DE2757123A1

DE2757123A1 - Wechselstromspeisevorrichtung und drehfeldgenerator mit einer wechselstromspeisevorrichtung

Info

Publication number: DE2757123A1
Application number: DE19772757123
Authority: DE
Inventors: Masahiko Akamatsu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1976-12-21
Filing date: 1977-12-21
Publication date: 1978-08-24
Also published as: BR7708491A; US4218646A; FR2375751A1; GB1598936A; SE7714537L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einspeisen vielphasigen Wechselstroms aus einer Gleichstromquelle und eine Drehfeldgenerator-Einrichtung mit der Wechselstromspeisevorrichtung.

An Viechseirichter-Speisevorrichtungen sind unterschiedliche Arten in Verwendung. Beispielsweise werden Dreiphasen-Brückenwechselrichter zur vielphasigen Wechselstromspeisung von Drehmaschinen unter Erzeugung eines Drehfelds verwendet. Die Dreiphasen-Brückenwechselrichter werden besonders für einen Motor mit Innen-EMK-Festkörperkommutierung mit einem Synchronmotor verwendet.

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Dresdner Bank (Münoien) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto 670-43-804

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Beispielsweise sind unterschiedliche Motoreinrichtungen bekannt, bei denen eine Festkörper-Wechselstromspeisevorrichtung mit einem Wechselstrommotor verbunden ist, wie kommutatorlose Motoren, Thyristormotoren und mit Wechselrichtern gespeiste Induktionsmotoren. Diese Einrichtungen sind Festkörperkommutatormotoren, die als Kommutator Festkörperschaltelemente haben. Die Verbindungen eines Stromquellen-Umformers mit einem Synchronmotor oder einem Induktionsmotor ergeben einen wirtschaftlichen Betrieb mit hervorragendem Antrieb und Nutzbremsung und werden als "kommutatorloser Motor" oder "Strom-Wechselrichter mit veränderbarer Frequenz" bezeichnet.

Die Fig. 1 (a) und (b) zeigen Schaltungen eines Festkörperkommutatormotors mit einem herkömmlichen Wechselrichter, wobei P und N jeweils Gleichstromeingangsanschlüsse bezeichnen, 4 eine Glättungsdrossel bezeichnet, 300 einen Festkörperkommutator (Wechselrichter) in Brückenschaltung bezeichnet und 100 Wechselstromwicklungen eines Wechselstrommotors bezeichnet.

Die Fig. 1 (a) zeigt eine Dreiphasen-Ausführung, während die Fig. 1 (b) eine Sechaphasen-Ausführung zeigt.

Die Wechselstromwicklungen des herkömmlichen Wechselstrommotors sind Dreiphasen-oder Sechsphasen-Wicklungen. Demgemäß ist der Festkörperkommutator 300 eine Dreiphasenbrücke oder eine Sechsphasenbrücke von Festkörperschaltern. Die Einrichtung mit dreiphasigen Wechselstromwicklungen und einer Dreiphasenbrücke gemäß der Darstellung in Fig. 1 (a) hat besondere Anwendung gefunden.

Die Wechselstromwicklungen haben jedoch innere Verbindungen gemäß der Darstellung in Fig. 1 (c), nach der zur Bildung der Phasen Paare von Wicklungen ü, ü, V₁ V₁ M, H jeweils in Gegenphase geschaltet sind. Wie aus der Gestaltung

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ersichtlich ist, haben die Wechselstromwicklungen drei Phasen, jedoch entspricht der Aufbau einem Sechsphasenaufbau.

Die Fig. 1 (d) zeigt im Schnitt die räumlichen Verteilungsbereiche der Leiter für die Wicklungen. Bei den Leiterverteilungsbereichen für eine Phase sind sechs Gruppen als Windungsgruppen U, V, W, U, V, W für einen jeweiligen elektri schen Winkel 7Σ-/3 verwendet, während Gegenleiterverteilungsbereiche U'_x V, W¹, U¹, V und Vi¹ verwendet sind. Die Spulenweiten der Spulen sind üblicherweise kurz. Bei den kurzen Spulenweiten ist der Gegenleiter nicht in einer Lage angeordnet, die um den Winkel Τζ_ verschoben ist.

Auf diese Weise ergibt die Dreiphasenverbindung nach Fig. 1 (a) einen Sechsphasenwicklungsaufbau für einen Motor, wodurch die Wicklungsfunktion die gleiche wie diejenige bei der Sechsphasenschaltung nach Fig. 1 (b) ist.

» Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 (a) kommutiert

bzw. schaltet der Festkörperschalter 3OO sechsmal für einen Zyklus bzw. Umlauf.

Bei der Ausführungsform η ich Fig. 1 (b) sind bei der Einschaltsteuerung jeweils gleichzeitig einer von Positiv-Festkörperschaltern 3ap bis 3fp und einer von Negativ-Festkörperschaltern 3an bis 3fn eingeschaltet, wie beispielsweise die Festkörperschalter 3ap und 3dN. Jedes Paar von Wechselstromwicklungen U und U, V und V sowie W und W wird gleichzeitig unigeschaltet. Auf diese Weise schaltet bei der Sechsphasenschaltung der Festkörperkommutator sechsmal je Zyklus um.

Die Eigenschaften des Motors und der Aufbau der Wicklungen sind bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 (a) und (b) im wesentlichen die gleichen. Bei der Ausführungsform mit sechs Phasen besteht kein Vorteil aus der Verdoppelung der

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Phasen. Der herkömmliche Festkorperkommutatormotor hat kurze Reihenschaltungen von Festkörperschalter, wodurch es schwierig ist, eine hohe Spannung anzulegen. Die Festkörperschalter sind hauptsächlich parallel geschaltet, so daß es schwierig ist, sie in einer Einheit aufzubauen.

Bei dem Brücken-Wechselrichter sind nachteilig die durch das Schalten verursachte Welligkeit hoch und die Anordnung für die Verbindung der Festkörperschalter kompliziert. Damit haben die herkömmlichen Vorrichtungen Nachteile im Hinblick auf die große Schaltwelligkeit und die komplizierte Anordnung der Festkörperschalter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wechselrichter-Wechselstromspeisevorrichtung mit einfachem Verbindungsaufbau der Festkörperschalter und eine Drehfeld-Vorrichtung unter Verwendung der Wechselstronispeisevorrichtung zu schaffen.

Bei der Wechselstromspeisovorrichtung soll die Schaltwelligkeit verringert sein.

Ferner soll mit der Erfindung ein Festkorperkommutatormotor geschaffen werden, der mit hoher Spannung betrieben werden kann und der einen Festkörperschaltkreis aufweist, der leicht in einer Einheit an dem Motor angebracht werden kann.

Die Aufgabe wird mit einer erfindungsgemäßen Wechsel-Stromspeisevorrichtung gelöst, bei der eine Mehrzahl von Gruppen aus jeweiligen Reihenfestkörperschaltergruppen mit N in Reihe geschalteten Festkörperschaltern parallel geschaltet ist und an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist, während

Wicklungen für η Phasen sswischen vtie Reihenverbindungskontakte 35

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der Festkörperschalter der Reihenfestkörperschaltergruppen zur Bildung von m Wicklungsgruppen in der Beziehung 2 m ^L ν ^ (m+1) geschaltet sind, wobei bei der Einschaltsteuerung der Festkörperschalter wenigstens zwei Gruppen der Wicklungen mit einer jeweiligen Phasendifferenz von^ö(/X) erregt werden.

Ein Drehfeld wird dadurch gebildet, daß die Spulenleiter in einem im wesentlichen zylindrischen Raum oder einem scheibenförmigen Raum entlang des ümfangsteils desselben angeordnet werden und m Gruppen der Wicklungen aufeinanderfolgend mit einer jeweiligen Phasendifferenz von AGtf/L) erregt werden. Das Drehfeld wird für eine Drehmaschine verwendet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahmen auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 (a), (b), (c) und (d) sind jeweils Schaltbilder einer herkömmlichen Vorrichtung und

schematische Darstellungen zur Erläuterung des

Betriebs .

Fig. 2 (a), (b) , (c) und (d) sind jeweils - Schaltbilder eines Ausführungsbeispiels der Wechsel-Stromspeisevorrichtung und Kurvenformen zur

Erläuterung der Betriebsvorgänge.

Fig. 3 (a) und (b) sind jeweils ein Schaltbild einer Ausführungsform der Wechselstromspeisevorrichtung mit m Phasen und zugehörige Kurvenformen.

Fig. 4 (a), (b), (c), (d) und (e) sind jeweils Darstellungen zur Erläuterung der Phasenbeziehungen

bei der Vorrichtung mit m Phasen. 35

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Fig. 5 ist ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Wechselstromspeisevorrichtung.

Fig. 6 (a), (b) und (c) sind jeweils schematische Dar-Stellungen von Verbindungen von Festkörper

schaltern.

Fig. 7 (a), (b) und (c) sowie Fig. 8 (a) und (b) sind jeweilige Darstellungen von Ausführungsformen m-phasiger Wicklungen der Drehfeldgenerator-Einrichtung der Wechselstromspeisevorrichtung.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht der Drehfeldgenerator-Einrichtung der Wechselstromspeisevorrichtung.

Fig. 10 (a), (b) und (c) sowie Fig. 11 sind jeweils Darstellungen weiterer Ausführungsformen der Wechselstromspeisevorrichtung bzw. Drehfeldgeneratoreinrichtung.

Fig. 12 und Fig. 13 (a), (b) und (c) sind jeweilige Schaltbilder weiterer Ausführungsformen der Wechselstromspeisevorrichtung.

Fig. 14 (a) ist ein Schaltbild eines Festkörperkommutatormotors gemäß der Erfindung.

Fig. 14 (b) und (c) sind jeweils weitere Ausführungsförmen von Ankerwicklungen.

Fig. 15 und 16 sind jeweils Zeitdiagramme von Stromkurvenformen .

Fig. 17 (a) und (b) sind jeweils schematische Ansichten von Wechselstromwicklungen.

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Fig. 18 (a) ist eine schematische Ansicht einer Anordnung in räumlicher Umfangsrichtung.

Fig. 18 (b) ist eine schematische Ansicht des Aufbaus von Festkörperschaltern.

