DE302483C

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Publication number: DE302483C
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Zur Erzeugung von Strömen mittlerer und höherer Frequenz wird vielfach das sogenannte Gleichpolprinzip angewendet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß vor einem mit einer entsprechenden Zahl bewickelter Zähne versehenen Stator ein Rotor mit der halben Zähnezahl umläuft. Die Rotorzähne bilden die Pole und erzeugen die Spannung durch Veränderung der Größe des Kraftflusses in denTo generate currents of medium and higher frequency, the so-called Applied homopolar principle, which is characterized in that in front of a with a corresponding number of wound teeth provided stator a rotor with half the number of teeth running around. The rotor teeth form the poles and generate the voltage through change the size of the power flow in the

ίο Statorzähnen. Bei den nach Art einer Gleichstrommaschine gebauten Typen ist die ' Erregung auf ausgeprägten Hauptpolen im Stator untergebracht, während die induzierte Wicklung in Nuten der Polschuhe liegt. Der Rotor hat die doppelte Zahnteilung und kann auch zur Erzeugung von Gleichstrom bewickelt und mit Kollektor versehen, werden. Da derartige Maschinen häufig für Flugzeuge,. Luftschiffe, Unterseeboote und tragbare Stationen Verwehdung finden, so ist ein möglichst geringes Gewicht anzustreben. Es lag daher der Gedanke nahe, bei Maschinen des zuletzt beschriebenen Systems zwecks Gewichtsersparnis an Erregerkupfer die|| Erregung in den Rotor zu verlegen. Hierbei entsteht jedoch eine grundsätzliche Schwierigkeit, die die Ausführung einer solchen Maschine ohne wesentliche Änderung nicht möglich macht. Bei der Anordnung des induzierten Feldes in den Polschuhen ist die Erregerwicklung^somit auch der Hauptkraftfluß relativ zur induzierten Wicklung in Ruhe. Verlegt ^man nun die Erregerwicklung in den Rotor, so wird d.as Hauptfeld sich relativ zur induzierten Wicklung drehen. Durch diesen Vorgang ist es nun nicht mehr möglich, die einzelnen Spulen, die in den Polschuhen liegen, der Richtung des Kraftflusses. entsprechend zu schalten, da dieser relativ fortwährend eine andere Stellung einnimmt; es wird vielmehr durch eine Hintereinanderschaltung der Spulen eine Aufhebung der einzelnen induzierten Spannungen eintreten, da der eine Teil der Wicklung gegen den anderen arbeitet.ίο stator teeth. With the kind of a DC machine built types, the 'excitation is housed on pronounced main poles in the stator, while the induced winding lies in grooves of the pole shoes. The rotor has double tooth pitch and can also wound to generate direct current and provided with a collector. Since such Machines often used for aircraft. Dirigibles, submarines, and portable stations If there is a twist, the aim is to keep the weight as low as possible. It was therefore the idea of using machines of the system described last to save weight on exciter copper the || To relocate excitation to the rotor. This, however, arises a fundamental difficulty which the execution of such a machine without substantial Makes change impossible. With the arrangement of the induced field in the pole pieces, the excitation winding is ^ as well the main force flow relative to the induced Winding at rest. If you now move the excitation winding into the rotor, this will be the case Main field rotate relative to the induced winding. Through this process it is now no longer possible, the individual coils, which are in the pole pieces, the direction of the power flow. to switch accordingly, since this is relatively continuously a different position ingests; rather, it becomes a cancellation through a series connection of the coils of the individual induced voltages occur, as the one part of the winding against the other works.

