DE1095383B

DE1095383B - Synchronous and asynchronous machines without slip rings

Info

Publication number: DE1095383B
Application number: DES64089A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann Harz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-07-24
Filing date: 1959-07-24
Publication date: 1960-12-22

Description

Schleifringlose Synchron-und Asynchronmaschine Für elektrische Maschinen, die beispielsweise zum Laden von Akkumulatoren auf durch Verbrennungskraftmaschinen angetriebenen Fahrzeugen oder auch in Luftfahrzeugen verwendet werden, wird neuerdings die Forderung gestellt, daß sowohl Schleifringe als auch Kommutatoren vermieden werden sollen. Schleifringlose Synchronmaschinen sind an sich bekannt. Bei solchen Maschinen wird beispielsweise im Ständer neben der Hauptwicklung eine Hilfswicklung mit einer anderen Polteilung als die Hauptwicklung und im Läufer außer der gleichmäßig verteilten ein- oder mehrphasigen Haupterregerwicklung eine mehrphasige Hilfswicklung vorgesehen, die die gleiche Polteilung wie die Hilfswicklung im Ständer besitzt und über Gleichrichter mit der Haupterregerwicklung im Läufer verbunden wird. Gegebenenfalls können bei diesen Maschinen die den beiden verschiedenpoligen Feldern zugeordneten Ströme in ein und derselben Wicklung überlagert werden. Nachteilig ist bei diesen Maschinen jedoch, daß sie umlaufende Gleichrichter benötigen.Synchronous and asynchronous machines without slip rings For electrical machines, for example, for charging accumulators by internal combustion engines powered vehicles or in aircraft are used recently made the requirement that both slip rings and commutators avoided should be. Synchronous machines without slip rings are known per se. In such Machines, for example, there is an auxiliary winding in the stator in addition to the main winding with a different pole pitch than the main winding and in the rotor apart from that evenly distributed single or multi-phase main excitation winding a multi-phase auxiliary winding provided that has the same pole pitch as the auxiliary winding in the stator and is connected to the main field winding in the rotor via a rectifier. Possibly can be assigned to the two fields with different poles on these machines Currents are superimposed in one and the same winding. This is a disadvantage Machines, however, that they need rotating rectifiers.

Zum Laden von Akkumulatoren ist daher bereits eine Anordnung bekanntgeworden, die aus zwei in Kaskade geschalteten Maschinen mit kleinem Kurzschlußverhältnis besteht, bei der umlaufende Gleichrichter vermieden werden. Bei dieser bekannten Anordnung wird die Ständerwicklung des ersten Generators mit Gleichstrom erregt; mit dem Drehstrom, der hierdurch in der zugehörigen mehrphasigen, verteilten Läuferwicklung induziert wird, wird die ebenfalls mehrphasige, verteilte Läuferwicklung des mit dem ersten Generator gekuppelten zweiten Generators gespeist, so daß in der Ständerwicklung des zweiten Generators ein Strom induziert wird, der dann nach Gleichrichtung zum Laden des Akkumulators verwendet wird. Durch das kleine Kurzschlußverhältnis der verwendeten Maschine wird erreicht, daß der durch den Erregerstrom verursachte Strombelag klein gegenüber dem Laststrombelag ist, so daß der von der Anordnung abgegebene Strom im wesentlichen unabhängig von der Spannung und Frequenz allein durch die Größe der Läuferströme bestimmt wird. Sind diese Läuferströme konstant, so gibt die Anordnung, solange sich keine Sättigung bemerkbar macht, bei allen Drehzahlen und Spannungen auch einen nahezu konstanten Strom ab. Die Maschine nimmt dabei stets die Spannung an, die durch den Akkumulator bestimmt wird.An arrangement has therefore already become known for charging accumulators, those from two machines connected in cascade with a small short-circuit ratio exists in which circumferential rectifiers are avoided. With this well-known Arrangement, the stator winding of the first generator is excited with direct current; with the three-phase current, which is thereby distributed in the associated multi-phase rotor winding is induced, the also multi-phase, distributed rotor winding of the with the first generator coupled to the second generator fed so that in the stator winding of the second generator a current is induced, which is then rectified to the Charging the accumulator is used. Due to the small short-circuit ratio of the The machine used ensures that the current load caused by the excitation current is small compared to the load current, so that the output from the arrangement The current is essentially independent of the voltage and frequency alone Size of the rotor currents is determined. If these rotor currents are constant, then there are the arrangement, as long as no saturation is noticeable, at all speeds and voltages also deliver an almost constant current. The machine always takes the voltage determined by the accumulator.