Fig. 19 (a) und (b) sind jeweilige schematische Ansichten weiterer Ausführungsformen von Feldwicklungen.

Fig. 20 ist ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Brückenschaltung.

Fig. 2 1 (a) und (c) sind jeweilige Schaltbilder

weiterer Ausführungsformen der Wechselstromspeisevorrichtung.

Fig. 21 (b) ist eine Ansicht zur Darstellung von Phasenbeziehungen.

Fig. 22 ist ein Kurvenformdiagramm.

Fig. 23 und 24 sind jeweilige Ansichten von Ausführungsformen von Wechselstromwicklungen eines bei der Wechselstromspeisevorrichtung verwendeten Wechselstrommotors.

Fig. 25 (a) zeigt eine Stromverteilung an Wechselstromwicklungen bei der Wechselstromspeisevorrichtung.

Fig. 25 (b.) und (b₂) sind jeweils ein Schaltbild und eine Stromverteilung an Wechselstromwicklungen bei einer herkömmlichen Vorrichtung.

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Die Fig. 2 (a) ist ein Schaltbild einer Ausführungs- form der Wechselstromspeisevorrichtung, während die Fig. 2 (b) ein Zeitdiagramm für Kurvenformen von Strömen über Wechselstromwicklungen und für E in-Aus-Schaltzustände von Festkörperschaltern ist und die Fig. 2 (c) Stromkreisschaltbilder für jeweilige Abschnitte zeigt.

In Fig. 2 (a) bezeichnen 211 bis 214 jeweils Festkörperschalter wie Thyristoren, die zur Bildung einer ersten

Zweiggruppe 210 in Reihe geschaltet sind. 221 bis 224 bezeichnen jeweils Festkörperschalter wieThyristoren, die zur Bildung einer zweiten Zweiggiuppe 220 in Reihe geschaltet sind. 101, 102 und 1O3 bezeichnen Phasenwicklungen von Dreiphasen-Wechselstromwicklungen einer Drehmaschine, die jeweils zwischen die Verbimlungskontakte der Festkörperschalter der ersten Zweiggruppe 210 und die Verbindunci^kontakte der Festkörperschalter der zweiten Zwuiggruppe 220 geschaltet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Phasenwicklunoen 101, 102 und 103 jeweils Einphasenwinduncjen (n=1). f!s sind in Abzweigschaltung drei Windungsgruppen geschaltet (deren Anzahl nachstehend mit m bezeichnet wird, m = 3). 1 bezeichnet eine ülättungsdrossel, während I' und N Anschlüsse finer GIeich.stromquelle bezeichnen.

Bei der Wechselstromspeisevorriehtung nach Fig. 2 (a)

werden die I.-stkörperschalter bzw. Thyristoren 211 bis 214 und 221 bis 224 durch die in den Windungen 101, 102 und 103 erzeugte elektromotorische Gegenkraft konunutiert bzw. umgeschaltet.

Die Fig. 2 (b) (i) , (ii) , (ii.i ) zeigt Kurvenformen von Strömen i. , i. und i.., die durch die Windungen 101,102 und 103 fließen. Die Fig. 2 (b) (iv) zeigt Betriebszeitabschnitte, während die Fig. 2 (b) (v), (vi) und (vii) jeweils Zeitdiagramme sind, in denen für Betriebszeitabschnitte

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^i/bis(6ydie Einschaltzustände von Festkörperschaltern aus den Festkörperschaltern 211 bis 214 und 221 bis 224 gezeigt sind; dabei bezeichnet das Symbol —*" + einen Festkörperschalter, der in dem Zeitabschnitt eingeschaltet wird, während das Symbol ·—^* - einen Festkörperschalter bezeichnet, der den Einschaltzustand aus dem vorhergehenden Zeitabschnitt beibehält. In der Fig. 2 (b) sind Überlappungswinkel vernachlässigt.

Nachstehend wird die Wirkungsweise erläutert. In den

Fig. 2 (a) bis (c) wird im Zeitabschnittq)der Festkörperschalter 213 eingeschaltet, während die Festkörperschalter 211, 214 und 222 vom vorhergehenden ZeitabschnittMaJher im Einschaltzustand gehalten werden, so daß dadurch der Gleichstromweg gemäß der Darstellung in Fig. 2 (c) Q~)gebildet wird und den Windungen 101, 102 jeweils die Ströme i- und i~ gemäß der Darstellung in Fig. 2 (b) zugeführt werden. Die Windung 103 ist nicht eingeschaltet. In dem Zeitabschnitten sind die Festkörperschalter 213, 221, 224, 222 eingeschaltet und führen den Windungen 102, 103 die Ströme i~ und i~ zu. Auf diese Weise werden in den Zeitabschnitten@bis ^) die Stromkreise gemäß der Darstellung in Fig. 2 (c) (3)bis ((p gebildet, so daß den Windungen aufeinanderfolgend die Ströme zugeführt werden. Im weiteren wird die Funktion der Festkörperschalter naher erläutert. Grundsätzlich sind die Festkörperschalter während der Zeitdauer des elektrischen bzw. Stromwinkels JZ-im Einschaltzustand (wobei genau ausgedrückt die Überlappungszeit hinzuzufügen ist). Die Festkörperschalter in der gleichen

Reihenschaltungsstufe der ersten Zweiggruppe 210 und der zweiten Zweiggruppe 220 wie die Paare 211:221, 212:222, 213:223 und 214:224 werden jeweils gegenphasig eingeschaltet. Dieser Umstand ist aus den Fig. 2 (b) (v), (vi) und (vii) ersichtlich.

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Die an den positiven Anschluß P bzw. den negativen Anschluß N angrenzenden Festkörperschalter 211, 221 bzw. 214 224 werden unter einem Phasenwinkel eingeschaltet, der der Grundwelle der Vektorensumme der Ströme entspricht, die über die Windungen 101 und 103 fließen, die mit den Festkörperschaltern verbunden sind. Die mit zwei Windungen (wie beispielsweise 101 und 102) verbundenen Festkörperschalter (wie beispielsweise 211,222) in den benachbarten Stufen werden in einem Phasenwinkel eingeschaltet, der der Phase der Grundwelle der Vektorensumme der Ströme entspricht, die über die Windungen 101, 1O2 fließen, die mit den Festkörperschaltern verbunden sind.

Als Beispiel ist in Fig. 2 (b) die Kurvenform durch die gestrichelte Linie gezeigt, wobei ein Uberlappungswinkel U vernachlässigt ist. Bei der Vektorensumme (i..+!-) der Ströme I₁ und ±2 gemäß der durch die gestrichelte Linie gezeigten Kurvenform ergibt sich ein positiver Impuls in dem Zeitabschnitt^) und ein negativer Impuls in dem Zeitabschnitt/^) In dem Zeitabschnitt Q) ist der Festkörperschalter 222 eingeschaltet, während im Zeitabschnitt^^der Festkörperschalter 212 eingeschaltet ist. In den Zeitabschnitten^) und(J^ deren Mittelphase mit derjenigen des Zeitabschnitts Q) übereinstimmt, ist der Festkörperschalter 222 eingeschaltet. In den Zeitabschnitten (3)und ^p deren Mittelphase mit derjenigen des Zeitabschnitts @ übereinstimmt, ist der Festkörperschalter 212 eingeschaltet. D.h., die Zeitabschnitte, ^l Q) und^p sind die festgelegten Schaltabschnitte für den Festkörperschalter 212, während die Zeitabschnitte^),^) und (2)die festgelegten Einschaltabschnitte für den Festkörperschalter 222 sind.

In manchen Zeitabschnitten sind zwei benachbarte Festkörperschalter, die in einer Zweiggruppe verbunden sind, gleichzeitig eingeschaltet. Beispielsweise sind im Zeitabschnitt^/ die Festkörperschalter 221 und 222 gleichzeitig eingeschaltet. In dem Abschnitt der gleichzeitigen Einschaltung, d.h. dem

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Abschnitt S für freien Durchlaß, wird der Windung 101 kein Strom zugeführt, d.h., der Strom i. unterbrochen, (wobei der Überlappungswinkel u vernachlässigt ist). Der grundsätzliche Speiseabschnitt Λ Θ für den Strom i ist (TC - S) und gleich dem Phasenunterschied zwischen benachbarten Windungen. Wenn der Phasenunterschied zwischen den benachbarten Windungen 180° beträgt, erfolgt eine Einzelphasenspeisung über zwei Zick-Zack-Wege für jeweils 180° und es wird Strom mit rechteckiger Kurvenform der Windung eingespeist, dessen Polarität bei jeweils 180° umgekehrt wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die Phasenunterschiede zwischen den Windungen 101, 102 bzw. 103 jeweils 120°, so daß durch die über die Windungen geleiteten Ströme ein Drehfeld ausgebildet wird. Dabei sind die Windungen 101, 102 und 103 jeweils eine Windung (n=1) und die Windungsgruppenanzahl m = 3, wodurch die gesamte Phasenanzahl nm = 1 χ 3=3 ist ( Dreiphasenbetrieb ).

Anhand der Fig. 3 wird ein allgemeines Ausführungsbeispiel mit der Windungsgruppenanzahl m erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Anzahl der Windungen in einer Gruppe eine Windung (n = 1) und die gesamte Phasenanzahl nm = 1 χ m = m (m-Phasenbetrieb).

Die erste Zweiggruppe 210 hat Festkörperschalter (wie

beispielsweise Thyristoren) 211, 21j, 21(m+1), während

die zweite Zweiggruppe 220 Festkörperschalter 221, 22j,

22(m+1) hat. Die Windungen 101, 1Oj , 10m sind jeweils

an die Verbindungskontakte zwischen den Festkörperschaltern der ersten Zweiggruppe 210 und der zweiten Zweiggruppe 220 angeschlossen. Die Anzahl der Windungsgruppen ist m, während die Anzahl der Festkörperschalter in einer jeden Zweiggruppe 210 oder 220 gleich φη+1) ist; 100 bezeichnet eine

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Gleichstromquelle.

