DE2211953A1 - Induktormaschine - Google Patents

Induktormaschine

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DE2211953A1
DE2211953A1 DE19722211953 DE2211953A DE2211953A1 DE 2211953 A1 DE2211953 A1 DE 2211953A1 DE 19722211953 DE19722211953 DE 19722211953 DE 2211953 A DE2211953 A DE 2211953A DE 2211953 A1 DE2211953 A1 DE 2211953A1
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winding
rotor
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A S Ainvarg
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    • H02K19/02Synchronous motors
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K47/24Single-armature frequency converters with or without phase-number conversion having windings for different numbers of poles
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft elektromechanische Umformer mit elektrischer Reduktion, insbesondere Induktormaschinen, bei denen Hutenharmonisehe des Magnet-feldes ausgenutzt werden..
Ea sind Induktormascninen, und zwar Reduktionsiblektromotoren mit zwei einzelnen Ständerwicklungen (Arbeitswicklung und Erregerwicklung) bekannt, bei denen die Anzahl der Ständerabschnitte mit gleicher gegenseitiger Anordnung der Ständer- und Läuferzähne der Summe oder der Differenz der Polpaarzahlen der Arbeits- und der"Erregerwicklung entspricht (vgl. z.B. die Urheberscneine der UdGSR Ur.Λ56235 und 254639, Klasse 21 c2, 16).
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Ein Mangel dieser Ida schinen besteht in ungenügender Ausnutzung des aktiven wiaterials, da nur eine von den drei Komponenten der magnetischen Induktion benutzt wiru. Von Nachteil ist auch die Tatsache, daß derartige Maschinen für besondere Betriebsarten wie Frequeiizumformung, Selbsterregung u.GU ungeeignet sind. Bei Speisung derartiger
einer
motoren von ^einphasigen Speisequelle müssen außerdem im Speisestromkreis dieser Motoren ständig Phasendrehelemenüe liegen, wodurch die Möglichkeit der Geschwindigkeitsregelung eingeschränkt wird.
Sin konstruktiver Mangel dex^ ex'wühncen Maschinen ist die Ausführung des Magnetleitex's in i'orm runder Ständerund Lauferblechpakete, bei der die Anwendung dieser Maschinen bei hohen Frequenzen infolge von Verlusten im Süahlblech, dessen Dicke mit Rücksicht auf technologyscüe Foruerungen gewählt wird, eingeschränkt ist.
Bekannt sind Induktormaschinen mit einem aus einzelnen stabförinigen Blechpaketen bestehenden magnet leiter (vgl. z.B. den Urheberschein der üaoSR iir.119201, Klasse 21 d , 5/01), in denen die bei hohen Frequenzen entstehenden Verluste durch Herstellung derartiger Stäbe aus gewickeltem Elektr©blechband gemindert werden können. Das Verhältnis der Stäncier- und Läuferzahnzahlen und die Ausführung der üvicklungen dieser Maschinen lassen aber keine Drehzahlregelung beim Betrieb als üiotor oder keine
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frequenzregelung durch Änderung der Erregungsstromfrequenz beim Betrieb als Generator zu.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in Bezug auf mögliche Betriebsarten vielseitiger verwendbare Induktormaschine zu entwickeln, bei der das aktive Material besser ausgenutzt wird und eine Möglichkeit geschaffen wird, den 'Wirkungsgrad beim Betrieb mit hohen Frequenzen gegenüber den bekannten !.iaschinen zu erhöhen.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß in der Induktormascnine, deren Ständer wenigstens eine Arbeitswicklung sowie eine Erregerwicklung aufweist und der Läufer keine Wicklungen trägt, wobei offen liegende Ständer- und Läuferzähne am Ständer U Abschnitte mit gleicher gegenseitiger Anordnungder Ständer·- una Läuferzähne in jedem Abschnitt bilden, die Erregerwicklung erfindungsgemäß als Mehrphasenwicklung mit einer Polpaarzahl ρ ausgeführt ist und mindestens eine der Arbeitswicklungen eine rolpaarzahl H+p oder H-p aufweist.
