DE2438248A1

DE2438248A1 - Dauermagneterregte synchronmaschine

Info

Publication number: DE2438248A1
Application number: DE19742438248
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Volkrodt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1974-08-08
Filing date: 1974-08-08
Publication date: 1976-02-19
Also published as: FR2281666A1; CH586967A5; IT1040472B

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen,

Berlin und München Werner-von-Siemens-Str. 50

Unser Zeichen:

VPA 74/3176 Le/Shu

Dauermagneterregte Synchronmaschine

Die Erfindung betrifft eine dauermagneterregte Synchronmaschine, bei der die Dauermagnete in einem Käfigläufer untergebracht sind. Die Käfigwicklung soll dabei einen nur sehr kleinen Wirkwiderstand haben, damit der Drehzahlschlupf, der beim Synchronisieren der Eigen- und Fremdträgheitsmomente zu überwinden ist, möglichst klein ist. Andererseits ist beim synchronen Anlauf die Verlustwärme W. = c . I . n_Q (1 + k), wobei I das Trägheitsmoment, n_Q die synchrone Drehzahl und k das Verhältnis Ständer- zu Läuferwirkwiderstand R₁ / Rp' sind. Um die Hochlaufverlustwärme insbesondere bei hohen Drehzahlen kleinzuhalten, ist folglich bei einem vorgegebenen Ständerwicklungswiderstand R₁ ein möglichst großer Läuferwiderstand Rp'erforderlich. Die Forderungen hinsichtlich Rp'sind also für den Anlauf- und Synchronisiervorgang einander völlig konträr.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, das vorgenannte Problem zu lösen, d.h. eine dauermagneterregte Synchronmaschine so auszubilden, daß der Läuferwiderstand beim Anlauf groß und beim Synchronisieren klein ist. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der die Dauermagnete enthaltende Läufer mit zwei verschiedenartigen Käfigwicklungen versehen ist, deren eine nahe dem Luftspalt zwischen Ständer und Läufer angeordnet eine kleine Streuung Χ_ΔΓί und einen hohen Widerstand R. aufweist, während die zweite Wicklung weiter vom Luftspalt weg angeordnet ist, einen großen Nutquerschnitt hat und demzufolge eine große Streuung Χ_σ^» sowie einen kleinen Widerstand R_a aufweist. Die erstgenannte Wicklung übernimmt den asynchronen Anlauf (Index A), bildet also den Anlaufkäfig. Die zweitgenannte Wicklung übernimmt vornehmlich das Synchronisieren (Index S), bildet also den Synchronisierkäfig. Bei kleinem Drehzahlschlupf wird die Streureanktanz X»<< = S . co . L_ praktisch zu Null und der Läuferstrom verteilt sich ohne Stromverdrängung mit glei-

609808/0198 -2-

VPA 74/5176 - 2 -

eher Stromdichte auf die Anlauf- und Synchronisierkäfigwicklung.

Der durch die erfindungsgemäße Anordnung erzielte Effekt, nämlich großer Widerstand des Läufers beim Anlauf und kleiner resultierender Läuferwiderstand beim Synchronisieren, ist um so wirksamer, je höher die Speisefrequenz und damit die synchrone Drehzahl n_Q des Motors ist (dies wegen der Frequenzabhängigkeit der die Stromaufteilung bewirkenden Läuferstreureaktanzen X.^ und XgV ). Die vorgeschlagene Lösung ist daher insbesondere bei hochtourigen, höherfrequenten Dauermagnet-Synchronmaschinen, wie sie vor allem von der Chemiefasertechnik verlangt werden, besonders wirksam.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Synchronmaschine dargestellt, wobei Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Maschine mit Innenläufer und Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Maschine mit Außenläufer zeigen, während Fig. 3 ein Ersatzschaltbild ist.

In Fig. 1 sind mit 1 der Ständer und mit 2 der die Dauermagnete 3 enthaltende Läufer bezeichnet. Der Läufer sitzt auf einem Wellenstück 4 und ist erfindungsgemäß mit zwei Käfigwicklungen 5 und 6 versehen. Die Wicklung 5 ist in an sich bekannter Weise in Nuten mit kreisförmigem Querschnitt nahe dem Luftspalt zwischen Ständer und Läufer vorgesehen und bildet, wie vorstehend erläutert, den Anlaufkäfig. Die Wicklung 6 ist in Nuten mit verhältnismäßig großem rhombenförmigem Querschnitt untergebracht und bildet den Synchronisierkäfig.

In Fig. 2 ist mit 7 eine feststehende Welle bezeichnet, die einen Innenständer 8 trägt. 9 ist ein Außenläufer, in dem Dauermagnetschalen 10 untergebracht sind. 11 ist der erfindungsgemäße Anlauf- und 12 der Synchronisierkäfig.

Die Abmessungen der Nutquerschnitte für die beide"» Käfigwicklungen 5 und 6 bzw. 11 und 12 werden zweckmäßig so gewählt,

-3-609808/0198

VP&/3176

daß der Anlaufwiderstand etwa das vierfache des Synchronisierwiderstandes beträgt.

3 Ansprüche
3 Figuren

609808/0198

Claims

VPA 74/3176 Patentansprüche

1.) Dauermagneterregte Synchronmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der die Dauermagnete (3, 10) enthaltende Läufer (2, 9) mit zwei verschiedenartigen Käfigwicklungen (5, 6, 11, 12) versehen ist, deren eine nahe dem Luftspalt zwischen Ständer und Läufer angeordnet eine kleine Streuung (Xa^ ) und einen hohen Widerstand (R_A) aufweist, während die zweite Wicklung weiter vom Luftspalt weg angeordnet ist, einen großen Nutquerschnitt hat und eine große Streuung (Xg rf ) sowie einen kleinen Widerstand (R_g) aufweist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten für die erstgenannte, den Anlaufkäfig bildende Wicklung (5, 11) einen kreisförmigen Querschnitt haben, während die Nuten für die zweitgenannte, den Synchronisierkäfig bildende Wicklung (6, 12) einen rhombenartigen Querschnitt aufweisen.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine derartige Abmessung der Nutquerschnitte für die beiden Käfigwicklungen, daß der Anlaufwiderstand etwa des vierfache des Synchronisierwiderstandes beträgt.

609808/0 198