Die Fig. 3 (b) zeigt die Grundwellen von Strömen i für die jeweilige Windung mit der Phase m; i. ist der

Strom der Windung 1Oj der Phase j, i. der Strom der Windung 10k der Phase k und i, der Strom der Windung 101 der Phase

Die gegenseitige Beziehung der Windungen bei diesem Ausführungsbeispiel wird nachstehend im einzelnen erläutert.

In der Fig. 4 (a) sind Spannungsvektoren E₁ bis E (Phasenvektoren) der Windungen 101 bis 10m unter einem Phasenunterschied von JC/m bei dem elektrischen bzw. Stromwinkel TZ. angeordnet. Als Negativ-Phasensymbol ist ein hochgestellter Querstrich an den geradzahligen Vektoren E_?, E. .... hinzugefügt, da der an die erste Zweiggruppe 210 angeschlossene Anschluß als positive Richtung definiert ist und die Polarität in Betracht zu ziehen i:.a.

Es können die Vektoren E₁, E-, E₃, E. E oder

E sowie die Gegenphasenvektoren E₁, E₁, TT^ .... F oder E

gemäß der Darstellung durch die gestrichelten Linien betrachtet werden. Bei den Vektoren mit gerader Nuninxr werden die Vektoren E₂,E,..,in üer Gegenphase gemäß der !arstellung durch die gestrichelte Linie als Normalpolarität betrachtet. 25

Bei einer unyeraden Phasenanzahl m (m=2n+1) ergeben sich die durch ausgezogene Linien in Fig. 4 (b) gezeigten Vektoren durch Umzeichnen der Vektoren nach Fig. 4 (a) auf die Normalvektoi anordnung mit jeweiliger Phasendifferenz Δ C7 _# Die durch die gestrichelten Linien dargestellten Vektoren sind die Gegenphasenvektoren der durch die ausgezogenen Linien gezeigten Vektoren. In Fitj. 4 (b) besteht folgende Beziehung:

A₆ _lK ,

wobei ΔΘ die Grundspeisungs- Impulsbreite bei jeder Phase ist (siehe Fig. 3 (b)). In der Fig. 4 (b) ist der Fall m = 5 dar

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gestellt.

Bei gerader Phasenanzahl m (m=2n) ergeben sich die Vektoren nach Fig. 4 (c) durch Umzeichnen der Vektoren nach Fig. 4 (a). In diesem Fall ergibt sich die Phasendifferenz = On= 1) ΊΖ. /m.

In der Fig. 4 (a) ist die Phasendif ierenz AQ - (m=1) 7C/m und die Ruhezeit S ± fL· - Α-Θ - 7£-/m (siehe Fig. 2 (b) ) . Die Nummern, die hochgestellten Querstriche und die Phasendrehung sind so definiert, daß sie der angegebenen Normierung entsprechen.

Nachstehend werden weitere m-phasige Vektorphasemm-Ordnungen erläutert. Die Fig. 4 (d) zeigt, die m-phasigt: Vektorphasenanordnung, bei der Δ & =(ni-2k) r~C/m , ni - 2n + 1 und damit eine ungeradzahlige Phasenanzahl und k eine ganze Zahl ist. In der Fig. 4 (d) ist der Fall in - S und k = 1 (>4<9 =3 7C/5) dargestellt. Die Fig. 4 (c>) zeigt die m-phasige Vektorphasenanordnung, bei der /iö - (m=2k) TC /m und m=2n, also eine gerade Anzahl i ü t.. in der Fig. I (e) ist der Fall m = G und k = 1 {ΔΘ = 2 rc / Ί) dirges tu lit.

Wenn m eine geiocfe Zalil und ut'--2k) eine gerade Zahl ist, sind dit Phasen n i t einer Phasendifferenz von /^^angeordnet, wobex eine Gi appe (F-, K₉ und ί·: ^ in ι ig. 4 (e)) von den m Vektoren periodisch wicdurki ■ I, rt und dann die zweite Gruppe (E., E und E6 in Fig. 4 (e)) zur ersten Phase periodisch wiederkehrt. In diesen Fall wird dir Vektor mit der Phasendifferenz von 7ü/m von der ersten Phase verschoben und danach zur Wiederholung um jewei i s Λ Θ von dein Vektor weg verschoben. Alle Phasen zusammen werden zu Muhrfachgruppen gezählt (weil bei jeder Gruppe die Phasendifferenz AB ist. Wenn in diesem Fall in der i.Vhaltung nach Fig. 3 (a) alle m Phasen gegeben sind, iüt die Phasendifferenz zwischen den mittleren Phasen nicht 4 6- , wodurch die Phasen unsymmetrisch sind.

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In diesem Fall werden neue Phasen m'=m/g (mit der Gruppenanzahl G) bei der Ausführungsform nach Fig. 3 (a) angewendet und es ergibt sich eine Schaltung mit m'Phasen und G Gruppen.

Die Fig.4 (e) zeigt drei Phasen und zwei Gruppen (ra'=3,

G=2), wodurch sich zwei Gruppen von Schaltungen nach Fig. 2 ergeben. Die m¹-phasigen G Gruppenschaltungen können in Reihe oder parallel an die Gleichstromquelle angeschlossen werden.

Es wurde der Umstand erläutert, daß die Wechselstromspeisevorrichtung bei irgendwelchen beliebigen Phasen verwendet werden kann.
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Für beliebige Phasen m können unterschiedliche m-phasige Vektorphasenbeziehungen erzielt werden, wobei die Phasendifferenz zwischen benachbarten Phasen gleichA£)ist und die Speiseimpulsbreite gleich /C/m bzw. ein ganzzahliges Vielfaches von 7E-/m ist.

Die gewünschten Phasen und der gewünschte Speisungswinkel können abhängig von den berücksichtigten Umständen gewählt werden.
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Die Fig. 5 ist eine Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Wechselstromspeisevorrichtung, das einen Spannungs-Wechselrichter unter Verwendung von Festkörperschaltung mit Gegenleitfähigkeit darstellt. 30

In der Fig. 5 ist die Schaltung der Festkörperschalter mit Gegenleitfähigkeit, die in Reihe in der ersten Zweiggruppe 210 und der zweiten Zweiggruppe 220 geschaltet sind und aus Transistoren 2A und Dioden 2B gebildet sind, die Schaltung der Ausführung der Festkörperschalter mit Gegen-

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leitfähigkeit mit Thyristoren 2C und Dioden 2B, die Schaltung in Ausführung durch einen gegenleitfähigen Transistor 2AB und die Schaltung in der Ausbildung guten einen gefehlfeltfahigen Thyristor 2 CB gezeigt. Die Festkörperschalter in einem jeden Zweig können aus nur einer Schaltungsart gebildet sein, obgleich auch kombinierte Schaltungen verwendet werden können.

In der Fig. 5 ist als Schaltung für das Ausschalten eines Thyristors 2C oder eines gegenleitenden Thyristors 2 CB eine Schaltung mit einem Kondensator 2 C1 und einem Kommutier-Impulstransformator 2C2, eine Schaltung mit einem Kommutier-Transistor 2 C3 und einer Kommutier-Impulsquelle 2 C4 und eine Schaltung mit einem Kommutier-Kondensator 2C1 und einem Kommutier-Thyristor 2 C5 gezeigt. Die Schaltung zum Ausschalten kann eine dieser Schaltungen sein.

Die Schaltungen nach Fig. 2 (c) ergeben sich unter Berücksichtigung der Fig. 5 dann, wenn drei Phasen vorgesehen sind und die Verbindungen zum Einschalten der Festkörperschalter in der Folge (v), (vi), (vii) nach Fig. 2 (b) zum Kurzschließen mittels der Diode 2B und der Festkörperschalter 2A, 2C ausgeschlossen werden. Als Folge davon werden an zwei Wicklungen immer Spannungen mit Spannungskurvenformen gemäß der Darstellung durch die gestrichelten Linien in (i), (ii), (iii) nach Fig. 2 (b) angelegt, welche Rechteckkurvenformen mit 1²0° Breite darstellen.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann die Wechselstromspeisevorrichtung als Spannungs-Wechselrichter Verwendung finden. Gemäß den Wechselstromspeisevorrichtungen nach den Fig. 2, 3 und 5 sind nur zwei Gruppen von Zweiggruppen mit in Reihe geschalteten Festkörperschaltern verwendet, um den Verbindungsaufbau zu vereinfachen. Die Zweiggruppen können in einfacher Weise durch Bildung von ebenen Festkörperschalterelementen oder einen Schichtaufbau von Halbleiterplatten her-

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gestellt werden. Die Fig. 6 (a) (b) und (c) zeigen schematische bestimmte Ausführungsformen der Zweiggruppen, wobei 2 Halbleiterelemente bezeichnet, während 4 Zuleitungselektroden bezeichnet, die als Wärmeabstrahlungsflügel oder-Rippen verwendet werden können.

Nachstehend werden bestimmte Ausführungsformen von Anordnungen der Wicklungen erläutert, die bei Drehfeldmaschinen und insbesondere bei m-phasigen Wechselstromdrehmaschinen mit der Wechselstromspeisevorrichtung verbunden werden.

Die Fig. 7 (a) ist eine als Schnittansicht der Wechselstromwicklungsleiter gezeigte Raumverteilungsansicht, bei der die Leiter in Nuten verteilt sind, die an dem inneren Umfangsbereich oder dem äußeren Umfangsbereich eines Kerns oder an der Oberfläche des Kerns ausgebildet sind. In manchen Fällen ist kein Kern vorgesehen. In Fig. 7 (a) sind die Richtungen des über die Wicklungsleiter für eine Phase geführten Stroms als Markierungenmund \y gezeigt. Der mit ausgezogenen Linien dargestellte Teil ist an dem äußeren Umfangsteilbereich des Ständers oder des Läufers angeordnet, während der mit gestrichelten Linien dargestellten Teil an dem inneren Umfangsbereich des Ständers oder des Läufers angebracht ist.

Das Ausführungsbeispiel hat Wicklungen in zwei Schichten, wobei der Rücklaufteil eines Leiters 101 als 101 ' dargestellt ist, während der Rücklaufteil eines Leiters 101 als 101' dargestellt ist.

In der Fig. 7 (a) sind die Rücklaufteile in einem elektrischen Winkel von weniger als TZ- versetzt und es sind zum Erzielen einer geringen Ganghöhe Wicklungen in zwei Lagen gezeigt.