Beim Vorhandensein von zwei Ständer-Arbeitswicklungen wird zweckmaßigerweise, ihre Polpaarzahlen gleich N+p und N-p gewähLi-t.
Weiterhin wird zweckmäßigerweise das Verhältnis der Polpaarzahl der Erregerwicklung zu den Polpaarzahlen der Arbeitswicklun^en, oder das umgekehrte Verhältnis, sowie
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das Verhältnis der Polpaarzahlen der Arbeitswicklungen zueinander gleich ganzen Zahlen gesetzt.
Der Magnetleiter der Maschine kann aus axial geschichteten Paketen bestehen.
Im Einzelfall kann die Polpaarzahl der Erregerwicklung gleich der Zahl H der Ständerabschnitte sein, dabei kann eine der Arbeitswicklungen als eine gleichachsig mit der Welle liegende Ringspule ausgeführt werden.
Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Induktorraaschine beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen
Fig.1 eine axial geschnittene Induktormaschine mit stabförmig ausgeführtem Kagnetleiter und einer Erregerwicklung bei der die Polpaarzahl ρ gleich der Zahl N der Ständerabschnitte ist, von denen ijeder Abschnitt eine gleiche gegenseitige Anordnung von Ständer- und Läuferzähnen bei p=N=1 aufweist?
Fig.2 eine Ansicht der Induktormaschine nach Fig.1 von der Stirnseite her;
Fig.J a und b eine schematische Läng- und Querschnittdarstellung der Induktormaschine nach Fiig.1 und 2 bei maximaler Flußverkettung der ringförmigen Arbeitswicklung und der Erregerwicklung sowie die Polarität der von der Erregerwicklung an Vorsprüngen der Ständerpakete erzeugten
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Magnetfelder und magnetische Plüsse von zwei Paketen;
Pig.4 a und t> Änderung der Magnetflüsse nach einer Drehung des Läufers um die Hälfte seiner Zahnteilung in Bezug auf seine Lage nach Fig.$4.
Pig.5 a und b Magnetflüsse der erwähnten Pakete im Längs- und Querschnitt für die in ilg.^ angegebene Läuferlage aber mit einem Erregungsfeld, das um einen der Ständerzahnteilung entsprechenden Winkel gedreht ist.
Fig.6 ein konstruktives abgerolltes Schema der Maschine, bei der die Polpaarzahl ρ der Erregerwicklung ungleich der Zahl U der Ständerabschnitte ist und der Magnetleiter aus geschichteten runden Läufer- und Ständerpaketen besteht.
Aus Fig.1 und 2 ist ersichtlich, daß der Magnetleiter der Maschine aus U -förmigen Paketen des Ständers 1 und des Läufers 2 besteht. Die Pakete sind aus Elektroblech hergestellt und länge der Maschinenwelle 5 geschichtet. Der Ständer 1 hat 12 Pakete und. der Läufer 2 weist 11 Pakete auf. Am Ständer 1 und am Läufer 2 können die Pakete auf jede beliebige V/eise miteinander verbunden werden, wobei die Befestigungsart die gegenseitige starre Anordnung der Pakete sicherstellen muß. In der Zeichnung ist die Befestigung der Läuferpakete beispielsweise durch einen den flaum zwischen üen Paketen füllenden Werkstoff 4 angedeutet.
Der Läufer 2 weist keine Wicklungen auf« Am Ständer 1
liegen drei Wicklungen: eine mehrphasige Erregerwicklung und eine ebenialls mehrphasige Arbeitswicklung 6, wobei beide Wicklungen in der Art von gewöhnlichen verteilten Mehrphasenwicklungen von elektrischen Wechselstrommaschinen ausgeführt sind, und die zweite Einphasen-Az'beitswicklung 7» <lie eine ringförmige Spule darstellt und gleichachsig mit der Maschinenwelle 3 liegt. Die Erregerwicklung hat ein Polpaar (p=1)i und die Arbeitswicklung 6 weist zwei iolpaare (p=2) auf.
