DE1538110A1 - Arrangement for the contactless transmission of alternating currents to rotating machines and devices, in particular for the excitation of synchronous machines without slip rings - Google Patents
Arrangement for the contactless transmission of alternating currents to rotating machines and devices, in particular for the excitation of synchronous machines without slip ringsInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/16—Synchronous generators
- H02K19/26—Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings
Description
Anordnung zur kontaktlosen Übertragung von Wechselströmen auf urilaufende- Maschinen und Geräte, inübesondere zur schleifringlosen Erregung von Synchronmaschinen Es ist bekannt, zur kontaktlosen Übertragung von Wechselströmen auf umlaufend c Teile zwei Synchron- oder Asynchronmaschinen- in hauhade zu schalten, wobei die beiden Läuferwicklungen unmittelbar oexer über uhlaufende Gleichrichter in Reihe geschaltet sind, während die Stö.nderwicklung der ersten Maschine am Netz liegt und die der zweiten Maschine mit Gleichstrom oder Wechselstrom gespeist wird Die zweite Maschine muß hierbei ebenfalls wie die erste als unilaufende Maschine nach Art einer Synchron- oder Asynehre>nmaochine ausgeführt sein und ist dah-Y je nach der Größe und Richtung der dem Ständer zugeführten Frequenz mehr oder weni.-gor aufwendig, Hinzu kommt,.daß sie in der Drehzahl an die der ersten Maschine gebunden ist, was ihre Abmessungen bei kleinen Drehzahlen und kleinen Ständerfrequonzen weiter vergrößert, weil mit abzzehi:iender Drehzahl für eine gegebene Leistung das Drehmoment, das die Abmessungen einer elektrischen Maschine bestimmt, im umgekehrten Verhältnis zunimmt. Handelt es :ich um die kontaktlose Erregung einer-Synchroninaschine, so benötigt man eine verhältnismässig große Anzahl von Erregermaschinen mit umlaufenden Gleichrichtern, um allen Anforderungen bei den verschiedensten Drehzahlen und Leiutungcn gerecht zu werden.Arrangement for the contactless transmission of alternating currents on Machines and devices, especially for excitation of synchronous machines without slip rings It is known for the contactless transmission of alternating currents to circulating c Parts to switch two synchronous or asynchronous machines in hauhade, with the two rotor windings directly oexer via running rectifiers in series are switched while the fault winding of the first machine is connected to the mains and that of the second machine is fed with direct current or alternating current The second machine, like the first, must follow as a non-running machine Kind of synchronous or asynchronous teaching> nmaochine and is dah-Y depending on the size and direction of the frequency applied to the stator more or less expensive, in addition, that the speed is similar to that of the first Machine is bound, whatever its dimensions at low speeds and small stand frequencies further increased, because with decreasing speed for a given power that Torque, which determines the dimensions of an electrical machine, in reverse Ratio increases. Is it: I am about the contactless excitation of a synchronous machine, so you need a relatively large number of excitation machines with rotating Rectifiers to meet all requirements at the most varied of speeds and power lines meet.
