DE2646550B2 - Asynchronmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Asynchronmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Fine solche Asynchronmaschine ist aus der DE-OS 6) 336 bekannt. Die dort gezeigte Asynchronmaschine mit Kondensalorerregung weist eine mit einer Gleichstromquelle verbundene Wicklung zur Beeinflussung des magnetischen Flusses in der Maschine auf, die parallel zu den Arbeitswicklungen der Maschine angeordnet ist, d. h. daß die einzelnen Windungen dieser Wicklung im Stator der Maschine in radial und durch die Maschincnwelle verlaufenden Ebenen liegen. Die der Vormagnetisierung dienende Wicklung ist auf der Siänderscite in Nuten untergebracht, in denen ebenfalls die Arbeitswicklungen und weitere Zusatzwicklungen angeordnet sind.

Da somit die der Vormagnetisierung dienende Wicklung in gleicher Weise wie die Arbeilswicklufig angeordnet ist, werden in dieser Wicklung durch den sich drehenden Rotor während ties Betriebes der Maschine Spannungen induziert, die nach Glcilrichtung ilen /ur Versorgung der Wicklung dienenden Gleichstrom liefern. Somit ist die der Vormagnetisierung dienende Wicklung wegen der in ihr induzierten Spannung nicht rückwirkungsfrei, was die Regelbarkeit und die Wirkungsweise der Maschine in nachteiliger Weise beeinflußt.

Nachteilig ist weiterhin, daß, da zur Änderung der Vormagnetisierung der Maschine eine Wicklung mit sehr vielen Windungen notwendig ist, in dieser Wicklung eine Hochspannung induziert wird, so daß es notwendig ist, durch entsprechende Anordnung der Wicklung über den Stator der Maschine dafür zu sorgen, ίο daß sich diese einzelnen Spannungen gegenseitig aufheben. Da außerdem die der Vormagnetisierung dienende Wicklung mit der Arbeitswicklung in gemeinsamen Nuten liegt, müssen diese Nuten gegenüber einer herkömmlichen Maschine größer ausgebildet sein, was insgesamt zu einer unerwünschten Verringerung des Eisenquerschnittes des Stators der Maschine führt. Darüber hinaus verläuft der durch die der Vormagnetisierung dienende Wicklung hervorgerufene Vormagnetisierungsfluß in tangentialer Richtung, somit in gleicher Weise wie die sich über dem Läufer erschließenden Nutzflüsse der Arbeitswicklungen, so daß sich diese Flüsse überlagern und gegenseitig beeinflussen.

Insgesamt ist daher die in der DE-OS 15 63 336 vorgeschlagene Maschine sehr aufwendig, und zudem ist die der Änderung der Vormagnetisierung der Maschine dienende Wicklung nicht rückwirkungsfrei, was zu unbefriedigendem Betriebsverhalten und nicht ausreichender Sie; .erbarkeit der Vormagnetisierung der Maschine führt.

JO Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Asynchronmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Regelung der Ausgangsspannung der Maschine über einen großen Bereich auf einfache Art und Weise rückwirkungsfrei möglich ist.
)> Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Durch die vorgeschlagene Lösung wird eine rückwirkungsfreie Steuerung der Ausgangsspannung der Asynchronmaschine ermöglicht, denn in den senkrecht w zur Maschinenwellc angeordnet Wicklungen der Feldspule wird keine Spannung durch den Rotor induziert. Da außerdem der durch die Feldspule in der Asynchronmaschine hervorgerufene Vormagnetisierungsfluß nicht in tangentialer Richtung verläuft. ■»"> sondern in axialer Richtung, beeinflussen sich der in bekannter Weise in tangentialer Richtung verlaufende Fluß der Nutzwickkingcn und der durch die Feldspule hervorgerufene Vormagnetisierungsfluß nicht. Weiterhin kann die Feldwicklung als konzentrische Feldspule vi in ihrem Aufbau verhältnismäßig einfach und wenig aufwendig gehalten werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der F.rfindung sind in den Unteransprüchcn gekennzeichnet.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft >'■ dargestellt Es zeigt

Fig. I eine Asynchronmaschine nach der Erfindung im Schnitt,

F i g. 2 ein Prinzipschaltbild der Asynchronmaschine nach Fig. I,

Fig. 3 eine Asynchronmaschine mit Außenläufer im Schnitt,

I'ig. 4 eine Asynchronmaschine mit Feldspule zwischen dem Rotor im Schnitt,

Fig. 5 eine Asynchronmaschine mit je einer Feldspu-• · Ic an ilen Stirnseiten des Stators.

