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Für zwei Felder verschiedener Polzahl ausgebildeter Induktor mit ausgeprägten Polen.
Bei Maschinen zur Umformung oder Erzeugung von Wechselströmen verschiedener Frequenz ist für die Hervorbringung der beiden Felder verschiedener Polzahl mittels eines gemeinsamen Induktors bereits vorgeschlagen worden, die Erregerwicklung aus zwei räumlich gegeneinander verschobenen bei einem Polzahlverhältnis n : 1 je n-phasig ausgebildeten Sternwicklungen aufzubauen und die freien
Enden der beiden Wicklungen paarweise miteinander zu verbinden, wobei dann der Erregerstrom für das Feld hoher Polzahl an den Sternpunkten, für das Feld geringer Polzahl an den paarweise verbundenen
Endpunkten oder einem Teil dieser Paare angeschlossen ist.
Dabei ist in erster Linie an eine Ausführung des Induktors mit verteilter Wicklung gedacht, während man bei Ausführungen des Induktors mit ausgeprägten Polen die Zahl dieser Pole gleich der Polzahl des Feldes geringer Polzahl zu machen pflegt und lediglich durch die Formgebung der Polschuhe ein resultierendes Feld hervorbringt, das sich als Überlagerung der beiden Felder verschiedener Polzahl darstellt. Die Ausführung mit ausgeprägten Polen hat nun den Vorteil der grösseren Billigkeit und ermöglicht im übrigen ohne weiteres die Unterbringung der erforderlichen Amperewindungen, während in dieser Beziehung bei einem Induktor mit verteilter Erregerwicklung sieh erhebliche Schwierigkeiten ergeben.
Anderseits kann aber bei der erwähnten Ausführung mit ausgeprägten Polen, da die beiden Felder mittels einer gemeinsamen Wicklung und eines gemeinsamen Stromes erzeugt werden, naturgemäss weder eine unabhängige Regelung der Stärke beider Felder noch eine willkürlich Verschiebung ihrer gegenseitigen Lage stattfinden. Beides ist aber für den Betrieb derartiger Maschinen in den meisten Fällen erforderlich.
Um diesen Übelstand des Induktors mit ausgeprägten Polen ganz oder teilweise zu beseitigen, kann man die Zahl der ausgeprägten Pole grösser machen, als die Polzahl des Feldes geringer Polzahl. also jedem Pol des Feldes geringer Polzahl mehr als einen ausgeprägten Pol zuordnen. Das soll insbesondere auch dann geschehen, wenn das resultierende Feld selbst die gleiche Polzahl besitzt, wie das Feld geringer Polzahl, sich also von diesem nur in dem Verlauf der Feldkurve unterscheidet. Die ausgeprägten Pole des Induktors sollen dabei erfindungsgemäss so angeordnet sein, dass sie eine der Polzahl des Feldes geringer Polzahl entsprechende Zahl von Gruppen nebeneinanderliegender Pole derart bilden, dass in jeder der Gruppen nur eine Polarität auftritt und die Abstände der Pole einer Gruppe grösser sind als die benachbarter Pole verschiedener Gruppen.
Das letztere ist insofern praktisch von grösster Wichtigkeit. als nur dadurch eine reine Sinuskurve erhalten werden kann.
In der Zeichnung ist die Erfindung durch verschiedene Ausführungsbeispiele veranschaulicht.
Da derartige Maschinen praktisch besonders für ein Polzahlverhältnis 6 : 2 in Betracht kommen, ist dabei dieses Polzahlverhältnis zugrunde gelegt.
In Fig. 1 ist unter a zunächst die Übereinanderlagerung der beiden Felder veranschaulicht, unter der Annahme einer solchen gegenseitigen Anordnung der beiden Felder, dass jeweils mit einem Maximum des Feldes geringer Polzahl ein ungleichnamiges Maximum des Feldes hoher Polzahl zusammenfällt.