Die vorliegende Erfindung zeigt nun eine Möglichkeit zur kontaktlosen bbortragung von Wechselströmen auf umlaufende Teile, die von den genannten Nachteilen frei ist. Die .Abmessungen der dafür bentgten Anordnung sind von der Drehzahl der umlaufenden Teile völ. lig unabhängig, so daß eine einzige Leistungsreihe für alle Dreh--ülilen ausreicht. Dies 1-rird dadurch erreicht, daß die Leistung auf :en z?ialL:utenden --Teil durch einen Umspanner besonderer Bauart Überdessen dessen Erst- und ZWcitwcklung äie -Welle des um#aüaufcnden Teils mutig umgeben und eng miteinander gekoppelt sind.. Die Erstwicklung steht hierbei fest, die Zweitwicklung läuft um., Lurch eine besondere Ausbildung des magnetischen Kreises wird erreicht, daß der mit beiden Flicklungen verkettete rlüß in jeder Stellung des umlaufenden Teils gegenüber der:. feststehenden den @5leiehen magnetischen Zeitwert vorfindet, Die Frequenz in bciddrä 'ilcklungen ist hierbei gleich (meisten; Netzfrenuenz ), ünä daher kann unabhängig von der Drehzahl. stets die gleiche Leistung über- -`@ra@3en rierden" Der magnetische Kreis wird mit Netzfrequenz beansprucht, so daß rnan kleine Abmessungen erhält.The present invention now shows a possibility for contactless Transmission of alternating currents to rotating parts that suffer from the disadvantages mentioned free is. The dimensions of the arrangement required for this depend on the speed of the revolving parts völ. lig independent, so that a single performance series for everyone Turning - ülilen is sufficient. This 1-r is achieved by the fact that the performance on: en z? IalL: utenden - Partly through a transformer of a special design, with its initial and secondary winding äie wave of the surrounding part are courageously surrounded and closely coupled with one another .. The first winding is fixed, the second winding runs around., Lurch a special one Formation of the magnetic circuit is achieved that of the two Flicklungen chained rlüß in every position of the revolving part opposite the :. fixed finds the @ 5leehmen magnetic time value, the frequency in bciddrä 'ilcklungen is here the same (most; Netzfrenuenz), ünä can therefore be independent of the speed. always deliver the same performance -` @ ra @ 3en rierden "The magnetic one The circuit is stressed with mains frequency, so that it has small dimensions.
Einige Ausführungsbeispiele lassen den Erfindungsgedanken besser erkein en, In 1'ig, 1 bedeutet 1 die feststehende Erstwicklung der Über- " tragungscnordnung und 2 die umlaufende Zweitwicklung Beide sind mitti g- zur umlaufenden Welle 3 angeordnet a Die Erstwicklung umschließt einen aus isolierten Eisenblechen spiralig gewickelten Kern 4 und %-iird in radialer Richtung von einem ebenso gewickelten Ring 5 umgeben. Ein Jochstück 6 aus isolierten Blechen verbindet Kern und Ring: Die umlaufende Z%"reit\-"icklung 2 ist von einem Bleichartig aufgebauten feil des magnetischen Kreises umgeben, dem Kern 7, dem Ring 8 und dem Joch 9: Feststehender und umlaufender Teil sind durch einen Luftspalt 10 in achsialer Richtung voneinander getrennt 1'lie man aus fig. 1. und 2 ohne weiteres erkennt, finden die mit beiden ;Ticklun gen verketteten Feldlinien bei allen Stellungen des umlaufenden Teils gegenüber dem feststehenden den gleichen magnetisehen Leitviert vor, rieh sich der über die Joche 6 und g schließende hlüß gleichmäßig über die Querschnitte der Ringe 5 und 8 verteilt. I'ig 3 und 4 zeigen die Anwendung des Erfindungsgedankens auf eine dreiphasige Übertragungsanordnung. Demgemäß sind drei Erstwicklungen l a, 'I