Die Erfindung befaßt sich mit der weiteren Verbesserung einer schleifringlosen Synchron- oder Asynchronmaschine mit zwei nicht miteinander gekoppelten Wicklungssystemen, bei der das in der Ständerwicklung des ersten Wicklungssystems durch Gleichstrom oder Wechselstrom niedriger Frequenz erregte Feld einen Strom in der zugehörigen Läufer-Wicklung induziert, mit dem die Läuferwicklung des anderen Wicklungssystems gespeist wird, deren Feld dann in der zugehörigen Ständerwicklung des zweiten Wicklungssystems einen Strom induziert. Gemäß der Erfindung weisen die beiden Ständerwicklungen jeweils pro Pol eine einzige Spule auf, deren Spulenseiten jeweils in einer Nut angeordnet sind. Vorteilhafterweise wird hierbei die Anordnung derart getroffen, daß die Spulenseiten aneinandergrenzender Spulen in einer einzigen Nut untergebracht werden. Es empfiehlt sich dabei, für die schleifringlose Synchron- oder Asynchronmaschine die Polpaarteilung p gleich Eins zu wählen.The invention is concerned with the further improvement of a slip ringless Synchronous or asynchronous machine with two winding systems that are not coupled to one another, in which that in the stator winding of the first winding system by direct current or alternating current low frequency excited a current in the associated field Rotor winding induced, with which the rotor winding of the other winding system is fed, whose field is then in the associated stator winding of the second winding system induces a current. According to the invention, the two stator windings each have a single coil per pole, the coil sides of which are each arranged in a slot are. In this case, the arrangement is advantageously made such that the coil sides adjacent coils can be accommodated in a single groove. It recommends The pole pair division for synchronous or asynchronous machines without slip rings to choose p equal to one.

Bildet man die Ständerwicklung des zweiten Wicklungssystems mehrphasig aus, so wird in Weiterbildung des Erfindungsgedankens der die Ständerwicklung des zweiten Wicklungssystems tragende Ständer je Polpaar mit einer der Phasenzahl entsprechenden Anzahl von Polen versehen. Beispielsweise bei dreiphasiger Ausführung wird also die Ständerwicklung des zweiten Wicklungssystems etwa nach Art der Erregerwicklung der bekannten Siemens-Lydall-Maschine bzw. Scherbius-Maschine mit einem Wicklungsschritt von 120° ausgeführt und erhält mithin längs des Umfanges drei Nuten, in denen jeweils die zwei Spulenseiten aneinandergrenzender Spulen liegen.If the stator winding of the second winding system is formed multi-phase off, then in a further development of the inventive concept of the stator winding of the Second winding system supporting stator per pole pair with a phase number corresponding Number of poles provided. For example, in the case of a three-phase version the stator winding of the second winding system roughly in the manner of the field winding the well-known Siemens-Lydall machine or Scherbius machine with one winding step executed by 120 ° and thus has three grooves along the circumference, in each of which the two coil sides of adjacent coils lie.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird vorgesehen, mindestens eine der beiden Läuferwicklungen nach Art einer Käfigwicklung als Einstabwicklung auszuführen, deren Stabenden auf der einen Seite durch einen Kurzschlußring miteinander verbunden sind, während sie auf der anderen Seite jeweils mit den zugehörigen Stabenden bzw. Anschlußklemmen der anderen Läuferwicklung verbunden werden. Auf diese Weise ist eine wesentlich bessere Nutausnutzung und damit auch eine bessere Ausnutzung der Läufer ermöglicht, als es bei den bekannten schleifringlosen Synchronmaschinen der Fall ist, bei denen die Läufer verteilte Mehrphasenwicklungen tragen.In a further development of the inventive concept, it is provided at least one of the two rotor windings in the manner of a cage winding as a single rod winding execute the rod ends on one side by a short-circuit ring are connected, while on the other side they are each connected to the associated rod ends or terminals the other rotor winding are connected. In this way there is a much better utilization of the groove and thus also a better one Utilization of the rotor is possible, as is the case with the known synchronous machines without slip rings is the case in which the rotors carry distributed multi-phase windings.

Die beiden Wicklungssysteme einer gemäß der Erfindung ausgebildeten schleifringlosen Synchronmaschine oder Asynchronmaschine können mit gleicher Polpaarzahl oder mit ungleicher Polpaarzahl ausgerüstet werden. Wählt man für beide Wicklungssysteme gleiche Polpaarzahl, so empfiehlt es sich in an sich bekannter Weise, die beiden Läuferwicklungen nach Art von Käfigwicklungen als Einstabwicklungen auszubilden, deren Stabenden auf der einen Seite durch Kurzschlußringe miteinander verbunden werden, während auf der anderen Seite der beiden Läuferwicklungen jeweils die Stäbe der einen Läuferwicklung mit den Stäben der anderen Läuferwicklung mit vertauschter Phasenfolge verbunden sind.The two winding systems of one designed according to the invention Synchronous machines without slip rings or asynchronous machines can have the same number of pole pairs or equipped with an unequal number of pole pairs. One chooses for both winding systems same number of pole pairs, it is advisable to use the two in a known manner To design rotor windings in the manner of cage windings as single rod windings, whose rod ends are connected to one another on one side by short-circuit rings while the bars are on the other side of the two rotor windings the one rotor winding with the bars of the other rotor winding with interchanged Phase sequence are connected.