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Die Windungsgruppe 101, 101' und die Windungsgruppe 101, 101', die zueinander entgegengesetzte Phasen haben, sind untereinander gegenpolig in Reihe geschaltet,, so daß sie die Wicklungen für eine Phase sowie ein Polpaar bilden. Die Wicklungen für eine Phase sind für die Polpaare immer in Reihe geschaltet. Für die anderen Phasen gelten die gleichen Bedingungen. Die Anordnung der Wicklungen sind nur für die Vorwärts-Leiter der ersten Schicht 101 bis 10m und 101 bis 10m in Fig. 7 (c) gezeigt, während die Verteilung für die Gegen-Leiter 101' bis 10m¹ und TöT¹ bis ΪΟϊή¹ in Fig. 7 (c) nicht gezeigt ist. In Fig. 7 (c) ist der Verteilungsbereich der ersten Leiterschicht der Windung als schwarzes Band dargestellt. Die Verteilungsbreite der Leiter für eine Phase, d.h. die Zonenbreite θ ph ist ^Z-Zm; Als Schaltung für die Wicklungen einer jeden Phase sind die Leiter in dem Gegenphasenbereich in Reihe geschaltet. Wenn mit 101 + bis 10m+ die positiven Anschlüsse der Wicklungen für eine jeweiliige Phase bezeichnet sind, entsprechen die Phasenbeziehungen den Fig. 4 (a) (c).

in der Fig. 7 sind für das Wicklungsdiagramm Phasen gerader Anzahl wie vier Phasen, sechs Phasen oder acht Phasen und insbesondere vier Phasen dargestellt.

In der Fig. 8 sind als Wicklungsdiagramm Phasen ungerader Anzahl wie fünf Phasen und sieben Phasen und insbesondere fünf Phasen dargestellt.

In der Fig. 8 (a) ist wie bei der Ausführungsform nach Fig. 7 die Zonenbreite Q ph gleich TC/_m, während die Wicklungen für eine Phase je einem Polpaar Windungspaare in Gegenphase sind. In Fig. 8 (b) ist die Zonenbreite Θ ph gleich 2 /Z/m.

Das Wicklungsvcrfahren mit der Zonenbreite ΰph = ^/m ist für eine gerade Phasenanzahl oder eine geringe Phasenanzahl geeignet, wogegen das Wicklungsverfahren mit Vektoren-

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breite 2 'TZ-/m für den Fall einer großen Phasenanzahl oder einer ungeraden Phasenanzahl geeignet ist. Die Vektorphasenanordnujtyen nach Fig. a entsprechen denjenigen nach den Fig. 4 (a) und (b) .
5

Die in mehreren Phasen verteilten Wicklungen sind Leiter, die in einem zylindrischen Raum oder einem Scheibenraum gewickelt sind. Wenn die Wicklungen mit der in Fig. 3 gezeigten m-phasigen Wechselrichterschaltung verbunden werden, läuft die Stromverteilung an den Windungsleitern unter hoher Raumnutzung gleichförmig um.

Die Fig. 9 zeigt die Stromverteilung in der Wechselstromwicklungs-Leitergruppe mit der Zonenbreite Θ pH = /m bei der Ausführungsform der Wechselstromspeisevorrichtung. Die Leiter für eine Phase haben einen Ruhezustand S=X.-Δ(9 = 7£/m, während die anderen Leiter einen ortsfesten bzw. stabilen Spitzenwert führen. Mit dem Symbol £) ist die im Ruhezustand befindliche Wicklung bezeichnet. Wenn die Festkörperschalter schalten, wird der Strom in der nachfolgenden Polarität zu den Ruhe-Leiterzonenbreiten der Wicklung geleitet, während die benachbarte Leiter-Zonenbreite in den Ruhezustand versetzt wird. Auf diese Weise erfolgt eine gleichmäßige Drehstromverteilung, wodurch sich eine gleichmäßig drehende elektromotorische Kraft ergibt und eine gleichförmige geringe Drehmomentwelligkeit erzielt werden kann.

Bei dem Spannungs-Wechselrichter bezeichnen die Symbole /^) und rt") nach Fig. 9 die Spannungsverteilung (Verteilung der elektromotorischen Kraft).

Wenn (gemäß der Anordnung nach den Fig. 4 (b), (c)) ΛΘ= (m=1) 72./m ist, befindet sich nur ein Leiterstreifen oder eine Leiterzonenbreite für eine Phase im Ruhezustand, wodurch die Anzahl der Leiter im Ruhezustand gering ist und die Anzahl der Leiter zur Erzielung einer wirksamen Ausgangsleistung je

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Raumeinheit groß ist, so daß die Raumnutzung verbessert ist.

Die Verbindungen der Festkörperschalter sind einfach, so daß demgemäß die Anzahl der Phasen auf einfache Weise gesteigert werden kann, die Drehmomentwelligkeit (Schaltwelligkeit) vermindert werden kann und die Raumnutzung gesteigert werden kann. Darüberhinaus können auf einfache Weise Wicklungen zur Ausbildung eines Mehrphasendrehfelds (Motor usw.) geschaltet werden.

Die verteilten mehrphasigen Wechselstromwicklungen und der Aufbau der elektromagnetischen Einrichtung zur Ausbildung des Drehfelds, die in den Fig. 7 bis 9 gezeigt sind, können in folgenden Fällen benützt werden: Wenn die von der Wechselrichterschaltung gespeisten m-phasigen Wechselstromwicklungen 100 an dem Ständer einer Drehmaschine angebracht sind, kann der dem Ständer gegenüberstehende Läufer für unterschiedliche Einheiten gemäß den Darstellungen in den Fig. 10 (a) (i) bis (iv) Verwendung finden.

Die Fig. 10 (a) (i) zeigt einen Synchronmotor mit einem Magnetläufer oder einem elektromagnetischen Läufer; der Synchronmotor dient als kommutatorloser Motor. In Fig. 10 (a) (i) bezeichnet 301 eine Gleichstromerregungswicklung, während 302 eine Erregungsstromquelle bezeichnet.

Die Fig. 10 (a) (ii) zeigt einen Käfigläufer-Induktionsmotor.

Die Fig. 10 (a) (iii) zeigt einen Schleifringläufer-Induktionsmotor, bei dem Mehrphasen-Primärwicklungen (Dreiphasenwicklungen) an eine Mehrphasen-Wechselstromquelle angeschlossen sind. Die von dem Wechselrichter gespeisten m-phasigen Wechselstromwicklungen 100 stellen die Sekundärwicklungen zur Bildung

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eines Systems nach Scherbius oder eines Systems nach Krämer dar.

Die Fig. 10 (a) (iv) zeigt einen Reluktanzemotor mit einem Konvexpolläufer bzw. Einzelpolläufer 306.

Die Fig. 10 (b) zeigt einen Drehfeldgenerator, bei dem die m-phasigen Wechselstromwicklungen wie beispielsweise die m-Phasen -Wechselstromwicklungen 100 in Nuten angeordnet sind, während in den gleichen Nuten Wechselstrom-Sekundärwicklungen 307 anderer Phasen (in drei Phasen) angeordnet sind, an die eine Wechselstromlast 308 anschließbar ist. D.h., der Wechselfeldgenerator wird als Transformator zur Umsetzung der Phasenanzahl verwendet. Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Sekundärwicklungen 307 an dem Läufer angebracht, der nicht dreht, während die primären m-phasigen Wechselstromwicklungen 100 an dem Ständer angebracht sind. Es ist gleichfalls möglich, die Sekundärwicklungen 307 an dem Ständer und die primären m-phasigen Wechselstromwicklungen 100 an dem Läufer anzubringen. Ferner ist es möglich, eine der Wicklungen in den Nuten zu wickeln und die zweite der Wicklungen ohne Nuten zu wickeln, wodurch bei der Verteilung der Wicklungen höhere Feld-Harmonische verringert werden und durch die verteilten Sekundärwicklungen elektromotorische Kraft mit höherer Harmonischer verringert wird, so daß die Vervielfachungswirkung des Mehrfach-Wechselrichters unter Erzielung einer Wechselstromausgangsleistung mit beachtlich geringeren höheren Harmonischen angewendet wird.

Die Fig. 10 (c) zeigt ein Umsetzverfahren unter Verwendung des Transformators mit einem Viechseirichter mit vielfach zusaimengesetztem Ausgang, das den Vorteil eines einfachen Wickelverfahrens hat, obgleich im Vergleich zum Ausgangsbeispiel nach Fig. 10 (b) größere höhere Harmonische erzeugt werden.

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Bei dem Ausführungsbeispiel mit m = 6 sind die Primärwicklungen 101 bis 106 in einer offenen i\ -oder Dreieckschaltung (Phasentrennung) geschaltet, während die Sekundärwicklungen 3O9A in einer offenen Sternschaltung und die Sekundärwicklungen 3OSB in einer Dreieckschaltung geschaltet sind, wobei zum Speisen der Last 308 die Sekundärwicklungen 3O9A zu den Sekundärwicklungen 3O9B in Reihe geschaltet sind.

Die Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Drehmaschinenaufbau oder Drehfeldaufbau, bei dem die Eigenschaften der Ausführungsbeispiele nach Fig. 10 (a) und (b) kombiniert sind, was unterschiedliche Wirkungen wie Transformations-Umsetzung der Phasenzahl, Filterung zur Verminderung höherer Harmonischer und Wechselrichter-Umschaltung ergibt (Kombination nach Fig. Ίθ (a) ((i)).

Die primären m-phasigen Wechselstromwicklungen 100 , die von einer Wechselrichtereinheit nach Fig. 12 gespeist werden, und die Sekundärwicklungen 307 sind an dem Ständer angeordnet. Im Falle der Synchronmaschine werden Läufer bzw. eine Läufereinrichtung 301 und 302 verwendet, während im Falle des Käfigläufers der Läufer 303 verwendet wird und im Falle der Schleifring-Induktionsmaschine die Läufer-Windungen bzw. Elemente 304, 305 verwendet werden.

