DE1146972B

DE1146972B - Synchronous electric machine

Info

Publication number: DE1146972B
Application number: DEL33327A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Hagedorn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1959-05-28
Filing date: 1959-05-28
Publication date: 1963-04-11

Description

Elektrische Synchronmaschine Es sind bereits elektrische Synchronmaschinen mit sogenanntem Klauenpolrad in Wechselpolausführung bekanntgeworden; der Erregerstrom wird dabei zumeist über eine Ringspule eingespeist. Klauenpolrad und Erregerteil können sich relativ zueinander bewegen. Dabei sind dann der Erregerteil, das Klauenpolrad und der induzierte Teil radial hintereinander angeordnet, und die magnetische Flußänderung wird durch das Klauenpolrad bewirkt. Die Fertigung derartiger abgekröpfter, sich relativ zueinander bewegender Teile ist wegen ihrer Kompliziertheit schwierig und aufwendig, besonders wenn es sich um Maschinen großer Leistung handelt. Verwendung finden derartige Maschinen sowohl bei generatorischem und motorischem Betrieb als auch bei Kupplungsbetrieb.Electric synchronous machine There are already electric synchronous machines became known with so-called claw pole wheel in alternating pole design; the excitation current is mostly fed in via a ring coil. Claw pole wheel and exciter part can move relative to each other. The exciter part, the claw pole wheel, is then involved and the induced part arranged radially one behind the other, and the change in magnetic flux is caused by the claw pole wheel. The manufacture of such angled, yourself relatively moving parts is difficult because of their complexity and expensive, especially when it comes to high-performance machines. use find such machines both in generator and motor operation as even with clutch operation.

Für letztgenanntes Anwendungsgebiet werden diese Maschinen auch in homopolarer Ausführung hergestellt. Jedoch ist bei diesen dann die Ausnutzung des magnetisch aktiven Materials nur halb so groß wie bei solchen in Wechselpolausführung. Derartige Maschinen sind jedoch nur im Kupplungsbetrieb verwendbar, d. h., sie können beim Bremsbetrieb nicht die an sich in elektrische Leistung umwandelbare Schwungenergie in das Netz zurückliefern. Somit entfällt für die homopolare Maschine auch die wahlweise Verwendung im generatorischen und/oder motorischen Betrieb.For the latter area of application, these machines are also used in homopolar execution. However, in these cases, the utilization of the magnetically active material only half the size of those with reversible polarity. However, such machines can only be used in clutch operation, i.e. i.e., they can during braking, not the flywheel energy that can be converted into electrical power return to the network. This means that the optional option is not required for the homopolar machine either Use in generator and / or motor operation.

In einer besonderen Ausführung derartiger bekannter Maschinen sind der Erregerteil und der induzierte Teil beispielsweise auf der treibenden Welle und mit dieser fest verbunden angeordnet, wobei zwischen ihnen das Polrad als getriebenes Teil umläuft; die Hintereinanderanordnung ist dabei axial gerichtet. Eine derartige Ausbildung hat den zusätzlichen Nachteil, daß sie für die übertragung der Erregerleistung der Anordnung von Schleifringen bedarf. In a special embodiment of such known machines, the excitation part and the induced part are arranged, for example, on the driving shaft and fixedly connected to it, with the pole wheel rotating between them as a driven part; the arrangement in series is directed axially. Such a design has the additional disadvantage that it requires the arrangement of slip rings for the transmission of the excitation power.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Ausbildung elektrischer Synchronmaschinen, welche aus einem die Wechselstromwicklung tragenden Teil, einem weiteren, Pole oder Polhörner wechselnder Polarität tragenden Teil, dessen gleichnamige Pole je durch einen magnetischen Kranz oder Ring verbunden sind, aber gegenseitig keine wesentlich wirksame ferromagnetische Verbindung miteinander haben, anzugeben, wobei sie außerdem mit einem weiteren Teil ausgebildet sind, der einen oder mehrere mit Gleichstrom erregte Magnete bildet, deren Polflächen den Polkränzen des Polrades gegenüberstehen. Erfindungsgemäß steht dabei nur der Elektromagnet fest, während der induzierte Teil und das Polrad getrennt drehbar gelagert sind. wobei alle drei Teile axial nebeneinanderliegen. Dabei kann sich der Elektromagnet nur über einen Teil des Umfanges der Maschine erstrecken und/oder mit einem der Lager der beiden rotierenden Teile der Synchronmaschine baulich vereinigt sein. Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind darin zu sehen, daß eine direkte Leiterkühlung der Erregerspule des Elektromagneten vorgesehen ist und/oder daß die beiden Ringe des Polrades, die Pole oder Polhörner wechselnder Polarität tragen, durch Ausgießen mit einem unmagnetischen Material zu einer baulichen Einheit verbunden sind.The object of the invention is to provide an improved electrical design Synchronous machines, which consist of a part carrying the alternating current winding, a another part carrying poles or poles of alternating polarity, its eponymous part Poles are each connected by a magnetic wreath or ring, but are mutually exclusive do not have a significantly effective ferromagnetic connection with one another, indicate, they are also formed with a further part, the one or more Magnets excited by direct current form, the pole faces of which correspond to the pole rims of the pole wheel face. According to the invention, only the electromagnet is stationary while the induced part and the pole wheel are rotatably mounted separately. being all three Parts are axially side by side. The electromagnet can only have one Extending part of the perimeter of the machine and / or with one of the bearings of the two rotating parts of the synchronous machine be structurally combined. Further training of the The subject of the invention is to be seen in the fact that a direct conductor cooling of the Excitation coil of the electromagnet is provided and / or that the two rings of the Polwheels carrying poles or pole horns of alternating polarity by pouring them out are connected to a non-magnetic material to form a structural unit.

