DE202011004119U1

DE202011004119U1 - Circuit for generating a pointwise constant alternating field by means of a multi-phase winding

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Publication number: DE202011004119U1
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Abstract

Schaltung zwischen einer Mehrphasenwicklung und Mehrphasenanschlußelementen, wobei sowohl an eine erste als auch an eine zweite der Strangwicklungen sowohl eine und die gleiche erste als auch eine und die gleiche zweite der Phasen spiegelsymmetrisch zugeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltung jeweils über eine Zwischenschalteinrichtung der ersten bzw. der zweiten Strangwicklung geschaltet ist.Circuit between a multi-phase winding and multi-phase terminal elements, wherein both a first and a second of the strand windings both one and the same first and one and the same second phase is mirror-symmetrically connected, characterized in that the connection in each case via an intermediate switching device of the first or the second strand winding is connected.

Description

Das Gebrauchsmuster betrifft eine Schaltung zur Erzeugung eines Wechselfeldes mittels einer Mehrphasenwicklung, welches punktweise richtungskonstant ist gegenüber der Mehrphasenwicklung, d. h. in welchem zumindest in Teilbereichen die magnetische Feldstärke ihre Richtung nicht ändert, gleich mit welchem Vorzeichen, und insbesondere sich nicht dreht. Ein solches Wechselfeld kann etwa erzeugt werden mittels der Ständerwicklung eines Dreiphasenmotors (d. h. Drehstrommotors) und kann genutzt werden zum elektrischen, nich-elektronischen Abbremsen bzw. Stillsetzen des Läufers.The utility model relates to a circuit for generating an alternating field by means of a multi-phase winding, which point-wise direction constant with respect to the multi-phase winding, d. H. in which, at least in some areas, the magnetic field strength does not change its direction, regardless of which sign, and in particular does not rotate. Such an alternating field can be generated approximately by means of the stator winding of a three-phase motor (ie, three-phase motor) and can be used for electrical, non-electronic braking or stopping of the rotor.

Hinsichtlich des Läuferblechpakets nutzt das Gebrauchsmuster das Prinzip des Wirbelstrombremsens, wonach durch ein räumlich oder zeitlich inhomogenes Magneteld, gleich welcher räumlicher oder zeitlicher Struktur, verlustbehaftet gebremst werden kann ( McGraw-Rill encyclopedia of science & technology, 8. Aufl. New York u. a. 1960, Bd. 5, Seite 643 ; Kemke, F., Über wechselstromerregte Wirbelstrombremsen, Hannover 1914/15, Seite 8 ) und hinsichtlich der Läuferwicklung das Prinzip des generatorischen oder außersynchronen Bremsens, welches ebenfalls von Gleich- auf Wechselstrom umgestellt werden kann und wobei die Drehzahl des Läufers bei gleicher Drehrichtung größer ist als die Drehzahl des Drehfeldes, so daß kinetische Energie des Läufers als elektrische Energie in das Netz zurückgespeist wird ( Giersch, H.-U. u. a., Elektrische Maschinen, Stuttgart 1982, Seite 241 ), wodurch mittels eines Feldes der Drehzahl null in der Nähe eines energetischen Optimums der Läufer abgebremst und stillgesetzt werden kann.With regard to the rotor core, the utility model uses the principle of eddy current braking, according to which lossy braking can be achieved by a spatially or temporally inhomogeneous magnetic field, regardless of which spatial or temporal structure ( McGraw-Rill encyclopedia of science & technology, 8th ed. New York et al. 1960, Vol. 5, p. 643 ; Kemke, F., On alternating current excited eddy current brakes, Hanover 1914/15, page 8 ) and with respect to the rotor winding, the principle of regenerative or non-synchronous braking, which can also be converted from DC to AC and the speed of the rotor is the same direction of rotation greater than the rotational speed of the rotating field, so that kinetic energy of the rotor as electrical energy in the network is fed back ( Giersch, H.-U. et al., Electrical Machines, Stuttgart 1982, page 241 ), whereby by means of a field of zero speed in the vicinity of an energetic optimum of the rotor can be braked and stopped.

Bei Innen(bzw. Außen)pol-Synchronmotoren kann eine gebrauchsmustergemäß festverdrahtet geschaltete Mehrphasenwicklung die Läufer(bzw. Ständer)wicklung bilden und/oder eine gebrauchsmustergemäß geschaltete Mehrphasenwicklung als Stander(bzw. Läufer)wicklung zum Abbremsen und Stillsetzen genutzt werden.In the case of internal (or external) pole synchronous motors, a multi-phase winding connected in a hardwired manner can form the rotor (or stator) winding and / or a multi-phase winding operated as a stator (or rotor) winding can be used to decelerate and stop it.

Spiegelsymmetrische Schaltungen zur Erzeugung 2-poliger, im Läufer hinlänglich homogener, gegenüber der Ständerwicklung sich nicht drehender Felder sind bekannt.Mirror-symmetric circuits for generating 2-pole, in the rotor sufficiently homogeneous, with respect to the stator winding not rotating fields are known.

Beim Einphasenbremsen (etwa Riefenstahl, U., Elektrische Antriebstechnik, Leipzig 2000, Seite 157 ) wird nur eine Drehstromphase zugeschaltet, weshalb das Einphasenbremsen außerhalb eines energetischen Optimums bleibt. Eine gleichmäßige Belastung der Drehstromwicklung und der Drehstromphasen wird nicht erreicht.When single-phase braking (about Riefenstahl, U., Electric Drive Technology, Leipzig 2000, page 157 ), only a three-phase phase is switched on, which is why the single-phase braking remains outside an energetic optimum. A uniform load on the three-phase winding and the three-phase phases is not achieved.

