W

ingangsvermogen 857 V

15 nuttig effekt 87*3 % arbeidsfactor 0,9^

Bij een overbelasting van 25 % gold bij dezelfde motor: netspanning 230 V

condensator in hoofdwikkeling 10 pF

20 kipkoppel 16,5 N.m bij 1203 omw./min aanloopkoppel 13Λ N.m

totale stroom bij vaste rotor 19»3 A

overbelasting van 25 % 5 N.m bij 17^0 omw./min

« 927 W

25 ingangsvermogen 1056 W

nuttig effekt 87,8 % arbeidsfactor Ot95 1 : De omschakeling van de besturingswikkelingen van stroom- levering op aandrijving geschiedde bij ongeveer 2,7 N.m. Dit beteken-30 de een toeneming in het aanloopkoppel van ongeveer 23 en in het kipkoppel van ongeveer 19 #,in vergelijking met de niet-symmetrische opstelling, die eerder is beschreven.

Bij andere uitvoeringen van de motor met een ander aantal magnetische polen, bijvoorbeeld twee of zes, zullen de hoekstanden 35 en vectorvoorstellingen anders zijn. Het aantal gleuven, waarover de wikkelingen van de motor moeten worden verplaatst om een optimale vectorligging te verkrijgen, zal ook anders zijn. Ook kan het aantal fasen van de machine tot andere uitkomsten leiden.

Er is verder niet ingegaan op de wijze, waarop de drie 8020327 - 18 - spoelen van een dergelijke meerfasenwikkeling op de statorkern dienen te worden aangebracht, aangezien dit voor de deskundige duidelijk zal zijn. Ook de uitvoering van de rotor is niet nader beschreven, aangezien elke geschikte rotor, zoals een kooirotor of een gewikkel- * 5 de rotor, kan worden gebruikt.

Voorts kunnen dergelijke motoren ook voor verscheidene netspanningen met een dienovereenkomstig aantal wikkelingen worden gewikkeld.

De uitvinding kan ook worden toegepast bij het herwikkelen 10 van bestaande motoren. Daarbij kan de beschikbare stator worden gebruikt, die een hoeveelheid magnetisch materiaal bevat, die voor de oorspronkelijk beoogde werking nodig was. Wanneer een dergelijke motor volgens de onderhavige beginselen moet worden herbouwd voor hetzelfde nominale vermogen, zal het niet nodig zijn al het beschikbare 15 magnetische materiaal te gebruiken. In dat geval zal de motor zodanig worden gewikkeld, dat de spanning over de condensator, gevoegd bij de ingangsspanning, niet tot het overschrijden van de fluxcapa-citeit van de kern zal leiden, terwijl de kern dan niet periodiek tussen de verzadigde en niet-verzadigde toestand zal moeten werken.

20 Wanneer het magnetische materiaal in een dergelijk geval tot maximale capaciteit volgens de uitvinding zou worden benut, en de fluxca-paciteit van de kern periodiek zou worden overschreden, zou het vermogen van de motor groter zijn dan het oorspronkelijke vermogen, hetgeen voor bepaalde toepassingen niet gewenst is, terwijl bij deze 25 toepassing slechts een motor met een betere arbeidsfactor en een beter nuttig effekt dan de oorspronkelijke motor gewenst is. Een voor-i deel van de uitvinding is, dat een bestaande motor volgens de uitvinding kan worden omgebouwd om periodiek tussen verzadiging en niet-1 verzadiging te werken, en wel zodanig, dat de motor dan een groter 20 vermogen kan leveren, en dit met een betere arbeidsfactor en een groter nuttig effekt dan tot nu toe mogelijk was.

Het zal voorts duidelijk zijn, dat de voorgaande beschrijving van de werking van de motor niet als een beperking van de uitvinding is bedoeld, en dat wellicht een betere verklaring.van deze 35 werking in de toekomst kan worden gegeven. De uitdrukking ”in fase” is wat betreft de vectorstanden en de stromen in de hoofdwikkeling en de naburige besturingswikkeling in het voorgaande beschreven. De uitdrukking nuit fase” betekent een verandering van de normale fase-toestand tussen de vectoren van de stromen. Wat betreft laatstgenoem- 1020327 Λ · 1 .-19- de uitdrukking kan er derhalve geen bepaalde hoekwaarde worden aangeduid.

In het beschreven uitvoeringsvoorbeeld zijn de besturings-wikkeling en de door de hoofdwikkeling en een condensator gevormde 5 serieketen onderling parallel geschakeld in de sterschakeling. De uitvinding is echter ook geschikt voor een driehoekschakeling van de serieketen en parallel daaraan geschakelde besturingswikkelingen, alsmede voor andere samenstellingen van ster- en driehoekschakelingen.

Bij een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de 10 besturingswikkelingen afwezig. Bij een dergelijke motor kan het nuttig effekt betrekkelijk geringer zijn, doch de motor en de schakel-middelen werken nochtans doeltreffend om een snelheidsverandering van dichtbij stilstand tot oversnelheid toe te laten. Een dergelijke motor vertoont dezelfde zelfomschakeling als de motor met een bestu-15 ringswikkeling.

