DE282671C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

--JIS 282671 -KLASSE 21 d. GRUPPE

Styling. CARL MEYER in HAMBURG.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 31. August 1912 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Getriebe, das eine weitgehende stetige Tourenregelung und eine Änderung der Drehrichtung ermöglichen soll, das also gleichsam ein elektrisches Wechsel- und Wendegetriebe mit stetig veränderlichem Übersetzungsverhältnis darstellt.

Es hat einen Rotor und einen drehbaren Stator; beide Teile tragen Mehrphasenwicklungen, die teils als Erreger-, teils als Energiewicklungen entsprechend der weiter unten gegebenen Erläuterung dienen sollen.

Gegenüber den bislang bekannten Getrieben mit Mehrphasenerregung hat dieses Getriebe mit getrennten Wicklungen für Erregerstrom und Energieübertragung den Vorteil·, die fabrikationsmäßige Herstellung der Getriebe zu vereinfachen, da für jede Getriebegröße lediglich die Erregerwicklungen der vorhandenen Netzspannung angepaßt werden müssen. Die Energiewicklungen bleiben jedoch für die verschiedenen Netzspannungen gleich. Bei den bekannten Getrieben ohne besondere Erregerwicklungen müssen dagegen Stator und Rotor den Netzspannungen entsprechend jeweilig besonders gewickelt werden.

Das Getriebe ist in beiliegender Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und zwar verdeutlicht

Fig. ι den Aufbau des Getriebes,
Fig. 2 das Schaltschema und
Fig. 3 die Gesamtanlage.
Das Getriebe nach Fig. 1 besteht aus einem mit der antreibenden und einem mit der angetriebenen Welle gekuppelten Teil, die so zueinander angeordnet sind, daß sie sich gegenseitig magnetisch beeinflussen können. Die beiden drehbar ineinander angeordneten Teile mögen, wie bei elektrischen Maschinen üblich, als Stator A und Rotor B bezeichnet werden.

Stator und Rotor besitzen elektrisch gleiche Mehrphasenwicklung, etwa Drehstromwicklung, welche Wicklungen mittels der Schleifringe a und b parallel oder hintereinander geschaltet werden können. Diese Wicklungen, die zur elektrischen und magnetischen Kupplung der beiden Getriebeteile dienen und nicht von außen gespeist werden, mögen als Energiewicklungen bezeichnet werden. Außerdem er- ' halten Stator und Rotor oder nur ein Getriebeteil allein eine Mehrphasenwicklung, die den Mehrphasenerregerstrom aufnimmt. Es genügt, die Erregerwicklung nur auf einen Getriebeteil, Stator oder Rotor, aufzubringen, da das von dieser Erregerwicklung erzeugte Feld beide Getriebeteile durchsetzen muß; Energiewicklungeu müssen jedoch auf beiden Getriebeteilen vorhanden sein. In Fig. 1 ist eine Erregerwicklung c auf dem Stator A angeordnet. Die Energiewicklungen und, falls getrennte Erregerwicklungen auf den beiden Getriebeteilen vorhanden sind, auch die beiden Erregerwicklungen sind so geschaltet, daß die von diesen Wicklungen erzeugten Drehfelder in einander entgegengesetztem Sinne umlaufen. Da Stator und Rotor gleiche Polzahl haben, so sind die Drehfeldgeschwindigkeiten im Stator und Rotor gleich, die Relativgeschwindigkeit

der beiden Drehfelder zueinander ist also gleich der doppelten Drehgeschwindigkeit jedes einzelnen Feldes.

Wird jetzt der Rotor B entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rotorfeldes mit doppelter Drehfeldgeschwindigkeit gedreht, wie es in Fig. 2 durch den punktierten Pfeil angedeutet ist, so wird das Rotorfeld relativ zum Stator A mit gleicher Geschwindigkeit und im gleichen

ίο Drehsinne laufen wie das von den Statorwicklungen selbst induzierte Drehfeld. Werden beide Felder zur Deckung gebracht, etwa durch entsprechendes Einstellen des Stators, so wird nur ein gemeinsames Feld rotieren.

Dieses Feld schneidet die Statorenergiewicklungen mit der einfachen Drehfeldgeschwindigkeit, aber auch die Rotorenergiewicklungen werden vom Drehfeld mit der einfachen Drehgeschwindigkeit geschnitten, da der Rotor mit doppelter Drehfeldgeschwindigkeit in Richtung des Drehfeldes gedreht wird und somit die Rotorgeschwindigkeit relativ zum Drehfeld gleich der einfachen Drehfeldgeschwindigkeit ist. Die Stator- und Rotorenergiewicklungen werden also von dem vorhandenen Drehfeld mit gleicher Geschwindigkeit geschnitten, es werden in ihnen E. M. Ke. gleicher Spannung und Periodenzahl erzeugt. Stator und Rotor können somit jeder für sich als ein Mehrphasenstromgenerator betrachtet werden, und es lassen sich die in ihnen erzeugten E. M. Ke. wie bei normalen Drehstromgeneratoren parallel oder hintereinander schalten. Werden nun die im Stator und Rotor erzeugten Spannungen synchronisiert und parallel geschaltet, so muß der Rotor genau die doppelte Drehfeldgeschwindigkeit relativ zum Stator beibehalten, da andernfalls E. M. Ke. verschiedener Periodenzahlen im Stator und Rotor erzeugt • 40 würden, und da die dann auftretenden Ausgleichströme zwischen Stator- und Rotorenergiewicklungen wie .bei parallel geschalteten Drehstromgeneratoren die synchrone Lage zwischen Stator und Rotor in bekannter Weise einzustellen suchen.