Es ist auch eine Schaltung zum außersynchronen Bremsen bekannt, bei welcher nicht nur eine und damit alle drei Drehstromphasen zugeschaltet sind ( Jordan, H., Archiv der Elektrotechnik, Bd. 30, 1936, Seite 814, Bild 3 ). Auch diese Schaltung führt zu keinem energetischen Optimum und zu keiner gleichmäßigen Belastung der Wicklungsstränge und der Drehstromphasen.It is also known a circuit for non-synchronous braking, in which not only one and thus all three three-phase phases are switched on ( Jordan, H., Archives of Electrical Engineering, Vol. 30, 1936, page 814, Figure 3 ). This circuit also leads to no energetic optimum and no uniform loading of the winding strands and the three-phase phases.

Dementsprechend befaßt sich das Gebrauchsmuster mit einer Schaltung, durch welche die Annäherung an ein energetisches Optimum, als auch eine gleichmäßige Belastung der Mehrphasenwicklung und damit der Stromphasen erreicht wird, Allerdings hat die Anwendung des Gebrauchsmusters zur Voraussetzung, daß die Wicklungsstränge der Mehrphasenwicklung durch Zwischenschalteinrichtungen extern teil- d. h. zwischenschaltbar sind. Eine solche externe Schaltbarkeit ist bei handelsüblichen Drehstrommotoren (d. h. Dreiphasenmotoren) vielfach gegeben, wie bei pol- oder spannungsumschaltbaren Motoren.Accordingly, the utility model is concerned with a circuit through which the approach to an energetic optimum, as well as a uniform load on the multi-phase winding and thus the current phases is achieved, However, the application of the utility model to the requirement that the winding phases of the multi-phase winding by Zwischenschalteinrichtungen externally - d. H. are interchangeable. Such external switchability is common in commercial three-phase motors (i.e., three-phase motors), as in pol- or voltage-switchable motors.

Die Zwischenschalteinrichtungen können sogenannte offene Schalteinrichtungen sein, welche durch Schaltpunktpaare dargestellt werden und am Klemmenbrett mittels zweier Klemmen zu schalten sind, oder sogenannte geschlossene Schalteinrichtungen, d. h. Anzapfungen, welche extern mittels nur einer Klemme zu schalten sind. Normierte Bezeichnungsweisen orientieren sich bei der Aufzählung von Zwischenschalteinrichtungen an einer Anreihung im Drehsinn. Bei nicht festverdrahteten Endschaltpunkten der Strangwicklungen etwa:
U1-U2, V1-V2, W1-W2 und für die Anzapfungen
U11, U12, U13; V11, V12, V13; W11, W12, W13,
bei festverdrahteten Endschaltpunkten der Strangwicklungen etwa wie hier:
U, V, W und U1, U2, U3; V1, V2, V3; W1, W2, W3.The intermediate switching devices may be so-called open switching devices, which are represented by pairs of switching points and are to be switched on the terminal board by means of two terminals, or so-called closed switching devices, ie taps, which are to be switched externally by means of only one terminal. Standardized notations are based on an enumeration in the direction of rotation when listing intermediate switching devices. For non-hardwired limit switching points of the strand windings, for example:
U1-U2, V1-V2, W1-W2 and for the taps
U11, U12, U13; V11, V12, V13; W11, W12, W13,
with hardwired final switching points of the strand windings like here:
U, V, W and U1, U2, U3; V1, V2, V3; W1, W2, W3.

Bei einer gebrauchsmustergemäßen Zuschaltung von zwei Phasen an zwei Wicklungsstränge nach Anspruch 1 sind Teil-Wicklungsstränge unterschiedlicher Wicklungsstränge zusammengeschaltet, in Serien- oder Parallelschaltung.In a usage pattern according to the connection of two phases to two winding strands according to claim 1 partial winding strands of different winding strands are connected together, in series or parallel connection.

Parallelschaltung führt zu einer Halbierung des Widerstands (R) und damit zu einer Verdoppelung des Stroms (I) und damit der magnetischen Feldstärke. Dies führt zwar einerseits zu einer linearen Erhöhung von Stromwärmeverlusten (RI²), andererseits jedoch zu einer quadratischen Steigerung der Bremskraft (vgl. Dransfeld, K., Kienle, P., Physik II, 7. Aufl. München 2008, Seite 179 ).Parallel connection leads to a halving of the resistance (R) and thus to a doubling of the current (I) and thus the magnetic field strength. Although this leads on the one hand to a linear increase of current heat losses (RI ² ), on the other hand, however, to a quadratic increase in the braking force (see. Dransfeld, K., Kienle, P., Physics II, 7th edition Munich 2008, page 179 ).

Deshalb befassen sich die Unteransprüche ausschließlich mit Parallelschaltung. Zur Anwendung des Gebrauchsmusters bei handelsüblichen Dahlander-Drehstromwicklungen, bei welchen die hohe Drehzahl durch Doppelstern zu schalten ist, genügen für die Parallelschaltung Anzapfungen als Zwischenschalteinrichtungen.Therefore, the dependent claims are concerned only with parallel connection. To apply the utility model in commercial Dahlander three-phase windings, in which the high speed is to be switched by double star, suffice for the parallel connection taps as Zwischenschalteinrichtungen.

