CH409109A - Electric alternating or three-phase machine with claw pole rotor - Google Patents

Electric alternating or three-phase machine with claw pole rotor

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Publication number
CH409109A
CH409109A CH435763A CH435763A CH409109A CH 409109 A CH409109 A CH 409109A CH 435763 A CH435763 A CH 435763A CH 435763 A CH435763 A CH 435763A CH 409109 A CH409109 A CH 409109A
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CH
Switzerland
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claw pole
pole rotor
exciter part
claw
exciter
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Application number
CH435763A
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German (de)
Inventor
Hans-Dieter Dipl Ing Blanke
Original Assignee
Licentia Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/22Synchronous generators having windings each turn of which co-operates alternately with poles of opposite polarity, e.g. heteropolar generators
    • H02K19/24Synchronous generators having windings each turn of which co-operates alternately with poles of opposite polarity, e.g. heteropolar generators with variable-reluctance soft-iron rotors without winding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Description

  

  Elektrische Wechsel- oder     Drehstrommaschine    mit     Klauenpolläufer       Elektrische Wechsel- oder     Drehstrommaschinen,     welche mit aus zwei miteinander festverbundenen  Teilrädern bestehenden     Klauenpolläufern    ausgebildet  sind, deren achsparallele und     ineinandergreifende     Klaue keine wesentlich wirksame     ferromagnetische     Verbindung miteinander haben und in Umfangsrich  tung mit wechselnder Polarität ausgebildet sind, wo  bei an ihnen Polringe angeordnet sein können, wobei  fernerhin der magnetische     Fluss    vom feststehenden  Erregerteil erzeugt wird und, jeweils über einen Luft  spalt,

   in gleichnamige Pole des     Klauenpolläufers     übertritt, von diesen über den mit dem     Erregerteil     festverbundenen induzierten Teil in die Gegenpole  des     Klauenpolläufers    und von diesen über den an  ihnen angeordneten Polring zurück zum Erregerteil,  sind bekannt.  



  Ein derartig bekannter     Klauenpolläufer    ist in der  Zeichnung in der     Fig.   <B>1</B> dargestellt. Hier sind mit  axialem Abstand zueinander auf der Welle<B>1</B> zwei  Polringe 2,<B>3</B> angeordnet, von welchen die     ineinan-          dergreifenden    Klauen<B>9, 10</B> ausgehen und mit wech  selnder Polarität ausgebildet sind.  



  Einen derartigen Läufer, eingebaut in einer ein  gangs beschriebenen elektrischen Wechsel- oder       Drehstrommaschine,    zeigt nun     Fig.    2.  



  Nach dieser sind am Gehäuse 14 der Erreger  teil 12 mit den Erregerwicklungen<B>11</B> einerseits und  ausserdem der induzierte Teil<B>13</B> angeordnet, beide  also feststehend und in radialer Richtung vonein  ander getrennt. Zwischen dem Erregerteil 12 und dem  induzierten Teil<B>13</B> befindet sich topfartig der     Klauen-          polläufer   <B>6,</B> welcher fliegend und drehbar über die  Welle<B>1</B> gelagert ist.  



  Es hat sich nun herausgestellt,     dass    bei der elek  trischen     Entregung    des Erregerteils<B>11</B> die Gefahr be  steht,     dass    der     Klauenpolläufer    wechselnder Polarität  zu einem     Klauenpolläufer    gleicher Polarität ummag-         netisiert    wird. Damit     wÜrden    die Vorteile eines mit  wechselnder Polarität ausgebildeten     Klauenpolläufers     beseitigt sein.

   Die Ursache dafür wird an Hand der       Fig.   <B>3</B> beschrieben, welche einen Längsschnitt durch  den     Klauenpolläufer   <B>6</B> der     Fig.   <B>1</B> und 2 darstellt.  



  Hier ist etwa auf dem linken Drittel der Welle<B>1,</B>  die nur an ihrem rechten Teil und dabei also fliegend  gelagert ist, der     Klauenpolläufer   <B>6</B> mit seinen beiden  Polringen 2,<B>3</B> angeordnet. Die Polringe 2,<B>3</B> sind mit  den Klauen<B>9, 10</B> ausgebildet, die abwechselnd  polarisiert sind.