Im Falle des Läufers mit den Elementen 301 und 302, d.h. der Feldwicklung 301 und der Erregungsstromquelle 302 der Synchronmaschine ergibt sich die Erregung aus der Speisung der Feldwicklung 301, wodurch die Festkörperschalter des Wechselrichters mittels der inneren elektromotorischen Kraft kommutiert bzw. umgeschaltet v/erden können und vereinfacht werden können.

Die Fig. 12 zeigt den Schaltungsaufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels. Bei den vorherigen Ausführungsbeispielen

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war die Phasenanzahl η für eine Stufe gleich 1, d.h. einzelphasig, während m Stufen einzelner Phasen gegeben waren. Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 sind η Phasen in einer einzigen Stufe vorgesehen. Bei dem Festkörperschaltkreis sind η Gruppen von Reihen-Zweiggruppen (mit einer Reihenschaltung aus (m+1) Stufen ) parallel geschaltet. Die Phasen einer Stufe haben jeweils die Phasendifferenz von 2 7£-/n, während die Gesamtphasenanzahl gleich nm ist. Die Phasendifferenz £. (Q zwischen den Stufen ist durch die Gleichung 10

gegeben, wobei k ungerade ist, wenn η gerade ist, und k eine (ungerade oder gerade) ganze Zahl ist, wenn η eine ungerade T5 zahl ist; üblicherweise ist k gleich 1.

Wenn η = 3 und m = 2 sind, entsprechen die Vektoren den durch die ausgezogenen Linien gezeigten nach Fig. 4 (e ) wobei jeweils folgende Übereinstimmungen bestehen:

E₁ — U₁; E₂ -~ V₁; E₃ -^ W, ; E₄-^U₂JE₅ -^ V₃₁-E₆ — W₂-Die Wicklungsanschlüsse sind in den Fig. 13 (a), (b) und (c) als Sternanschlüsse, Ilreiecksanschlüsse, Ringanschlüsse und Kombinationen derselben gezeigt.

Gemäß der Darstellung kann die Wechselstromspeisevorrichtung für η Phasen bei einer jeweiligen Stufe und für m Stufen verwendet werden.

Gemäß der Ausführungsform der Vorrichtung zur Wechselstromspeisung aus einer Gleichstromquelle mit Festkörperschaltern können die Verbindungen der Festkörperschalter vereinfacht werden und die durch das Schalten der Festkörperschalter verursachte elektrische oder elektromagnetische Welligkeit kann dadurch vermindert werden, daß eine Phasendifferenz νοηΛ>ο {φ XJ gebildet wird, die keine negative Phase

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zwischen den Schaltern bildet.

Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen der Wechselstromspeisevorrichtung sind die Wechselstromwicklungen mit η Phasen (in Fig.:!, 3 und 5 ist η =1 , in Fig. 12 ist η = 3) und m Stufen gewickelt, während die Anzahl η von in Reihe geschalteten Fostkörperschaltern in einer Zweiggruppe kleiner als 2ni ist, d.h. 2m ^ ^N ^> (ni+1) ist.

im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wechselstromspeisevorrichtung erläutert, bei dem die Gleichung 2m-N ^ (2m+1) gilt.

Die Fig. 11 (a) ist ein Schaltbild einer Ausführungs-15

form eines Festköi yvi kommutatormotors, bei dem 100 Mntoi-Ankerwick] uiKj. η mit d«. ι liechscl stromwicklung 1Ο1 füi die erste Phase bis zur Wechsel stromwick lung 10iti für die m-te Phase bezeichnet, wobei die Wicklungen in den Phasen aufgeteilt sind;

2(j 200 bezeihnet eine Foldwicki.^.j mit einer Längsfeldwick]ung 201 und einer Querf eldv. Lcklumj (Koiipensat i < nswicklung) 202. Wenn die Ankerwicklungen 100 auf einen Mot r-Ständer und die Feldwicklungen 2OO auf ein. η Läufer gewickelt sind, ergibt sich eine verminderte Schlüpfunq und es ist vorteilhaft, eine bürstenlosc Ausführung zu lüden. L)O bezeichnet eine Längsfelu Errequngsstromquell e für die Län<jofeldwi cklung 201, während GO eine Quer feld, -r reiunn '"vorr i chLung zum Speisen der Querfeldwicklum; 202 mit einem zu dein in dem Gleichstromeingangsstromkreis f iieiieiideii Strom propr rt ionalen Gleichstrom

^^ü in Gegenpol,: rität bezeichnet; 7 bezeichnet einen Stromdetektor für die Linspei sunq (ies v,u uei:i I i iiijani,;;«.] leichstrom proportionalen Stioins. iJabci kann eine· direkte lieihenverbindung in den Gleichstroiueimjanqsstroirii reis vorqen· -nimen v/erden.

''¹J Die in i'hasiii .luto- h iltei. Wechsel stromwicklungen

101 bis 10m habf-n getrennte Anschlü;;se a, a bis in, m für die einzelnen Phasen, bie Ptiat.-.enaui'iah] in ist vorzugsweise 3,5 odei 7. Iiei dem Ausliihi :m;sLei spj e 1 sind für die Ankerwicklun-

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gen 10OA 5 Phasen gezeigt. In Fig. 14 (b) sind Ankerwicklungen in drei Phasen gezeigt, während in Fig. 14 (c) Ankerwicklungen in sieben Phasen gezeigt sind.

Die Festkörperkoiranutatorschaltung 300 weist m Phasen mit jeweils einer Gruppe aus einer Brückenschaltung 31a bis 31m mit vier Festkörperschaltern 3ap, 3 an, 3 είρ und 3~än usw. auf. Die Wechselstromwicklungen 101 bis 10m sind Phasen gemäß an die Wechselstromanschlüsse a , "a bis m, Ίη der Brücken-Schaltung 31a bis 31ir. angeschlossen. Die Gleichstromanschlüsse der Brückenschaltungen sind in Reihe zueinander an Gleichstromeingangsanschlüsse P¹ und N¹ angeschlossen. Zwischen den Gleichstromeingangsanschluß P¹ und den Gleichstromeingangsanschluß P sind in Reihe die Glättungsdrossel 4 und der Stromdetektor 7 geschaltet. In einer Gruppe der Brückenschaltung sind jeweils die Festkörperschalter 3ap und 3 "an oder die Festkörperschalter 3an und 3 "ap gleichzeitig oder mit einer bestimmten steuerbaren Phasendifferenz eingeschaltet.

Bei den anderen Phasengruppen werden ferner die Festkörperschalter mit einer zu steuernden Phasendifferenz von 2 72. /m eingeschaltet. Das Einschalten kann mittels eines Drehstellungs-Bestimmungselements 400, das in Abhängigkeit von der Drehung der Feldwicklungen 200 betrieben wird, und einer Einschaltsteuervorrichtung 500 erfolgen, die mittels dieses Elements gesteuert wird. Im Falle des Steuerverfahrens mit gleichzeitigem Einschalten wird die Umschaltung sechsmal je Zyklus bei drei Phasen, zehnmal je Zyklus bei fünf Phasen, 14mal je Zyklus bei sieben Phasen und 2m-mal je Zyklus bei m-Phasen vorgenommen.

Die Fig. 15 zeigt Betriebskurvenformen bei der Ausführungsform mit Fünfphasen-Ankerwicklungen 100A, wobei (i) eine Abschnittsnumerierung darstellt, während (ii) bis (vi) -jr die Phasenströme I₁ der ersten Phase bis i der m-ten Phase (fünften Phase) zeigen. Die mit ausgezogenen Linien darge-

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- JO - B

stellten Kurvenformen ergeben sich, wenn der Überlappungswinkel oder Überschneidungswinkel u d. T^./m ist. Die mit gestrichelten Linien dargestellten Kurvenformen ergeben sich, wenn der Überschneidungswinkel u ^> 7£,/m ist. In dem Zeitabschnitt Mywird die Kommutierung nur einer einzigen Phase festgestellt, während in dem Zeitabschnitt(^T) Kommutierungen anderer Phasen auftreten. Wenn der Überschneidungswinkel gesteigert wird, werden die Überlappungen der Kommutierungen bei mehreren Phasen gesteigert. In Abhängigkeit von einem größeren Überschneidungswinkel wird die Drehmomentwelligkeit des Motors geringer. Wenn wie bei dem Ausführungsbeispiel das Kommutieren in einzelnen Phasen ausgeführt wird, ist grundsätzlich ein Überschneidungswinkel von 180° zulässig, was durch Steigerung des Überschneidungswinkels für eine Verminderung der Drehmomentwelligkeit beachtlich zweckdienlich ist.

Bei dem Steuerverfahren des Einschaltens und der Phasendifferenz ergibt sich für die Einschaltsteuerung zwischen einander gegenüberliegenden Festkörperschaltern in der Brückenschaltung eine Phasendifferenz. Wenn bei m Phasen die Phasendifferenz gleich ZTC/m ist, ist die Kommutier-oder Umschalthäufigkeit 4mal je Zyklus, was das Doppelte dessen bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist.

Die Fig. 16 zeigt die Betriebskurvenformen bei der Ausführungsform mit Dreiphase'n-Ankerwicklungen 100B, wobei (i) die Abschnittsnumerierung darstellt und bei (ii) bis (iv) die Phasenströme i.. für die erste Phase bis i für die m-te Phase (vierte Phase) dargestellt sind.

Bei der ersten Phase ergibt sich eine Einschaltphasenverschiebung Q zwischen den Festkörperschaltern 3ap und 3 ün, während zwischen den Festkörperschaltern 3an und 3 ap eine Einschaltphasenverschiebung G besteht, so daß die Umschaltung nach einer Verzögerung um die Phase ο gegenüber dem vorhergehenden Einschalten von Null auf den Wicklungsstrom erfolgt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Umschalt-

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häufigkeit verdoppelt werden und die Drehmomentwelligkeit des Motors beträchtlich verringert werden. In Fig_# 16 bezeichnen u- und u₂ jeweilige Uberschneidungswinkel.

