SE466080B - Synkronmaskin - Google Patents

Description

466 oss 2 10 15 20 25 30 35 Enligt uppfinningen uppnås detta medelst en synkron- maskin utformad enligt bifogade patentkrav, dvs. genom att man frångår den tidigare eftersträvade sinusformade fördel- ningen av luftgapsflödestätheten och i stället använder en fördelningsfunktion för luftgapsflödestätheten i enlighet med patentkraven.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i anslutning till bifogad ritning, i vilken fig. l är ett diagram, som illustrerar den enligt upp- finningen använda funktionen för variationen av luftgapsflö- dets medelvärde utmed den inbördes rörelseriktningen för maskinens båda inbördes rörliga delar; fig. 2 är ett diagram illustrerande amplituden för grund- vågen och vissa av övervågorna hos funktionen enligt fig. l; fig. 3 schematiskt illustrerar en möjlig utformning av permanentmagneterna vid en med permanentmagnetiska magnetpoler försedd maskin enligt uppfinningen; fig. 4. 5, 6 och 7 schematiskt illustrerar några möjliga utformningar av magnetiseringssystemet och arbetslindningen vid en maskin enligt uppfinningen, i synnerhet en maskin vid vilken magnetiseringssystemet utgöres av permanentmagnetiska magnetpoler; fig. 8 är ett diagram visande den uppmätta inducerade fasspänningen respektive huvudspänningen hos arbetslindingen vid en maskin enligt uppfinningen utformad på det i fig. 7 illustrerade sättet; Fig. 9 är ett diagram, som visar spänningsvektorns bana för samma maskin, såsom uppmätt med ett vektor-visualizer- instrument; och fig. l0 schematiskt illustrerar en ytterligare möjlig utformning av magnetiseringssystemet vid en maskin enligt upp- finningen, i synnerhet en maskin med utpräglade, elektromagne- tiska lindade magnetpoler.

Vid en synkronmaskin med en arbetslindning, som på kon- ventionellt sätt är förlagd i spår i vanligtvis maskinens statorkärna, induceras vid ett givet varvtal i varje härvsida, dvs. i varje aktiv del av lindningen, en spänning, vars tids- förlopp har samma utseende som den rumsliga fördelningen av 10 15 20 25 30 35 466 080 3 tätheten för det med ifrågavarande lindningsdel sammanlänkade luftgapsflödet. Vanligtvis finnes det ett högsta tillåtet eller möjligt värde för flödestätheten i luftgapet, som icke kan överskridas av praktiska konstruktiva skäl, såsom i syn- nerhet mätthingen i den spårförsedda statorkärnans tänder.

Vid en på känt sätt konventionellt utformad maskin, vid vilken _man eftersträvar en sinusformad fördelning av luftgapsflödes- tätheten, uppstår därvid en motsvarande begränsning av den inducerade spänningens amplitud.

Föreliggande uppfinning baserar sig på insikten att vid en trefasig, symmetrisk, Y-kopplad arbetslindning kan fasspän- ningarna innehålla en 3:e överton och därmed besläktade över- toner (9:e, l5:e, 2l:a osv.), utan att detta påverkar lind- ningens klämspänning (huvudspänning). Denna omständighet gör det möjligt att utforma maskinens arbetslindning och magneti- seringssystem på sådant sätt att den rumsliga fördelningen i den inbördes rörelseriktningen för maskinens båda inbördes rörliga delar, dvs. normalt i luftgapets periferiella riktning vid en roterande maskin, av tätheten hos det med arbetslind- ningen sammanlänkade luftgapsflödet ej är sinusformad utan kan tillåtas att förutom en sinusformad grundvåg även innehålla en 3:e och därmed besläktade övervågor. Detta gör det möjligt att använda en fördelningsfunktion för luftgapsflödets täthet, som innehåller en sinusformad grundvåg, vars amplitud är större än den maximala amplituden för fördelningsfunktionen, dvs. för luftgapsflödestätheten, och som därmed ger en inducerad grund- tonsspänning med motsvarande större amplitud, utan att den av konstruktiva skäl acceptabla luftgapsflödestätheten därmed överskrides.