   Radial innerhalb des     Klauenpol-          läufers   <B>6</B> befindet sich etwa an der Stelle<B>5</B> der     Er-          regertefl.    Ist nun der Erregerteil<B>5</B> stromdurchflossen,  so wird sich ein magnetisches Feld in bekannter  Weise aufbauen, welches beispielsweise am linken  Ende des     Klauenpolläufers   <B>6</B> seinen Nordpol hat  (etwa am Punkt<B>8),</B> während die entgegengesetzte  Südpolarität am rechten Ende des     Klauenpolläufers   <B>6</B>  sein wird. Der mit dem     Klauenpolläufer   <B>6</B> verbun  dene Wellenstumpf<B>7</B> wirkt hierbei wie ein in das  System einseitig eingeschobener Stabmagnet. Er er  höht die magnetische Streuung.

   Sein magnetischer       Einfluss    ist jedoch bei Fremderregung nur gering.  



  Bei Abschaltung der Erregung verbleibt im       Klauenpolläufer   <B>6</B> ein Restmagnetismus, dessen  Nordpolarität etwa in Höhe des Punktes<B>8</B> anzusetzen  ist, während seine Südpolarität, wie bereits erwähnt,  ausserhalb des     Klauenpolläufers   <B>6</B> nach rechts auf den  Wellenstumpf<B>7</B> verschoben ist, da jetzt die     Stab-          magnetwirkung    der     Wellenstumpfremanenz    sich voll  auswirken kann.

   Das heisst,     dass    in Höhe des Punk  tes 4 wegen der Minderung des verbleibenden Ge  samtmagnetismus     (Remanenz)    so wenig     Durchflutung     vorhanden sein wird,     dass    der zu diesem Punkt 4  gehörende Polring<B>3</B> und die an ihm angeordneten  Klauen<B>10</B> durch den     Gegenpolring    2 und dessen  Klauen<B>9</B> ummagnetisiert werden. Aus dem Wechsel-           polläufer    ist ein     Gleichpolläufer    geworden. Derartige  Maschinen können sich aber nicht selbst erregen.  



  Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu  verhindern und dadurch eine Selbsterregung der  Maschinen sicherzustellen Gegenstand der Erfindung  ist eine elektrische Wechsel- oder     Drehstrom-          maschine,    welche mit aus zwei miteinander fest  verbundenen Teilrädern bestehendem     Klauenpolläu-          fer    ausgebildet ist, dessen achsparallele und     inein-          andergreifende    Klauen keine wesentlich wirksame       ferromagnetische    Verbindung miteinander haben und  in Umfangsrichtung mit wechselnder Polarität aus  gebildet sind, wobei der magnetische     Fluss    vom fest  stehenden Erregerteil erzeugt wird und,

   jeweils über  einen Luftspalt, in gleichnamige Pole des     Klauenpol-          läufers    übertritt, von diesen über den mit dem Er  regerteil festverbundenen induzierten Teil in die  Gegenpole des     Klauenpolläufers    und von diesen über  den an ihnen angeordneten Polring zurück zum Er  regerteil. Erfindungsgemäss sind zur Erhaltung der  wechselnden Polarität des     Klauenpolrades    auch bei  nicht eingeschalteter elektromagnetischer Erregung  im Erregerteil ein oder mehrere     Ferromagnete    ange  ordnet und vom übrigen Eisen des Erregerteils mag  netisch isoliert.  



  Derartige nach der Erfindung angeordnete     Ferro-          magnete    bewirken also,     dass,    ausgehend vom fest  stehenden Erregerteil, beim Abschalten der elektro  magnetischen Erregung doch noch so viel     Remanenz     vorhanden bleibt,     dass    die Eigenschaft des     Klauen-          polläufers,    nämlich mit Klauen wechselnder Polarität       ausaerüstet    zu sein, in wünschenswerter Weise er  halten bleibt.

   Die Gefahr,     dass    derartige Maschinen  durch eine ungünstig verlaufende     Entregung    vom er  strebten     Wechselpoltyp    zu einem     Gleichpoltyp    um  magnetisiert werden, ist dadurch vermieden.  



  Der Einbau von derartigen     Ferromagneten    in den  Erregerteil einer derartigen elektrischen Maschine  bereitet prinzipiell keine Schwierigkeiten. Es besteht  aber die Möglichkeit,     dass    die Polarität der einzelnen  Magnete beim Einbau verwechselt wird, so     dass    als  resultierende     Magnetisierung    nicht eine klar defi-         nierte    Nord- und     Südpolmagnetisierung,    sondern  u.<B>U.</B> eine gegen Null gehende     Magnetisierung    er  reicht wird.

