DE1763738A1 - Elektrische Gleichstrommaschine - Google Patents

Description

• ELEKTRISCHE GUICHSTROWMASC%iINE

  Die Erfindung bezieht sich auf Gleichstrommaschinen,

  insbesondere auf die Gleichstrommaschinen, die zwei Erreger-

  systeme besitzen, von denen das eine mit Dauermagneten und

  das andere mit Elektromagneten ausgeführt ist.

  Diese Maschinen nennt man elektrische Gleichstromma-

  schinen mit kombiniertem Erregersystem.

  Bekannt sind elektrische Maschinen mit kombiniertem

  Erregersystem, bei denen ein Teil des Erre;ersystems mit Dauer-

  magneten und der andere mit Elektromagneten ausgeführt ist,

  (Siehe Urheberschein Nr. 14217, K1. 11, 32, UdSSR, 1961).

  1teben solchen Vorteilen wie einfacher Aufbau, höher

  Grad der technologischen Reife und sparsame Regelung weisen

  de:rarti@E, Laschinen einen wesentlichen Nachteil auf, der darin

  besteht, daß der magnetische Fluß bei Regelung sich unü;leich-

  mä.i@ig verteil ü, wodurch wesentliche Radialkräf te in den .Lagern

  entstehen.

  Dies ist dadurch bedingt, daß die Dauermagnetpole an

  der einen Hälfte des Ständerumfanges und die Elektromagnet-

  pole an der anderen angebracht sind.

  Bei schwacher Erregung der Elektromajnetpole sowie bei

  Erre-unG von umgekehrter Poluni; tritt stark die Wirkung mag-

  netischer

  in nur einer Richtung hervor.

  Das hat zur Folge, daß bei großen magnetischen und mechani-

  schen Belastungen, z.B. bei Umdrehungsgeschwindigkeiten über

  10000 U/min, die Maschine Praktisch arbeitsunfähig ist und

  bei kleinen Umdrebungsgcacbwindlgkeiten iärte'Lebensdauer oiCb

  infolge des erhöhten Verschleißes der Lager beträchtlich Vor,-

  minderte

  Die normale Funktionierung des Kollektors 3.n derartigen

  Maschinen ist dadurch erschwert, daB sie heftigen Wibrationen «

  ausgesetzt sind.

  Diese Maschinen taugen nicht für den Betrieb im Falle

  erhöhter Anforderungen an die &mUigung von Geräusch und

  Vibration.

  barüber hinaus haftet der Maschine der Nachteil anp äaß

  in einigen Fällen die Erregerwicklungen der Elektromagneten

  unzureichend ausgenutzt werden# womit der I;e@elbereicb veren#-r

  fiert wird. Bei gerader Anzahl der i)ole :. - (2p =6f10914 usw.)

  wird z.3. die Uagnetisi-rungskraft der Lrregerspulen swoisr

  neben den Dauc:raagnetpolan liegenden Elektromagnetpole nicht

  voll ausgenutzt. In diesem Fall wird sich unter den Dauer-

  rmt-;netpolen ein unpaariger Nordpol und unter den rlektromagnetim

  polen ein unpaariger Südpol. befinden.

  Das führt dazu, daß sogar beim ausbleiben den ErreGerst»-

  mes die Feldlinien der äußersten Dauermagnetpole sieb zum Teil

  über die bonaehbarton Elektromagnetpole schließen,

  Da die Dauermaöneten einen großer: mtgnetiaoben Wider-

  stand besitzen, nehmen bei Vorhandensein von Erregeretrcrt

  diese Uagnatflüshe nicht wesentlich $u.

  B91 Vierader Anzahl der Pole wird praktisch eine der des

  r;-re-erspulm(ein Elektromagnetpol.) nicht ausgenutzt

  Siel der vorliegenden Eindung ist die #iewährieistung

  einer nym-etrischen Verteilung des ' Gnetflüsses und die Er-

  vieiteruno des :@e@elbereicbes.

  Das vrird dadurob erreicht g daß die gesamte Zahl der Pol-

  paare i n Erregersystem als ein Vielfaches von 3 gawählt wird,

  wobei die Anzahl der Pole des einen Teils des Lrregersystems

  ein Dri:tel der gemeinsamen Polzahl betrat und jeder von den

  b-nünntcn Polen am Jochumfang navb jeden zwei Polen des ande-

  ren li,;ils des Erregersystems angeordnet ist.