Es ist jedoch auch möglich, die beiden Wicklungssysteme mit ungleichen Polpaarzahlen zu versehen. `'orzugsweise wird man hierzu das Polpaarverhältnis 1: 2 wählen. In diesem Fall empfiehlt es sich, die niedrigpolige Läuferwicklung nach Art einer Käfigwicklung als Einstabwicklung .auszubilden, deren Stabenden auf der einen Seite durch einen Kurzschlußring miteinander verbunden werden, während die Stabenden auf der anderen Seite mit in Reihe oder parallel geschalteten Wicklungsgruppen der Läuferwicklung des zweiten Wicklungssystems verbunden sind. Auch hierbei ist es vorteilhaft, die beiden Läuferwicklungen derart miteinander zu verbinden, daß die Phasenfolge der beiden Läuferwicklungen vertauscht ist.However, it is also possible to provide the two winding systems with unequal numbers of pole pairs. For this purpose, the pole pair ratio 1: 2 will preferably be selected. In this case, it is advisable to design the low-pole rotor winding in the manner of a cage winding as a single rod winding, the rod ends of which are connected to one another on one side by a short-circuit ring, while the rod ends on the other side with series or parallel-connected winding groups of the rotor winding of the second Winding system are connected. Here, too, it is advantageous to connect the two rotor windings to one another in such a way that the phase sequence of the two rotor windings is interchanged.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Fig. 1 als Ausführungsbeispiel die Schaltungsanordnung einer gemäß der Erfindung ausgebildeten schleifringlosen Synchronmaschine wiedergegeben, mit der ein auf einem Fahrzeug befindlicher Akkumulator geladen wird. Während in der Fig. 1 die Ständerwicklungen dieser schleifringlosen Synchronmaschine schematisch angedeutet sind, geben die Fig. 2 und 3 die gemäß der Erfindung vorgesehene Ausbildung der Ständerwicklungen in verschiedenen Ansichten im einzelnen wieder.To explain the invention, FIG. 1 is an exemplary embodiment the circuit arrangement of a slip ring designed according to the invention Synchronous machine reproduced with a battery located on a vehicle is loaded. While in Fig. 1, the stator windings of this slip ringless Synchronous machine are indicated schematically, give FIGS. 2 and 3 according to the Invention provided formation of the stator windings in different views in detail again.

Die schleifringlose Synchronmaschine besteht aus den beiden die gleiche Polpaarzahl aufweisenden Wicklungssystemen 1 und 2, die sich in den miteinander gekuppelten Maschinen 3 und 4 befinden. Die Ständerwicklung 5 des Wicklungssystems 1 wird über den Schalter 6 von der Gleichrichteranordnung 7 mit Gleichstrom gespeist, während die Ständerwicklung 9 des Wicklungssystems2 an die Eingangsklemmen der Gleichrichteranordnung 7 angeschlossen ist, zu deren Ausgangsklemmen der Akkumulator 8 über den Gleichrichter 10 parallel geschaltet ist. Die beiden Wicklungssysteme l und 2, deren Läuferwicklungen 11 und 12 unmittelbar miteinander verbunden sind, haben also gleiche Polpaarzahlen.The synchronous machine without slip rings consists of the two the same Number of pole pairs having winding systems 1 and 2, which are in the with each other coupled machines 3 and 4 are located. The stator winding 5 of the winding system 1 is fed with direct current from the rectifier arrangement 7 via the switch 6, while the stator winding 9 of the winding system 2 is connected to the input terminals of the rectifier arrangement 7 is connected to the output terminals of the accumulator 8 via the rectifier 10 is connected in parallel. The two winding systems 1 and 2, their rotor windings 11 and 12 are directly connected to each other, so have the same number of pole pairs.

Die Ständerwicklung 5 wird mit Gleichstrom gespeist, während die die Gleichrichteranordnung 7 speisende Ständerwicklung 9 einphasig ist. Demzufolge sind bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 die beiden Ständer der Maschine 3 und 4 in gleicher Weise ausgebildet, wie es in den Fig. 2 und 3 wiedergegeben ist. Die Fig. 2 gibt einen Schnitt durch die das Wicklungsystem 1 tragende Maschine 3 wieder. Das Ständerblechpaket 18 ist finit den beiden Nuten 19 und 20 versehen, in denen jeweils eine Spulenseite der die Ständerwicklung 5 bildenden Spulen 21 und 22 eingelegt ist. Die Spulen 21 und 22 sind als normale Polspulen ausgebildet, deren nicht dargestellte Wickelköpfe nach oben und unten abgebogen sind. Sie können daher außerhalb der Maschine fertiggestellt und dann in die offenen Nuten 19 und 20 eingelegt werden. Die gemäß der Erfindung vorgesehene Ausbildung der Ständerwicklung ermöglicht mithin bei den in Rede stehenden schleifringlosen Synchronmaschinen eine erhebliche Vereinfachung des Ständeraufbaus, während bei den bekannten schleifringlosen Synchronmaschinen verteilte Ständerwicklungen vorgesehen waren, die unter hohem Zeit- und Arbeitsaufwand in halb geschlossene Nuten eingeträufelt werden müssen.The stator winding 5 is fed with direct current, while the Rectifier arrangement 7 feeding stator winding 9 is single-phase. Hence are in the embodiment of FIGS. 1 to 3, the two columns of the machine 3 and 4 designed in the same way as shown in FIGS. the FIG. 2 shows a section through the machine 3 carrying the winding system 1. The stator core 18 is finitely provided with the two grooves 19 and 20 in which one coil side of each of the coils 21 and 22 forming the stator winding 5 is inserted is. The coils 21 and 22 are designed as normal pole coils, their not shown Winding heads are bent up and down. You can therefore outside of the machine completed and then inserted into the open grooves 19 and 20. According to The invention provided formation of the stator winding thus enables the The slip ringless synchronous machines in question represent a considerable simplification of the stator structure, while with the known synchronous machines without slip rings distributed stator windings were provided, which took a lot of time and effort must be instilled into half-closed grooves.