   Diese Gefahr     lässt    sich gemäss einer Wei  terbildung der Erfindung in einfacher Weise dadurch  vermeiden,     dass    der     Ferromagnet    ringförmig und       radialmagnetisiert    ausgebildet ist. Es wird also in  diesem Falle nur ein einziger     Ferromagnet    in den  feststehenden Erregerteil der elektrischen Maschine  eingebaut, der ausserdem klar definiert auf der einen  Seite des Ringes seine Nordpolarität und auf der  anderen dazu radial versetzten Seite seine Südpolari  tät hat. Ein Verwechseln der Polaritäten in der Werk  statt ist dadurch nicht mehr möglich.  



  Selbstverständlich müssen die     Ferromagnete    vom  übrigen Eisen des Erregerteils zur Vermeidung eines  magnetischen     Kurzschlusses    magnetisch isoliert sein.



  Electric alternating or three-phase current machine with claw-pole rotor Electric alternating or three-phase current machines, which are formed with claw-pole rotors consisting of two fixedly connected partial wheels, whose axially parallel and interlocking claws have no significantly effective ferromagnetic connection with each other and are formed in the circumferential direction with alternating polarity, where at pole rings can be arranged on them, with the magnetic flux also being generated by the stationary exciter part and, in each case via an air gap,

   into poles of the same name of the claw-pole rotor, from these via the induced part firmly connected to the exciter part to the opposite poles of the claw-pole rotor and from these via the pole ring arranged on them back to the exciter part are known.



  Such a known claw pole rotor is shown in the drawing in FIG. 1. Here, at an axial distance from one another, on the shaft <B> 1 </B> two pole rings 2, <B> 3 </B> are arranged, from which the interlocking claws <B> 9, 10 </B> extend and are formed with alternating polarity.



  Such a rotor, installed in an electrical alternating or three-phase machine described above, is now shown in FIG. 2.



  After this, the exciter part 12 with the exciter windings 11 on the one hand and also the induced part 13 are arranged on the housing 14, that is to say both stationary and separated from one another in the radial direction. Between the excitation part 12 and the induced part <B> 13 </B> there is a pot-shaped claw pole rotor <B> 6 </B> which is mounted over the shaft <B> 1 </B> in a floating and rotatable manner.



  It has now been found that with the electrical de-excitation of the exciter part <B> 11 </B> there is the risk that the claw pole rotor of alternating polarity is magnetized to a claw pole rotor of the same polarity. This would eliminate the advantages of a claw pole rotor designed with alternating polarity.

   The reason for this is described with reference to FIG. 3, which shows a longitudinal section through the claw pole rotor <B> 6 </B> in FIGS. <B> 1 </B> and 2.



  Here is approximately on the left third of the shaft <B> 1 </B>, which is only supported on its right part and thus cantilevered, the claw pole rotor <B> 6 </B> with its two pole rings 2, <B> 3 arranged. The pole rings 2, <B> 3 </B> are designed with the claws <B> 9, 10 </B>, which are alternately polarized.

   Radially within the claw-pole rotor <B> 6 </B> there is approximately at the point <B> 5 </B> the excitation fl. If the exciter part <B> 5 </B> has current flowing through it, a magnetic field will build up in a known manner, which for example has its north pole at the left end of the claw pole rotor <B> 6 </B> (approximately at point <B> 8), while the opposite south polarity will be <B> 6 </B> at the right end of the claw pole rotor. The stub shaft <B> 7 </B> connected to the claw pole rotor <B> 6 </B> acts like a bar magnet pushed into the system on one side. It increases the magnetic scattering.

   However, its magnetic influence is only slight with external excitation.



  When the excitation is switched off, a residual magnetism remains in the claw-pole rotor <B> 6 </B>, the north polarity of which is to be set at approximately the level of point <B> 8 </B>, while its south polarity, as already mentioned, outside the claw-pole rotor <B> 6 </B> is shifted to the right onto the stub shaft <B> 7 </B>, since now the bar magnetic effect of the stub shaft remanence can have its full effect.

   This means that at point 4, due to the reduction in the remaining total magnetism (remanence), there will be so little flow that the pole ring <B> 3 </B> belonging to this point 4 and the claws <B> arranged on it B> 10 </B> are remagnetized by the opposing pole ring 2 and its claws <B> 9 </B>. The alternating pole rotor has become a same pole rotor. Such machines, however, cannot excite themselves.