  Ein Drittel der gesamten Anzahl der Pole des Erreger-

  sy:.@ L.:ns Llektromagnetpole und die übrigen Pole Dauermagnetpole

  siiiü, oder umgekehrt.

  Uachstehend wird die Erfindung durch ß2schreibung ihrer

  bc,#rorzuGten nusführurk;sbeispiele und bei@jefi,i;-L;en Zeiebnungen

  nä": @.r -#rlz'iutert. Ls zeigt

  Fij. 1. PrinziI)3ebema für die Polenanordnung im 'Ls@reger-

  sySterl der :i.-i,chirle nach der Erfinaung, woboi zwei Drittel der

  #,esamton Polzahl "Elektromagnetpole und die übrigen Pole Dauer-

  wagnetpole sind;

  Fig. 2 Verteilung der maU-nete13ktrischen Flüsse in der

  elektrischen ;Jaschine nach Fig. 1 beim Ausbleiben des Erregung.

  Stromes;

  riö. 3 Verteilung der magnetelektrischen Flüsse in der

  -äasct:ine nach Fig. 1 bei entmarnetisierten Dauermagneten.

  Fig. 4 Prinzipschena für die polenanordnuna im Erreger-

  - syigtem der erfindungsgemäßen Maschine, wenn ein Drittel der

  Polzahl Elektromagnetpole und die übrigen Pole Dauermagnet-.

  pole sind.

  Wie aus Pig. 1 ersichtlich ist@ besteht das kombinier-

  to Erregersystem in der erfindungsgemäßen Llasehine aus sechs

  Polen 1, 2, 3#'4@ 5 und 6, wobei die Pole 1 und 2 Dauermagnet.

  pole, während die, Polen 39 4, 5 und 6 L'ektromagnetpole sind,

  Die Blektroragnetpole 3, 4, 5 und 6 sind paarweise am Umtang

  des Ständers ? angeordnet (Pole 39 4 und 5, 6) und wechseln

  sich mit Linzahlpolen 1 und 2. In Fig. 1 ist auch der Anker

  gezei@@t.

  Die Gesamtzahl der Pole im Lrregungasystem muß ein Viel-

  faches von 6 sein (im beschriebenen Beispiel - sechs Pole).

  Dabei beträgt die Anzahl der einzelnen Dauermagnetpole 1

  und 2 ein Drittel der Gesamtzahl der Pole im Erregersystem

  während die Anzahl der je zwei zwischen den Einze@3.polen 1

  und 2 angeordneten Elektromagnetpole 3# 4! 5 und 6 : zwei

  Drittel der Gesantpolzahl beträgt.

  Die cJagnetisierung der Dauermagnete und die Richtung

  der Uagnetisierungsstärke der Elektromagnetpole sichern die

  übliche gechselung von Nord-- und Südpolen.

  Im beschriebenen Beispiel sind zur besseren Überelebt-

  lichkeit die bedingt als Nordpole angenommenen Pole im pig,

  1, 3, 4 mit dem Buchstaben /v" und die Südpole mit dem Baobw

  staben S bezeichnet.