En sådan fördelaktigare och från en exakt sinusform av- vikande fördelning, såsom sett i den inbördes rörelseriktningen för maskinens båda inbördes rörliga delar, dvs. vid en kon- ventionell maskin i luftgapets periferiella riktning, av medel- tätheten, såsom sett i den mot nämnda rörelseriktning vinkel- räta riktningen, dvs. vid en konventionell roterande maskin i luftgapets axiella riktning, av det med maskinens arbets- lindning sammanlänkade luftgapsflödet, skall enligt före- liggande uppfinning uppvisa en variation i enlighet med en 10 15 20 25 30 35 466 080 periodisk jämn funktion f(Ü|ß) vars positiva och negativa halvperioder är spegelbilder av varandra och vars period överensstämmer med utsträckningen i nämnda inbördes rörelseriktning för två poldelningar hos magne- tiseringssystemet, och vars form är sådan att hälften av en positiv halvperiod av funktionen kan definieras enligt fökfimde f(u,ß) = l för Oíuíß och = cos(u-ß)-sin ß f(alß) l_sinß för B där a är utsträckningen utmed luftgapet i nämnda inbördes rö- relseriktning och varierar från 0 till ¶/2, dvs. från Oo till 900 elektriskt över hälften av en halvperiod av funktionen, och B är en konstant.

Fig. 1 illustrerar utseendet hos en positiv halvperiod av denna funktion, vilken sålunda har en konstant amplitud omkring halvvågens mittpunkt, dvs. inom intervallet -ßíuíß, och på ömse sidor om detta konstanta intervall avslutas sinu- soidalt. Denna funktion har en sinusformad grundvåg, vars amplitud är högre än funktionens amplitud, men innehåller i gengäld även 3:e och därmed besläktade övervågor, vilka såsom ovan nämnts vid en maskin med symmetrisk trefasig Y-kopplad arbetslindning ej ger något bidrag till lindningens klämspän- ning och därför kan lämnas utan avseende, samt dessutom även övervågor av andra ordningstal, speciellt 5:e och 7:e.

Diagrammet i fig. 2 visar amplituden bl för grundvâgen samt amplituderna för den 5:e övervågen, b5, och den 7:e över- vågen, b7, som funktion av värdet för konstanten 6 uttryckt i elektriska grader.

Såsom framgår av detta diagram, finnes det ett enda ¶/6 <3o° elektriskt), för vilket den ovan definierade fumdjbmen f(u,ß) saknar alla från noll skilt värde på ß nämligen ß = andra övervågor än övervågor av 3:e och besläktade ordnings- tal (9:e, 15:e, 2l:a osv.). Denna speciella funktion kommer i fortsättningen att kallas = fÜlr ¶/6) vilket är en för föreliggande ändamål påhittad benämning. Så- sinhex(u) vitt bekant har den aktuella funktionen ej blivit tidigare 10 15 20 25 30 35 466 080 5 beskriven eller använd i något sammanhang. Denna funktion har en grundvåg med en amplitud som är 2/V§*= 1,55 gånger större än en ren sinusvåg med samma amplitud som funktionen. En för- delning av luftgapsflödets täthet efter sinhex-funktionen ger följaktligen en 15,5 % större inducerad spänning i en likadan arbetslindning och i övrigt lika förhållanden än en flödestät- hetsfördelning efter en ren sinusfunktion. En halvperiod av en sínhex-fördelad fiöaestäthet har ett 20,8 % än en halvperiod av en sinus-fördelad flödestäthet med samma högre medelvärde amplitud, dvs. bara marginellt (4,6 %) lägre än vad som mot- svarar en sinusvåg med samma amplitud som grundvågen hos sinhex-funktionen.

Såsom framgår av fig. 2, förblir halten av 5:e och 7:e övervågor liten även för B-värden avvikande från ¶/6, Så länge ß understiger 400 elektriskt, dvs. ca O,22¶, är de 5:e och 7:e övervågornas amplitud mindre än 2 % av grundtonens amplitud.