Zuerst soll die Arbeit der kaschine iiu Generatorbetrieb betrachtet wenden. Die Erregerwicklung 5» die an eine in J?ig.1 und 2 nicht gezeigte und einen symmetrischen Lehrphasenstrom mit einer Winkelfrequenz . Ω liefernde Stromquelle angeschlossen ist, erzeugt eine umlautende Durchflutungswelle, deren Grundwellenwert i«V in jedem k-ten Ständerpaket durch folgende Beziehung ausgedrückt wird:
F11= Fn
wobei ^ den Maximalwert der Durchflutung und z^ die Zahl der Ständerpakete bedeuten.
Bei Berücksichtigung der gegenseitigen Anordnung der Ständer- und Läuferpakete beträgt die Grunawelle X, der magnetischen Leitfähigkeit im Luftspalt unter dem k-ten Standerpaket
4~/ υ kl \i 4>
Hierbei bedeuten
λ Q und Υ Gleichanteil und Modulationsgrad der magnetischen Leitfähigkeit; OJ = 27ΪΖ2/7 Kreisfrequenz der Änderung der magnetischen
Leitfähigkeit;
Z2 Läuferpaketzahl;
/7 Läuferdrehzahl pro Sekunde; t Zeit,
den Magnetfluß ψ k des k-ten Ständerpakets gilt die Beziehung:
")Ji
Der Magnetfluß ΐφ^ v/eist drei Komponenten auf. Die zweite Komponente inauziei't in der ikx'beitswicklung 6 eine symmetrische Mehrphasenspannung mit der Summenfrequenz/03 und die dritte Komponente induziert in der ringförmigen Arbeitswicklung 7 eine Einphasenspannung mit einer Differenz frequenz /cü- Q/ .Bei Änderung der gegenseitigen Drehrich tunken der Durchflutung und des Läufers erscheint die Summenfrequenz in der Wicklung 7 und die Differenzfrequenz in der Wicklung 6.
Dez· Yorgang der Erzeugung von Spannungen mit Summen- und Differenzfrequenz in der einphasigen Arbeitswicklung wird anhand der !Figuren 5, M- und 5 erläutert. In diesen
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Figuren ist die Erregerwicklung nicht daxigestellt, una die von dieser Wicklung an aen Vorsprüngen der Ständerpakete erzeugten Durchflutun^en entgegengesetzter Polarität sind in den Längsschnitten mit den Buchstaben N und S und als Durchflut ungswe Ilen in Querschnitten mit N,. und S^ bezeichnet, wobei die in den Querschnitten schraffierten Durchflutungswellen 1L· und S^ das Erregungsfeld nur an einer Seite der Arbeitswicklung 7 kennzeichnen. Die Arbeitswicklung 7 iöt als rechteckiger Leiter zwischen den Vorsprüngen der Ständerpakete gezeigt.
Der Magnetfluß erreicht seinen Maximalwert in demjenigen Ständerpaicet, der längs der .tirregungsfeldaehse liegt (Paket 11 in Fig.^a), una in dem Zeitpunkt, wenn die Fläche der beiderseitigen Überdeckung der Vorsprünge dieses Ständerpakets sowie des Läuferpakets am größten ist (dieser Zeitpunkt ist in Fig.3 t> dargestellt). Dieser i;iaximalfluß ist in !ig.3 b mit zwei Feldlinien angedeutet. Im gegenüberliegenden Ständerpaket 71 weist der Magnetfluß die entgegengesetzte Richtung und eine bedeutend geringere Stärke auf, da dem Paket 7' der magnetflußfreie Zwischenpaketraum des Läufers gegenüberliegt. Der i-lagnetfluß des Pakets ?· ist in Fig.3 b mit einer Feldlinie angedeutet. Der resultierende Läuferfluß, welcaer der Differenz der Magnetflüsse in den Standerpaketen 1' und 7* entspricht, fällt der Richtung nach mit dem kagnetfluß des Pakets 1f
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zusammen, d.h. ist im Längsschnitt nach Fig.$ b von links nach rechts gerichtet.