Das von der Welle 24 getragene Läuferblechpaket 23 ist mit sechs kreisrunden Nuten versehen, in denen sich die Läuferstäbe a bis f befinden.The laminated rotor core 23 carried by the shaft 24 is provided with six circular grooves in which the rotor bars a to f are located.

Damit ein etwa störendes Querfeld abgedämpft wird, ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 in den Ständern der beiden Maschinen 3 und 4 eine Dämpferwicklung angeordnet, die aus den beiden Stäben 25 und 26 besteht, die durch nicht dargestellte Kurzschlußringe zu beiden Seiten eines jeden Ständerblechpaketes kurzgeschlossen sind. Etwa noch erforderliche weitere Dämpferstäbe müssen durch gesonderte Kurzschlußbügel verbunden werden, damit die Wicklungsachsen dieser weiteren Dämpferwicklung stets senkrecht zu der aus den Spulen 21 und 22 bestehenden Ständerwicklung bleiben.So that an approximately interfering transverse field is attenuated, is in the embodiment 1 to 3 in the stator of the two machines 3 and 4, a damper winding arranged, which consists of the two rods 25 and 26, which is not shown by Short-circuit rings short-circuited on both sides of each stator core are. Any further damper rods that may be required must be replaced by separate short-circuit bars are connected so that the winding axes of this further damper winding always remain perpendicular to the stator winding consisting of the coils 21 and 22.

Zur Gewichtseinsparung kann ferner der Schnitt der Ständerbleche der Form angepaßt werden, die durch die die Ständerwicklung aufnehmenden Nuten bedingt ist. Demzufolge sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 die Ständerbleche mit den Ausnehmungen 27 und 28 versehen.To save weight, the cut of the stator plates can also be used Shape to be adapted, caused by the stator winding receiving grooves is. Accordingly, in the embodiment of FIGS. 1 to 3, the stator plates are with the recesses 27 and 28 provided.

Die beiden Läuferwicklungen 13 und 14 sind nach Art von Käfigwicklungen als Einstabwicklungen ausgebildet, und zwar bestehen beide Läuferwicklungen aus jeweils sechs Stäben a bis f bzw. a' bis f'. Die Enden dieser Stäbe sind auf der einen Seite jeweils durch die Kurzschlußringe 13 und 14 miteinander verbunden. Auf den einander zugekehrten Seiten der Läuferwicklungen sind die Stäbe der einen Wicklung unmittelbar mit den Stäben der anderen Wicklung verbunden. Diese Verbindungen sind dabei so getroffen, daß die Phasenfolge in der Läuferwicklung 11 gegenüber der Phasenfolge in der Läuferwicklung 12 vertauscht ist.The two rotor windings 13 and 14 are designed as single-rod windings in the manner of cage windings, and both rotor windings each consist of six rods a to f and a 'to f'. The ends of these rods are connected to one another on one side by the short-circuit rings 13 and 14, respectively. On the mutually facing sides of the rotor windings, the bars of one winding are directly connected to the bars of the other winding. These connections are made in such a way that the phase sequence in the rotor winding 11 is reversed with respect to the phase sequence in the rotor winding 12.

Wird durch die Gleichstromerregung der Ständerwicklung 5 in der Läuferwicklung 11 beispielsweise ein rechtsumlaufendes Drehfeld hervorgerufen, so entsteht infolge der vertauschten Phasenfolge der Stäbe der Läuferwicklungen in der Läuferwicklung 12 ein linksumlaufendes Drehfeld. Beträgt die mechanische Drehzahl der miteinander gekuppelten, von einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Läufer beispielsweise 3000 U/inin, so entsteht in der Läuferwicklung 11 ein rechtsumlaufendes Drehfeld mit einer Drehungsfrequenz von 50 Hz. Infolge der Phasenvertauschung entsteht in der Läuferwicklung 12 ein linksumlaufendes Drehfeld, also ein in Drehrichtung umlaufendes Drehfeld, das eine Drehungsfrequenz von 100 Hz hat. Da die Ständerwicklung 9 des Wicklungssystems 2 von diesem Drehfeld durchsetzt wird, entsteht in der Ständerwicklung 9 ein Drehstrom von 100 Hz, der durch die Gleichrichteranordnung 7 gleichgerichtet wird.Is generated by the DC excitation of the stator winding 5 in the rotor winding 11, for example, a clockwise rotating field is produced, as a result the reversed phase sequence of the bars of the rotor windings in the rotor winding 12 a counterclockwise rotating field. Is the mechanical speed of each other coupled, driven by an internal combustion engine, not shown Rotor, for example 3000 rpm, a clockwise rotation is created in the rotor winding 11 Rotating field with a rotation frequency of 50 Hz. As a result of the phase reversal arises a counterclockwise rotating field in the rotor winding 12, that is, one in the direction of rotation revolving rotating field that has a rotation frequency of 100 Hz. As the stator winding 9 of the winding system 2 is penetrated by this rotating field, arises in the stator winding 9 a three-phase current of 100 Hz, which is rectified by the rectifier arrangement 7 will.