F i g. 6 eine Asynchronmaschine mit je einer Feldspule an den Stirnseiten des Rotors.

Nach den Fig. I und 2 hat ein selbsterregter

Asynchrongeneralor auf einer Maschinenwelle 1 einen Kurzschlußläufer 2. Um den Läufer 2 sind koaxial zur Maschinewelle 1 zwei gleichlange Statorabschnitte 3 und 4 angeordnet, zwischen denen ebenfalls koaxial zur Maschinenwelle 1 eine kreisringförmige Feldspule 5 sitzt. Koaxial um die Feldspule 5 und zwischen den Statorabschnitten 3 und 4 ist ein kreisförmiger Ring 6 aus magnetisch leitfähigem Material angeordnet.

Die Maschine weist ein mit Kühlrippen 7 versehenes Gehäuse 8 au«·, magnetisch nicht leitfähigem Material auf, an dessen Enden Lagerschilder 9 angeordnet sind, die die Enden der Maschinenwelle 1 halten. Auf der Maschinenwelle 1 ist weiterhin ein Lüfter 10 zur Kühlung der Maschine angeordnet.

In Nuten Il der Siatorabschnitte 3 und 4 sind Drehstromwicklungen 12 eingelegt. Die Drehstromwicklungen 12 sind in Stern geschaltet, wobei der Sternmittelpunkt mit einer Anschlußklemme MP des Generators verbunden ist. Die Wicklungen 12 weisen Anzapfungen auf, die entsprechend mit Anschlußklemmen R, Sund Tder Maschine verbunden sind. Die freien Enden der Wicklungen 12 sind übei Kondensatoren 13 miteinander verbunden.

Die Feldspule 5 ist mit einer steuerbaren Gleichstromquelle 14 über Leitungen 15 verbunden, wobei die steuerbare Gleichstromquelle 14 über Leitungen 16 und 17 mit den Anschlußklemmen Γ und S der Maschine verbunden ist.

In Abhängigkeit von der Ausgangsspannung zwischen den Klemmen 5 und T der Maschine liefert die steuerbare Gleichstromquelle 14, die einen Transformator oder eine Drossel haben kann, über die Leitungen 15 einen mehr oder weniger großen Gleichstrom an die Feldspule 5. Die Feldspule 5 erzeugt ein magnetisches FeIu, das sich über den Statorabschnitt 3, den Ring 6, den Statorabschnitt 4, den Kurzschlußläufer 2 und die Maschinenwelle 1 schließt, so daß der effektive magnetische Fluß in der Maschine entsprechend dem von der steuerbaren Gleichstromquelle 14 in die Feldspule 5 gelieferten Gleichstrom verändert wird. Die Änderung Jes magnetischen Flusses bewirkt eine Änderung der Ausgangsspannung der Maschine an den Anschlußklemmen R, S und T. Somit ist die Ausgangsspannung der Maschine durch einfaches Verändern des in der Feldspule 5 fließenden Gleichstromes steuerbar.

Vorteilhaft weist die kreisringförmige Feldspule 5 derartige Abmessungen auf, daß ri.re dem Kurzschlußläufer 2 bzw. der Maschincnwelle 1 zugewandte Innenseite etwa bis zum Nutboden der Nuten 11 reicht, so daß die Wicklungen 12 in bekannter Weise in die Nuten 11 der Statorabschnitte 3 und 4 einlegbar sind.
Ansteile des kreisförmigen Ringes 6 aus magnetisch

ί leitfähigem Material kann auch das Gehäuse 8 der Maschine aus magnetisch leitfähigem Material bestehen, so daß sich das durch die Feldspule 5 erzeugte Feld über den Statorabschnitt 3, das Maschinengehäuse ε, den Statorabschnitt 4, den Läufer 2 und die Maschinen-

I» welle 1 schließt. Zur Vermeidung eines magnetischen Nebenschlusses sind dann die Lagerschilder 9 aus magnetisch nicht leitendem Material.