Durch in sich spiegelsymmetrische Zuschaltung zweier Drehstromphasen an zwei Strangwicklungen nach Anspruch 4 (anzuwenden etwa bei 2-fach polumschaltbaren Motoren mit Doppelsternschaltung für die hohe Drehzahl) oder Anspruch 5 (anzuwenden etwa bei 2-fach polumschaltbaren Motoren mit Doppelsternschaltung für die niedere Drehzahl) entsteht ein bezüglich einer durch die Achse des Motors gedachten Symmetrieachse bzw. -ebene in sich spiegelsymmetrisches Feld, welches in dieser Symmetrieebene richtungskonstant ist und zu welchem ein durch die dritte Strangwicklung und die dritte Drehstromphase durch eine Schaltung nach Anspruch 11 bzw. 12 erzeugtes, bezüglich gleicher Symmetrieebene in sich spiegelsymmetrisches, durchwegs richtungskonstantes Feld sich addiert. By mirror-symmetrical connection of two three-phase alternating current to two phase windings according to claim 4 (to be applied in 2-pole pole-changing motors with double star circuit for the high speed) or claim 5 (apply for example in 2-speed pole-changing motors with double star circuit for the low speed) arises with respect to an imaginary by the axis of the axis of symmetry axis or plane in mirror-symmetric field, which is directionally constant in this plane of symmetry and to which a generated by the third phase winding and the third phase phase by a circuit according to claim 11 or 12, with respect to the same plane of symmetry in itself mirror-symmetric, throughout constant direction field added.

(Bemerkung: In der diesbezüglichen elektrotechnischen Literatur ist ”symmetrisch” immer im Sinn von ”drehsymmetrisch” zu verstehen, ”unsymmetrisch” steht dort auch für ”spiegelsymmetrisch”.) (Remark: In the relevant electro-technical literature, "symmetric" is always to be understood in the sense of "rotationally symmetric", "asymmetrical" also stands for "mirror-symmetric".)

Gebräuchliche Drehstromwicklungen bestehen aus drei Wicklungssträngen, die einschließlich der Anschlüsse und Anzapfungen insbesondere in schaltungstopologischer Hinsicht für Drehungen um 120 Grad oder einem Vielfachen davon Intereinander drehsymmetrisch eingerichtet sind. Eine Strangwicklung besteht aus einem oder mehreren Paaren von auf dem Wicklungsträger einander gegenüberliegenden Spulengruppen, welche zusammen mit ihren Anschlüssen in Bezug auf eine durch die Achse des Motors gedachte Symmetrieebene senkrecht zur Achse der Spulengruppen den gleichen oder verschiedenen Windungssinn (bzw. verschiedenen oder den gleichen, den Windungssinn von der Motorachse aus gesehen) aufweisen, etwa bei 2-fach polumschaltbaren Motoren mit Doppelsternschaltung für die hohe Drehzahl, den gleichen, bei Doppelsternschaltung für die niedere Drehzahl verschiedenen.Conventional three-phase windings consist of three winding strands, which, including the connections and taps, are arranged rotationally symmetrically, in particular in circuit-topological terms, for rotations of 120 degrees or a multiple thereof. A strand winding consists of one or more pairs of coil groups lying opposite each other on the winding support, which, together with their connections with respect to a symmetry plane perpendicular to the axis of the coil groups, are the same or different winding sense (or different or the same). the Windungssinn seen from the motor axis) have, for example, with double pole-changing motors with double star circuit for the high speed, the same, different in double star circuit for the low speed.

Durch eine einzelne Strangwicklung und nur eine Drehstromphase wird ein Feld erzeugt, welches durchwegs richtungskonstant ist.By a single strand winding and only a three-phase phase, a field is generated, which is consistently constant direction.

Gebräuchliche Strangwicklungen weisen Symmetrieachsen a-aa bzw. -ebenen e auf, welche durch die Achse des Motors gelegt zu denken sind, bezüglich welcher die Strangwicklung in sich spiegelsymmetrisch ist hinsichtlich der Lagerung der Spulengruppen und in sich spiegelsymmetrisch bzw. teils spiegelantisymmetrisch (bzw. spiegelantisymmetrisch oder teils spiegelsymmetrisch, den Windungssinn von der Motorachse aus gesehen) hinsichtlich des Windungssinns der Spulengruppen. Gebräuchliche Strangwicklungen polumschaltbarer Motoren weisen desweiteren Symmetrieachsen bzw. -ebenen auf, bezüglich welcher die Strangwicklung darüberhinaus in sich spiegelsymmetrisch ist im schaltungstopologischen Sinn hinsichtlich der Anzapfungen.Common strand windings have axes of symmetry a-aa or -planes e, which are to be thought of by the axis of the motor, with respect to which the strand winding is mirror-symmetric in terms of the storage of the coil groups and in mirror symmetry or in part mirror-symmetric (or mirror antisymmetric or partly mirror-symmetrical, the sense of winding seen from the motor axis) with respect to the winding sense of the coil groups. Common strand windings of pole-changing motors furthermore have symmetry axes or planes with respect to which the strand winding is moreover mirror-symmetrical in terms of circuit topology with respect to the taps.