  I m Falle $ wenn die durch die Dauer-- und durch die Elek trof4

  Magnete hervorgerufene Magnetflüsse gleichgroß sindv wie es in Fig. 1 mit Vollen Linien gezeigt ist, ist der-:-.gesamte MagbetfluB vollständig symmetrisch verteilt und bat seabs Symmetrieachsen.
• Im Falle # wenn der Strom in den Wicklungen der Elekt=-magnetPole 3, 4p 5 und 6 abnimmt oder fehlt, wird der Unetw fluß der Dauermagneten 1 und 2 auch symmetrisch verteilt" Wie es in Fig.2gezeigt istg hat die Magnetflußverteilung beim. Fehlen von Erregerstrom zwei zueinander senkrechte Symmetrieachseng wodurch übermäßige einseitige Anziehungskräfte vermieden werden.
• Die in Fig. 3 angeführte Verteilung der Magnetflüsse bei entmagnetisierten Dauermagneten zeigt, daB auch in diesem Falle die Elektromagnetflüsse symmetrisch sind und zwei Symmetrieachsen haben.
• Elektrische Maschine mit nach dieser Variante ausgeführtem Erregersystem besitzt einen breiten Regelungabereiabe Das in Fig. 4 angeführte kombinierte Erregersystem ist eine Variante des vorgeschlagenen Erregersystems der in Ftgo 1 dargestellten elektrischen Maschine. Es besteht ebenfalls aus 6 Polen 99 10, 119 129 13, 149 wobei die Pole 109 11t 139 14 Dauermagnetpole und die Pole 9 und 12 Elektromagnetpole sind, Die Polzahl ist hierg wie auch in der ersten Variante" eii Vielfaches von 6. Die Elektromagnetpole 9 und 12 sind hier aber als Einzelpole ausgeführt, welche mit den Dauermagnet# polpaaren 10, 11 und 13, 14 wechseln. Alle Pole liegen oben-

  falle am Umtang des Ständers 7.

  Die nach der Zweiten Variante ausge£ütwte lWsebine bat

  einen. kleineren Regelwagsbereiob als die in fige j: äargem

  sielte, kennzeichnet sieb aber durch eine kleinere

  was sieb dadurch erklären läßt, äaß sie halb no

  große Anzahl der Elektromagnete bat wie -die erstgekannte

  Maschine, Unabhängig vom Erregerstrom bat die Nagnettlu$#-

  verteilung- in dieser Uasebine zwei zueinander senkrechte

  Symmetrieachsen,

  Aus den: Obengesagten golgertg äaß in beiden Varianten

  beim Regeln die magnetische Symmetrie eingehalten wird,

  Die vorgeschla ;cne Maschine kann auf verscbiedenent:Ge#.

  bieten der Technik Anwendung finden, wo beim Betrieb mit

  veränderlicher Belastung genaue Stabilisierung der Ausgangs-

  parameter (Umdrebuucbs ,eechwinaigkeit, Spannung) erforder-

  Lich ist, beispielsweise als Antriebsmentoren :für Wechsel».

  ricbter! als Maschinenverstärker in selbsttätigen Regeluage-

  systemen und in der Werkseugmasabinenbau-Industrie, sowie

  auch dls Gleichstromaiederleistungesgeneratoren am Speisung

  von runkanlagen und automatischen Rogelungasyetemen an den

  sich beweöenden Objekten

  Schiffe) usw.

  :xperimentelle Untersuchungen der vorgeschlagenen

  Maschine mit kombiniertem Acregersystem in sechspoliger Aus-

  führung zeigte$ daß sie eine 1"3-1075mal so große Ausgangs..

  leistung erzeugen kann, wie die Maschine mit elektromgneti#

  scher ErreGung, wobei die Erregerleistung um äan 1&5-3faobe

  vermindert wird.

Claims (1)

1. PATMIrAMPRÜCM: . 1-. Eiektiiscbe Gieicbstrommaschine mit kombiniertem Erregersystem» dessen ein Teil mit Elektromagneten und der andere mit Daujrmagneten ausgeführt ist, d a d u r a b G e k e n n z e i . c b n e t f daß die gesamte Polpaar$abl lpt Erregersystem ein VieUacbes von drei Ist, wobei die Poleahl des einen Teils des Erregersystems ein Drittel der gesamten Polzahl beträgt und am Ständerumfang nach jeden 2 Polen des anderen Erregersystems angeordnet sind. 2, Elektrische Maschine nach Anspruch 1i d a d u r o b g e 1s o n n z e 6 c b n e t~ daß ein Drittel der gesamten Zahl der Pole (1@2) im Erregersystem Dauermagnetpolep und übrigen Pole (3# 4# 5! 6) Elektromagnetpole sind. 3. Llektriscbe Maschine nach Anspruch 1# d a d u r a b e k o n n z e i c b n e t@ daß ein Drittel der gesamten Zahl dor Pole (g9 3.2) im Erregersystem Elektromagnetpole und die übrigen Pole-(10# 11g 13! 14) Dauermagnetpole Bind.