Die von der Anordnung abgegebene Leistung wird je zur Hälfte von den beiden Maschinen 3 und 4 aufgebracht, da die mechanische Leistung einer jeden Maschine ihrer mechanischen Drehungsfrequenz, die für beide Maschinen gleich ist, und dem Drehmoment, das als Produkt von Strom und Feld ebenfalls für beide Maschinen gleich ist, entspricht. Die von der Läuferwicklung 11 elektrisch an die Läuferwicklung 12 abgegebene Leistung wird unmittelbar transformatorisch auf die Ständerwicklung9 des Wicklungssystems 2 übertragen, so daß die Ständerwicklung 9 die zweifache Leistung abgibt, obgleich die das Wicklungssystem 2 aufnehmende Maschine 4 lediglich für die einfache Leistung bemessen zu werden braucht.Half of the power delivered by the arrangement is provided by the applied to both machines 3 and 4 as the mechanical power of each machine their mechanical rotation frequency, the the same for both machines is, and the torque, which is the product of the current and the field also for both Machines is equal, corresponds. The electrical from the rotor winding 11 to the Rotor winding 12 output power is directly transformed into the Stator winding 9 of the winding system 2 transferred so that the stator winding 9 delivers twice the power, although the machine receiving the winding system 2 4 only needs to be measured for simple performance.

Da die beiden Maschinen 3 und 4 ein kleines Kurzschlußverhältnis haben, also mit kleinem Luftspalt ausgeführt sind, arbeiten sie von einer bestimmten Drehzahl ab im ganzen Drehzahlbereich ohne Regler mit praktisch gleichbleibendem Strom, dessen Größe lediglich durch die Größe des der Ständerwicklung 5 zugeführten Erregerstromes bestimmt ist. Die Spannung paßt sich dabei selbständig der Spannung des Gleichstromnetzes, im vorliegenden Ausführungsbeispiel also der Spannung des Akkumulators 8, an. Die Anordnung ist daher besonders zum Laden von Akkumulatoren geeignet. Wird der Strom der Ständerwicklung 9 unterhalb einer bestimmten Drehzahl zu Null, so sperrt die Gleichrichteranordnung 7 selbständig jeden Rückstrom.Since the two machines 3 and 4 have a small short-circuit ratio, So if they are designed with a small air gap, they work at a certain speed from in the whole speed range without controller with practically constant current, its Size only through the size of the excitation current supplied to the stator winding 5 is determined. The voltage adapts itself automatically to the voltage of the direct current network, in the present exemplary embodiment that is to say the voltage of the accumulator 8. the The arrangement is therefore particularly suitable for charging accumulators. Will the current the stator winding 9 below a certain speed to zero, the locks Rectifier arrangement 7 independently each reverse current.

Solange beim Anlauf der Maschinen 3 und 4 die von der Ständerwicklung 9 abgegebene Spannung noch kleiner als die Spannung des Akkumulators 8 ist, kann die Maschine 4 keinen Strom abgeben. Die Gleichrichteranordnung 7 sowie der Gleichrichter 10, dessen Durchlaßrichtung in Richtung des Ladestromes liegt, verhindern in diesem Fall, daß sich der Akkumulator 8 über die Ständerwicklung 9 oder über die Ständerwicklung 5 entlädt. Hingegen fließt über die zum Gleichrichter 10 parallel geschaltete Meldelampe 15. die einen hohen Widerstand hat, ein kleiner Strom, der sich über die Ständerwicklung5 schließt, jedoch nicht zur Erregung des Wicklungssystems 1 ausreicht. Durch das Aufleuchten der Meldelampe 15 wird angezeigt, daß der Akkumulator 8 noch nicht von der Maschine 4 geladen wird.As long as that of the stator winding when the machines 3 and 4 start up 9 output voltage is even smaller than the voltage of the accumulator 8, can the machine 4 does not emit any current. The rectifier arrangement 7 and the rectifier 10, the forward direction of which is in the direction of the charging current, prevent this Case that the accumulator 8 via the stator winding 9 or via the stator winding 5 discharges. In contrast, the signal lamp connected in parallel with the rectifier 10 flows 15. which has a high resistance, a small current that flows through the stator winding5 closes, but not sufficient to excite the winding system 1. By the If the indicator lamp 15 lights up, it indicates that the accumulator 8 has not yet started the machine 4 is loaded.