b und l c und drei Zweitwicklungen 2a, 2b und 2c vor- " handen, außerdem neben den Kernen 4 und 7 noch drei Ringe 5a, 5b, 5c bzw, 8a, 8b, 8c.. ferner ist noch je ein zweites Joch 1'1 und 1l»a angebracht. Man kann die gebrachten Anordnungen noch in der Weise vereinfachen, daß man nur in einem Teil, zoBa im feststehenden Teil, Kern und ringe anbringt Im anderen Teil erhält dann das Joch kammartige Ansätze, die die ZcreitWicklung aufnehmen, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist Die Kammansätze können dabei rechteckigen Querschnitt erhalten, gras die Fertigung erleichtert.Some exemplary embodiments better omit the idea of the invention en, In 1'ig, 1 1 means the fixed initial winding of the transmission order and 2 the revolving secondary winding. Both are arranged in the middle of the revolving shaft 3 a The first winding encloses a spiral wound from insulated iron sheets Core 4 and% -iird are surrounded in the radial direction by an equally wound ring 5. A yoke piece 6 made of insulated sheet metal connects the core and the ring: the circumferential Z% "riding \ -" winding 2 is surrounded by a pale-like structure of the magnetic circuit, the Core 7, the ring 8 and the yoke 9: Fixed and rotating part are through an air gap 10 separated from one another in the axial direction can be seen from fig. 1. and 2 recognizes without further ado, find the field lines linked with both ticklings the same for all positions of the rotating part in relation to the stationary part Magnetic Leitviert before, rieh the hlüß closing over the yokes 6 and g evenly distributed over the cross-sections of the rings 5 and 8. I'ig 3 and 4 show the application of the inventive concept to a three-phase transmission arrangement. Accordingly, three first windings la, 'I b and l c and three second windings 2a, 2b and 2c are available, in addition to the cores 4 and 7, three rings 5a, 5b, 5c or 8a, 8b, 8c .. furthermore, a second yoke 1'1 and 1l »a is also attached. Man can still simplify the given arrangements in such a way that one can only use one Part, zoBa in the fixed part, core and rings attaches in the other part then the yoke, comb-like approaches that take up the ZcreitWindlung, as shown in Fig. 5 is indicated The comb extensions can have a rectangular cross-section, gras makes production easier.
An die Zweitwicklung des urlaufenden Teils kann nun ein ebenfalls
umlaufender Gleichrichter, z.Bo 12 in Figo 1, angeschlossen werden, der die Erregerwicklung
13 im Läufer einer Synchronmaschine speiste zeigt die Anwendung des Erfindungsgedankens
bei einer lastabhängig erregten Synchronmaschine 14. Die Erregerwicklung 13 m Läufer
ist über den Gleichrichter 12 an eine erfindungsgemäße Übertragungsanorrdnung 15
angeschlossen. Die Wicklung des feststehenden Teil.- dieser Anordnung wird über
den Umspanner 16, die Drosselspule 17 und den Kondensator 18 in bekannter Weise
lastabhängig erregtt Ein regelbarer Parallelpfad, bestehend aus dem gesteuerten
Stromrichter (Stroritor) 19 und dem Widerstand 20, ermöglicht eine zusätzliche Feinregelung.
. .
Fig. 7 zeigt eine derartige Anordnung für einphasigen Wechselstrom.
Die feststehende Erotwicklung 1 befindet sich, zwischen zwei geblech-
Damit die Blechringe der erfindungsgemäßen Anordnungen durch die Querjoche nicht kurzgeschlossen werden, muß an den Übergang. querschnitten eine dünne Isolierschicht angebracht werden.So that the sheet metal rings of the inventive arrangements through the cross yokes must not be short-circuited at the junction. cut a thin layer of insulation be attached.