Det är därför i de flesta fall möjligt att använda en funktion enligt det föregående, vars ß-värde avviker från ¶/6, utan att några allvarliga olägenheter uppstår. Såsom framgår av fig. 2, avtager dock grundtonens amplitud bl med minskande ß-värde.

För ß-värden understigande ¶/6 är sålunda grundvågens amplitud bl mindre än för det optimala värdet ß = ¶/6 samtidigt som övervågor med 5:e och 7:e ordningstalen uppstår. Följaktligen torde därför i de flesta fall ß-värden understigande ¶/6 ej ge några fördelar, såvida det ej är väsentligt att hålla den vid användningen av funktionen enligt uppfinningen uppstående ök- ningen av det totala luftgapsflödet inom vissa gränser. Däre- mot kan det vara fördelaktigt att använda en funktion enligt uppfinningen med ett 6-värde överstigande ¶/6, eftersom detta ger en ännu större grundvågsamplitud bl, utan att samtidigt amplituderna för de 5:e och 7:e övervågorna blir särskilt stora. En funktion med ett ß-värde upp till 400 eller i varje fall upp till 350 är därför i många fall användbar utan någon allvarlig nackdel som följd av de i funktionen därvid ingående 5:e och 7:e övervågorna.

Arbetslindningen, dvs. i allmänhet statorlindningen, hos en elektrisk maskin har i allmänhet en sådan utformning att de som följd av övervågor i luftgapsflödets fördelningsfunktion inducerade övertonsspänningarna är betydligt mindre i för- lO 15 20 25 30 35 mellan maskinens båda inbördes rörliga delar, dvs. 466 080 6 hållande till grundtonsspänningen än vad som motsvarar övervå- gornas amplitud i förhållande till grundvågens, dvs. lindnings- faktorn:för övervågorna är betydligt mindre än för grundvågen.

Faktorer som bidrager till denna relativa dämpning av övertons- spänningarná är bl.a. de följande, vilka kommer att beskrivas närmare längre fram: _ - den i spår, vanligtvis i statorn, förlagda arbetslind- ningen har ett antal härvsidor, dvs. är förlagd i ett antal spår, per pol och fas som är större än l; - härvsidorna, dvs. spåren, sträcker sig snett relativt den inbördes rörelseriktningen mellan maskinens båda delar, dvs. vanligtvis snett relativt luftgapets periferiella riktning; - vid en maskin med ett heteropolärt magnetiseringssystem, dvs. en heteropolär rotor, är - polbredden mindre än poldelningen; - magnetpolerna förskjutna i den inbördes rörelseriktningen vanligtvis i luftgapets periferiella riktning, relativt de lägen som motsva- rar en jämn fördelning av polerna i nämnda riktning; - magnetpolernas sidokanter förlöper snett relativt den in- bördes rörelseriktningen mellan maskinens båda inbördes rörliga delar; - magnetpolerna är avfasade, - magnetpolerna har en kurvlinjig form, - luftgapets tjocklek, dvs. avståndet mellan de inbördes rörliga maskindelarnas ferromagnetiska kärnor, varierar utmed luftgapet såsom sett i den inbördes rörelseriktningen mellan maskindelarna, - vid magnetiseringssystem med permanentmagnetiska poler har permanentmagneterna en varierande tjocklek såsom sett i den inbördes rörelseriktningen mellan maskindelarna.

För permanentmagnetiserade synkrona servomotorer av sinustyp, dvs. som är avsedda att matas med sinusformad ström, spelar dock de 5:e och 7:e övertonerna i den inducerade spän- ningen en avgörande roll för de s.k. belastningsberoende moment- pulsationerna. Vanligtvis finnes det sex överlagrade moment- pulsationsperioder per elektrisk period. Dessa ger icke önsk- värda störningar i servosystemet. Det kan dock bevisas mate- matiskt, att momentpulsationer med sexfaldig periodicitet kan l0 15 20 25 30 35 466 080 7 upphävas trots närvaron av såväl 5:e som 7:e övertoner i den in- ducerade spänningen. För detta är det tillräckligt att nämnda övertoners amplituder är sinsemellan lika men motriktade varandra. Detta ger en användbar riktlinje för sammanvägning av olika åtgärder för minskning av de 5:e och 7:e överto- nerna i en maskins inducerade spänning. Samtidigt öppnas häri- genom en möjlighet att mättekniskt enkelt kontrollera balansen mellan den 5:e övertonen och den 7:e övertonen. Det ovan nämnda kravet innebär nämligen att statorspänningsvektorns bana, skall såsom mätt medelst ett Vector-Visualizer-instrument, ej uppvisa någon "sexkantighet".