Bei einer Symmetrieachse a1-aa1 bzw. -ebene e1 der ersten Strangwicklung und einer Symmetrieachse a2-aa2 bzw. -ebene e2 einer zweiten, gegenüber der ersten, gleich in welchem Drehsinn, um 120 Grad versetzten zweiten Strangwicklung zeigt sich nach der Spiegelsymmetrie in sich bezüglich a1-aa1 bzw. e1 und drehsymmetrisch nach einer Drehung um 120 Grad (oder drehsymmwetrisch durch eine Drehung um 120 Grad und einer Spiegelsymmetrie in sich bezüglich a2-aa2 bzw. e2), daß die erste und die zweite Strangwicklung zueinaner spiegelsymmetrisch gelagert sind bezüglich der Winkelhalbierenden des 120 Grad Winkels zwischen a1-aa1 bzw. e1 und a2-aa2 bzw. e2 als Symmetrieachse A-AA bzw. E. Spulengruppen, bei welchen die Strangwicklung spiegelantisymmetrisch in sich ist hinsichtlich des Windungssinns, sind bezüglich der Symmetrieebene E hinsichtlich des Windungssinns antisymmetrisch zueinander gelagert, wie sich auf dieselbe Weise zeigt. Spulengruppen in einer Antisymmetrie hinsichtlich des von der Motorachse aus gesehenen Windungssinn, sind entweder in der ersten oder im der zweiten Strangwicklung umzupolen (vgl. die Ansprüche 5, 10 und 12 gegenüber den Ansprüchen 4, 9 und 11).In the case of an axis of symmetry a1-aa1 or plane e1 of the first strand winding and an axis of symmetry a2-aa2 or plane e2 of a second, compared to the first, no matter in which direction of rotation, 120 degrees offset second strand winding is shown by the mirror symmetry in itself with respect to a1-aa1 and e1 respectively and rotationally symmetric after a rotation of 120 degrees (or Drehsymmwetrisch by a rotation of 120 degrees and a mirror symmetry in respect to a2-aa2 or e2) that the first and the second strand winding zueinaner are mirror-symmetrical with respect the bisector of the 120 degree angle between a1-aa1 and e1 and a2-aa2 and e2 as the axis of symmetry A-AA and E. coil groups in which the strand winding is mirror-symmetric in terms of Windungssinns, with respect to the plane of symmetry E in terms of Windungssinns stored antisymmetric to each other, as shown in the same way. Coil groups in an antisymmetry with respect to the sense of winding seen from the motor axis, are umkupupolen either in the first or in the second strand winding (see the claims 5, 10 and 12 over the claims 4, 9 and 11).

Durch das Zusammenschalten der zueinander spiegelsymmetrisch gelagerten Anzapfungen und von zueiander spiegelsymmetrisch gelagerten, wenn nicht schon festverdrahteten Anfangs- bzw. Endschaltpunkten der ersten und der zweiten Strangwicklung ergeben sich Verknüpfungen, über welche dem ersten und dem zweiten Wicklungsstrang eine erste und eine zweite Drehstromphase in Dreiecksschaltung zuzuschalten ist.By interconnecting the mutually mirror-symmetrically mounted taps and zueiander mirror symmetrically mounted, if not already wired start or Endschaltpunkten the first and second phase winding resulting links, via which the first and the second phase winding a first and a second phase three-phase connect in delta connection is.

Die durch die erste Drehstromphase im ersten und im zweiten Wicklungsstrang erzeugten Felder sind jeweils durchwegs richtungskonstant, so daß durch räumliche Addition die beiden Felder sich addieren zu einem durchwegs richtungskonstanten Feld, innerhalb der Ebene E mit Richtung der Feldlinien parallel zur Achse A-AA. Ebenso addieren sich die durch die zweite Drehstromphase im ersten und im zweiten Wicklungsstrang erzeugten Felder zu einem durchwegs richtungskonstanten Feld, innerhalb der Ebene E mit Richtung der Feldlinien parallel zur Achse A-AA, jedoch mit anderer Phasenlage. In der Symmetrieebene E addieren sich die Felder verschiedener Phasenlage zu einem richtungskonstanten Feld mit Feldlinien ebensolcher Richtung. Außerhalb der Symmetrieebene E sich ergebende Störungen der Richtungskonstanz sind hinsichtlich eines energetischen Optimums unerhablich und entstehen symmetrisch bezüglich der Symmetrieebene E, wodurch die Bremswirkung verstärkt wird.The fields generated by the first three-phase phase in the first and in the second phase winding are always constant, so that by spatial addition, the two fields add to a consistently constant field, within the plane E with the direction of the field lines parallel to the axis A-AA. Similarly, the fields generated by the second three-phase phase in the first and in the second phase winding add up to a consistently constant field, within the plane E with the direction of the field lines parallel to the axis A-AA, but with a different phase. In the plane of symmetry E, the fields of different phase position add to a direction constant field with field lines of the same direction. Disturbances of the directional constancy resulting outside of the plane of symmetry E are unattainable with regard to an energetic optimum and arise symmetrically with respect to the plane of symmetry E, whereby the braking effect is intensified.

Verknüpfungen, die nicht an einen Drehstromanschluß gelegt sind, können an einen Sternpunkt geschaltet werden, sodaß durch Verknüpfungen, welche an einen Drehstromanschluß gelegt sind, die dem Drehstromanschluß entsprechende Drehstromphase in Sternschaltung sowohl dem ersten als auch dem zweiten Wicklungsstrang zuzuschalten ist (Anwendungsbeispiel 1, Anspruch 8). Links that are not placed on a three-phase connection, can be connected to a neutral point, so that is connected by shortcuts, which are connected to a three-phase connection, the three-phase current phase corresponding to the three-phase connection in star connection both the first and the second winding strand (Application Example 1, claim 8th).