.ähnliche Betrachtungen anderer Pakete ergehen, daß der resultierende magnetische Läuferfluß,.der die Spule der ringförmigen Arbeitswicklung 7 durchringt, der Differenz der Magnetflüsse einer Hälfte aller im Feld einer .Polarität liegenden Pakete (der Pakete 11f , 121, 1«, 2',
der 5* in Jj'ig.^a) und einer Hälfte von im i'eld anderejj Polarität liegenden Paketen (f?1 > 6', 71» 8f» 9') entspricht. Pur den Zeitpunkt nach iig.j? b ist dieser resultierende Magnetfluß von links nach rechts gerichtet.
Nacn einer Drehung des Läufers um die Hälfte seiner Zahnteilung stellen sich die Ständer- und Läuferpakete in die in i'ig.4- a und b dargestellte gegenseitige Lage. Hat sich dabei die !Richtung des Erregungsfeldes nicht geändert, so wird der Magnetfluß des Ständerpakets 7' (und des ihm gegenüberliegenden Läuferpakets) maximal, und der Magnetfluß des Pakets 11 verringert sich. Das fuagnetflußbild ist dabei im Vergleich mit dem in Fig.3 dargestellten Zeitpunkt umgekehrt; die Summe der Magnetflüsse d©r Pakete 51W8 9' wird größer als die Magnetflußsumme der Pakete 11»bis 3* und der resultierende Magnetfluß des Läufers ändert wsein Vorzeichen.
Somit wird die Größe des die ringförmige Arbeitswicklang 7 durchdringenden iaagnetflusses (und folglich der
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- ίο -
in der Wicklung induzierten EBaK), wie bei allen Induktormaschinen, durch die Differenz der maximalen und der minimalen magnetischen Leitfähigkeit der Ständerzahnteilung bestimmt (wobei unter Zahnteilung der Paketschritt verstanuen wird), und für die Kreisfrequenz der EMK in der Arbeitswicklung gilt = 2
6 3
Angenommen'dreht sich nun das Erregungsfeld mit der Winkelfrequenz ic des Srregungsstromes. Pig. 5 veranschaulicht den Pail, wenn das Erregungsfeld, während sich der Läufer um eine Läuferzahnteilung in Bezug auf die in Pig.2 dargestellte Lage dreht, gegen die Drehrichtung des Läufers um eine Standerzahnteilung gedreht wird. Im Zeitpunkt nach Fig.5 a und b v/eisen die Magnetflüsse der Pakete 1f und 7' die gleichen Richtungen wie in Pig.J aber eine geringere Stärke auf, und dies ist im Querschnitt nach Pig.5 &·■ durch kürzere Pfeile dargestellt. Infolgedessen erreichen der Magnetfluß und die EMK in der ringförmigen Arbeitswicklung 7 ihren Maximalwert zu etwas späterem Zeitpunkt und zwar in dem Zeitpunkt, wenn die maximale Überdeckungsfläche des Pakete 2* erreicht wird. Somit entspricht die EMK-Periode in der Arbeitswicklung 7 nicht mehr der Zeit der Läuferdrehung um eine Zahnteilung, sondern ist etwas länger, und die BMC-Pi'equenz ist entsprecnena kleiner. Ähnlich kann man zeigen, daß bei der Drehung der Erregungsfelder im Läuferdrehsinn die Precuenz αer
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induzierten EMK größer v/ird. Somit setzt sich die Frequenz der in der Arbeitswicklung 7 induzierten EMK aus der Winkelfrequenz CJ k der Änderung der magnetischen Leitfähigkeit im !luftspalt der Ständerzahnteilung und aus der Winkelfrequenz S2 des Brregungsstromes zusammen:
CJ K = ω±Ώ
wobei das Vorzeichen "+" der Drehung der Erregungsfeldachse im Läuferdrehsinn und das Vorzeichen "-" gegen dem Läuierdrehsinn entsprechen.