Bei der Ausführungsform räch Fig. 3 sitzt auf einer Maschinenachse 18 ein Stator, der aus zwei gleichlan-

ii gen, im Abstand zueinander angeordneten Abschnitten 19 und 20 besteht. Zwischen den Statorabschnilten ist eine Feldspule 21 angeordnet, die über Leitungen 22 mit einer Gleichstromquelle verbunden ist. Der Stator 19,20 weist Drehstromwicklungen 23 auf. Koaxial zum Stator ist ein Rotor 24 mit Stabwicklungen 25 angeordnet, der als Außenläufer um die Maschinenachse 18 drehbar ist.

Bei der Ausführungsform nach ί ι g. 4 ist der auf einer Maschinenwelle 26 sitzende Rotor in zwei Abschnitte 27, 28 unterteilt, zwischen denen eine Feldspule 29

•~> angeordnet ist, die über Leitungen 30 nr· einer Gleichstromquelle verbunden ist. Der Stator ist bei diesti Ausführungsform in der Zeichnung fortgelassen. Im oberen Teil dieser Figur haben beide Rotorabschnitte eine gemeinsame Stabwicklung 25, während im

κι unteren Teil dieser Figur jeder Rotorabschnitt eine eigene Stabwicklung 27a und 28a aufweist.

Nach F i g. 5 sitzt auf einer Maschinenwelle 31 ein Rotor 32. Koaxial zum Rotor ist ein Stator 33 mit Drehstromwicklungen 34 angeordnet. An den beiden

Γ) Stirnseiten des Stators 33 sind je eine Feldspule 35 und 36 angeordnet. Nach Fig. 6 sitzen je eine Feldspule 37 und 38 nahe den Stirnseiten eines Rotors 39, der koaxial von einem Stator 40 umgeben ist.

Bei den Ausführungsformen nach F i g. 5 und F i g. 6

in ist durch eine Verbindung 41 ein magnetischer Nebenschluß gegeben, durch den ein Magnetstrom über d^;c Maschinenwellc 31 fließt, ohne die Lagerung zu gefährden.

In den F i g. 1 bis 5 ist die Stabwicklung als

r. Drehstromwicklung angegeben. Hs ist jedoch auch denkbar, eine einphasige Wechselstrom wicklung vorzusehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichiniiiuen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Asynchronmaschine mit einem Rotor, einem koaxial zur Maschinenwelle angeordneten Stator und einem mit einer Gleichstromquelle verbundener Wicklung, durch die der magnetische Fluß in der Maschine veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung als kreisringförmige Feldspule (5; 21; 29; 35; 36; 37; 38) ausgebildet ist, deren einzelne Windungen in zur Maschinenachse (18; 26; Maschinenwelle 1; 31) senkrechten Ebenen koaxial zur Maschinenachse angeordnet sind.

2. Asynchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspule (5) zwischen zwei gleichlangen Statorabschnitten (3,4) angeordnet ist.

3. Asynchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspule (29) zwischen zwei gleichlangen Rotorabschnitten (27, 28) angeordnet ist.

4. Asynchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Feldspule (35,36) an den Stirnseiten des Stators (33) angeordnet ist.

5. Asynchronmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Feldspule (37,38) an den Stirnseiten des Rotors (39) angeordnet ist.

6. Asynchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial um die Feldspule (5) ein Ring (6) aus magnetisch leilfähigem Material angeordnet ist.

7. Asynchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspule, Her Stator und der Rotor von einem Gehäuse (8) aus magnetisch leitfähigem Material umgeben sind und daß die jie Maschinenwelle (1) tragenden Lagerschild,^ (9) aus magnetisch nicht leilfähigem Material sind.

8. Asynchronmaschine nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspule (5; 21; 29; 35, 36; 37, 38) mit einer von der Ausgangsspannung (S, T) der Maschine steuerbaren Gleichstromquelle (14) verbunden ist.