Durch die dritte Strangwicklung, welche gegenüber der ersten um eine weitere Drehung im selben Drehsinn von 120 Grad versetzt ist und die dritte Drehstromphase wird ein ohnehin durchwegs richtungskonstantes Feld erzeugt, welches, gegebenenfalls nach Umpolung jeweils einer Spulengruppe von Paaren einander gegenüberliegender und hinsichtlich des Windungssinns zueinander spiegelantisymmetrisch gelagerter Spulengruppen (vgl. Anspruch 11 bzw. 12), in sich spiegelsymmetrisch ist bezüglich der Achse A-AA bzw. der Ebene E und welches sich zu dem durch die erste und die zweite Strangwicklung und die erste und die zweite Drehstromphase geschaltem Feld addiert.By the third strand winding, which is offset from the first by a further rotation in the same direction of rotation of 120 degrees and the third phase three phase is generated anyway a consistently constant field, which, optionally after reversal of each coil group of pairs opposite each other and with respect to the Windungssinns each other mirror-symmetrically mounted coil groups (see claim 11 or 12), in itself is mirror-symmetric with respect to the axis A-AA or the plane E and which adds to the switched through the first and the second phase winding and the first and the second phase three-phase field ,

Hinlänglich räumlich homogene 2-polige Felder, wie sie in einander gegenüberliegenden Spulengruppen entstehen, insbesondere bei Einschicht-Faßwicklungen, addieren sich durchwegs wieder zu homogenen Feldern. Die Addition der einzelnen Felder kann vom Fachmann im Zeigerdiagramm verfolgt werden.Nearly spatially homogeneous 2-pole fields, as they arise in opposing coil groups, especially in single-layer barrel windings, add consistently to homogeneous fields. The addition of the individual fields can be followed by the person skilled in the pointer diagram.

Im Folgenden werden gebrauchsmustergemäße Schaltungen an Hand der Zeichnungen erläutert.Hereinafter, patterns according to the pattern will be explained with reference to the drawings.

Die Anwendungsbeispiele 1 und 2 befassen sich mit der Anwendung des Gebrauchsmusters bei einem 3-fach polumschaltbaren Motor mit einer Ständerwicklung zur Erzeugung von 2/4/8-poligen Drehfeldern, die Anwendungsbeispiele 3 und 4 befassen sich mit der Anwendung der Erfindung bei einem Motor mit einer Ständerwicklung zur Erzeugung von 2/4-poligen Drehfeldern, das Anwendungsbeispiel 3 bei festverdrahtetem Dreieck, das Anwendungsbeispiel 4 bei festverdrahtetem Stern und extern zuschaltbarem Mittelpunktsleiter (Neutralleiter) an einem TN-S-Drehstromnetz ( Schiender, F., Klingenberg, G., Ventilatoren im Einsatz, Düsseldorf 1996, Seite 143 ).Application Examples 1 and 2 are concerned with the application of the utility model to a 3-speed pole-changing motor having a stator winding for producing 2/4/8-pole rotating fields; Application Examples 3 and 4 are concerned with the application of the invention to an engine a stator winding for the production of 2/4-pole rotating fields, application example 3 with a hardwired triangle, application example 4 with a hardwired star and externally connectable neutral conductor (neutral conductor) on a TN-S three-phase system ( Schiender, F., Klingenberg, G., Fans in Action, Dusseldorf 1996, page 143 ).

Im Wicklungsschema des 2/4/8-poligen Motors (1a) liegt beispielsweise eine erste Strangwicklung u mit festverdrahteten Anfangs- bzw. Endschaltpunkten U bzw. V, mit 4 Spulengruppen UI, UII, UIII, UIV und 3 Anzapfungen U1, U2, U3 in den Nuten (durchlaufed gezeichnet):
U/UI: 2, 7, 1, 8/U1/UII: 26, 31, 25, 32/U2/
UIII: 38, 43, 37, 44/U3/UIV: 14, 19, 13, 20/VIn the winding diagram of the 2/4/8-pole motor ( 1a ) is, for example, a first strand winding u with hard-wired start and end switching points U and V, with 4 coil groups UI, UII, UIII, UIV and 3 taps U1, U2, U3 in the grooves (traced drawn):
U / UI: 2, 7, 1, 8 / U1 / UII: 26, 31, 25, 32 / U2 /
UIII: 38, 43, 37, 44 / U3 / UIV: 14, 19, 13, 20 / V

Eine zweite gegenüber der ersten, gleich in welchem Drehsinn, um 120 Grad versetzte Strangwicklung v liegt mit festverdrahteten Anfangs- bzw. Endschaltpunkten V bzw. W, mit den 4 Spulengrupen VI, VII, VIII, VIV und 3 Anzapfungen V1, V2, V3 beispielsweise in den Nuten (strichpunktiert gezeichnet):
V/VI: 18, 23, 17, 24/V1/VII: 42, 47, 41, 48/V2/
VIII: 6, 11, 5, 12/V3/VIV: 30, 35, 29, 36/W A second opposite to the first, in any direction of rotation, offset by 120 degrees strand winding v lies with hard-wired start and end switching points V and W, with the 4 coil groups VI, VII, VIII, VIV and 3 taps V1, V2, V3, for example in the grooves (dash-dotted line):
V / VI: 18, 23, 17, 24 / V1 / VII: 42, 47, 41, 48 / V2 /
VIII: 6, 11, 5, 12 / V3 / VIV: 30, 35, 29, 36 / W