Wenn Kerne und Blechringe bei den Anordnungen nach Figo 1 bis 4 aus isoliertem Blech spiralig gewickelt sind, sind Anfang und Ende ai nes t'lickels voneinander isoliert, so daß die Wickel keine Kurzochlußtrindungen zu den mutig zu ihnen liegenden Wicklungen bildene Damit dies auch bei den Anordnungen nach Figo 7 bis 9 der Fall ist, dürfen die Tcilbleche der geblechten Ringe 21 bis 2b keine geschlossenen Ringe bilden Jedes Blech muß vielmehr aufgeschnitten sein= Zweckmäßig schneidet man aus jedem Blech einen kleinen-Sektor (29, 710 zw. 31, 32) heraus' (Fig . Q)# Dadurch kann man die Bleche so aufeinander schichten, daß sie eine Spirale ilden und keine geschlossenen Windungen entstehen- Das Auftreten von störenden Kurzschlußströmen in den Blechringen wird auf diese Weise vormieden. Es genügt aber auch, die einzelnen Bleche einfach zu schlitzen, so'daß sie keinen geschlossenen Ring mehr ilden, und sie dann mit jeweils versetztem Schlitz aufeinander zu schichten.. ,:2n kann die Anordnungen nach Fig. 7 bis 9 in ähnlicher Weise vrie die nach Zig # 1 bis ¢ dadurch vereinfachen, daß man nur in einem Teil L _B , icn Ständer Blechringe vorsieht und sie im anderen Teil wegläßt, Die Querjoche 9 erhalten dann ivie in Fig . 5 -kammartige 'ortu mit Zähnen und Fluten; in. den so. entstandenen Nuten liegen die Zweitwicklungen 2a, 2b, 2c, vergleiche FigG 10 und 11, Über die Zahne und den Luftspalt tritt der Pluß in die feststehenden StLinderringe 21, 22, 25, 26 über, von vro er sich über die Ständerquerjoehe 6 schließen kann. Die zur Vermeidung von Kurzschlußströmen in den Stäriderringblechen erforderlichen Schlitze.l.egt,. man zweckmäßig so, da,ß sie ;ich in der Mitte eines Ständerquerjoche s befinden. Man kann die Blechringe auch aus soviel Kreisabschnitten zusammensetzen als Querjoche vorhanden sind, die Stoßstellen. liegen dann jeweils unter Jochmitte (vergleiche die Schlitze 33, 34, 35, 36).When cores and sheet metal rings are spirally wound from insulated sheet metal in the arrangements according to FIGS Arrangements according to Figo 7 to 9 is the case, the sheet metal sheets of the sheet metal rings 21 to 2b must not form closed rings. out '(Fig. Q) # This means that the sheets can be layered on top of one another in such a way that they form a spiral and no closed turns are created. In this way, disturbing short-circuit currents in the sheet metal rings are avoided. However, it is also sufficient to simply slit the individual sheets so that they no longer form a closed ring, and then to layer them on top of one another with an offset slot which according to Zig # 1 to ¢ are simplified by providing sheet metal rings in only one part L _B, icn stator and omitting them in the other part. The cross yokes 9 are then given as shown in Fig. 5 -comb-like 'ortu with teeth and flutes; in. the so. The resulting grooves are the second windings 2a, 2b, 2c, compare FigG 10 and 11, the plus passes over the teeth and the air gap into the fixed StLinderrings 21, 22, 25, 26, from where it can close over the stator crossjoehe 6. The slots required to avoid short-circuit currents in the strength ring plates. one expediently in such a way that they; I are in the middle of a post cross yoke. The sheet metal rings can also be composed of as many circular segments as there are cross yokes, the joints. are then each below the center of the yoke (compare the slots 33, 34, 35, 36).