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Die gestrichelte Kurve gibt dann das resultierende Feld wieder. Dieses Feld lässt sieh mittels eines Indukto rpoles hervorbringen, der zu diesem Zwecke die unter b dargestellte Polschuhform erhält. Die Zahl der ausgeprägten Pole entspricht in diesem Falle der Polzahl des Feldes geringer Polzahl. Statt dessen kann man aber auch, u. zw. vorteilhafter, ein entsprechendes resultierendes Feld erzielen, indem man gemäss Fig. 1 c den einen Pol in zwei Pole gleicher Polarität auflöst. Während sich der Induktor bei der Ausführung der Pole nach Fig. 1 b äusserlich zweipolig darstellt, ergibt sich dann bei der Ausführung nach Fig. 1 c ein vierpoliger Induktor, wie dies die Fig. 2 b zeigt.
Ein Unterschied gegenüber dem gewöhnlichen vierpoligen Induktor besteht nur insofern, als die beiden gleichnamigen Pole nicht durch ungleichnamige getrennt und in Anpassung an die resultierende Feldkurve weiter auseinandergerückt sind, als dies bei einem normalen vierpoligen Induktor der Fall sein würde, während natürlich dementsprechend die ungleichnamigen Pole näher beieinanderliegen müssen, als beim vierpoligen Induktor. Diese Vergrösserung der Entfernung der gleichnamigen Pole ist aus den Figuren ohne weiteres zu ersehen.
Bei einer derartigen Induktorausführung ist es auch möglich, die Achse des resultierenden Feldes gegebenenfalls zu drehen und damit zugleich, wie noch näher erläutert wird, die beiden Felder verschiedener Polzahl gegeneinander zu verschieben. Es ist dazu nur erforderlich, die Verteilung des Erregerstromes auf die Wicklungen der vier Pole verschieden einzustellen. Zu diesem Zwecke können die vier Erregerpole beispielsweise entsprechend Fig. 2 in eine Brückenschaltung gelegt werden, wobei wenigstens die beiden in der Brücke einander gegenüberliegenden gleichen Ohmschen Widerstand erhalten. So sollen also etwa die Spulen der Pole 1, 3 gleichen Widerstand besitzen, während der Widerstand der Spulen für die Pole 2, 4 gegebenenfalls ein anderer sein kann. Das kann wegen der Ständestromrückwirkung praktisch von Bedeutung sein.
Fig. 2 gibt unter a, bund c drei Möglichkeiten für die Einstellung der Feldachse wieder. Nach Fig. 2 a verläuft der Erregerstrom lediglich über die Spulen der Pole 1 und 3, so dass die Achse des resultierenden Feldes in Richtung dieser Pole liegt, wie dies durch den angezeigten Pfeil zum Ausdruck gebracht wird. Bei Fig. 2 b verläuft der Erregerstrom in zwei parallelen Zweigen, das eine Mal über die Spulen der Pole 1, 2, das andere Mal über die Spulen der Pole 3, 4 Die Pole werden also sämtlich erregt und die Feldachse erfährt infolgedessen eine Drehung. Schliesslich findet in Fig. 2 c nur eine Erregung der Pole 2, 4 statt, so dass die Achse des resultierenden Feldes in die Richtung dieser Pole zu liegen kommt.
In den Fällen der Fig. 2 a, c erhält man dann natürlich nicht eine Kurvenform entsprechend der Fig. 1 a, sondern es schrumpft gewissermassen das Feld hoher Polzahl auf einen Pol zusammen. Die den drei Fällen der Fig. 2 a, b und c entsprechenden Feldkurven sind in den Fig. 3 a, 3 b und 3 c durch die strichpunktierte Linie dargestellt, während die ausgezogenen Linien dort die sechspolige und zweipolige Komponente wiedergeben. Aus diesen Figuren ist dabei auch die Verschiebung der zweipoligen und der sechspoligen Feldkomponente gegeneinander ohne weiteres zu ersehen.