Die Fig. 17 (a) zeigt die Verteilungsbereiche der verteilten Leiter in einem Querschnitt der Wechselstrom-Wicklungen bei dem Ausführungsbeispiel, bei dem siebenphasige Ankerwicklungen 100C verwendet werden.

in Fig. 17 (a) bildet die Wechselstromwicklung 1O1 der ersten Phase eine Windung bzw. Windungsgruppe, bei der die Windungsseiten in der Leiterverteilunijsschicht A (schwarzer Streifen) der ersten Schicht und der um den elektrischer. Winkel "7£ verschobenen Leiterverteilungsbereich A (gestrichelter Streifen) d«ji zweiten Schicht verteilt sind. Die VerteilungsbereichsLieite für jeweils eine Phase der Leiter hat einen elektrischen Winkel von 2 7C/m. Bei den Wicklungen von der zweiten Phase bis zur m-ten (7.) Phase sind die Spulenenden in den Leiterverteilungsbereichen B bis G der ersten Schicht und den Lei terverteilungsbereichen B bis G dt>r zweiten Schicht verteilt.Die Spulenweite der Windungen ist ungefähr JC , zumindest aber größer als TL·/5, wodurch die Erzeugung von magnetischen Spaltfluß-Harmonischen höherer geradzahliger Ordnung (2.,4. oder 6.Ordnung) verhindert. w«_iden kann.

Bei diesem Au:iführungsbeiKpiel ist die Verteilungsbereichsbreite je Phase gleich 2 7C-/m. Sie kann gleich £./m sein, wenn die Leiter für eine l'nase in zwei Gruppen aufgeteilt und in Reihe oder parallel geschaltet werden.

Im Falle einer Vertoilunqsbereichsbreite von können die höheren räumlichen Il.ti monischen oder Spaltoberwellen durch die geradzahlige Phasenwicklungsanzahl unterdrückt werden, was auf den Aulbau mit doppelten inneren Windun gen zurückzuführen ist. Andererseits können im Falle der

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Verteilungsbereichsbreite 2 TC/m die Spaltoberwellen dadurch unterdrückt werden, daß die Spulenweite für eine Phase zu einem Stromwinkel von ungefähr TC. gewählt wird, wodurch es sich erübrigt, die doppelte Phasenanzahl zu verwenden, und wodurch der innere Wicklungsaufbau vereinfacht werden kann.

Die Fig. 17 (b) ist eine Ausdehnungsansicht bzw. Abwicklung der Wechselstromwicklungen. In der Fig. 17 (b) ist die mit ausgezogenen Linien dargestellte Wicklungsgruppe die Leitergruppe der ersten Schicht, während die mit gestrichelten Linien dargestellte Wicklungsgruppe die Leitergruppe der zweiten Schicht ist. Die Leitergruppen sind jeweils als obere oder untere Schicht in die Nuten des Ankers eingelegt.Wenn der Wicklungsanschluß X der mit ausgezogenen Linien gezeigten Wicklung der Stromeinlaß ist, so irt: der Wicklungsanschluß X der mit gesti ;chelten Linien dd ige^Le11 ton Wicklung der Stromauslaß. In dem rechten Kreis ist eine vergrößerte Ansicht der VvicklunrjszuleiLungen bzw. Anschlüsse gezeigt. Die Wicklungsanschlüsse X und X benachl arter Wicklungen sind verbunden, wobei ein um den Stromwinkel 2 TC-/m versetztes Paar von Wicklungsanschlüssen an Außenanschlüsse a, a Lis m, in angeschlossen ist.

Die Wicklungen fur den Stromwinkel 2 TL, sind in paariger Anzahl parallel oder in Reih gc ehaltet. Diese Ausführungs-

2b form wird ferner unter Bezugnahme aui die Fig. 18 erläutert. Anstelle des in Fig. 17 (L) gezeigten Schleifenwicklungsverfahrens kann das Wellenwicklängsverfahren verwendet werden. Bei dem Wellenwicklungsverlahren ist der Auslaß des Wicklungspaars mit dem um den Stroniwinkt 1 2 JiL versetzten Einlaß der

3(j Wicklungen verbunden und .lie Wicklungen sind aufeinanderfolgend in Reihe mit einem weiteren Wicklungspaar verbunden, so daß für jeden FoI und jede Phase entsprechend der Anzahl der Nuten alle Umfai. steile umwickelt werden. Der Auscjangsanschluß bzw. die Ausführung erfolgt am die gleiche Weise wie in Fig. 17 (a).

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Die Nutenanzahl für jeden Pol und jede Phase wird zur Verringerung der Nutenwelligkeit dadurch gesteigert, daß für die Wicklung einer jeden Phase eine Leiterverteilungsbereichsbreite von 2 7£-/m vorgesehen wird.
5

Die räumlichen höheren Harmonischen bzw. Spaltoberwellen können dadurch verringert werden, daß die Spulenweite der Wicklungen mit weniger als 7Z-/5 gewählt ist und darüberhinaus dadurch, daß die Phasenanzahl für die inneren Wicklungen gleich der Phasenanzahl für die äußeren Wicklungen ist, wodurch der Wicklungsvorgang vereinfacht werden kann.

Die Bezugszeichen 201 und 202 an den in Fig. 17 (a) gezeigten Läuferwicklungeri bezeichnen jeweils die Längsfeldwicklungen und nie Querfeldwicklungen. Es ist jeweils die Verteilung der Wicklungsleiter gezeigt. Bei fünf Phasen oder sieben Phasen ist die Verteilungsbreite U„ der Längsfeldwicklungen 201 im wesentlichen gleich oder geringfügig kleiner als diejenige der Querfeldwicklungen, wodurch der wirksame Drehmomenterzeugungsbereich erweitert wird und der Motor in einfacher Weise verkleinert werden kann.

Die Fig. 18 (a) zeigt die Anordnung in Luftspaltumfangsrichtung, wobei die Abwicklung der Wechselstromwicklungen durch Schaltungssymbole dargestellt ist. Der Motor mit vier Polpaaren hat gemäß der Darstellung drei Phasenwicklungen. Die Wicklungen 101-1 bis 1Om-I bis 101-4 bis 10m-4 sind auf dem Umfang verteilt angeordnet. Die Kommutatorschaltungen 300a, 3OOb, 300c und 30Od sind im wesentlichen auf den Umfang verteilt, so daß sie der Umfangsverteilung der Wicklungen entsprechen. Bei der Ausführungsform mit Schleifenwicklungen mit einer Verteilungsbereichsbreite 2 "JL/τα je Phase können für die Anzahl der Paare (4 Paare) Verbindungsblöcke (Gruppen oder Einheiten) von Wechselstromwicklungen und Festkörperkommutatorschaltungen vorgesehen werden. Bei dem Schleifen-

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wicklungsverfahren mit 1^/m können Verbindungsblöcke für die Anzahl der Paare von Polen oder die Anzahl von Polen vorgesehen werden. Bei dem Wellenwicklungsverfahren kann ein einziger Verbindungsblock vorgesehen werden.

Die Festkörporschalter wie Thyristoren oder Leistungstransistoren können in zwei Reihen-Säulen angeordnet werden. Ein Entwurf des Aufbaus ist als Ausführungsbeispiel der Festkörperkommutatorschaltung 300a in Fig. 18 (b) gezeigt. Üblicher-

^O weise haben Festkörperschalter flächige oder ebene Form. Parallelverbindungen erfordern einen breiten Raum, jedoch können Reihenverbindungen von Festkörperschaltungen zu einer kompakten Form geschichtet werden, so daß auf einfache Weise Festkörperkommutatorschaltungen an der Umfangsverteilung der

"15 Wechselstromwicklungen angeordnet werden können.

Die Fig. 18 (b) zeigt die Reihenschaltung von flachen Festkörperschaltelementen, die zusammen mit Isolierabstands-

haltern aufgeschichtet werden können und auf einer Platte, 20

einem Streifen oder einem Umfangsflügel aufgesetzt werden können.

Nachstehend werden bestimmte Modifikationen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 14 (a) erläutert. In der Fig. 19 (a) wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Feldwicklungen 200 dargestellt. Die Fig. 19'(a) zeigt einen Läufer, der für einen Induktionsmotor verwendet wird, und der Käfig-Leiter aufweist, wobei die Ankerwicklungen 100 die primären Ständerwicklungen sind.

Die Fig. 19 (b) zeigt einen Läufer, der für einen Schleifringläufer-Induktionsmotor verwendet wird, wobei Primärwicklungen 2O4u, 2O4v und 2O4w vorgesehen sind und die an die Festkörperkommutatorschaltung 300 angeschlossenen Wechselstromwicklungen Sekundärwicklungen sind.

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Wenn die Festkörperschalter 3ap bis 3 mn keine Selbstausschalteigenschaften haben und nicht wie Thyristoren durch die innere elektromotorische Kraft umgeschaltet werden können, können die Briickenschaltungen 31a bis 31m gemäß der Schaltung nach Fig. 20 aufgebaut sein, bei der Zwangs-Kommutiervorrichtungen wie Kommutierkondensatoren 33a und 33b oder Reihen-Dioden 34 vorgesehen sind.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 2 bis 13 unterscheiden sich von den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 14 bis 20 in der elektrischen Breite der Wechselstromwicklungen. Demgemäß sind bei ihrer Kombination die Grundwellenkomponenten für die unterschiedlichen Phasen mit eingeschlossen, wodurch die Drehmomentwelligkeit eines Motors beträchtlich verringert werden kann, weil vielerlei Stromphasen und vielerlei Wicklungsphasen vorhanden sind.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 14 bis 20 können die Festkörperschalter zusammengesetzte Halbleiterelemente sein, die durch Verbindung eines Thyristors, eines hinsichtlich der Ausschaltung torgesteuerten Thyristors und einer Diode gebildet sind.

Die Festkörperschalter können so angeordnet werden, daß sie dem Wicklungsaufbau des Motors angepaßt sind, und können als Festkörperkommuta'torschaltungen verwendet werden. Eine derartige räumliche Anordnung ist in einem Aufbau optimal, bei dem sie an einem an die Wicklungsenden der Wechselstromwicklungen des Motors angrenzenden Außenflansch oder Außenrahmen angebracht sind.

Die aus den Reihenschaltungsgruppen von Festkörperschaltern gebildeten Festkörperkommutatorschaltungen können kompakt aufgebaut werden und an der Seitenfläche, der Rückfläche oder der oberen Fläche des Motorgehäuses oder an

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einem Außenflansch angebracht werden, wobei sie einfach aufgebaut werden können und in einfacher Weise ein Kühlungssystem angebracht werden kann, «o daß «ie In einfache Weise als eine Einheit mit dem Motor aufgebaut werden können.