Von einer bestimmten Drehzahl an setzt beim Hochlaufen der Maschinen 3 und 4 infolge des Restmagnetismus die Selbsterregung der Anordnung ein. Sobald die von der Ständerwicklung 9 abgegebene Spannung die Spannung des Akkumulators 8 überschreitet, fließt ein Ladestrom von der Ständerwicklung 9 zum Akkumulator B. Gleichzeitig wird die Ständerwicklung 5 von der Ständerwicklung 9 über die Gleichrichteranordnung 7 gespeist. Die Meldelampe 15 erlischt, sobald der Akkumulator 8 über die Gleichrichteranordnung 7 geladen wird.From a certain speed onwards, the machines start up 3 and 4 the self-excitation of the arrangement due to the residual magnetism. As soon the voltage output by the stator winding 9 is the voltage of the accumulator 8 exceeds, a charging current flows from the stator winding 9 to the accumulator B. At the same time the stator winding 5 is removed from the stator winding 9 via the rectifier arrangement 7 fed. The indicator lamp 15 goes out as soon as the accumulator 8 over the rectifier arrangement 7 is loaded.

Ist der Akkumulator 8 nahezu aufgeladen, so steigt seine Spannung an. Mit Hilfe des Schützes 16 wird von einem bestimmten Spannungswert ab der Schalter 6 geöffnet und mithin die Erregung der Anordnung durch die Ständerwicklung 5 abgeschaltet. Die Ständerwicklung 9 wird infolgedessen spannungslos. Durch die Sperrwirkung der Gleichrichteranordnung 7 wird in diesem Fall verhindert, daß die Meldelampe 15 aufleuchtet. Durch die beschriebene Schaltungsanordnung wird erreicht, daß die Anordnung unerregt bleibt, solange die von der Anordnung abgegebene Spannung infolge zu kleiner Drehzahl unterhalb der Spannung des aufzuladenden Akkumulators liegt, ohne daß hierzu zusätzliche Schalt- und Steuereinrichtungen erforderlich sind.If the accumulator 8 is almost charged, its voltage increases at. With the help of the contactor 16, the switch is set from a certain voltage value 6 is opened and therefore the excitation of the arrangement by the stator winding 5 is switched off. The stator winding 9 is de-energized as a result. The blocking effect of the In this case, the rectifier arrangement 7 is prevented from lighting up the signal lamp 15. The circuit arrangement described ensures that the arrangement is de-energized remains as long as the voltage output by the arrangement due to too low a speed is below the voltage of the battery to be charged, without this additional Switching and control devices are required.

Die Ständerwicklung des zweiten Wicklungssystems kann aber auch mehrphasig ausgebildet werden. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in den Fig. 4 und 5 wiedergegeben. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 vor allem dadurch, daß die Ständerwicklung 9 dreiphasig ausgebildet ist. Während also der Ständer der Maschine 3 im einzelnen entsprechend der Fig. 2 aufgebaut ist, ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 der die dreiphasige Wicklung 9 tragende Ständer der Maschine 4 gemäß dem Schnitt der Fig. 5 ausgeführt. Das Blechpaket dieses Ständers enthält pro Polpaar eine der Phasenzahl entsprechende Anzahl von Polen, also infolge der dreiphasigen Ausbildung die Pole29, 30 und 31. Jeder Pol ist jeweils von einer einzigen Spule umschlossen, und zwar der Pol 29 von der Spule 32, der Pol 30 von der Spule 33 und der Pol 31 von der Spule 34. Das in der Fig. 5 dargestellte Ständerblechpaket weist also längs des Umfanges drei Nuten auf, in denen jeweils zwei Spulenseiten aneinandergrenzeiider Spulen liegen.However, the stator winding of the second winding system can also be multi-phase be formed. An exemplary embodiment for this is shown in FIGS. 4 and 5. The embodiment of FIG. 4 differs from the embodiment of FIG 1 to 3 mainly in that the stator winding 9 is three-phase is. So while the stand of the machine 3 in detail according to FIG. 2, is the three-phase winding in the embodiment of FIG. 4 9 carrying stands of the machine 4 according to the section of FIG. The sheet metal package this stator contains a number of phases corresponding to the number of phases per pole pair Poles, so as a result of the three-phase training, poles 29, 30 and 31. Each pole is each enclosed by a single coil, namely the pole 29 of the coil 32, the pole 30 from the coil 33 and the pole 31 from the coil 34. The in Fig. 5 thus has three grooves along the circumference, in each of which two coil sides are adjacent to each other.

Zur Aufhebung störender Querfelder ist die aus den Stäben 35, 36 und 37 bestehende Dämpferwicklung vorgesehen. Die Dämpferstäbe befinden sich jeweils in der Mitte eines der drei Pole und sind über einen nicht dargestellten Kurzschlußring miteinander verbunden. Demzufolge läßt dieser Dämpferkäfig den Hauptfluß ungehindert hindurch und spricht lediglich auf Störfelder an.To cancel interfering transverse fields is that of the rods 35, 36 and 37 existing damper winding provided. The damper rods are in each case in the middle of one of the three poles and are via a short-circuit ring, not shown connected with each other. As a result, this damper cage leaves the main flow unhindered through and only responds to interference fields.