Vorliegende Erfindung behebt, diese Schwierigkeit und| ermöglicht damit unter Verwendung'* des'vorgenannten Grundprinzips Mitteloder hochfrequenten Strom durch ein rotierendes^ Magnetfeld zu erzeugen. Eine derartige Maschine ist in einer beispielsweisen Ausführungsform in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt. Der ringförmige aus Blechen -zusammengesetzte Stator α ist mit einer entsprechenden" . Anzahl Zähnen b_t bis ^: δ₁₈ versehen, auf dem die Wicklungen C₁, C₂. C₃... . auf- gebracht "sind. Diese Wicklung kann, wie in Fig. ι und 2 dargestellt, nur um jeden zweiten Zahn*5₂, δ₄ . . . gelegt sein und erhält dann gleichen Wicklungssinn. Es ist aber auchmöglich, jeden Zahn zu bewickeln, wobei die Schaltung eine derartige sein muß, daß die folgenden Zähne abwechselnd in der einen oder, anderen Richtung vom Strom umflossen werden.
¹ Der magnetische Kraftfluß wird in einem zwei- oder mehrpoligen Rotor d, der eine entsprechende Anzahl^Zähne e_x bis e₈ trägt, durch eine auf ihm aufgebrachte Erregerwicklung f erzeugt. Der Erregerstrom kann durch zwei Schleifringe zugeführt werden. . Der Kraftfluß schließt sich durch die Rotorzähne über die Statorzähne und den Statorrücken. Die Teilung der Rotorzähne ist im allgemeinen dieThe present invention overcomes this difficulty and | thus enables medium or high-frequency electricity to be generated by a rotating magnetic field using the above-mentioned basic principle. Such a machine is shown schematically in an exemplary embodiment in FIGS. The ring-shaped stator α composed of sheet metal is provided with a corresponding "number of teeth b _t to ^: δ ₁₈ on which the windings C ₁ , C _2, C ₃ .... Are applied". This winding can, as shown in Fig. Ι and 2, only around every second tooth * 5 ₂ , δ ₄ . . . be placed and then receives the same winding sense. However, it is also possible to wind each tooth, whereby the circuit must be such that the current alternately flows around the following teeth in one or the other direction.
¹ The magnetic flux is generated in a two-pole or multi-pole rotor d, which carries a corresponding number of teeth e _x to e ₈ , by an excitation winding f attached to it. The excitation current can be fed through two slip rings. . The power flow closes through the rotor teeth via the stator teeth and the stator back. The pitch of the rotor teeth is generally the

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doppelte der Statorzahnteilung, nur an der Stelle, wo die Erregerwicklung sitzt, ist sie' größer, im vorliegenden Falle gleich dreimal der .Statorzahnteilung. Dadurch ergibt sich, daß beispielsweise* nach Fig. ι die Zähne e_x, e₂, e_s, e_A sich vor den bewickelten Stator-· zahnen b_v b₃, b₆, b₇ befinden, während die Zähne e₅, e₆, e_n, e₈ den unbewickelten Statorzähnen O₁₀, b_n, b_u, ö_I6 gegenüberstehen. Die twice the stator tooth pitch, it is only greater at the point where the excitation winding is located, in the present case three times the stator tooth pitch. This results in that for example * of FIG. Ι _x the teeth e, e _2, e _s, e _A, · teething from the wound stator b _v b _3, b _6, b ₇ are located, while the teeth e _5, e ₆ , e _n , e ₈ face the unwound stator teeth O ₁₀ , b _n , b _u , ö _I6 . the

ίο Erregerwicklung befindet sich zwischen beiden Zahngruppen, so daß, wenn die Zähne C₁ bis e_i beispielsweise Nordpole darstellen,.die Zähne e₅ bis e_s Südpole bilden. Der Kraftfluß durch die Zähne O₁, b_s, b_B, b₁ geht daher in entgegengesetzter Richtung wie der durch die Zähne £>₁₀, O₁₂, b_u, b_ls gehende Kraftfluß. Tritt nun eine Veränderung der Kraftflüsse ein, so erzeugen diese in den Spulen C₁, c₂, c₃, c₄ eine gewisse Spannung. In den Spulen c₆, c₇, C₈ wird trotz des durch die Zähne gehenden entgegengesetzten Kraftflusses eine Spannung gleicher Richtung erzeugt, da die Zähne b₁₀, &₁₂, b_u, b_ie sich zwischen den Spulen befinden. Da die gesamte Statorwicklung hintereinander geschaltet ist, addieren sich diese Spannungen. Die Veränderung des Kraftflusses wird nun durch die Rotation des Polrades bewirkt. Die in Fig. ι und 2 dargestellten zwei Stellungen sind die zwei Hauptstellungen, die sich beim Umlauf des Rotors immer wiederholen.ίο the excitation winding is located between the two groups of teeth, so that if the teeth C ₁ to e _i represent, for example, north poles, the teeth e ₅ to e _s form south poles. The power flow through the teeth O ₁ , b _s , b _B , b ₁ therefore goes in the opposite direction as the _{power flow passing through the teeth £> 10} , O ₁₂ , b _u , b _ls . If there is a change in the force flows, they generate a certain voltage _{in the coils C 1} , c ₂ , c ₃ , c _4. In the coils c ₆ , c ₇ , C ₈ , a voltage in the same direction is generated in spite of the opposing force flow passing through the teeth, since the teeth b ₁₀ , & ₁₂ , b _u , b _ie are located between the coils. Since the entire stator winding is connected in series, these voltages add up. The change in the flow of force is now caused by the rotation of the pole wheel. The two positions shown in Fig. Ι and 2 are the two main positions that are repeated when the rotor rotates.