Neben dem Wicklungsschema (1a) zeigt der Nutenplan (1b bzw. 2b), daß die Strangwicklung u mit den Spulengruppen UI, UII, UIII und UIV und den Anzapfungen U1, U2 und U3 spiegelsymmetrisch in sich ist bezüglich der Achse a1-aa1 hinsichtlich der Lagerung der Spulengruppen (entsprechend UIII-UII, UI-UIV), deren Windungssinns und der Anzapfungen (entsprechend U3-U1, U2) und daß der Wicklungsstrang v mit den Spulengruppen VI, VII, VIII und VIV und den Anzapfungen V1, V2 und V3 spiegelsymmetrisch in sich ist bezüglich der Achse a2-aa2 hinsichtlich der Lagerung der Spulengruppen (entsprechend VI-VIV, VIII-VII), deren Windungssinn und der Anzapfungen (entsprechend V1-V3, V2), demzufolge bezüglich der Winkelhalbierenden A-AA Spulengruppen (entsprechend UII, UIV-VIII, VI) samt Windungssinn und Anzapfungen (entsprechend U1-V3, U3-V1 W2) spiegelsymmetrisch zueinander gelagert sind. Damit sind zusammenschaltbar die Paare von Anzapfungen (U1, V3), (U2, V2; und (U3, V1), womit neben V und (U, W) die Verknüpfungen (U1, V3), (U2, V2), (U3, V1) sich ergeben.In addition to the winding scheme ( 1a ) shows the Nutenplan ( 1b respectively. 2 B ), that the strand winding u with the coil groups UI, UII, UIII and UIV and the taps U1, U2 and U3 is mirror-symmetrical in itself with respect to the axis a1-aa1 with regard to the storage of the coil groups (corresponding to UIII-UII, UI-UIV), their winding sense and the taps (corresponding to U3-U1, U2) and that the winding strand v with the coil groups VI, VII, VIII and VIV and the taps V1, V2 and V3 mirror-symmetry in itself with respect to the axis a2-aa2 with respect to the storage of Coil groups (corresponding to VI-VIV, VIII-VII), their sense of winding and the taps (corresponding to V1-V3, V2), consequently with respect to the bisector A-AA coil groups (corresponding to UII, UIV-VIII, VI) including winding sense and taps (corresponding U1-V3, U3-V1 W2) are mounted mirror-symmetrically to each other. Thus, the pairs of taps (U1, V3), (U2, V2, and (U3, V1) can be interconnected, whereby besides V and (U, W) the links (U1, V3), (U2, V2), (U3 , V1) result.

Das Anwendungsbeispiel 1 befaßt sich mit dem Schalten eines 2-poligen im Läufer hinlänglich homogenen Wechselfeldes nach Anspruch 8.The application example 1 is concerned with the switching of a 2-pole in the rotor sufficiently homogeneous alternating field according to claim 8.

Zur Erzeugung eines 2-poligen im Läufer homogenen Drehfeldes waren den Strangwicklungen jeweils eine Drehstromphase im doppelten Doppelstern zuzuschalten, den Strangwicklungen u und v über die Anzapfungen U1 bzw. U2, U3 bzw V3 mit U2 und V2 am Sternpunkt (1c, Stand der Technik, US-PS 4.363,985 , 5). Durch Zuschalten im Stern einer ersten Drehstromphase an die erste als auch die zweite Strangwicklung über die Verknüpfung (U1, V3) und der zweiten Drehstromphase an die erste als auch die zweite Strangwicklung über die Verknüpfung (U3, V1) und Zuschalten der dritten Drehstromphase im Stern über die Anzapfung W2 ergibt sich mit den zusammengeschalteten Verknüpfungen (U2, V2), V, (U, W) als Sternpunkt die gebrauchsmustergemäße in sich spiegelsymmetrische in 1d wiedergegebene Schaltung. Beisopielsweise Nockenschalterzeilen für das Drehfeld und das richtiungskonstante Feld sind beim Wicklungschema (1a) wiedergegeben.In order to produce a 2-pole rotor field which was homogeneous in the rotor, the phase windings each had a three-phase phase in the double binary star connected to the phase windings u and v via the taps U1 or U2, U3 or V3 with U2 and V2 at the star point (FIG. 1c , State of the art, U.S. Patent 4,363,985 . 5 ). By connecting in the star of a first phase three phase to the first and the second phase winding via the linkage (U1, V3) and the second phase phase to the first and the second phase winding via the linkage (U3, V1) and connecting the third phase phase in the star via the tap W2 results with the interconnected links (U2, V2), V, (U, W) as a star point the use pattern according to mirror symmetrical in 1d reproduced circuit. For example, cam switch rows for the rotating field and the direction constant field are in the winding scheme ( 1a ).

Das Anwendungsbeispiel 2 befaßt sich mit dem Schalten eines im Läufer approximiert richtungskonstanten 4-poligen Wechselfeldes nach Anspruch 11.The application example 2 is concerned with the switching of a rotor in the approximated Constant direction 4-pole alternating field according to claim 11.

Ein 4-polige Drehfeld war zu schalten durch Doppelstern, bei den Strangwicklungen u und v über die Anzapfungen U2 und V2 (2c, Stand der Technik).A 4-pole rotating field was to be switched by double star, in the strand windings u and v via the taps U2 and V2 ( 2c , State of the art).

Durch Zuschalten des Drehstroms im Dreieck über die Verknüpfungen V, (U2, V2) (U, W) und über W2 ergibt sich die in 2d wiedergegebene in sich spiegelsymmetrische Schaltung. Nockenschalterzeilen für das Drehfeld und das richtungskonstante Feld sind beim Wicklungsschema (2a), momentane Feldlinien und Strompfeile beim Nutenplan (2b) wiedergegeben.By connecting the three-phase current in the triangle via the links V, (U2, V2) (U, W) and via W2, the in 2d reproduced in mirror-symmetrical circuit. Cam switch rows for the rotating field and the direction constant field are in the winding scheme ( 2a ), current field lines and streaming files in the groove plan ( 2 B ).