Det finnes, generellt sett, flera olika sätt att åstad- komma en fördelning av det med arbetslindningen sammanlänkade luftgapsflödets täthet i enlighet med den från en rent sinus- formad fördelning avvikande funktionen enligt uppfinningen.

Det åtminstone teoretiskt närmast till hands liggande sättet kan vara att utforma maskinen på sådant sätt att luft- gapets tjocklek, dvs. avståndet mellan de båda inbördes rör- liga maskindelarnas ferromagnetiska kärnor, varierar i den in- bördes rörelseriktningen mellan de båda maskindelarna i enlig- het med den önskadefunktionen varvid arbetslindningens aktiva delar, dvs. dess härvsidor, sträcker sig vinkelrätt mot nämnda inbördes rörelseriktning. En sådan utformning kan användas både vid maskiner med permanentmagnetiska poler och maskiner med utpräglade elektromagnetiska lindade poler, i vilket se- nare fall magnetpolernas polplattor utformas med polytor, som har ett i enlighet med den önskade funktionen varierande av- stånd från den mot luftgapet vända ytan hos den andra maskin- delens ferromagnetiska kärna. Metoden kan naturligtvis även användas vid en maskin, vars magnetiseringssystem utgöres av en fördelad magnetiseringslindning förlagd i spår i den aktu- ella maskindelens ferromagnetiska kärna.

Vid en maskin med ett magnetiseringssystem i form av permanentmagnetiska poler kan man även tänka sig att åstad- komma den önskade fördelningsprofilen för luftgapsflödestät- heten, genom att permanentmagneterna utformas med en i enlig- het med den önskade funktionen varierande tjocklek. Detta illustreras såsom exempel och schematiskt i fig. 3, som i per- spektiv visar en del av en rotor med en cylindrisk ferro- 10 15 20 25 30 35 466 080 s magnetisk kärna l, på vars omkrets permanentmagneter 2 med i luftgapets periferiella riktning varierande tjocklek är place- rade. Det antages härvid att arbetslindningens, lindningens, aktiva delar, dvs. härvsidor, dvs. stator- liksom permanent- magneternas'2 sidokanter sträcker sig axiellt, dvs. vinkel- rätt mot luftgapets periferiella riktning och därmed vinkel- rätt mot den inbördes rörelseriktningen mellan maskinens båda delar. Det skall i detta sammanhang observeras att permanent- magneterna 2 ur magnetflödets synpunkt är jämställbara med luftgapet, varför luftgapets tjocklek, trots permanentmagne- ternas 2 varierande tjocklek, i realiteten är konstant i såväl axiell som periferiell riktning. Permanenetmagneter med sådan varierande tjocklek är dock i praktiken svåra och relativt dyrbara att framställa.

Eftersom det ytterst sett är den i arbetslindningens aktiva delar, dvs. dess härvsidor, inducerade spänningen som är den intressanta parametern, inses det att det är medelvär- det, såsom bestämt över luftgapets aktiva längd i riktning vin- kelrätt mot de båda maskindelarnas inbördes rörelseriktning, av det med arbetslindningen sammanlänkande luftgapsflödet, som skall uppvisa en variation i enlighet med den i det föregående angivna funktionen utmed luftgapet i den inbördes rörelserikt- ningen mellan de båda maskindelarna. Detta medför att man med användning av ett luftgap med konstant tjocklek, dvs. konstant avstånd mellan de båda maskindelarnas ferromagnetiska kärnor, och exempelvis permanentmagnetiska poler med konstant tjocklek hos permanentmagneterna kan åstadkomma den önskade fördel- ningen av det med arbetslindningen sammanlänkade luftgapsflö- dets täthet genom lämplig utformning av arbetslindningen i kombination med lämplig utformning av magnetpolernas utsträck- ning i periferiell och axiell led.

