DE157704C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

JV! 157704 KLASSE 21 tf.JV! 157704 CLASS 21 tf.

erregenden Drehfeld.exciting rotating field.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ein- oder Mehrphasenmaschinen mit einem durch Wechselstrom erzeugten erregenden Drehfeld und besteht darin, daß sowohl auf dem feststehenden wie auf dem umlaufenden Teil eine Energiewicklung vorhanden ist, während die Erregerwicklung auf einem der beiden Magnetkörper derart angeordnet wird, daß die Felder der beiden auf demselbenThe present invention relates to single or multi-phase machines with a by alternating current generated exciting rotating field and consists in that both on There is an energy winding on both the stationary and the rotating part, while the excitation winding is arranged on one of the two magnetic bodies in such a way that the fields of the two on the same

ίο Magnetkörper liegenden Wicklungen um eine halbe Polteilung gegeneinander verschoben sind. Die Erfindung kann ebensogut bei Generatoren wie Motoren, Strom-, Spannungsoder Periodenumformern Anwendung finden. ίο Magnet body lying windings around a half pole pitch are shifted against each other. The invention can just as well be Generators such as motors, current, voltage or period converters are used.

Auf der Zeichnung ist als Ausführungsform der neuen Maschine ein Dreiphasenstromgenerator in Verbindung mit Diagrammen für die Magnetisierung und die Phasen dargestellt.On the drawing is a three-phase power generator as an embodiment of the new machine shown in conjunction with diagrams for magnetization and phases.

Der Magnetkörper α besitzt eine Dreiphasenwicklung mit den Phasen 1, 2, 3, während der Magnetkörper b mit zwei Dreiphasenwicklungen 4, 5, 6 und 7, 8, 9 ausgestattet ist, die gegeneinander um eine halbe Polteilung verschoben sind. Nimmt man an, daß beide Magnetkörper α b stillstehen und in die Wicklung 7, 8, 9 Dreiphasenstrom hineingeschickt wird, so wird ein Drehfeld erzeugt, das bekanntlich je nach der Schaltung der Phasen rechts oder links herum mit einer Drehzahl umläuft, die gleich der Wechselzahl dividiert durch die Polzahl ist. Es werden dann in der gegenüberstehenden Wicklung 1,2, 3 Wechselpotentiale von derselben Wechselzahl induziert, und die gleichen Wechselpotentiale treten auch in der Dreiphasenwicklung 4, 5, 6 auf. Würde man die beiden Wicklungen 1, 2, 3 und 4, 5, 6 schließen, so würden ihre Felder in gleicher Lage und Richtung entstehen und sich addieren (Fig. 2).The magnet body α has a three-phase winding with phases 1, 2, 3, while the magnet body b is equipped with two three-phase windings 4, 5, 6 and 7, 8, 9 which are mutually shifted by half a pole pitch. Assuming that both magnetic bodies α b are stationary and three-phase current is sent into the winding 7, 8, 9, a rotating field is generated which, as is known, rotates clockwise or counterclockwise, depending on the switching of the phases, at a speed equal to the alternating number divided by the number of poles. Then in the opposite winding 1, 2, 3 alternating potentials of the same alternation number are induced, and the same alternating potentials also occur in the three-phase winding 4, 5, 6. If the two windings 1, 2, 3 and 4, 5, 6 were to be closed, their fields would arise in the same position and direction and would add up (Fig. 2).

Läßt man nun den Magnetkörper b umlaufen, so werden in der Dreiphasenwicklung I, 2, 3 Wechselpotentiale von einer Wechselzahl induziert, die gleich der Summe oder Differenz der Wechselzahl des Feldes der Dreiphasenwicklung 7, 8, 9 und der Umdrehzahl mal Polzahl des Magnetkörpers b ist. Es sei z. B. ^ die Wechselzahl in der Dreiphasenwicklung I, 2, 3, ^² die Wechselzahl in der Dreiphasenwicklung 7, 8, 9, ρ die Polzahl sowohl des Magnetkörpers α als auch des Magnetkörpers b, η die relative Umdrehzahl zwischen den beiden Magnetkörpern α und b. If the magnet body b is now allowed to revolve, alternating potentials are induced in the three-phase winding I, 2, 3 by an alternating number which is equal to the sum or difference of the alternating number of the field of the three-phase winding 7, 8, 9 and the number of revolutions times the number of poles of the magnet body b . Let it be B. ^ the turnover number in the three-phase winding I, 2, 3, ^ ² the turnover number in the three-phase winding 7, 8, 9, ρ the number of poles of both the magnetic body α and b of the magnetic body, η the relative Umdrehzahl between the two magnetic bodies α and b.

Es ist dannIt is then

(I) $¹ = f+pn, (I) $ ¹ = f + pn,

wenn die Bewegungsrichtung die Felddrehung zu vermehren sucht, dagegenif the direction of movement seeks to increase the field rotation, on the other hand

(2) - ρ n, (2) - ρ n,

wenn die Bewegungsrichtung der Felddrehung entgegengesetzt ist.if the direction of movement is opposite to the field rotation.