Im Wicklungsschema des 2/4-poligen Motors (3a) liegt beispielsweise eine erste Strangwicklung u mit 2 Spulengruppen ui, uii und einer Anzapfung U1 in den Nuten (durchlaufend gezeichnet):
U/ui: 1, 7, 2, 8, 3, 94, 10/U1/uii: 13, 19, 14, 20, 15, 21, 16, 22/VIn the winding diagram of the 2/4-pole motor ( 3a ) is, for example, a first strand winding u with 2 coil groups ui, uii and a tap U1 in the grooves (drawn continuously):
U / ui: 1, 7, 2, 8, 3, 94, 10 / U1 / uii: 13, 19, 14, 20, 15, 21, 16, 22 / V

Eine zweite gegenüber der ersten, gleich in welchem Drehsinn um 120 Grad versetzte Strangwicklung v liegt mit den Spulengruppen vi und vii und der Anzapfung V1 beispielsweise in den Nuten (punktiert gezeichnet):
V/vi: 9, 15, 10, 16, 11, 17, 12, 18/V1/vii: 21, 3, 22, 4, 23, 5, 24, 6/WA second strand winding v, which is offset by 120 degrees in which direction of rotation, lies with the coil groups vi and vii and the tapping V1, for example in the grooves (shown in dotted lines):
V / vi: 9, 15, 10, 16, 11, 17, 12, 18 / V1 / vii: 21, 3, 22, 4, 23, 5, 24, 6 / W

Neben dem Wicklungsschema (3a) zeigt der Nutenplan (3b), daß die Strangwicklung u mit den Spulengruppen ui und uii und der Anzapfung U1 spiegelsymmetrisch in sich ist bezüglich der Achse a1-aa1 hinsichtlich der Lagerung der Spulengruppen (entsprechend ui-uii), deren Windungssinns und der Anzapfung U1 (auf der Symmetrieachse), und daß der Wicklungsstrang v in sich spiegelsymmetrisch ist bezüglich der Achse a2-aa2 hinsichtlich der Lagerung der Spulengruppen (entsprechend vi-vii), deren Windungssinn und der Anzapfung (V1 auf der Symmetrieachse), demzufolge bezüglich der Winkelhalbierenden A-AA Spulengruppen (entsprechend ui, vii-uii, vi) samt Windungssinn und Anzapfungen (entsprechend U1-V1) spiegelsymmetrisch zueinander gelagert sind. Damit ist das Paar von Anzapfungen (U1, V1) zusammenschaltbar, womit neben V und (U, W) die Verknüpfung (U1, V1) sich ergibt.In addition to the winding scheme ( 3a ) shows the Nutenplan ( 3b ) that the strand winding u with the coil groups ui and uii and the tap U1 is mirror-symmetrical in relation to the axis a1-aa1 with regard to the storage of the coil groups (corresponding to ui-uii), their sense of winding and the tap U1 (on the axis of symmetry), and that the winding strand v is mirror-symmetrical in itself with respect to the axis a2-aa2 with respect to the storage of the coil groups (corresponding to vi-vii), their sense of winding and tapping (V1 on the axis of symmetry), consequently with respect to the bisector A-AA coil groups (corresponding to ui , vii-uii, vi) together with winding sense and taps (corresponding to U1-V1) are mounted mirror-symmetrically to each other. Thus, the pair of taps (U1, V1) can be interconnected, which in addition to V and (U, W), the link (U1, V1) results.

Das Anwendungsbeispiel 3 befaßt such mit dem Schalten eines im Läufer hinlänglich homogenen 2-poligen richtungskonstanten Wechselfeldes nach Anspruch 11.The application example 3 is concerned with the switching of a sufficiently homogeneous in the rotor 2-pole direction constant alternating field according to claim 11.

Ein 2-poliges Drehfeldes, also die hohe Drehzahl, war zu schalten durch Doppelstern, bei den Strangwicklungen u und v über die Anzapfungen U1 und V1 (3c, Stand der Technik). Durch Zuschaltung des Drehstroms im Dreieck über die Verknüpfungen V, (U1, V1), (U, W) und über W1 ergibt sich die in 3d wiedergegebene in sich spiegelsymmetrische Schaltung (vgl. die Schaltung zu Anwendungsbeispiel 2). Eine beispielsweise Nockenschalterzeile für das richtungskonstante Feld ist neben einer Nockenschalterzeile für das Drehfeld beim Wicklungsschema (3a) wiedergegeben, momentane Feldlinien und Strompfeile beim Nutenplan (3b).A 2-pole rotating field, ie the high speed, was to be switched by double star, in the strand windings u and v via the taps U1 and V1 ( 3c , State of the art). By connecting the three-phase current in the triangle via the links V, (U1, V1), (U, W) and via W1, the in 3d reproduced in itself mirror-symmetric circuit (see the circuit for Application Example 2). An example cam switch line for the direction constant field is next to a cam switch line for the rotating field in the winding scheme ( 3a ), current field lines and streaming files in the groove plan ( 3b ).

Das Anwendungsbeispiel 4 befaßt sich mit dem Schalten nach Anspruch 13 eines 2-poligen im Läufer hinlänglich homogenen Wechselfeldes bei einem 2-fach polumschaltbaren Motor zur Erzeugung 2/4-poliger Drehfelder mit festverdrahtetem Sternpunkt bei extern schaltbarem Mittelpunksleiter (Neutralleiter).The application example 4 is concerned with the switching according to claim 13 of a 2-pole in the rotor sufficiently homogeneous alternating field in a 2-pole pole-changing motor for generating 2/4-pole rotating fields with hard-wired neutral point with externally switchable center point conductor (neutral).