Fig. 4 illustrerar schematiskt och såsom exempel för- hållandet vid en tänkt roterande maskin med konstant luftgap, vid vilken magnetiseringssystemet utgöres av jämtjocka rek- tangulära permanentpoler 3, som har en periferiell utsträckning motsvarande en halv poldelning, medan arbetslindningen, dvs. statorlindningen, är förlagd i sneddade spår med en sneddning av 300 elektriskt och med ett spår, dvs. en härvsida, per fas och pol, såsom markerat medelst en streckad linje 4. Medel- 10 l5 20 25 30 35 9 466 080 värdet för det med arbetslindningen sammanlänkade luftgaps- flödets täthet kommer därvid att variera i luftgapets perife- riella riktning i enlighet med den visade trapetsvågen 5.

Om vid en maskin med ett likadant utformat permanent- magnetiskt magnetiseringssystem arbetslindningen (dvs. stator- lindningen) är förlagd i två sneddade spår 4 per pol och fas, såsom schematiskt illustrerat i fig. 5, så kommer medelvärdet av det med denna arbetslindning sammanlänkade luftgapsflödets täthet att varieras utmed luftgapets periferiella riktning i enlighet med den i fig. 5 med streckade linjer visade trapets- vågen 6, som utgör sammanlagringen av de båda, för var sin av de båda samverkande härvsidorna 4 gällande trapetsvågorna 5.

Om vid en maskin med en arbetslindning utformad på det vid fig. 5 antagna sättet, dvs. förlagd i två med 300 elektrüfit sneddade spår per pol och fas, de jämtjocka, rektangulära permanentmagnetpolerna 3 i stället utformas med en periferiell utsträckning som är mindre än halva poldelningen, så uppstår polluckor 7 mellan magnetpolerna 3 på det i fig. 6c schema- tiskt illustrerade sättet. Medelvärdet för det med arbetslind- ningen sammanlänkade luftgapsflödets täthet kommer därvid att variera utmed luftgapets periferiella riktning i enlighet med den i fig. 6 med punktstreckade linjer visade trapetsformade vågen 8 med avfasade hörn. Avfasningens bredd motsvarar därvid polluckornas 7 bredd. Detta förstås, om man betraktar perma- nentmagnetpolarrangemanget enligt fig. 6c som en superposition av två permanentmagnetpolarrangemang enligt fig. 5 med hälften så starka magnetpoler förskjutna relativt varandra i periferi- ell riktning med en sträcka motsvarande polluckans 7 storlek, såsom illustrerat i fig. 6a och 6b. Fördelningskurvan 8 i fig. 6 utgör sålunda halva summan av två fördelningskurvor 6 enligt fig. 5 förskjutna relativt varandra i överenstämmelse med polluckans 7 storlek. I fig. 6 är dessa båda fördel- ningskurvor 6a och 6b visade med heldragna linjer.

En ytterligare förfining med avseende på fördelnings- kurvans form kan uppnås genom att vid ett permanentmagnetpol- arrangemang enligt fig. 6 magnetpolerna förskjutes periferi- ellt växelvis åt ena och andra hållet från de mot en jämn för- delning av magnetpolerna svarande lägena, så att polluckorna 7 10 15 20 25 30 35 466 080 10 blir växelvis smala och breda på det i fig. 7c schematiskt illustrerade sättet. Ett sådant permanentmagnetpolarrangemang motsvarar en superponering av två permanentmagnetpolarrange- mang enligt fig. 6 med hälften så starka magnetpoler och för- skjutna i förhållande till varandra med mindre än en polluckas bredd. Fig. 7a och 7b visar dessa båda tänkta magnetpolarrange- mang, vilka vid superponering ger magnetpolarrangemanget enligt fig. 7c. Med fördel kan en polförskjutning motsvarande en halv spårdelning hos arbetslindningen användas.