Sie kommt insbesondere dadurch zum Ausdruck, dass in der Fig. 3 b, die dem Falle der Fig. 2 b entspricht, die Lage der beiden Feldkomponenten verschiedener Polzahl zueinander derart ist, dass mit einem Maximum des zweipoligen Feldes ein ungleichnamiges Maximum des sechspoligen Feldes zusammenfällt, während in den Fig. 3 a und 3 c, die den Fällen der Fig. 2 a und 2 c entsprechen, diese gegenseitige Lage sich so geändert hat, dass mit den Maxima des zweipoligen Feldes jeweils gleichnamige Maxima des sechspoligen Feldes zusammenfallen.
Auf diese Weise wird also eine Verschiebung der beiden Felder verschiedener Polzahl gegeneinander erreicht. Um auch eine unabhängige Regelung der Stärke der einzelnen Felder zu erzielen, kann man zwischen den gleichnamigen Polen entsprechend der Fig. 4 einen Hilfspol anordnen und dessen Erregung von der Erregung der Hauptpole unabhängig machen. Indem dieser Pol verschieden erregt wird, wird dann die Stärke des resultierenden Feldes und damit auch die Stärke der einzelnen Felder verändert. Durch Änderung der Erregung einerseits der Hauptpole, anderseits des Hilfspoles hat man es daher in der Hand, die Stärke der einzelnen Felder nach Bedarf verschieden einzustellen, während zugleich nach
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1.
Für zwei Felder verschiedener Polzahl ausgebildeter Induktor mit ausgeprägten Polen, deren Zahl grösser ist, als die Polzahl des Feldes geringer Polzahl, für Maschinen nach dem Patente Nr. 90375, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole eine der Polzahl des Feldes geringer Polzahl entsprechende Zahl Gruppen nebeneinanderliegender Pole bilden, wobei in jeder dieser Gruppen nur eine Polarität auftritt und die Abstände der Pole einer Gruppe grösser sind als die benachbarter Pole verschiedener Gruppen.
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Inductor designed for two fields with different numbers of poles with pronounced poles.
In machines for converting or generating alternating currents of different frequencies, it has already been proposed to produce the two fields with different numbers of poles by means of a common inductor, to build the excitation winding from two spatially shifted star windings with a number of poles ratio n: 1 each n-phase formed and the free
To connect ends of the two windings to each other in pairs, then the excitation current for the field of high number of poles at the star points, for the field of low number of poles at the pairs connected
Endpoints or part of these pairs.
The main idea here is a version of the inductor with a distributed winding, while in the case of versions of the inductor with pronounced poles, the number of these poles is usually made equal to the number of poles in the field with the lower number of poles and a resulting field is created only through the shape of the pole shoes. which appears as a superposition of the two fields with different numbers of poles. The design with pronounced poles now has the advantage of greater cheapness and, moreover, enables the necessary ampere-turns to be accommodated without further ado, while considerable difficulties arise in this regard with an inductor with a distributed field winding.
On the other hand, in the above-mentioned embodiment with pronounced poles, since the two fields are generated by means of a common winding and a common current, naturally neither an independent regulation of the strength of the two fields nor an arbitrary shift in their mutual position can take place. In most cases, however, both are required for the operation of such machines.
In order to completely or partially eliminate this deficiency of the inductor with pronounced poles, the number of pronounced poles can be made larger than the number of poles in the field with a small number of poles. thus assign more than one distinct pole to each pole of the field with a small number of poles. This should also happen, in particular, if the resulting field itself has the same number of poles as the field with a small number of poles, i.e. only differs from it in the course of the field curve. According to the invention, the salient poles of the inductor should be arranged so that they form a number of groups of adjacent poles corresponding to the number of poles in the field in such a way that only one polarity occurs in each of the groups and the distances between the poles of a group are greater than that neighboring poles of different groups.
The latter is practically of the greatest importance. than a pure sine curve can only be obtained thereby.
In the drawing, the invention is illustrated by various exemplary embodiments.
Since machines of this type are particularly suitable for a 6: 2 pole ratio, this pole ratio is used as a basis.