Während bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 die Läuferwicklungen der beiden Maschinen in gleicher Weise ausgebildet sind, unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel jedoch vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 dadurch, daß zur Speisung der Ständerwicklung 5 mit Gleichstrom die gesonderte Erregergleichrichteranordnung17 vorgesehen ist. Hierdurch entfällt der Gleichrichter 10 der Fig. 1, der für den Höchstwert des Ladestromes und die volle Akkumulatorspannung bemessen werden muß. Hingegen braucht die in der Fig. 4 vorgesehene gesonderte Erregergleichrichteranordnung 17 lediglich für den verhältnismäßig kleinen Erregerstrom der Ständerwicklung 5 bemessen zu werden. Die einen hohen Widerstand aufweisende Meldelampe 15 wird hierbei zwischen die Gleichrichteranordnung 7 und die Erregergleichrichteranordnung 17 geschaltet.While in the embodiment of FIGS. 4 and 5, the rotor windings the two machines are designed in the same way, this is different Embodiment, however, from the embodiment of FIGS. 1 to 3 in that the separate exciter rectifier arrangement 17 for feeding the stator winding 5 with direct current is provided. This eliminates the rectifier 10 of FIG. 1, the Maximum value of the charging current and the full battery voltage must be measured. In contrast, the separate exciter rectifier arrangement provided in FIG. 4 is required 17 only for the relatively small excitation current of the stator winding 5 to be measured. The high resistance indicator lamp 15 is here connected between the rectifier arrangement 7 and the exciter rectifier arrangement 17.

Zur Gewichtseinsparung kann die Form des Ständerblechpaketes der durch die Pole und Nuten bedingten Form angepaßt werden. Die Bleche des in der Fig. 5 dargestellten Ständers sind gemäß der Fig. 6 mit den Ausnehmungen 38, 39 und 40 versehen.To save weight, the stator core can be shaped by the poles and slots are adapted to the shape required. The sheets of the in FIG The stand shown are according to FIG. 6 with the recesses 38, 39 and 40 Mistake.

Es ist weiterhin möglich, parallel zu der die Anordnung erregenden Ständerwicklung des ersten Wicklungssystems einen Widerstand mit nicht geradliniger Charakteristik zu schalten. Dieser Widerstand kann beispielsweise als spannungsabhängiger oder als wärmeabhängiger Widerstand, der von einem durch die Akkumulatorenspannung gespeisten Widerstand geheizt wird, ausgeführt werden. Mit zunehmender Akkumulatorspannung nimmt der Widerstandswert dieses Widerstandes ab, so daß der durch die Ständerwicklung des ersten Wicklungssystems fließende Erregerstrom mit steigender Akkumulatorspannung nicht zunimmt, sondern je nach der Bemessung des parallel geschalteten nicht geradlinigen Widerstandes entweder konstant bleibt oder sogar abnimmt. Der Widerstand kann auch derart bemessen werden, daß die Erregung der Anordnung oberhalb eines bestimmten Wertes der Akkumulatorspannung zusammenbricht, so daß dann der in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 an sich zur Beendigung des Ladevorganges vorgesehene Schalter 6 und das Schütz 16 in Fortfall kommen. Bei einer solchen Anordnung sind sämtliche Kontakte vermieden, was für bestimmte Verwendungszwecke von besonderem Vorteil ist.It is also possible in parallel to the excitation of the arrangement Stator winding of the first winding system has a resistance with a non-straight line To switch characteristic. This resistance can, for example, be voltage-dependent or as a heat-dependent resistance that is generated by the battery voltage fed resistor is heated. With increasing battery voltage the resistance value of this resistor decreases, so that the through the stator winding of the first winding system flowing excitation current with increasing battery voltage does not increase, but depending on the dimensioning of the parallel connected non-rectilinear Resistance either remains constant or even decreases. The resistance can too be dimensioned so that the excitation of the arrangement above a certain Value of the battery voltage collapses, so that then in the embodiments 1 and 2, switches 6 provided per se to terminate the charging process and the contactor 16 come in failure. In such an arrangement are all Contacts avoided, which is particularly advantageous for certain purposes.