Einer besonders zweckmäßiges Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens
ist in Figp 12 und@13 dargestellt. Die Anordnung ist von
der der
Fig. 9 abgeleitet. Die geblochten umlaufenden Ringe 21, 22, 25, 26 bestehen
jedoch nur aus Ringabschnitten, die sieh zaBo über 0° des Bohrungsurnfangs
erstrecken (Bohrung ist der zylindrische ?aum, in dem "ich der Läufer dreht) und
von denen in Figo 12 die Boden um 1800 versetzten Abschnitte 23a und 23b dargestellt
sind. Die Ringabschnitte 23a, 24.a, 27a, 28a des Läufers, die in _:..-lcr Richtung-
.- locht sind, vrerderi durch das Läuferquerjoch 9a Überbrückt, desgleichen die
um 'f800 versetzten Ringabschnitte 23b, 24b9 27b, 28b durch das Läuferquerjoch 9b0
Im Ständer sind die fest--stehenden Ringe 21, 22, ,25, 26 in je h, sich z.ßo über
900 in Umfari,-srichtung erstreckende Ringabschnitte unterteilt, von denen in fig
. 'i 2 die Abschnitte 21a, 21b, 21c, 21d dargestellt sind, die
Es ist zweckmäßig, zur besseren Kühlung der Wicklungen der Blechpakete Kühlkanäle oder Kühlschlitze im Blechpaket und in den Wicklungen oder'zwischen beiden vorzusehen. Bei den Anordnungen nach Pigo 1 his 5 bewirkt schon das umlaufende Querjoch g bzw. mehrere derartige Joche einen Luftstrom in radialer Richtung, Man kann aber auch durch geeignete Lüfterflügel einen Luftstrom in Richtung durch Schlitze und Kanäle im Ständer und im Läufer treiben. Bei den Anordnungen nach Figa 7 11 kann durch den Läufer in besonders einfacher Weise ein Kühlluftstrom in radialer Richtung erzeugt ererdeno Die Anortinung.nach Figo 11 ist in dieser Hinsicht besonders vorteilhaft, so da,ß man hier eine sehr wirksame Kühlung erhält, .die eitle hohe Beanspruchung der Werkstoffe zuläßt und.daher zu kleinen Abmesoungen führt Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die kontaktlose Erregung von Synchronmaschinen beschränkt. Man kann sie überall da anwenden, wo es darum geht, ein-- .oder mehrphasige Wechselströme auf ein urlaufendes Gerät kontaktlos zu übertragen, zoBo bei umlaufenden hcuchtfeuern und ähnlichen Geräten, besonders auch in Betriebsräumen mit zündfähigen Gasgemischen. Auch bei Wechsolstrom-Großgeneratosen, bei denen die Zuführung der sehr großen Erregerströme über Schleifringe und Bürsten Schwierigkeiten bereitet, können Anordnungen nach der. Erfindung Vorteile bieten.It is useful for better cooling of the windings of the laminated core Cooling channels or cooling slots in the laminated core and in the windings or between the two to be provided. In the arrangements according to Pigo 1 to 5, the circumferential transverse yoke already has an effect g or several such yokes create an air flow in the radial direction, but you can also through suitable fan blades an air flow in the direction through slots and Drive channels in the stand and runner. In the arrangements according to FIG. 7 11 can a cooling air flow in the radial direction through the rotor in a particularly simple manner generates ererdeno The arrangement according to Fig. 11 is particularly advantageous in this regard, so there you have a very effective cooling system receives, .the vain allows high stress on the materials and therefore leads to small dimensions The present invention is not directed to the contactless excitation of synchronous machines limited. It can be used wherever it is a question of single- or multi-phase Transmitting alternating currents to a circulating device without contact, zoBo with circulating dense fires and similar devices, especially in operating rooms with ignitable Gas mixtures. Even with large alternating current generators, where the supply of the very large excitation currents via slip rings and brushes cause difficulties, can make arrangements according to the. Invention offer advantages.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES0100050 | 1965-10-13 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1538110A1 true DE1538110A1 (en) | 1970-01-08 |
DE1538110B2 DE1538110B2 (en) | 1972-11-16 |
Family
ID=7522788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19651538110 Pending DE1538110B2 (en) | 1965-10-13 | 1965-10-13 | ARRANGEMENT FOR CONTACTLESS TRANSMISSION OF SINGLE- OR MULTI-PHASE ALTERNATING CURRENTS TO CIRCULATING MACHINERY AND DEVICES |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1538110B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4675638A (en) * | 1985-02-01 | 1987-06-23 | Dr. Ing. H.C.F. Porsche Aktiengesellschaft | Ferromagnetic multiple shell core for electric coils |
-
1965
- 1965-10-13 DE DE19651538110 patent/DE1538110B2/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4675638A (en) * | 1985-02-01 | 1987-06-23 | Dr. Ing. H.C.F. Porsche Aktiengesellschaft | Ferromagnetic multiple shell core for electric coils |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1538110B2 (en) | 1972-11-16 |
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