Gemäß den Fig. 14 bis 20 weist der Festkörperkommutatormotor einen Motor mit Wechselstromwicklungen in m Phasen auf, die m Gruppen von Einzelphasen-Wechselstromwicklungen bilden, sowie 2 m = N ^.(2 m + 1) von Festkörperschaltern, die als erste Reihenfestkörperschaltergruppe in Reihe geschaltet sind, sowie N Festkörperschalter, die als zweite Reihenfestkörperschaltergruppe in Reihe geschaltet sind; ferner weist der Festkörperkommutatormotor einen Festkörperschaltkreis auf, der die Festkörperschaltergruppen parallel schaltet, wobei die Wechselstromwicklung für eine jede Phase zwischen die Reihenschaltungsverbindungen der ersten Reihenfestkörperschaltungsgruppe und der zweiten Reihenfestkörperschaltungsgruppe angeordnet und geschaltet ist, wodurch die Eingabespannung gesteigert werden kann und auf einfache VJeise ein einheitlicher bzw. kompakter Aufbau des Motors erzielt werden kann.

Die Fig. 21 (a) ist ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Einzel-Brückenwechselrichtereinheit der Wechselstromspeisevorrichtung, bei der 101 bis 10 m Wicklungen für eine jeweilige Phase des Wechselstrommotors bezeichnen, dessen Phasenanzahl größer als 4 ist; 31a bis 31m bezeichnen jeweils Einzelphasen-Wechselrichtereinheiten mit vier Festkörpcrschaltern 3ap, 3 ap, 3 an, 3 "an. Diese Schaltung kann gemäß der Darstellung in Fig. 2 1 (c) durch Mittelanzapfungs-Einzclphasen-Wechselrichtereinheiten mit zwei Festkörperschaltern 3a und 3b modifiziert werden.

Die Festkörperschalter können ein Thyristor, ein Transistor oder Dioden 3a¹ und 3b¹ sein, die gemäß der Darstellung durch die gestrichelten Linien in Fig. 21 (a) gegenpolig zu einem Thyristor parallelgeschaltet sind.

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Die Wechselstromwicklungen 101 bis 10m haben Phasendifferenzen gemäß der Darstellung durch die Vektoren nach Fig. 21 (b). Wenn die Phasenanzahl m ist, beträgt die Phasendifferenz zwischen benachbarten Phasen 'ZVm oder ein ganzzahliges Vielfaches von TL-/m. In der Fig. 21 (b) sind Vektoren S ₁ bis <p durch ausgezogene Linien dargestellt. Sie können Negativphasen-Vektoren φ -.' , ψ ' bis φ ' gemäß der Darstellung durch gestrichelte Linien für eine jeweilige Phase werden, da sie durch Wechsel der Polarität des Anschlusses des Einzelphasen-Wechselrichters oder Wechsel der Reihenfolge der Einschaltung zum Verursachen einer Negativ-Phase äquivalent sind.

Als nächstes wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 21 (a) der Strom-Wechselrichter mit Kommutation durch innere elektromotorische Kraft erläutert. Bei dem Einzelphasen-Wechselrichter werden die Festkörperschalter 3ap und 3 "an gleichzeitig eingeschaltet und die Festkörperschalter 3an und 3lTp gleichzeitig eingeschaltet, während bei der Negativ-

Phase die Festkörperschalter 3ap und 3 ap sowie die Festkörperschalter 3an und 3"an eingeschaltet werden. Ferner ist es möglich, für die Einleitung der Phasen-Einschaltung der Festkörperschaltung an einander gegenüberliegenden Seiten eine

_ Phasendifferenz von 4 vorzusehen.

Die Fig. 22 (a) bis (c) zeigen Kurvenformen für Ströme i.. bis i für Phasen in der vorgenannten Beziehung der Einleitung des Einschaltens. Wenn bei den Fig. 22 (a) bis

(c) der Überschneidungswinkel U größer wird, wird die Drehmomentwelligkeit geringer. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 22 ist bei einem Überschneidungi^winkel U A /ζ/m die Drehung des durch die WechselstromwickLungen gebildeten zu sammengesetzten Drehfelds nicht unterbrochen, wodurch die DrehmomentweLligkeit gering ist.

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2/bM23

Im Falle eines Einzelphasen-Spannungs-Wechselrichters kann der Ausgangsspannungsnii ttelwert ν dadurch zu Trapezoid-Kurvenformen gemäß der Darstellung in den Fig. 22 (a) bis (c) gebildet werden, daß bestimmte Steuerungsverfahren angewendet werden, bei denen die Polaritätsumkehrzeit aufeinanderfolgend gemäß der Darstellung in Fig. 22 (d) verlängert wird.

Bei der Einzelphasen-Wechselrichtereinheit sind die Impulsbreiten für die einer jeweiligen Phase zugeordneten ^⁰ beiden Halbwellen jeweils 180° {%.) , während der Uberschneidungswinkel für eine jeweilige Phase (elektrischer Winkel bzw. Stromwinkel der Strom-oder Spannungs-Polaritätsumkehr-Übergangszeit) groß ist, wodurch die Drehmomentwelligkeit verringert werden kann. Wenn die Wechselrichtereinheiten 31a bis 31m gemäß der Ausführungsform nach Fig. 21 in Reihe ge- _x; schaltet werden, können eine hohe Spannung und eine hohe Leistungsfähigkeit erzielt werden und die Eingangsstromwelligkeit kann gering gemacht werden.

Anhand der Fig. 23 und 24 werden weitere Ausführungsbeispiele für ein m-Phasen-Wechselstromwicklungs-Verfahren für einen Wechselstrommotor mit der Wechselstromspeisevorrichtung erläutert.

Die Fig. 23 (a) ist eine Raumverteilungsansicht als

Schnittansicht von Wechselstromwicklungs-Leitern, bei der die Leiter in an dem Innenumfangsbereich oder dem Außenumfangsbereich eines Kerns ausgebildeten Nuten oder an der Oberfläche des Kerns verteilt sind. Manchmal ist kein Kern vorgesehen. φ In Fig. 2 3 (a) sind die Richtungen der durch die Wicklungsleiter geleiteten Ströme für eine Phase mit den Markierungen Γχ) und (Z) dargestellt. In der Fig. 23 (b) ist der Aufbau einer Wicklung qezeiqt, woLei der mit ausgezogenen Linien darqesteLLte Bereich il^-n Bereich ,in¹ äußeren Umf anq.sbere ich darsLeLLt, während der mit qe.s t. r iehe Lten Linien darcjente L LLe bereich den am inneren Umf anq:;Lere i ch angebrachten Abschnitt darsteLLt. Bei dem Aus; führunqsbe ir.pie L sind Wicklungen in zwei

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Schichten bzw. Lagen vorgesehen, wobei der Gegeηleitungsbereich des Leiters 101 als 101' bezeichnet ist, während der Gegenleitungsbereich des Leiters 101 als 101' bezeichnet ist.

c In Fig. 24 sind die Gegenleitungsbereiche um einen Stromwinkel von weniger als TL versetzt, so daß zwei Lagenwicklungen mit geringer Wicklungsganghöhe dargestellt sind.

Die Wicklungsgruppen .101,101' und ΐθΤ, 101', die zueinander entgegengesetzte Phasen haben, sind gegenpolig in Reihe geschaltet, um Wicklungen für eine Phase und für ein Polpaar zu bilden. Die Wicklungen für eine Phase sind für die Polpaare jeweils in Reihe geschaltet. Für die anderen Phasen gelten die gleichen Bedingungen. In der Fig. 23 (c) sind nur die Vorwärts-Leiter für die erste Schicht 101 bis 10 m und 101 bis 10 m gezeigt, während die Verteilung der Rückleiter 101' bis 1O m ' und 101' bis 10 m ' nicht gezeigt ist. In der Fig. 23(^c) ist der Verteilungsbereich der Wicklungs-Leiter der ersten Schicht durch schwarze Streifen dargestellt. Die Verteilungsbreite der Leiter für eine Phase, d.h. die Zonenbreite Θ ph ist 7Z./m und die Leiter des Gegenphasenbereichs sind als Verbindung zur Wicklung für eine jeweilige Phase in Reihe geschaltet. Wenn die Bezugszeichen 1O1(+)bis 10 m (+) als positiv-Anschlüsse der Wicklungen einer jeweiligen Phase festgelegt sind, entspricht die Phasenbeziehung der Darstellung in Fig. 21 (b). In der Fig. 23 sind für das Wicklungsdiagramm geradzahlige Phasen wie vier Phasen, sechs Phasen und acht Phasen und insbesondere vier Phasen in Betracht gezogen. In Fig. 24 sind als Wicklungsdiagramm ungeradzahlige Phasen wie fünf Phasen und sieben Phasen und insbesondere fünf Phasen in Betracht gezogen.

In Fig. 24 (a) ist wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 23 die Zonenbreite ©ph gleich "TZ-/m und die Wicklungen für eine Phase je Polpaar sind ein Paar von Wicklungen entgegengesetzter Phase. In Fig. 24 (b) ist die Zonenbreite B ph

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gleich 2 £/

Das Wickelverfahren für die Zonenbreite 0 ph = ist für eine geradzahlige Anzahl von Phasen oder eine geringe Anzahl von Phasen geeignet,wogegen das Wickelverfahren für die Zonenbreite 2 T^-/m für den Fall einer großen Anzahl von Phasen oder einer ungeradzahligen Anzahl von Phasen geeignet ist. Wenn die vielphasigen Wicklungen in räumlicher Verteilung auf dem Wechselstrommotor gewickelt sind und mit den Einzelphasen-Wechselrichtern gemäß der Darstellung in der Fig. 21 verbunden sind,wird die Stromverteilung auf die Wicklungsleiter gleichmäßig in Umlauf gebracht, so daß eine hohe Raumnutzung erzielt wird.