  The object of the invention is to prevent these disadvantages and thereby ensure self-excitation of the machines. The object of the invention is an electrical alternating or three-phase machine, which is designed with a claw-pole runner consisting of two fixedly connected partial wheels, whose axially parallel and internal other engaging claws do not have a significantly effective ferromagnetic connection with each other and are formed in the circumferential direction with alternating polarity, the magnetic flux being generated by the stationary exciter part and,

   in each case via an air gap into poles of the same name in the claw pole rotor, from these via the induced part firmly connected to the exciter part to the opposite poles of the claw pole rotor and from these via the pole ring arranged on them back to the exciter part. According to the invention, to maintain the alternating polarity of the claw pole wheel, even when the electromagnetic excitation is not switched on, one or more ferromagnets are arranged in the exciter part and are magnetically isolated from the rest of the iron of the exciter part.



  Such ferromagnets arranged according to the invention thus have the effect that, starting from the stationary exciter part, when the electromagnetic excitation is switched off, so much remanence still remains that the property of the claw pole rotor, namely to be equipped with claws of alternating polarity, desirably he remains.

   This avoids the risk of such machines being magnetized by an unfavorable de-excitation from the desired alternating pole type to a homopolar type.



  The installation of such ferromagnets in the exciter part of such an electrical machine does not in principle cause any difficulties. However, there is the possibility that the polarity of the individual magnets is mixed up during installation, so that the resulting magnetization is not a clearly defined north and south pole magnetization, but rather a magnetization that tends to zero he is enough.

   According to a further development of the invention, this risk can be avoided in a simple manner in that the ferromagnet is annular and radially magnetized. In this case, only a single ferromagnet is installed in the stationary exciter part of the electrical machine, which also has its north polarity clearly defined on one side of the ring and its south polarity on the other side, which is radially offset from it. It is no longer possible to mix up the polarities in the workshop.



  Of course, the ferromagnets must be magnetically isolated from the rest of the iron in the exciter part to avoid a magnetic short circuit.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH</B> Elektrische Wechsel- oder Drehstrommaschine, welche mit aus zwei miteinander festverbundenen Teilrädern bestehendem Klauenpolläufer ausgebildet ist, dessen achsparallele und ineinandergreifende Klauen keine wesentlich wirksame ferromagnetische Verbindung miteinander haben und in Umfangsrich- tun- mit wechselnder Polarität ausgebildet sind, wo bei der magnetische Fluss vom feststehenden Erreger teil erzeugt wird und, jeweils über einen Luftspalt, in gleichnamige Pole des Klauenpolläufers übertritt, <B> PATENT CLAIM </B> Electric alternating or three-phase current machine, which is designed with a claw pole rotor consisting of two fixedly connected partial wheels, whose axially parallel and interlocking claws have no significantly effective ferromagnetic connection with one another and are designed with alternating polarity in the circumferential direction, where the magnetic flux is generated by the stationary exciter part and, in each case via an air gap, passes into poles of the same name on the claw pole rotor, von diesen über den mit dem Erregerteil festver bundenen induzierten Teil in die Gegenpole des Klau- enpolläufers und von diesen über den an ihnen an geordneten Polring, zurück zum Erregerteil, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhaltung der wechselnden Polarität des Klauenpolrades auch bei nicht einge schalteter elektromagnetischer Erregung im Erreger teil ein oder mehrere Ferromagnete angeordnet und vom übrigen Eisen des Erregerteils magnetisch iso liert sind. from these via the induced part firmly connected to the exciter part into the opposite poles of the claw pole rotor and from these via the pole ring attached to them back to the exciter part, characterized in that to maintain the changing polarity of the claw pole wheel even when the electromagnetic Excitation in the exciter part one or more ferromagnets are arranged and magnetically iso liert from the rest of the iron of the exciter part. <B>UNTERANSPRUCH</B> Elektrische Maschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Ferromagnet ring förmig, und radialmagnetisiert ausgebildet ist. <B> SUBCLAIM </B> Electrical machine according to patent claim, characterized in that the ferromagnet is ring-shaped and radially magnetized.
CH435763A 1962-04-16 1963-04-05 Electric alternating or three-phase machine with claw pole rotor CH409109A (en)

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