Ein 2-poliges Drehfeld war zu schalten durch Doppelstern, bei den Strangwicklungen u bzw. v über die Anzapfungen U1 bzw. V1 (4a. Stand der Technik). Durch Zuschaltung des Drehstroms im Dreieck über die Verknüpfungen V, (U1, V1), Neutralleiteranschluß des festverdrahteten Sternpunkts, und die Anzapfung W1 der dritten Strangwicklung w ergibt sich die in 4b wiedergegebene in sich spiegelsymmetrische Schaltung. Wicklungsschema und Nutenplan sind dieselben wie in Anwendungsbeispiel 3. Eine beispielsweise Nockenschalterzeile für das richtungskonstante Feld ist neben einer Nockenschalterzeile für das Drehfeld beim Wicklungsschema (4a) wiedergegeben.A 2-pole rotating field was to be switched by double star, in the strand windings u and v respectively via the taps U1 and V1 ( 4a , State of the art). By connecting the three-phase current in the triangle via the links V, (U1, V1), neutral terminal of the hardwired star point, and the tap W1 of the third strand winding w results in 4b reproduced in mirror-symmetrical circuit. Winding diagram and Nutenplan are the same as in application example 3. An example cam switch line for the direction constant field is next to a cam switch line for the rotating field in the winding scheme ( 4a ).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4363985 [0029]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Kemke, F., On alternating-current-excited eddy-current brakes, Hanover 1914/15, page 8 [0002]
Giersch, H.-U. et al., Electrical Machines, Stuttgart 1982, page 241 [0002]
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Jordan, H., Archiv der Elektrotechnik, Vol. 30, 1936, page 814, Figure 3 [0006]
Dransfeld, K., Kienle, P., Physics II, 7th edition Munich 2008, page 179 [0010]
Schiender, F., Klingenberg, G., Fans in Action, Dusseldorf 1996, page 143 [0024]

Claims

Circuit between a multi-phase winding and multi-phase terminal elements, wherein both a first and a second of the strand windings both one and the same first and one and the same second phase is mirror-symmetrically connected, characterized in that the connection in each case via an intermediate switching device of the first or the second strand winding is connected.

A circuit according to claim 1, wherein the polyphase winding has an odd number of phase windings, characterized in that one of the phases in addition to the other mirror symmetry is additionally connected to the remaining strand winding.

Circuit according to Claim 1 for a three-phase winding with three winding phases in rotationally symmetrical arrangement with a first winding strand with n successive interposing devices f _K (K = 1, 2, 3, ... n) and a further one of the winding phases with correspondingly successive n interposing devices g _L (FIG _. L = 1, 2, 3, ... n), characterized in that an intermediate switching _device f _{K of} the first winding strand and an intermediate switching _device g _{L of} the second winding strand are connected together and placed on a first of the three mutually equivalent three-phase current connection elements.

A circuit as claimed in claim 3, wherein the termination point of the first winding line is connected to the starting point of the second winding line and applied to a second of the three equivalent three-phase line terminals, characterized in that K + L = n + 1.

A circuit according to claim 3, wherein the initial switching point of the first winding strand is connected to the initial switching point of the second winding strand and applied to a second of the three mutually equivalent three-phase current connecting elements, characterized in that K = L.

Circuit according to Claim 3, characterized in that 2K = n + 1.

A circuit according to claim 3, characterized in that 2L = n + 1.

A circuit according to claim 3, comprising a pair of interposers f _M , g _M interconnected and connected to a neutral neutral point, characterized in that another pair of interposers f _I , g _{J are} connected together and to another of the three mutually equivalent three phase currents Connection elements is laid out, where K, M, I or L, M, J numerically follow one another.

A circuit according to claim 2 and 4, characterized in that the initial switching point of the first winding strand is connected to the final switching point of the second winding strand and connected to the third of the three three-phase current connection elements.

A circuit according to claim 5, characterized in that the end switching point of the first winding line is connected to the end switching point of the second winding line and connected to the third of the three mutually equivalent three-phase current connecting elements.

Circuit according to Claim 9, characterized in that the starting and the end switching points of the third winding strand are connected to the initial switching point of the first winding strand or the end switching point of the second winding strand, and an intermediate switching device h _{M of} the third winding strand having intermediate switching devices h _M (M = 1, ... n) is applied to the first of the three mutually equivalent three-phase current connection elements, where 2M = n + 1.

Circuit according to Claims 2 and 5, characterized in that the third winding strand is connected to the third phase via its start or end switching point.

Circuit for a two-speed three-phase motor with internal hardwired neutral point, to which the initial switching points or the limit switching points (UU, VV, WW) of the string windings are interconnected, and external connectivity of the neutral, the double star connection for the high speed and the star circuit for the low speed, thereby characterized in that a first and a second of the three terminals (U, V or V, W or W, U) which are to be connected to one of the three-phase connections in the star connection, connected together and to a first of the three-phase connections (L2 or L3 or L1 ), and that the two terminals corresponding thereto terminals (U1, V1 or V1, W1 or W1, U1), which are to be placed at one of the Drehstroanschlüsse in the double star connection, and connected to a second of the three three-phase connections (L1 and L1). L2 and L3) are placed and that the third terminal (W or U or V), which in the star connection to one of three three-phase connections is to lay and the third of the three-phase connections (L3 or L1 or L2) of the terminal (N) are connected to the neutral conductor and that the third terminal (W1 or U1 or V1), which in the Double star connection is to be placed on one of the three Drehstroanschlüsse is placed on the first of the three three-phase connections (L2 or L3 or L1).

Internally wired switching device for connecting three-phase current to a three-phase winding, characterized in that one or more circuits according to one or more of claims 1 to 12 is switchable.

Cam switch for making a circuit according to claim 3, which has three network-side inputs and three device-side outputs and a cam line for producing three interconnections each between a single one of these network-side inputs and a single of these device-side outputs, characterized by a cam line for establishing a switching connection between a these network-side inputs and two of these device-side outputs.