DE1194967B - Elektrische Synchronmaschine mit unbewickel-tem, gezahntem Polrad und vorzugsweise offenen Statornuten - Google Patents

Description

• Elektrische Synchronmaschine mit unbewickeltem, gezahntem Polrad und vorzugsweise offenen Statornuten Es ist eine Bauart einer Mittelfrequenzsynchronmaschine mit unbewickeltem, gezahntem Polrad und offenen Statornuten bekannt, bei der Stator und Rotor in gleiche Abschnitte unterteilt sind, die aber verschiedene Nutenzahlen aufweisen. So z. B. ist der Stator in vier gleich große Abschnitte unterteilt, deren jeder ein Viertel des Umfangs umfaßt und neun Nuten enthält. Der ganze Stator enthält demgemäß sechsundreißig Nuten. Das Polrad dagegen ist zwar auch in vier gleich große Abschnitte unterteilt, jedoch enthält jeder Abschnitt zehn Nuten, so daß am Polrad insgesamt vierzig Nuten vorhanden sind. Die Maschine besitzt, wie die klassische Gleichpolmaschine, zwei Statoren, die durch einen konzentrisch zu den Blechpaketringen der Statoren angebrachte Ringspule magnetisch erregt werden, während die Arbeitswicklung entsprechend den vier Abschnitten vierpolig mit großer Schrittweite ausgeführt ist. Diese Bauform hat den Nachteil, daß zwei Statoren benötigt werden, was fertigungsmäßig unvorteilhaft ist.
• Bei einer anderen bekannten Maschine ist ebenfalls die Bedingung, daß abschnittsweise der Stator einen Zahn weniger oder einen Zahn mehr aufweist als der zugehörige Abschnitt des Polrades, erfüllt. Jedoch ist bei dieser Ausführungsform nur ein Stator vorhanden, und die magnetische Erregung erfolgt durch Spulen, die in größeren, die Abschnitte voneinander trennenden Nuten untergebracht sind. Die Arbeitswicklung hat jedoch kurze Schrittweite entsprechend der Mittelfrequenzpolteilung. Der Nachteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß relativ kleine Spulen vorhanden sind, was sich in einer wesentlich ungünstigeren Materialausnutzung und schlechteren Spannungskurve äußert. , Es ist auch eine Synchronmaschine mit einem unbewickelten, gezahnten Polrad bekanntgeworden, deren Stator den Erregerteil bildet. Die Nutteilungen von Stator und Rotor unterscheiden sich jedoch abschnittsweise. Außerdem ist dabei die Statoroberfläche durch sehr breite Erregernuten unterbrochen, so daß die Maschine schlecht ausgenutzt wird. Hinzu kommt ferner, daß konzentrische Wechselstromspulen ungleicher Breite vorhanden sind, was hinsichtlich der Oberwellenfreiheit der Spannung sowie der Fer- q tigung (ungleiche Nutung) ungünstig ist.
• Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Synchronmaschine mit unbewickeltem, gezahntem Polrad und einem gleichmäßig genuteten Stator, wobei die Nutöffnungen etwa die Weite der Rotornuten 5 haben und abschnittsweise die Nutung so beschaffen ist, daß das Polrad eine Nutteilung mehr oder weniger hat als der entsprechende Statorabschnitt und wobei außerdem die Spulenseiten der Erregerwicklung in den Nuten der Stoßstellen zwischen den Abschnitten angeordnet sind und die Schrittweite der Erregerwicklung etwa dem Zentriwinkel der Abschnitte entspricht. Erflndungsgemäß weist die ein-oder mehrphasige Arbeitswicklung Spulen mit an sich bekannter gleicher elektrisch wirksamer Schrittweite, jedoch sich überschneidende Wickelköpfe auf, und die Schrittweite ist kleiner als der Zentriwinkel oder kleiner als der zweifache Zentriwinkel, jedoch größer als die doppelte bis vierfache Polteilung bzw. ein- bis zweifache Nutteilung des Polrades.