In Fig. 1, under a, the superimposition of the two fields is first illustrated, assuming such a mutual arrangement of the two fields that a maximum of the field with a high number of poles coincides with a maximum of the field with a low number of poles.
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The dashed curve then shows the resulting field. This field can be produced by means of an inductor pole, which for this purpose is given the pole shoe shape shown under b. In this case, the number of pronounced poles corresponds to the number of poles in the field with a small number of poles. Instead, you can also, u. or more advantageous to achieve a corresponding resulting field by resolving one pole into two poles of the same polarity according to FIG. 1c. While the inductor is outwardly two-pole in the embodiment of the poles according to FIG. 1b, the embodiment according to FIG. 1c then results in a four-pole inductor, as shown in FIG. 2b.
A difference compared to the usual four-pole inductor is only insofar as the two poles of the same name are not separated by unlike poles and are further apart in adaptation to the resulting field curve than would be the case with a normal four-pole inductor, while the poles of the same name are of course closer must lie next to each other than with the four-pole inductor. This enlargement of the distance of the poles of the same name can easily be seen from the figures.
With such an inductor design, it is also possible to rotate the axis of the resulting field, if necessary, and thus at the same time, as will be explained in more detail, to shift the two fields with different numbers of poles against each other. It is only necessary to set the distribution of the excitation current to the windings of the four poles differently. For this purpose, the four exciter poles can be placed in a bridge circuit according to FIG. 2, for example, with at least the two oppositely located in the bridge receiving the same ohmic resistance. Thus, for example, the coils of poles 1, 3 should have the same resistance, while the resistance of the coils for poles 2, 4 may be different. This can be of practical importance because of the stator current feedback.
Fig. 2 shows three options for setting the field axis under a, b and c. According to FIG. 2a, the excitation current only runs through the coils of poles 1 and 3, so that the axis of the resulting field lies in the direction of these poles, as is expressed by the arrow shown. In Fig. 2b, the excitation current runs in two parallel branches, one time via the coils of poles 1, 2, the other time via the coils of poles 3, 4 The poles are all excited and the field axis experiences a rotation as a result. Finally, only one excitation of the poles 2, 4 takes place in FIG. 2 c, so that the axis of the resulting field comes to lie in the direction of these poles.
In the cases of FIGS. 2 a, c, of course, a curve shape corresponding to FIG. 1 a is not obtained, but to a certain extent the field of high number of poles shrinks to one pole. The field curves corresponding to the three cases of FIGS. 2 a, b and c are shown in FIGS. 3 a, 3 b and 3 c by the dash-dotted line, while the solid lines there represent the six-pole and two-pole components. From these figures, the displacement of the two-pole and six-pole field components with respect to one another can readily be seen.
It is expressed in particular by the fact that in FIG. 3 b, which corresponds to the case of FIG. 2 b, the position of the two field components with different numbers of poles is such that a maximum of the two-pole field coincides with a maximum of the six-pole field of different names , while in FIGS. 3 a and 3 c, which correspond to the cases of FIGS. 2 a and 2 c, this mutual position has changed so that the maxima of the six-pole field coincide with the maxima of the two-pole field.
In this way, the two fields with different numbers of poles are shifted against each other. In order to also achieve an independent regulation of the strength of the individual fields, an auxiliary pole can be arranged between the poles of the same name as shown in FIG. 4 and its excitation can be made independent of the excitation of the main poles. As this pole is excited differently, the strength of the resulting field and thus also the strength of the individual fields is changed. By changing the excitation of the main poles on the one hand and the auxiliary pole on the other, it is therefore in hand to adjust the strength of the individual fields differently as required, while at the same time adjusting
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PATENT CLAIMS:
1.
Inductor designed for two fields with different numbers of poles with pronounced poles, the number of which is greater than the number of poles of the field with the lower number of poles, for machines according to patent no Form poles, with only one polarity occurring in each of these groups and the distances between the poles of one group being greater than the neighboring poles of different groups.