Die Wechselzahl in der Dreiphasenwicklung I, 2, 3 wird also gleich Null, wenn die Drehgeschwindigkeit des Feldes der Wicklung" 7, 8, 9 ebenso groß wie die Drehgeschwindigkeit des Magnetkörpers b, aber entgegengesetzt gerichtet ist. Die Wechselzahl der Dreiphasenwicklung I, 2, 3 wird doppelt so groß wie die der Dreiphasenwicklung 7, 8, 9, wenn Feldgeschwindigkeit und Bewegungsgeschwindigkeit in gleichem Sinne wirken. Die Wechselzahl der Dreiphasenwicklung 1, 2, 3 wird schließlich gleich der Wechselzahl der Dreiphasenwicklung 7, 8, 9, wenn die mecha-The number of changes in the three-phase winding I, 2, 3 becomes zero when the speed of rotation of the field of the winding "7, 8, 9 is the same as the speed of rotation of the magnet body b, but in the opposite direction. The number of changes of the three-phase winding I, 2, 3 becomes twice as large as that of the three-phase winding 7, 8, 9 if the field speed and movement speed act in the same sense.

nische Drehgeschwindigkeit doppelt so groß wie die Feldgeschwindigkeit, aber entgegengesetzt gerichtet ist. In letzterem Falle kehren sich natürlich die Potentiale in der Dreiphasenwicklung i, 2, 3 um. Sind die betreffenden Stromkreise geschlossen, so werden also die Felder der Phasen 1, 2, 3' und 4, 5, 6 entgegengesetzt gerichtet sein.nical speed of rotation twice as great as the field speed, but opposite is directed. In the latter case, of course, the potentials in the three-phase winding are reversed i, 2, 3 um. If the relevant circuits are closed, then so the fields of phases 1, 2, 3 'and 4, 5, 6 be directed in opposite directions.

Wird also dem beschriebenen System mechanische Energie in Form der Drehung des Magnetkörpers b zugeführt, so gibt sowohl die Wicklung 1,2,3 wie auch die Wicklung 4, 5, 6 elektrische Energie ab, während gleichzeitig die Felder der genannten Wicklungen sich gegenseitig aufheben.If the system described is supplied with mechanical energy in the form of the rotation of the magnet body b , both the windings 1, 2, 3 and the windings 4, 5, 6 emit electrical energy, while at the same time the fields of the windings mentioned cancel each other out.

Die Ströme der Wicklungen 1, 2, 3 und 4, 5, 6 können getrennt benutzt werden. Besitzen sie gleiche Potentiale, so kann man diese Wicklungen auch parallel und beiThe currents of the windings 1, 2, 3 and 4, 5, 6 can be used separately. Own if they have the same potentials, these windings can also be parallel and at

ao gleicher Phasenstromstärke auch hintereinander schalten.ao also switch in series with the same phase amperage.

Fig. 3 zeigt eine solche Maschine, deren Dreiphasenwicklungen 1, 2, 3 und 4, 5, 6 parallel geschaltet sind, um gemeinschaftlich auf ein Netz arbeiten zu können. Die Phasen 7, 8, 9 der eigentlichen Erregerwicklung können von einer mit dem Generator gekuppelten Wechsel- oder Drehstromerregermaschine, einer synchron laufenden Maschine, einem Umformer oder vom eigenen Netz aus unmittelbar oder durch einen Spannungsoder Stromtransformator gespeist werden. Da in diesem letzten Falle der die Wicklungen 7, 8, 9 speisende Strom von der Maschine selbst erzeugt wird, so wird diese zu einer selbsterregenden Maschine.Fig. 3 shows such a machine, whose three-phase windings 1, 2, 3 and 4, 5, 6 in parallel are switched in order to be able to work together on a network. The phases 7, 8, 9 of the actual field winding can be connected to a generator AC or three-phase exciter, a synchronously running machine, a converter or from your own network be fed directly or by a voltage or current transformer. Since in this last case, the windings 7, 8, 9 feeding current from the machine is generated by itself, it becomes a self-exciting machine.

In Fig. 4 sind wieder die resultierenden Amperewindungen bezw. die Magnetfelder für den Zeitpunkt dargestellt, in welchem die Dreh-Stromsysteme die aus den nebenstehenden Stromdiagrammen ersichtlichen Phasen haben.In Fig. 4, the resulting ampere turns are again BEZW. the magnetic fields for shows the point in time at which the three-phase current systems are those from the adjacent Phases that can be seen in the current diagrams.

Das von den Phasen 7, 8, 9 herrührende Haupterregerfeld ist schraffiert gezeichnet.The main excitation field resulting from phases 7, 8, 9 is shown hatched.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Stromrichtungen und Magnetfelder, wenn sich die Stromphasen je um 30° gedreht haben und der Magnetkörper b um '/₃ Polteilung fortgeschritten ist.FIGS. 5 and 6 show the directions of current and magnetic fields when the current phases have each rotated 30 ° and the magnetic body to b / ₃ pole pitch has progressed '.