• In einer Maschine dieser Bauform sind die Vorteile der bekannten Bauformen in einer neuen Art vereint, ohne daß die eingangs geschilderten Nachteile eintreten. Die Maschine hat einen ganz normalen Aufbau, ähnlich einer Asynchronrnaschine, jedoch insofern noch einfacher, als der Läufer keine Wicklung besitzt. Die Arbeitswicklung wird meist eine Bruchlochwicklung mit beispielsweise eineinhalb Nuten je Pol und Phase sein, und sie hat demzufolge eine gute Spannungskurve. Die Ausnutzung der Maschine ist hoch, weil relativ wenig Nuten vorhanden sind. Die Arbeitswicklung läßt sich infolge der großen Schrittweite leicht einbringen.
• Besonders vorteilhaft ist die neue Bauart für Mittelfrequenzsynchrongeneratoren bis 30 000 Hz. Eine Maschine für 20 000 Hz, 3000 U/min würde beispielsweise bei 640 mm Bohrungsdurchmesser eine Zahnteilung von noch 5 mm aufweisen, während eine Gleichpolmaschine mit einer Nut je Pol 2,5 mm: 3 = 0,83 haben würde.
• Die F i g. 1 der Zeichnung zeigt eine Maschine mit zweimal neun Nuten im Ständer und einem Zentriwinkel # = 180° je Abschnitt. Die Dreiphasenwicklung c hat eineinhalb Nuten je Pol und Phase, das Polrad a hat zwanzig Zähne. Die Erregerwicklung b erstreckt sich über den halben Umfang.
• F i g. 2 stellt das entsprechende Nutenschema dar. In F i g. 3 ist schematisch eine Maschine dargestellt mit vier Abschnitten zu je neun Nuten und einem Zentriwinkel von g - 90°. Die Erregerwicklung ist konzentrisch in den Nuten 1, 10, 19 und 28 angedeutet, könnte aber auch verteilt sein auf 36, 1, 2 bis 9, 10, 11 usw. Die Drehstromwicklung ist der besseren Übersicht halber nur einschichtig gezeichnet. Die wirksame Schrittweite beträgt fünfzehn Nutteilungen.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Elektrische Synchronmaschine mit unbewickeltem, gezahntem Polrad und einem gleichmäßig genuteten Stator, wobei die Nutöffnungen etwa die Weite der Rotornuten haben, und abschnittsweise die Nutung so beschaffen ist, daß das Polrad eine Nutteilung mehr oder weniger hat als der entsprechende Statorabschnitt und wobei außerdem die Spulenseite der Erregerwicklung in den Nuten der Stoßstellen zwischen den Abschnitten angeordnet sind und die Schrittweite der Erregerwicklung etwa dem Zentriwinkel der Abschnitte entspricht, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß die ein- oder mehrphasige Arbeitswicklung Spulen mit an sich bekannter gleicher elektrisch wirksamer Schrittweite, jedoch sich überschneidende Wickelköpfe aufweist, und die Schrittweite kleiner als der Zentriwinkel oder kleiner als der zweifache Zentriwinkel, jedoch größer als die doppelte bis vierfache Polteilung bzw. ein- bis zweifache Nutteilung des Polrades ist.
2. 2. Elektrische Synchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung verteilt in den Nuten der Stoßstellen in benachbarten Nuten untergebracht ist und Arbeits und Erregerwicklung die gleichen Nuten benutzen.
3. 3. Elektrische Synchronmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten, in denen Arbeits- und Erregerwicklung gemeinsam liegen, in an sich bekannter Weise gegenüber den anderen Nuten vertieft ausgeführt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 568 564, 338 433, 31'7 552; britische Patentschriften Nr. 55'7 968, 689 045, 622190; Journal of the 1. E. E., Vol. 93, Part 11, Nr. 31, Februar 1946, S. 'i2, F i g. 14.