Eine solche Induktormaschine arbeitet als Einphasenmotor wie folgt. Die Wicklung 5 wird an eine mehrphasige Erregungsstromquelle mit der Frequenz Q angeschlossen. Für die Anlaßzeit wird die einphasige iSpeisespannung mit der Frequenz CO0 über in der Zeichnung nicht dargestellte Phasendrehelemente an die Mehrphasenwicklung 6 gelegt, die zweckmäßigerweise für diesen Fall als Zweiphasenwicklung ausgeführt wird. Dabei beginnt sich der Läufer mit der Geschwindigkeit
ZJTZ Üfed3?/sec
zu drehen.
Daraui' wix*d die Speisespannung auf die Wicklung 7 umgeschaltet, und der angelassene Motor beginnt mit der Geschwindigkeit
"^07 Uml/r/sec
zu arbeiten.
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Wird es notwendig sein, die Geschwindigkeit n~~f2
beizubehalten, bis zu der der Läufer beim Inlassen hochgelaufen war, so wird gleichzeitig mit der Speisespannungsumschaltung, auch die Strcmphasenfolge in der Erregerwicklung umgeschaltet. Die Wicklung 6 dient also als Anlaßwicklung.
Die Figuren ^, 4 und 5 veranschaulichen die Arbeitsweise der Maschine als !Einphasenmotor, wobei in diesen Figuren nur die ringförmige Speisewiellung 7 gezeigt ist. Die von der ringförmigen Arbeite- und Gpeisewicklung '/ und der Erregerwicklung erzeugten zusammenwirkenden Magnetfelder sind bestrebt, den Läufer in eine Lage zu drehen, bei der längs der Erregungsfeldachse die maximale gegenseitige überdeckung der Fläche der Vorsprünge der Ständerund Läuferpakete, also die maximale Flußverkettung der ArbeitswiCiClung 7 und der Erregerwicklung erreicht wird, imch einer halben Periode der Speisefrequenz Id0 und bei unveränderter Lage des Erregungsfeldes (bei Gleichstromerregung) muß die maximale Überdecicung infolge der Richtungsänderung des von der Scule der Arbeitswicklung erzeugten Feldes am ge&enüberliegenaen j/ol des Erregungsfelu.es (Fig.4) erreicht werden, und der Läufer dreht sich noch um die Hälfte seiner Zahnteilung in der Bestrebung, diese Lage einzunehmen. Lei weiterer Drehung infolge seines Beharrungsvermögens stellt sich der Läufer nach einer halben Periode
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der ifrequenz C^0 wieder, in die in I'ig. 3 dargestellte Lage. Bei Belastung erfolgt eine derartige Läuferdrehung, wie bei allen Synchronmaschinen, mit einer JSacheilung um den Polradmnkel.
Die Zusaiamenwirkung des unbeweglichen magnetischen Erregungsfeldes und des veränderlichen Magnetfeldes der Arbeitswicklung erzeugt somit ein elektromagnetisehes iioment, das den Läufer mit einer Synchrongeschwindigkeit
_ ωο
dreht.
Dreht sich nun das ftrregungsfeld mit der Winkelfrequenz Q (i>'ig.5)> so ist die Laufergeschwindigkeit.
' 2JTZx
da der Läufer, wie erwähnt wurde, immex· bestrebt ist, die maximale Durchflutung der Wicklungen zu erreichen. In dieser Gleichung entspricht.das Vorzeichen "+" der Drehung des Erregungsfeldes gegen den Lauferdrehsinn und das Vorzeichen "-" iia Läuferdrehsinn.