Die Fig. 25 (a) zeigt die Stromverteilung in einer Wechselstromwicklungs-Leitergruppe mit einer Zonenbreite θ ph = TC/m. Während die Leiter für eine Phase in Kommutierung (PolwechselungJ sind, besteht bei den anderen Leitern ein fester Spitzenwert der Ströme. Wenn die Umkehrung der Speisepolarität der Phase abgeschlossen ist (siehe Fig. 22), wird die Speisepolarität der benachbarten Phase umgekehrt. Auf diese Weise wird eine gleichförmige Drehstromverteilung erzielt, woraus sich eine gleichförmige elektromotorische Drehkraft ergibt und eine gleichförmige geringe Drehmomentwelligkeit erzielt wird.

Es ist ausreichend, die Leiter für nur eine einzige Phase umzuschalten, wobei die Anzahl der Leiter in der Übergangszeit gering ist und die Anzahl der Leiter für eine wirksame Ausgangsleistung je Abstandseinheit groß ist, so daß die Raum-bzw. Abstandsnutzung verbessert ist.

Andererseits zeigt die Fig. 25 (b )ein Schaltbild einer herkömmlichen Vorrichtung, bei der die Kommutierung für Leiter für zwei Phasen ausgeführt wird, deren Stromverteilung sich gemäß der Darstellung in Fig. 25 (b~) ergibt; diese herkömmliche Einrichtung hat den Nachteil eines geringeren Verteilungsbreiten-

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Verhältnisses für die ständig gespeisten Wicklungsleiter, die besonders wirkungsvoll sind. Darüberhinaus werden die Drehwinkel der elektromotorischen Drehkraft der Wechselstromwicklungen verändert, so daß sich eine große Drehmomentwelligkeit ergibt.

Bei der Motoreinrichtung mit Speisung der Wechselstromwicklungen aus dem Wechselrichter können die Ausführungsbeispiele für den Anker eines Synchronmotors, die Sekundärwicklun- gen eines Schleifringlaufer-Induktionsmotors (dessen Sekundärwicklungen vorzugsweise an dem Ständer gewickelt sind) und die Primärwicklungen eines Induktionsmotors verwendet werden. Die Ausführungsbeispiele sind besonders wirkungsvoll für die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Drehung und der Steigerung

^5 der Raumnutzung der Vorrichtung für die Ausbildung des Drehfelds mittels der Wechselstromwicklungen.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 21 bis 25 umfaßt die Einrichtung einen Wechselstrommotor mit ra-Phasen- ^⁰ Wechselstromwicklungen (bei dem m größer als 4 und der Phasenunterschied gleich 7L-/m oder ein ganzzahliges Vielfaches von 7C /m ist), und m Gruppen von einzelnen Vollweg-Wechselrichtereinheiten (in m-Phasen-Betrieb) , wobei die .'Wechselstromwicklungen mit den AusgangsanSchlüssen der Wechselrichtereinheiten für eine jeweilige Phase verbunden sind, wodurch die Drehmomentwelligkeit des Wechselstrommotors verringert wird.

Mit der Erfindung ist eine Wechselstromspeisevorrichtung mit einer Mehrzahl von parallel geschalteten Reihen-Festkörperschaltergruppen geschaffen, die jeweils in Reihenschaltung N Festkörperschalter aufweisen, wobei an die Reihenverbindungsanschlüsse der Festkörperschaltung in den Reihen-Festkörperschaltungsgruppen Wechselstromwicklungen für η (η 5Γ 1) Phasen und m (m = 2) unabhängige Gruppen angeschlossen sind. Bei der Wechselstromspeisevorrichtung besteht zwischen der

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Anzahl N der Festkörperschalter in einer jeweiligen Gruppe und der Anzahl m der Gruppe die Beziehung 2 m Jz. N _rT (m+1); wenigstens zwei Gruppen der m Gruppen von Wechselstromwicklungen werden mit einer jeweiligen Phasendifferenz Δ © C^⁷^) bei der Einschaltsteuorung der Festkörperschalter erregt.

An die Wechselstromspeisevorrichtung ist ein Drehfeldgenerator, ein Festkörperkoitmiutatormotor oder eine Wechselstrommotor-Einrichtung angeschlossen. 10

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Claims

Patentansprüche

f 1.J Wechselstromspeisevorrichtung mit einer Mehrzahl parallel geschalteter Reihenfestkörperschaltergruppen aus jeweils N in Reihe geschalteten Festkörperschaltern und Wechselstromwicklungen für η (η έ 1) Phasen und m (m ^. 2) unabhängige Gruppen, die jeweils an entsprechende Reihenverbindungskontakte der Festkörperschalter der Festkörperschaltergruppen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anzahl N der Festkörperschalter in einer jeden Gruppe (210,220) und der Anzahl m der Festkörperschaltergruppen die Beziehung 2m ^ N BL (m+1) besteht und bei der Einschaltsteuerung der Festkörperschalter wenigstens zwei Gruppen der m Gruppen von Wechselstromwicklungen (101 bis 10m) mit einer jeweiligen Phasendifferenz ΛΘ (f7L) erregt werden.

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2. Drehfeldgenerator mit der Wechselstromspeisevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl parallel geschalteter Festkörperschaltergruppen an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist und die m Gruppen der Wechselstromwicklungen (101 bis 10m) bei der Einschaltsteuerung der Festkörperschalter aufeinanderfolgend mit einer Phasendifferenz A Θ erregt werden, wobei die Leiter der Wechselstromwicklungen in aufeinanderfolgender Verteilung in einem im wesentlichen zylindrischen Raum oder einem Scheibenraum entlang des Umfangteilbereichs desselben verteilt sind.
3. Drehfeldgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromwicklungen (101 bis 10m) für

η Phasen die Ständerwicklungen eines Wechselstrommotors sind. 15
4. Drehfeldgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromwicklungen (101 bis 10m) für η Phasen und m Gruppen auf einen Ständer gewickelt sind und in dem Raum des mittels der Leiter der Wechselstromwicklungen

~_n in einem Wechselstrommotor gebildeten Drehfelds ein Läufer angeordnet ist.
5. Drehfeldgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromwicklungen (101 bis 10m) für

_oc. η Phasen und m Gruppen Primärwicklungen sind, die zur Ausbildung des Drehfelds auf einen Ständer gewickelt sind, und sekundäre Vielphasenwicklungen von zweiten Leitergruppen in dem Raum des Drehfelds angeordnet sind, wobei über die sekundären Wicklungen einer Wechselstromlast Strom zugeführt wird.
6. Festkörperkommutator-Motorvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Motor mit Wechselstromwicklungen (101 bis 10m)

für m Wicklunosgruppen in Einzelphase η = 1 , dessen Wechselstromwicklungen für eine jede Wicklungsgruppe gesondert sind, eine 35

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erste ReihenfestkörperSchaltergruppe (210), in der mehr als (m+1) Festkörperschalter verbunden sind^und eine zweite Reihenfestkörperschaltergruppe (220), in der mehr als (m+1J Festkörperschalter verbunden sind, wobei ein Festkörperschaltkreis die erste und die zweite Reihenfestkörperschaltergruppe parallel schaltet und die Wechselstromwicklungen für eine jeweilige Phase zwischen die Reihenverbindungskontakte der ersten und der zweiten Reihenfestkörperschaltergruppe geschaltet sind.
7. Motorvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörperschaltkreis eine Brückenschaltung aus vier Zweigen von Festkörperschaltern ist, die ein Paar von Gleichstromelektroden und ein Paar von Wechselstromelektroden hat, wobei m Brückenschaltungen mit den Gleichstromelektroden in Reihe geschaltet sind und an die Wechselstromelektroden jeweils die ifechselstromwicklungen angeschlossen sind.
8. Motorvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörperschalter an den einander gegenüberliegenden Seiten der Brückenschaltung jeweils unter zeitlich unterschiedlicher Steuerung eingeschaltet werden.
9. Motorvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörperschaltkreis in dem Motor angebracht ist.
10. Motorvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörperschaltkreis eine Einheit ist, die durch Reihen-Schichtung von Festkörperschaltern (2) mit oder ohne Kühlkörpern (4) hergestellt ist.
11. Motorvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörperschalter des Festkörperschaltkreises an einem Flansch eines Motors nahe einem jeweiligen Windungsende der Wechselstromwicklungen angebracht ist.

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12. Motorvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eien Mehrzahl von Gruppen von Verbindungsblöcken für das Verbinden der Wechselstromwicklungen für m Phasen vorgesehen ist und die Festkörperschaltkreise und die Verbindungsblöcke in Reihe oder parallel geschaltet sind.
13. Wechselstrommotoreinrichtung , gekennzeichnet durch einen Wechselstrommotor mit Wechselstromwicklungen für mehr als vier von η Phasen und durch η Gruppen statischer Einzelphasen-Vollweg-Wechselrichtereinheiten in n-Phasenbetrieb, an deren Wechselstromausgangsanschlüsse jeweils die Wechselstromwicklungen für die Phasen angeschlossen sind, wobei die Wechselstromwicklungen benachbarter Phasen eine jeweilige

' ■* Phasendifferenz mit dem Stromwinkel TL/n oder einem ganzzahligen Vielfachen von 72Vn haben.
14. Wechselstrommotoreinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine statische Einzelphasen-Vollweg-Wechselrichtereinheit eine Brückenschaltung aus vier Festkörperschaltern ist.
15. Wechselstrommotoreinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Phasen eine gerade

" Zahl von mehr als vier ist.
16. Wechselstrommotoreinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanzahl eine ungerade

Anzahl von mehr als fünf ist.
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17. Wechselstrommotoreinrichtung, gekennzeichnet durch einen Wechselstrommotor mit Wechselstromwicklungen für mehr als drei von η Phasen und durch η Gruppen statischer Einzelphasen-Vollweg-Wechselrichtereinheiten (300) in n-Phasenbetrieb, deren Gleichstromanschlüsse in Reihe geschaltet sind und an deren Wechselstromausgangsanschlüssen jeweils die

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Wechselstromwicklungen für die Phasen angeschlossen sind, wobei die Wechselstromwicklungen für benachbarte Phasen eine jeweilige Phasendifferenz mit einem Stromwinkel von 7Z-/n oder oder einem ganzzahligen Vielfachen von 7i- /n haben. \
18. Wechselstrommotoreinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die statische Einzelphasen-Vollweg-Wechselrichtereinheit eine Brückenschaltung aus vier Festkörperschaltern ist.
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