In den Ausführungsbeispielen ist bisher stets angenommen worden, daß die Ständerwicklung des ersten Wicklungssystems mit Gleichstrom gespeist wird, so daß die Anordnung als schleifringlose Synchronmaschine arbeitet und sich besonders günstig zum Laden von Akkumulatoren auch dann eignet, wenn sie mit stark veränderlicher Drehzahl angetrieben wird, wie es beispielsweise bei Kraftfahrzeugen der Fall ist. Die Anordnung kann aber auch für Zugbeleuchtungszwecke eingesetzt werden. Wird jedoch die Ständerwicklung des ersten Wicklungssystems nicht mit Gleichstrom, sondern mit Wechselstrom, vorzugsweise mit niederfreqentem Drehstrom, gespeist, so ergibt sich eine schleifringlose Asynchronmaschine, der die Schlupfleistung im Ständer entnommen bzw. zugeführt wird. Solche Maschinen sind für Anlagen geeignet, bei denen eine Drehzahlregelung erwünscht, Schleifringe und Bürsten aber mit Rücksicht auf örtliche Verhältnisse nicht anwendbar sind.In the exemplary embodiments, it has always been assumed that the stator winding of the first winding system is fed with direct current, so that the arrangement works as a synchronous machine without slip rings and is special convenient for charging accumulators even when they are highly variable Speed is driven, as is the case, for example, in motor vehicles. The arrangement can also be used for train lighting purposes. Will however the stator winding of the first winding system is not with direct current, but with Alternating current, preferably fed with low-frequency three-phase current, results an asynchronous machine without slip rings, which takes the slip power in the stator or is supplied. Such machines are suitable for systems in which a Speed control desired, slip rings and brushes but with consideration of local Ratios are not applicable.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Slip-ringless synchronous or asynchronous machine with two non-coupled winding systems, in which the field excited in the stator winding of the first winding system by direct current or alternating current of low frequency induces a current in the associated rotor winding, with which the rotor winding of the other winding system is fed whose field induces a current in the associated stator winding of the second winding system, characterized in that the two stator windings each have a single coil per pole, the coil sides of which are each arranged in a slot.

2. Slip-ringless synchronous or asynchronous machine according to claim 1, characterized in that the coil sides adjacent coils are housed in a single groove.

3. slip ringless Synchronous or asynchronous machine according to Claim 1, characterized by the pole pair division p equals one.

4. Synchronous or asynchronous machine without slip rings, in which the Stator winding of the second winding system is multi-phase, according to claim 1, characterized in that the stator winding of the second winding system load-bearing stator per pole pair with a number of Poland is provided.

5. Slip-ringless synchronous or asynchronous machine according to claim 1, characterized in that the stator windings supporting the stator damper windings are arranged in the transverse axis.

6. Synchronous or asynchronous machine without slip rings according to claim 1, characterized in that the shape of the sheets of the stator by Recesses of the shape is adapted by the receiving of the stator winding Grooves is conditional.

7. Slip-ringless synchronous or asynchronous machine according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the two rotor windings is designed as a single-rod winding in the manner of a cage winding, the rod ends of which are connected to one another on one side by a short-circuit ring, while they on the other side are each connected to the associated rod ends or terminals of the other rotor winding. B. slipringless synchronous or asynchronous machine according to claim 7, in which the two winding systems have the same number of pole pairs, characterized in that both rotor windings are designed as single-rod windings in the manner of cage windings, the rod ends of which are connected to one another on one side by short-circuit rings, while on On the other side of the two rotor windings, the bars of one rotor winding are connected to the bars of the other rotor winding with the phase sequence reversed. 9. Slip-ringless synchronous machine according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the machine excited with direct current in the stator winding of the first winding system has a small short-circuit ratio. 10. Slip-ringless synchronous machine according to claim 9, characterized in that the machine feeds a direct current network, in particular an accumulator located on a vehicle, via a rectifier. 11. Slip-ringless synchronous machine according to claim 10, characterized in that the rectifier arrangement (7) which rectifies the stator current of the second winding system (2) simultaneously feeds the stator winding (5) of the first winding system (1) with direct current. 12. Slip-ringless synchronous machine according to claim 11, characterized in that between the stator current of the second winding system (2) rectifying rectifier arrangement (7) and the particular DC network containing an accumulator (8), an additional rectifier (10) is switched on, the forward direction of which in the Direction of the charging current. 13. Slip-ringless synchronous machine according to claim 12, characterized in that a signal lamp (15) with high resistance is connected in parallel to the rectifier (10) which prevents the stator winding (5) of the first winding system (1) from being excited. 14. Slip-ringless synchronous machine according to claim 10, characterized in that a separate field rectifier arrangement (17) fed by the voltage of the stator winding (9) of the second winding system (2) is provided for self-excitation of the stator winding (5) of the first winding system (1) . 15. Slip-ringless synchronous machine according to claim 14, characterized in that between the rectifier arrangement (7) which feeds the direct current network, in particular the accumulator (8) and the exciter rectifier arrangement (17) which feeds the stator winding (5) of the first winding system (1), a signaling lamp (15) ) is switched on with high resistance. 16. Slip-ringless synchronous machine for charging an accumulator according to claim 10, characterized in that the excitation of the stator winding (5) of the first winding system (1) after completion of the charging process depending on a fixed voltage value, for example with the help of a contactor (16) controlled Switch (6) is interrupted. 17. Slip-ringless synchronous machine according to claim 11, characterized in that a resistor with a non-linear resistance characteristic, for example a voltage or heat-dependent resistor, is connected in parallel to the stator winding of the first winding system excited by direct current. References considered: British Patent No. 660064.