Die besciiriebene Arbeitsweise der Maschine ändex*t
P
sich nicht, wenn die Polaarzahl ρ und die ihr gleiche
ή aer StatorabscLnitte ungleich eins sind.
7/enn die beim Generatorbetrieb erzeugten Spannungen sowohl mit der oummenfrequenz tu + & als auch mit der Differenzfrequenz CO-Q im allgemeinen mehrphasig sein
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BAD ORIGINAL'
sollen, wird die Maschine mit Ii φ ρ ausgeführt, d.h. ist die Anzahl dei' Ständerabsehnitte mit gleicher gegenseitiger Anordnung der Ständer- und Läuferzähne nicht gleich der Polpaarzahl der Erregerwicklung. Ein .konstruktives Ausführungsbeispiel einer derartigen Maschine ist in Pig.6 skizzieret. Der Ständer 8 und dier Lauf ei' 9 sind als gewöhnliche runde in Fig.6 abgewickelt gezeigte Pakete hergestellt, die aus Elektroblechplatten geschichtet sind und offene iy'uten aufweisen. Die Ständer- und Läufernutenzahleri betragen 24 bzw. 23» was W=J entspricht.
Am Ständer liegen drei verteilte iuehrphasenwicklungen: die durch Leiter der mittleren Schicht in den Nuten angedeutete Erregerwicklung 10 mit einem Polpaar und die Arbeitswicklungen 11 und 12, die als Leiter der unteren und der oberen Schicht schematisch dargestellt sind und uie Polpaarzahlen p=2 bzw. p=4 aufweisen.
Im Generatorbetrieb funktioniert diese Maschine wie folgt. Pur den k-ten Ständerzahn der in Fig.6 dargestellten maschine betragen aie üurchflutung Fj5. und die magnetische Leitfähigkeit λ ^
FK=Fm cosfet+(K-I) fj J
Der Magnetfluß Ι<^ des k-ten Ständerzauries wird folgenderweise ausgedrückt:
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BAD ORIGINAL
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COS
und enthält Komponenten mit verschiedenen Frequenzen,
die
die mit verschiedenen räumlichen Perioden auf vZähne verteilt sind. Infolgedessen wird in der Wicklung 11 eine symmetrische kenrphasenspannung mit. der Differenzfrequenz (Ct^-1O) und in der Wicklung 12 eine symmetrische jiiehpphasenspannung mit der Summenfrequenz {&)+§&) induziert. Bei Änderung der gegenseitigen Drehrichtungen des Läufers und der Durchflutungswelle vdrd die Spannung mit aer Summenfrequenz in der Wicklung 11 und die Spannung mit der Difierenzfrequenz in der V/icklung 12 induziert.
Beim Lotorbetrieb und bei der Speisung 'einer, beliebigen Arbeitswicklung von einer mehrphasigen Quelle mit der Inrequenz Cuo dreht sich der Läufer mit der Geschwin digkeit
je nach gegenseitigen Drehrichtungen des Läufers und der Durchflutungswelle der Erregung, oder, wenn diese gegenseitigen Eichtungen festgelegt sind, je nachdem, an welche Arbeitswicklung die Sx^eiBespannung angelegt wird. Ivian kann auch zur Speisung eines derartigen iiotors gleich-
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zeitig zwei Quellen mit verschiedenen Frequenzen verwenden, und daducch ergibt sich die Möglichkeit, die Zuverlässigkeit des elektrischen Antriebs in selbständigen Systemen zu erhöhen, in denen eine Speisequelle beschädigt sein kann.