Die Fig. 7 und 8 zeigen die Stromrichtungen, wenn sich die Stromphasen je um weitere 30⁰, d. h. um 60° gegen die Stellung der Fig. 3 und 4 gedreht haben und der Magnetkörper b wieder um Y₃ Polteilung fortgeschritten ist.7 and 8 show the current directions when the current phases have each ^{rotated by a further 30 0} , ie by 60 ° against the position of FIGS. 3 and 4 and the magnet body b has advanced again by Y ₃ pole pitch.

Man erkennt hieraus, daß die Felder der Phasen i, 2, 3 und 4, 5, 6 sich zu jeder Zeit vollständig aufheben, wenn die mechanische Drehgeschwindigkeit doppelt so groß wie die des Drehfeldes, aber ihr entgegengesetzt gerichtet ist.It can be seen from this that the fields of phases i, 2, 3 and 4, 5, 6 are changing at all times completely cancel when the mechanical rotation speed is twice as large as that of the rotating field, but it is directed in the opposite direction.

Da die beiden Stromsysteme 1, 2, 3 und 4, 5, 6 gleiche Funktionen haben, so können die Magnetkörper α und b gegeneinander vertauscht werden, d. h. der Magnetkörper a kann umlaufen und b kann feststehen. Da ferner alle drei Wicklungen gleiche Polzahl haben, so kann die Erregerwicklung 7, 8, 9 gewissermaßen in zwei Teile zerlegt werden, von denen der eine auf dem Magnetkörper a und der andere auf dem Magnetkörper b in symmetrischer Weise angeordnet wird und die dann beide gleiche Phasen erzeugen.Since the two current systems 1, 2, 3 and 4, 5, 6 have the same functions, the magnet bodies α and b can be interchanged, ie the magnet body a can rotate and b can be stationary. Furthermore, since all three windings have the same number of poles, the excitation winding 7, 8, 9 can be divided into two parts, one of which is arranged on the magnet body a and the other on the magnet body b in a symmetrical manner and which are then both identical Generate phases.

Nach vorliegender Erfindung kommt es weder auf die Phasenzahl des das primäre Drehfeld erzeugenden Stromes noch auf die Phasenzahl des abgegebenen Stromes an. Man kann z. B. das primäre Drehfeld durch eine Dreiphasenwicklung erzeugen und von der Maschine Ein-, Drei- oder Mehrphasenstrom abnehmen. Man kann aber auch das primäre Drehfeld durch Einphasenstrom erzeugen, indem man eines der beiden in einander entgegengesetztem Sinne umlaufenden Drehfelder benutzt, in die man sich das Feld eines Einphasenstromes zerlegt denken kann. Die betreffenden Wicklungen sind natürlich dementsprechend einzurichten.According to the present invention, the number of phases of the primary does not matter The current generating the rotating field depends on the number of phases of the current output. You can z. B. generate the primary rotating field by a three-phase winding and from take single-, three- or multi-phase power from the machine. But you can also generate the primary rotating field by single-phase current, by using one of the two rotating fields rotating in opposite directions into which the field is inserted can think of a single-phase current broken down. The windings in question are natural set up accordingly.

Die Gleichungen I und 2 lassen schließlich erkennen, daß bei Verwendung eines erregenden Drehfeldes von beliebiger Wechsel- oder Phasenzahl man Wechselströme beliebiger Phasenzahl und mit jeder von Null ansteigenden Wechselzahl erhalten kann.Finally, equations I and 2 reveal that when an exciting A rotating field of any number of alternations or phases is called alternating currents of any number of phases and with each one increasing from zero Change number can receive.

Claims (2)

Patent-An Sprüche:Patent-to sayings: 1. Ein- oder Mehrphasenmaschine mit einem durch Wechselstrom erzeugten erregenden Drehfeld, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl auf dem feststehenden wie auf dem umlaufenden Teil eine Energiewicklung vorhanden und die Erregerwicklung auf einem der beiden Magnetkörper derart angeordnet ist, daß die Felder der beiden auf demselben Magnetkörper liegenden Wicklungen um eine halbe Polteilung gegeneinander verschoben sind.1. Single or multi-phase machine with an excitation generated by alternating current Rotating field, characterized in that one on both the stationary and the rotating part Energy winding present and the excitation winding is arranged on one of the two magnetic bodies in such a way that the fields of the two windings lying on the same magnetic body are shifted against each other by half a pole pitch are. 2. Ausführungsform der Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Magnetkörper außer der Energiewicklung eine weitere unabhängige Erregerwicklung erhält, die derart angeordnet ist, daß die Felder der auf demselben Magnetkörper liegenden beiden Wicklungen um eine halbe Polteilung gegeneinander verschoben sind.2. Embodiment of the machine according to claim 1, characterized in that each of the two magnetic bodies apart from the energy winding has a further independent one Receives excitation winding, which is arranged in such a way that the fields of the same Magnet body lying two windings are shifted against each other by half a pole pitch. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.