Fig. 8a visar den uppmätta inducerade fasspänningen i arbetslindningen hos en maskin försedd med ett permanentmagneb- polarrangemang enligt fig. 7c, medan fig. 8b visar den upp- mätta klämspänningen, dvs. en huvudspänning, hos arbetslind- ningen. Fasspänningen enligt fig. 8a uppvisar ett tidsförlopp, som är tillnärmelsevis sinhex-format, medan huvudspänningen enligt fig. 8b har praktiskt taget sinusform.

Fig. 9 visar spänningsvektorns bana vid samma maskin, såsom uppmätt med ett Vector-Visualizer-instrument. Som synes uppvisar denna bana en viss men liten sexkantighet, som är ett tecken på en kvarstående obalans mellan 5:e övertonen och 7:e övertonen i huvudspänningen. Denna obalans kan dock elimine- ras genom justering av magnetpolernas 3 bredd, dvs. utsträck- ning i luftgapets periferiella riktning, vid det i fig. 7c visade magnetpolarrangemanget. Det kan visas matematiskt, att obalansen mellan den 5:e övertonen och den 7:e övertonen i den inducerade spänningen och därmed sexkantigheten hos spännings- vektorns bana upphäves, om polbredden är 147,60 elektriskt.

Med sådan bredd hos magnetpolerna i magnetpolarrangemanget enligt fig. 7c får den inducerade fasspänningen nästan exakt sinhex-form, under de i samband med beskrivningen av fig. 7 nämnda förutsättningarna beträffande magnetpolernas förskjut- ning och arbetslindningens utformning.

Av det föregående inses det att samma resultat beträf- fande fördelningen utmed luftgapets periferiella riktning av medeltätheten för det med arbetslindningen sammanlänkade luft- gapsflödet, såsom beskrivits i samband med fig. 4-7, kan upp- nås även med en arbetslindning förlagd i raka spår, dvs. en arbetslindning vars aktiva delar eller härvsidor sträcker sig lO 15 20 25 30 35 11 466 080 vinkelrätt mot luftgapets periferiella riktning, om i stället de permanentmagnetiska polerna utformas med snett förlöpande sidokanter, vilka har en sneddning motsvarande den tidigare antagna sneddningen hos arbetslindningens spår. Med dagens teknik är det dock svårt och dyrbart att tillverka sådana sneddade permanentmagnetpoler.

Vid maskiner med elektromagnetiska lindade poler med pol- plattor, vilka motsvarar permanentmagneterna vid ett permanent- magnetiskt magnetiseringssystem, föreligger däremot ej några sådana svårigheter beträffande polplattornas utformning. Vid en sådan maskin kan sålunda arbetslindningen förläggas i raka spår, dvs. med lindningens aktiva delar eller härvsidor sträc- kande sig vinkelrätt mot luftgapets periferiella riktning, medan polplattorna på de elektromagnetiska lindade magnetpo- lerna utformas sneddade och med mellanliggande polluckor, så att den önskade funktionen för medeltätheten hos det med ar- betslindningen sammanlänkade luftgapsflödet erhålles. I stäl- let för att därvid förskjuta polerna växelvis åt ena och andra hållet så att växelvis stora och små polluckor erhålles såsom beskrivits i samband med fig. 7, kan därvid samma resul- tat erhållas genom avfasning av polplattornas hörn, på det sätt som schematiskt illustreras i fig. l0c. Det i fig. lOc illustrerade magnetpolarrangemanget kan betraktas som en superponering av de båda i fig. l0a och l0b visade magnetpol- arrangemangen, där varje magnetpol är hälften så stark som varje magnetpol i fig. l0c.

Vid elektromagnetiskt lindade poler kan man även tänka sig använda polplattor med en kurvlinjig kontur, som ännu exaktare kan ge den önskade fördelningsfunktionen för luft- gapsflödets täthet.

Det inses dock att det naturligtvis i princip ej är något som hindrar att man även vid en maskin med elektromagne- tiska lindade poler använder sig av en arbetslindning förlagd i sneda spår och en utformning och placering av magnetpolernas polplattor i enlighet med vad som visats och beskrivits i sam- band med fig. 4-7.