Im allgemeinen kann der Ständer eine JN-Zahl von Abschnitten aufweisen, von denen in jedem Abschnitt die gegenseitige Anordnung von Ständer- und Läuferzähnen wiederholt vorkommt, die also eine H-Zahl von abgeschlossenen Zyklen der Änderung des magnetischen Leitwertes ergeben. In diesem Falle betragen die Polpaarzahlen der ArbeitswioKlungen (H+p) und (N-p), wobei ρ die Jrolpaarzahl eier Erregerwicklung bedeutet. Bei der Wahl von Windun&szahlen aller V/icklungen ist zweckmäßigerweise darauf Hücksicht zu nehmen, daß die Wicklungen keine transformator! sehe Kopplung in Bezug auf die Gleiehkomponente uer magnetischen Leitfähigkeit auf v/eisen. Vorteilhafterweise sind die Verhältnisse der Polpaarzahlen zueinander gleich
es
ganzen Zahlen zu wählen, d.h."sollen die Verhältnisse
ρ P A/t ρ //K- ρ7
f7 ocier
ll+p > If7P ocier ~p~ > ~P
/A/-ρ}
sowle JjF^/ oder
gleicxi ganzen Zahlen sein.
i)er Jniagnetleiter der Maschine kann bei ρ Φ W nach
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Pig.6 oder stabförmig nach JTig.1 und. 2 je nach der Frequenz, Umlaufgeschwindigkeit, Betriebsart und anderen Forderungen ausgeführt werden.
Läßt die ISrregungsquelle eine Steuerung der Frequenz zu, so können die Frequenzen der beim Generatorbetrieb erzeugten Spannungen oder die Umlaufgeschwindigkeit im Motorbetrieb mit großer Genauigkeit geregelt werden.
Außei* der Verwendung im Generator- und Motorbetrieb icann diese Maschine auch für andere Betriebsarten benutzt weraen. Die Maschine, bei der die Erregerwicklung mit der Polpaarzahl ρ an eine mehrphasige Erregungsquelle mit der Winke!frequenz Q, und die Arbeitswicklung mit N-p Polpaaren an eine mehrphasige Speisequelle mit der Winkelfrequenz OJQ angeschlossen sind, arbeitet z.B.als Reduktionsmotor mit einer Drehzahl/7 =_ "-yjf-9 Umdr/sec. Dabei wird in der zweiten Arbeitswicklung mit N+p Polpaaren eine EIvIK mit α er Winkelfrequenz CO ~ SZ induziert. Die Maschine arbeitet also als vereinigter Motorgenerator, der die Frequenz Cu0 der Speisequelle in die Frequenz CD il Q umwandelt und gleichzeitig die Umlaufgeschwindigkeit reduziert.
Ein anderes Anwendungsbeispiel für die in Fig.1 und dargestellte Maschine ist ihre Verwendung als Geber eines Folgesysbems mit elektrischer Reduktion im Transformatorbetrieb; in diesem Falle wird eine Einphasen-Speisespannung
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an die Arbeitswicklung 7 gelegt, und von der mehrphasigen (z. B. dreiphasigen) Wicklung 5 werden drei Spannungen mit der Speisefrequenz abgenommen und einer Verbindun'gsleitung
der
zugeführt, deren Amplituden vonvLäuferstellung abhängen und bei einer Läuferdrehung um eine Zahnteilung den vollen Änderungszyklus vollführen.
Die Induktormaschine kann auch ohne Arbeitswicklung, d.h. nur mit einer Erregerwicklung ausgeführt v/erden. Eine Belastung beim Betrieb als Einphasengenerator oder eine Speisespannung beim Betrieb als Einphasenmotor werden in diesem Falle zwischen den in Stern geschalteten IMuIlpunkten der verbliebenen Wicklung und des Erregers gelegt.
Die beschriebene Maschine weist gegenüber den .bekannten Induktormaschinen eine Reihe von wesentlicuen Vorteilen auf.
Infolge des erwähnten Verhältnisses von Zahnzahlen
wird bekanntlich eine beinahe sinusförmige Änderung der
den magnetischen Leitfähigkeit der von*:verteilten Wicklungen umfaßten Zahngruppen erreicht. Diese Eigenschaft ist für die erwähnte Anwendung der Maschine als Geber eines Folgesystems sehr wichtig, da die Genauigkeit ues Gebers dadurch erhöht werden kann. Infolge der Anwendung einer verteilten Erregerwicklung una der erwähnten sinusförmigen Änderung der magnetischen Leitfähigkeit wird praktisch eine
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BAD ORIGINAL
sinusförmige Ausgangsspannung im Generatorbetrieb und eine große Gleichmäßigkeit der Drehgeschwindigkeit im Motorbetrieb erreicht.