Er is slechts een bepaalde vorm van de schakelmiddelen weergegeven, doch het zal duidelijk zijn, dat ook andere schakelmiddelen met de wikkelingen van de machine kunnen samenwerken, teneinde de gelijkstroomtoevoer in een geschikte wisselstroom met veranderbare 20 frequentie om te zetten.

De uitvinding is voorts niet beperkt tot bepaalde uitvoeringsvormen van de motor, zoals deze in het voorgaande is toegelicht. De beschrijving dient slechts ter verduidelijking en als een voorbeeld.

8020327

Claims (17)

1. Elektrische meerfasenraachine, omvattende een stator met een kern uit magnetisch materiaal, een rotor, een hoofdstatorwik-keling met een wikkeling voor elke fase op deze kern, welke wikkelingen magnetisch materiaal omsluiten, . een aantal ingangs- 5 klemmen, die zijn ingericht om met een gelijkspanningsbron te worden verbonden, êen aantal condensatoren, middelen om deze condensatoren elk in,serie met een van de hoofdwikkelingen van elke fase te schakelen , welke serieschakelingen met de ingangsklemmen zijn verbonden, een besturingswikkeling voor elke fase op de kern, welke bestu-10 ringswikkelingen magnetisch materiaal omsluiten, en samen met de bijbehorende hoofdwikkelingen en in serie daarmede geschakelde condensatoren met een aantaldpgangsklemmen zijn verbonden, schakelaars voor elke wikkeling van de hoofdstatorwikkeling, en een trekker- bron voor de schakelaars, welke schakelaars samen met de trekkerbron 15 en de condensator en de wikkeling van de hoofdwikkeling het vloeien 1 van stroom in afwisselend tegengestelde zin door de wikkelingen kun nen bewerkstelligen.

2. Motor volgens conclusie 1, ge ke nm e r kt door een trekkerbron voor elke fase, en door middelen voor het in een bepaalde 20 volgorde in werking doen komen van deze trekkerbronnen, teneinde de vereiste fasebetrekking tussen de fasen te bewerkstelligen.

3- Motor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat elke trekkerbron met veranderbare frequentie kan werken, teneinde de frequentie van de trekkersignalen naar de schakelaars te veranderen, en 25 daardoor de werkfrequentie van de machine. b. Motor volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat elke trekkerbron een relaxatie-oscillator omvat, die opeenvolgende impulsen kan voortbrengen.

5· Motor volgens conclusie 3 of ®®t het kenmerk, 30 dat de schakelaars, de condensatoren en de wikkelingen van de hoofdstatorwikkeling een spanningsbron voor de motor vormen, welke wissel-· spanning in hoofdzaak een'rechthoekspanning is.

6. Motor volgens conclusie 5i met het kenmerk, dat de schakelaars van elke hoofdwikkeling twee in serie geschakelde bestuur- 35 bare gelijkrichters omvatten, waarbij over elke gelijkrichter een in tegengestelde zin gerichte diode is geschakeld, terwijl een bestuurbare gelijkrichter in serie met de hoofdwikkeling en de condensator, 8020327 - 21 - !en de·andere.parallel aan de hoofdwikkeling is geschakeld#

7. Motor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gelijkspanning een gelijkgerichte meerfasenwisselstroom is# I Ö, Motor volgens een van de conclusies 1..7, met het ken- 5 merk, dat de besturingswikkelingen en de hoofdwikkelingen in tegengestelde zin zijn gewikkeld. 9. volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat bij geringe belasting de totale fluxdichtheid van de hoofd- en besturingswikkelingen, die in de straalrichting dicht bij elkaar zijn gelegen, 10 'gering is, en met toenemende belasting toeneemt^naarmate de fluxen |van de wikkelingen bij elkaar worden opgeteld#

10. Motor volgens een van de conclusies 1##9» me t het kenmerk, dat de hoofd- en besturingswikkelingen elk verschillende ^magnetische polen bepalen, waarbij de middelpunten van de polen van 15 ;de hoofdwikkelingen magnetisch de magnetisch polen van de besturings-:wikkelingen overdekken, en de middelpunten van de polen van de bestuir ringswikkelingen magnetisch de magnetische polen van de hoofdwikkeliu-*; gen overdekken# |i . 11. Motor volgens een van de conclusies 1..9» met hetken- 20 merk, dat de hoofd- en besturingswikkelingen elk verschillende magnetische polen bepalen, waarbij de middelpunten van de polen van de besturingswikkelingen althans ongeveer tussen de polen van de hoofd-Iwikkelingen zijn gelegen.

12. Motor volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, 25 jdat de besturingswikkelingen buiten de hoofdwikkelingen zijn gelegen, jzodanig, dat de ruimte tussen de hoofdwikkelingen en de rotor de lek-jreactantie van de hoofdwikkelingen aanmerkelijk verkleint. i j 15· i Motor volgens een van de conclusies 1..12, met het •kenmerk, dat de hoofdwikkelingen buiten de besturingswikkelingen 2Q jzijn gelegen, teneinde het aanloop- en het kipkoppel te vergroten.