Vid en synkronmaskin, vars magnetiseringssystem utgöres av en fördelad magnetiseringslindning på en cylindrisk ferro- magnetisk kärna, dvs. vanligtvis en maskin med cylindrisk 466 080 10 15 20 25 30 35 12 rotor och därmed konstant luftgap, kan en fördelning av luft- gapsflödets medeltäthet i enlighet med den enligt uppfinningen önskade funktionen åstadkommas, om magnetiseringslindningen har ett strömbelägg, som i luftgapets periferiella riktning varierar i enlighet med en funktion, som är proportionell mot derivatan av den i det föregående angivna önskade funktionen för luftgapsflödestäthetens variation. Det är endast vid en spårfritt förlagd lindning som ett sådant strömbelägg av mag- netiseringslindningen kan uppnås exakt, men för en spårförlagd lindning kan en mycket god approximation uppnås genom varia- tion av spårdjup och/eller spårfördelning utmed luftgapets omkrets.

Uppfinningen har i det föregående beskrivits och disku- terats i samband med heteropolära maskiner,vid vilka luftgaps- fältet och luftgapsflödet varierar omkring medelvärdet noll.

Uppfinningen kan emellertid även tillämpas vid homopolära maskiner, exempelvis maskiner med förmagnetiserade reluktans- system. Detta inses om man betänker att den spänning som indu- ceras i en lindning endast är beroende av förändringen hos det flöde som är sammanlänkat med lindningen och är oberoende av själva flödets storlek. Det med arbetslindningen sammanlänkade luftgapsflödets medeltäthet skall sålunda vid en sådan maskin variera omkring ett från noll skilt värde i enlighet med den önskade funktionen enligt uppfinningen. Vid en homopolarmaskin med ett förmagnetiserat reluktanssystem ersättes därvid per- manentmagnetpolerna avéhss ena polaritet med reluktanspoler av samma polaritet, medan permanentmagnetpolerna med den motsatta polariteten ersättes av luckor, dvs. stora luftgap, och pol- luckorna mellan varandra närbelägna permanentmagnetpoler er- sättes av partier med luftgap, som är större än vid reluktans- polerna och som är sådana att flödestätheten i dessa partier som följd av förmagnetiseringen är lika med medelvärdet av den av förmagnetiseringen förorsakade flödestätheten vid reluktans- polerna och den av förmagnetiseringen förorsakade flödestät- heten i nämnda luckor med stort luftgap, dvs.

B + B _ _°_____2_ 1 2 10 13 " 466 080 där Bl är den av förmagnetiseringen förorsakade flödestätheten i de mot polluckorna mellan två närbelägna permanentmagnetpoler svarande partierna, BO är den av förmaqnetiseringen förorsakade flödestätheten i luckorna med stort luftgap, vilka motsvarar permanentmagnet- polerna med den motsatta polariteten, och B2 är den av förmagnetiseringen förorsakade flödestätheten hos reluktanspolerna, vilka motsvarar permanentmagnetpolerna med den första polariteten.

Claims (11)

466 080 14 Eâïflflëšäâïl

1. l. Synkronmaskin innefattande två inbördes rörliga delar med var sin ferromagnetisk kärna och åtskilda av ett luftgap, varvid den ena delen är försedd med en symmetrisk, trefasig, Y-kopplad arbetslindning avsedd att ha en sinusformad kläm- spänning eller sinusformad matningsström, och den andra delen är försedd med ett magnetiseringssystem, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda arbetslindning och nämnda magnetiseringssystem är så utformade att det med arbetslindningen sammanlänkade magnetiska flödet i luftgapet har en täthet, vars medelvärde, såsom bestämt över luftgapets aktiva längd i riktning vinkel- rätt mot de båda delarnas inbördes rörelseriktning, uppvisar en variation utmed luftgapet i nämnda inbördes rörelseriktning i enlighet med en jämn periodisk funktion f(a,B) vars positiva och negativa halvperioder är spegelbilder av varandra och vars period överensstämmer med utsträckningen i nämnda inbördes rörelseriktning av två poldelningar hos magne- tiseringssystemet, och vars form är sådan att inom hälften av en positiv halvperiod av funktionen är f(u,6) = l för Oíuíß och fuxlß) = för B l-sinß där a anger utsträckningen utmed luftgapet i nämnda inbördes rörelseriktning och varierar från O till ¶/2 (OO till 900 elektriskt)över hälften av en halvperiod av funktionen, och 6 är en konstant ej överstigande ca 0,22¶ (ca 400 elektriskt) och företrädesvis ej överstigande ca 0,l95¶ (ca 350 elektriskt).