Bezeichnet man die Drehgeschwindigkeit des Feldes, auf den Rotor bezogen, mit V₁, die Drehgeschwindigkeit des Rotors mit V₂, die des Stators mit v_s und ist dann V₂ = 2 V₁, also die Rotor geschwindigkeit gleich der doppelten Feldgeschwindigkeit, so wird v₃ = o, der Stator bleibt demnach in Ruhe.

Allgemein ergibt sich als Bedingung für den Fall des Zusammenschaltens von Stator- und Rotorwicklung die Beziehung

V₂-V₁ = V₁-V₃, W₂ = 2 V₁ — V₃.

Wird die Drehgeschwindigkeit V₁ des Erregerfeldes durch Änderung der Periodenzahl des Erregerstromes geändert, so müßte, um für den Stator die Ruhelage beibehalten zu können, also für v₃ — 0, auch die Tourenzahl V₂ des Rotors um den doppelten Betrag geändert werden, oder aber, falls die Tourenzahl des Rotors konstant beibehalten wird, so müßte sich der drehbar gelagerte Stator mit einer Drehgeschwindigkeit ^₃ so drehen, daß die Beziehung

V₂ = 2V₁- V₃

erhalten bleibt. Andernfalls würden in den elektrisch miteinander verbundenen Stator- und Rotorwicklungen Ausgleichströme wie zwisehen nicht im Synchronismus befindlichen, parallel geschalteten Generatoren auftreten, die die Konsonanz herbeizuführen bestrebt sind. Die Tourenzahl des Stators ist bei Kon-

sonanz

D, = 2 5,

■V,,

Aus der Gleichung ist ersichtlich, daß bei konstanter Rotortourenzahl v₂ eine Tourenänderung nach der einen oder anderen Riehtung hin, also auch ein Drehrichtungswechsel des Stators erfolgen wird, sobald die Periodenzahl des Erregerstromes und somit die Drehgeschwindigkeit V₁ des Drehfeldes größer bzw.

kleiner als —- geregelt wird. Bei konstanter

Periodenzahl des Drehfeldes ergibt sich eine konstante Drehbewegung des Rotors mit entsprechend obiger Gleichung geänderter Umlaufszahl. Das Getriebe wirkt hier also als Reduziergetriebe.

Fig. 3 veranschaulicht die Anordnung des Getriebes in Verbindung mit der Regelungsvorrichtung. Der Motor M treibt die Welle W₁ mit konstanter Drehzahl an. Die Drehbewegung wird in der oben beschriebenen Weise durch den auf der antreibenden Welle W₁ befestigten Rotor B auf den auf der angetriebenen Welle TF₂ befestigten Stator A übertragen. Für die Erzeugung des Erregerstromes ist bei dieser Anordnung nach Fig. 3 auf der antreibenden Welle W₁ gleichzeitig ein Mehrphasengenerator G mit Gleichstromerregung angeordnet, dessen erzeugter Mehrphasenstrom durch den von einem Motor angetriebenen no Periodenregler R die der jeweiligen gewünschten Drehzahl der Welle W₂ entsprechende Periodenzahl erhält. Der Generator G gibt Mehrphasenstrom konstanter Periodenzahl und Spannung ab; er könnte also auch gleichzeitig zum Betrieb eines Lichtnetzes o. dgl. herangezogen werden; auch kann er von einer besonderen Kraftmaschine angetrieben werden. Die Ausbildung des Generators G und des Reglers J? hat auf die Wirkungsweise des elektrischen Getriebes keinen prinzipiellen Einfluß.

Claims (1)

1. Patent-An SPRU ch:
   Elektrisches Getriebe mit drehbarem Stator und drehbarem Rotor zur Änderung der Drehrichtung und Umlaufszahl des angetriebenen Teiles, wobei sowohl Stator als auch Rotor Mehrphasenenergiewicklungen tragen, welche Wicklungen parallel oder hintereinander geschaltet sein können, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung des Erregerdrehfeldes besondere Erregerwicklungen (c) auf Stator (A) und Rotor (B) oder nur auf einem dieser beiden Getriebeteile vorgesehen sind, die in den nicht von außen gespeisten Energiewicklungen einander entgegenlaufende Drehfelder erzeugen, wobei die relative Drehgeschwindigkeit der beiden Getriebeteile gegeneinander durch Änderung der Wechselzahl des der Erregerwicklung zugeführten Mehrphasenstromes geändert werden kann.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.