14. Motor volgens een van de conclusies 1..15 met drie fasen, met het kenmerk, dat de ligging van de fasen A, B en C van de hoofdwikkelingen ten opzichte van de fasen A', B' en C' van de besturingswikkelingen is AB', BC* reep. CA’. \. 25 15· Motor volgens-een van de conclusies 1..1^- met drie fasen, met het kenmerk, dat de stroomvectoren van de hoofdwikkelingen ten opzichte van die van de naburige besturingswikkelingen bij nul-last althans nagenoeg in fase zijn, en bij toenemende belasting steeds meer uit fase geraken. i 8020327 «. 1 - 22 -

16. Motor volgens een van de conclusies 1..15» met het 'kenmerk, dat de hoofdwikkelingen en condensatoren in sterschakeling, 'en de besturingswikkelingen eveneens in sterschakeling zijn gescha-:keld. 5| 17· Motor volgens een van de conclusies 1..15* met het i jkenmerk, dat de hoofdwikkelingen en de condensatoren in driehoek-;schakeling, en de besturingswikkelingen eveneens in driehoekschake-ling zijn geschakeld.

18. Motor volgens een van de conclusies 1..15, met het 10 kenmerk, dat de hoofdwikkelingen en de condensatoren in driehoek-schakeling, en de·besturingswikkelingen in sterschakeling zijn geschakeld.

19· Motor volgens een van de conclusies 1..15» met het kenmerk, dat de hoofdwikkelingen en de condensatoren in sterscha-15 keling, en de besturingswikkelingen in driehoekschakeling zijn geschakeld.

20. Motor volgens een van de conclusies 1..19» met het kenmerk, dat de gelijkspanning is verkregen van een gelijkgerichte meerfasenwisselstroora.

21. Motor volgens een van de conclusies 1..19» me t het kenmerk, dat elk van de condensatoren kan worden opgeladen tot een spanning, die, wanneer deze bij de wisselspanning wordt gevoegd, voldoende is om een flux in het magnetische materiaal van de stator- ' kern voort te brengen, die groter is dan de fluxcapaciteit van het 25 magnetische materiaal, zodat dit materiaal periodiek wordt verzadigd’ in afwisselend tegengestelde zin bij verandering van de zin van de fasen van de meerfasenwisselspanning.

22. Elektrische meerfasenmachine, omvattende een stator met een kern uit magnetisch materiaal, een rotor, een hoofdstator-50 wikkeling met een wikkeling voor elke fase op dez e kern, welke wikkelingen magnetisch materiaal omsluiten, een aantal ingangsklemmen, die Izijn ingericht om met een gelijkspanningsbron te worden verbonden, een aantal condensatoren, middelen om deze condensatoren elk in serie met een van de hoofdwikkelingen van elke fase te schakelen, 35 welke serieschakelingen met de ingangsklemmen zijn verbonden, een besturingswikkeling voor elke fase op de kern, welke besturingswikkelingen magnetisch materiaal omsluiten, en samen met de desbetreffende hoofdwikkelingen en de in serie geschakelde condensatoren met de ingangsklemmen zijn verbonden, schakelaars voor elke wikkeling van 8020327 κ ' ,-23- iie hoofdstatorwikkeling, en een trekkerbron voor de schakelaars, welke schakelaars samen met de trekkerbron en de condensator en ell© wikkeling van de hoofdwikkeling het vloeien van stroom in afwisselend tegengestelde zin door de wikkelingen kunnen bewerkstelligen. 5 | 23. Machine volgens conclusie 22, gekenmerkt, door een logische keten, die het inschakelen van een trekkerbron van elke faeo in oen zodanige volgorde bepaalt, dat’-do gewenste faoobotrekking tussen de fasen wordt verkregen, waarbij elke trekkerketen bij verschillende frequenties kan werken, om de frequentie van de naar de 10 schakelaars gezonden trekkersignalen, en daardoor de werkzame frequentie en de snelheid van de machine, te veranderen. 2km Machine volgens conclusie 22 of 23, met het kenmerk^ dat de besturings- en hoofdwikkelingen in tegengestelde zin zijn gewikkeld.

25. Motor volgens een van de conclusies 1..21, geken-r merkt door een logische keten, die het inschakelen van elke trekkerbron bepaalt om de gewenste fasebetrekking tussen de fasen te verkrijgen.

26. Motor volgens conclusie 25, met het kenmerk, 20 dat de schakelaars van elke wikkeling twee in serie geschakelde bestuurbare gelijkrichters omvatten, waarbij over elke gelijkrichter een in tegengestelde zin gerichte diode is geschakeld, terwijl een bestuurbare gelijkrichter in serie met de hoofdwikkeling en de condensator, en de andere parallel aan de hoofdwikkeling is geschakeld· 8020327