2. Synkronmaskin enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att B är ca ¶/6 (300 elektriskt). I

3. Synkronmaskin enligt krav l eller 2, med utpräglade per- manentmagnetiska eller elektromagnetiska lindade magnetpoler j! och en arbetslindning, vars aktiva delar sträcker sig väsent- ligen vinkelrätt relativt nämnda inbördes rörelseriktning, k ä n n e t e c k n a d av att avståndet mellan de båda in- bördes rörliga delarnas ferromagnetiska kärnor varierar i 466 ÛBÜ 15 nämnda inbördes rörelseriktning väsentligen i överensstämmelse med nämnda funktion.

4. Synkronmaskin enligt krav l eller 2, med permanentmagne- tiska magnetpoler och en arbetslindning, vars aktiva delar sträcker sig väsentligen vinkelrätt mot nämnda inbördes rörelsr riktning, k ä n n e t e c k n a d av att permanentmagne- 'ternas (3) tjocklek varierar i nämnda inbördes rörelseriktning väsentligen i överensstämmelse med nämnda funktion.

5. Synkronmaskin enligt krav 1 eller 2, med permanentmagne- tiska magnetpoler, k ä n n e t e c k n a d av att arbets- lindningens aktiva delar (4) sträcker sig snett relativt nämnda inbördes rörelseriktning och att permanentmagneterna (3) har sidokanter, vilka är vinkelräta mot nämnda inbördes rörelse- riktning, varjämte varje permanentmagnetpol (3) har en ut- sträckning i nämnda inbördes rörelseriktning, som är mindre än poldelningen, så att det föreligger en lucka (7) mellan varandra närbelägna permanentmagnetpoler (3).

6. Synkronmaskin enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att varje permanentmagnetpol (3) har en utsträckning i nämnda inbördes rörelseriktning av ca 147,60 elektriskt, vid en poldelning motsvarande 1800 elektriskt.

7. Synkronmaskin enligt krav 5 eller 6, k ä n n e - t e c k n a d av att permanentmagnetpolerna (3) är förskjutna i nämnda inbördes rörelseriktning växelvis åt det ena och det andra hållet relativt de mot en jämn fördelning av polerna i nämnda riktning svarande lägena, så att luckorna (7) mellan varandra närbelägna permanentmagnetpoler (3) har växelvis olika storlek i nämnda inbördes rörelseriktning.

8. Synkronmaskin enligt krav l eller 2, med utpräglade elektromagnetiska lindade magnetpoler försedda med polplattor vända mot nämnda luftgap, k ä n n e t e c k n a d av att arbetslindningens aktiva delar sträcker sig vinkelrätt mot nämnda inbördes rörelseriktning och att magnetpolernas pol- plattor (3) har sidokanter, som sträcker sig snett relativt nämnda inbördes rörelseriktning, så att polplattorna (3) har en väsentligen rombisk form. 466 080 16

9. Synkronmaskin enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att polplattornas (3) utsträckning i nämnda inbördes rörelse- riktning är mindre än poldelningen.

10. l0. Synkronmaskin enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att de trubbvinkliga hörnen hos de i huvudsak rombiska polplattorna (3) är avfasade.

11. ll. Synkronmaskin enligt krav l eller 2, vid vilken magne- tiseringssystemet utgöres av en fördelad magnetiseringslind- ning anordnad pâ nämnda andra ferromagnetiska kärna, varjämte luftgapsavståndet mellan de båda delarnas ferromagnetiska kärnor är konstant, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda magnetiseringslindning har ett strömbelägg, som i nämnda inbördes rörelseriktning varierar väsentligen proportionellt mot derivatan av nämnda funktion. 4D Is