Die Anwendung der Maschine im Motorbetrieb ergibt einen langsamlaufenden Motor mit exakt gesteuerter Drehgeschwindigkeit bei Speisung vom Netz mit der Ήormalfrequenz, oder ermöglicht die Benutzung der Speisung von einer Quelle mit erhöhter oder mittlerer Frequenz. Die Speisung der Erregerwicklung mit einem Strom von der Schlupffrequenz, die der Abweichung der Läufergeschwindigkeit von der Sychrongeschwindigkeit proportional ist, ermöglicht es, die Drehgeschwindigkeit im Motorbetrieb oder die Frequenz der Ausgangsspannung im Generatorbetrieb genau zu stabilisieren.
Der Aufbau der Maschine nach ,.Fig, 1 und 2 weist auch eine Reihe von Vorteilen auf. Die konstruktive Ausführung des Magnetleiters gewährleistet einen minimalen Verbrauch an Elektroblecn und eine Verminderung des Gewichts, was für die Anwendung der Maschine als Stellmotor in automatischen Systemen wesentlich ist. Die Herstellung eines derartigen Magnetleiters erfordert kein kompliziertes Stanzte werkzeug. Außerdem ist bei solchem Aufbau des Magneteiters die Anwendung von. Elektroblech mit sehr kleiner Dicke und dadurch eine bedeutende Herabsetzung von Verlusten bei hohen Erequenzen möglich.
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Die Herstellung der ringförmigen Arbeitswicklung ist einfach. Die letztere weist einen minimalen induktiven Streuwiderstand auf und liegt getrennt von anderen Wicklungen, so daß ihre Isolierung erleichtert wird.
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Claims (6)

  1. - 21 PATENTANSPRÜCHE
    My Induktonaas chine mit einem Ständer, der mm e st ens eine Arbeitswicklung sowie eine Erregerwicklung hat, und einem Läufer, wobei der Ständer N . Abschnitte aufweist, von denen in jedeui Abschnitt die gegenseitige Anordnung der Ständer- und Läuferzähne gleich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
    Erregerwicklung als ilehrphasenwicklung mit einer Polpaarzahl ρ ausgeführt ist, und wenigstens eine der Arbeitswicklungen eine Polpaarzahl N+p oder N-p aufweist.
  2. 2. Induktormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beim Vorhandensein von zwei Ständer-Arbeitswicklun^en'ihre Polpaarzahlen gleich If+p und N-p sind.
  3. 3· Induktormaschine nach Ansprüchen 1 und 2, a a -
    durch gekennzeichnet, daß das Ver—
    den
    hältnis der Polpaarzahl der Erregerwicklung zu'Polpaarzahlen der Arbeitswicklungen, oder das umgekehrte Verhältnis, sowie das Verhältnis der Polpaarzahlen der Arbeitswicklun^en zueinander gleich ganzen Zahlen sind.
  4. 4.. Induktormaschine nach Ansprüchen 1, 2 und 3t uauurch gekennzeichnet, daß die Ständer- und Läuferzähne axial geschichtete Pakete darstellen.
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  5. 5· Induktormaschine nach Ansprüchen 1, 2, } und 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Polpaarzahl ρ der Erregerwicklung gleich der Zahl N der Ständerabsclinitte ist.
  6. 6. Induktorraaschine nach Anspruch 5» dadurch
    gekennzeichnet , daß eine aer Arbeitswicklungen als eine gleichachsig mit der kaschinenwelle liegende Ringspule ausgeführt ist.
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    $3 .
    Leerseite
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