Eine derartige Synchronmaschine kann besonders vorteilhaft als elektromagnetische Kupplung verwendet werden, weil sie im Vergleich zu bekannten Synchronmaschinen, auch solchen der Klauenpolart, ein besonders kleines Schwungmoment hat. Jedoch ist die Verwendung im generatorischen und/oder motorischen Betrieb ebenfalls möglich. Dabei ist die Anordnung von Schleifringen wegen des feststehenden Elektromagneten überflüssig geworden; dieser wird außerdem nicht durch Fliehkräfte beansprucht und kann daher aus einem Material bestehen, das lediglich im Hinblick auf gute magnetische Eigenschaften auswählbar ist. Die bei großer Erwärmung notwendige direkte Leiterkühlung mittels Flüssigkeiten oder Gasen ist in ebenfalls besonders vorteilhafter Weise durchführbar.Such a synchronous machine can be particularly advantageous as an electromagnetic machine Clutches are used because they, compared to known synchronous machines, also those of the claw pole type, have a particularly small momentum. However is use in generator and / or motor operation is also possible. The arrangement of slip rings is because of the fixed electromagnet become superfluous; this is also not stressed by centrifugal forces and can therefore consist of a material that is only good magnetic in terms of Properties is selectable. The direct cooling of the conductors, which is necessary when the temperature increases by means of liquids or gases is also particularly advantageous feasible.

Wegen der nicht gekröpften Anordnung der drei relativ zueinander sich bewegenden Teile (Magnet, Polrad, induzierter Teil) ist die Fertigung auch erheblich vereinfacht worden, da es sich dabei praktisch nur noch um Dreharbeiten handelt.Because of the not cranked arrangement of the three relative to each other moving parts (magnet, pole wheel, induced part) the production is also considerable has been simplified, since it is practically only a filming.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Synchronmaschine wiedergegeben. Die Welle 1 ruht dabei in dem Lager 2, dessen Arme 3 den Elektromagneten 4 tragen, der die Erregerspule 5 teilweise umschließt. Axial neben diesem feststehenden Elektromagnet 4 befindet sich der rotierende, mit Klauenpolen ausgebildete Polkranz 6, der über das Polrad 7 mit der Welle 1 fest verbunden ist. Das den induzierten Teil bildende Blechpaket 8 mitsamt der Käfigwicklung 9 rotiert zusammen mit dem Radkranz 10 neben dem Polkranz 6 und ist mittels der Radspeichen 11 auf der weiteren Welle 12 befestigt. Die Wellen 1 und 12 sind auf diese Weise durch die erfindungsgemäß aufgebaute Maschine elektromagnetisch kuppelbar. Die Klauenpole mit dem Polkranz 6 können dabei durch Ausgießen mit einem unmagnetischen Material, beispielsweise Kupfer oder auch eine Leichtmetallegierung oder auch Kunststoff, zu einer baulichen Einheit verbunden werden.The drawing shows an embodiment of a synchronous machine designed according to the invention. The shaft 1 rests in the bearing 2, the arms 3 of which carry the electromagnet 4, which partially surrounds the excitation coil 5. Axially next to this stationary electromagnet 4 is the rotating pole ring 6 , designed with claw poles, which is firmly connected to the shaft 1 via the pole wheel 7. The laminated core 8 forming the induced part together with the cage winding 9 rotates together with the wheel rim 10 next to the pole rim 6 and is fastened to the further shaft 12 by means of the wheel spokes 11. The shafts 1 and 12 can be coupled electromagnetically in this way by the machine constructed according to the invention. The claw poles with the pole rim 6 can be connected to form a structural unit by being poured with a non-magnetic material, for example copper or a light metal alloy or even plastic.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Synchronmaschine benötigt also keinerlei Schleifringe für die Zufuhr des Gleichstromes. Lediglich wenn aus besonderen Gründen eine Rückspeisung von Energie in das Netz als notwendig erachtet wird, ist die Käfigwicklung 9 durch eine Phasenwicklung zu ersetzen und dann diese über Schleifringe mit dem Netz zu verbinden.The synchronous machine designed according to the invention therefore does not require any Slip rings for the supply of direct current. Only if for special reasons a return of energy into the network is considered necessary, is the squirrel cage winding 9 to be replaced by a phase winding and then this via slip rings with the Connect network.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electrical synchronous machine, consisting of one the part carrying the alternating current winding, a pole or pole horns of alternating polarity supporting part, whose poles of the same name are each supported by a magnetic wreath or Ring are connected, but mutually not a significantly effective ferromagnetic Have connection with each other, and a part of one or more with direct current forms excited magnets, the pole faces of which are opposite the pole rims of the pole wheel, characterized in that only the electromagnet is stationary while the induced Part and the pole wheel are rotatably mounted separately, with all three parts axially lying next to each other.

2. Electrical synchronous machine according to claim 1, characterized in that; that the electromagnet is only over part of the circumference of the synchronous machine extends.

3. Electrical synchronous machine according to claim 1 and 2, characterized by direct conductor cooling of the excitation coil of the electromagnet.

4. Electric Synchronous machine according to Claims 1 to 3, characterized in that the electromagnet structurally combined with one of the bearings of the two rotating parts of the synchronous machine is.

5. Electrical synchronous machine according to claim 1 to 4, characterized in that the two rings of the pole wheel carry the poles or pole horns of alternating polarity; are connected to a structural unit by pouring with a non-magnetic material. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1041 144, 1043 482, 1006 057; British Patent No. 614 091; French patent specification No. 1095 374