Allgemein lassen sich für eine derartige Maschine nachstehende Bedingungen ableiten, die unbedingt erfüllt werden müssen, um eine Wirkungsweise überhaupt zu ermöglichen. Es seien bezeichnet die Anzahl der Statorzähne mit 'ζ,,., die Anzahl der Roto" zähne mit z_r, die. Statorzahnteilung mit t_s, d^:e Rotorzahnteilung an den leeren Nuten mit t_r, die Teilung der Zähne, -zwischen denen die Erregerwicklung liegt, mit t_e, die halbe Hauptpolzahl mit p, die Periodenzahl mit m, die Drehzahl mit n: Allgemein ist dann bei jeder Maschine des grundlegenden SystemsIn general, the following conditions can be derived for a machine of this type, which must be met in order to enable a mode of operation at all. Let us denote the number of stator teeth with 'ζ ,,., The number of roto "teeth with z _r , the stator tooth pitch with t _s , d ^: e rotor tooth pitch on the empty slots with t _r , the pitch of the teeth between where the excitation winding lies, with t _e , half the main number of poles with p, the number of periods with m, the speed with n: General is then for every machine of the basic system

ty Z=Z 2 · lg ty Z = Z 2 · lg

η · — η -

sowie m. =as well as m. =

1)01) 0

Die besonderen Bedingungen für die Maschine unseres Systems sind folgende:The special conditions for the machine of our system are as follows:

Die Lücke für die Erregerwicklung muß mindestens drei Statorzahnteilungen entsprechen, sie kann aber auch größer gewählt werden. Allgemein gilt
.. 'The gap for the excitation winding must correspond to at least three stator tooth pitches, but it can also be chosen larger. In general
.. '

OQ —— OQ ——

wobei α stets eine ungerade Zahl sein muß. Aus dieser Bedingung ergibt sich ferner, daß die Zahnzahl der Stator wicklung nicht beliebig gewählt werden kann. Im Falle einer zweipoligen Erregerwicklung muß vielmehr stets die halbe Zahl der Statorzähne eine ungerade Zahl sein, allgemein läßt sich das Gesetz wie folgt ausdrücken:where α must always be an odd number. From this condition it also follows that the number of teeth of the stator winding can not be chosen arbitrarily. In the case of a two-pole excitation winding, half the number of stator teeth must always be an odd number; in general, the law can be expressed as follows:

~-^~ zzT- b = ungerade Zahl. ²P ■' : ~ - ^ ~ zzT- b = odd number. ² P ■ ':

Die Vorteile sowie der technische Fortschritt gegenüber anderen Systemen ergeben sich aus folgendem: . .The advantages as well as the technical progress compared to other systems result from following:. .

Die magnetische und elektrische Ausnutzung der Maschine ist eine sehr gute. Die geringe Zahl der Erregerspulen und die Unterbringung im Rotor ergibt außer einer guten Raumausnutzung ein geringes Gewicht des aktiven Kupfers. Ebenso ist durch die Anordnung der Wechselstromwicklung auf nur einen Statorring das Kupfergewicht gegenüber einer Anordnung auf zwei Hälften verringert.The magnetic and electrical utilization of the machine is very good. The minor one The number of excitation coils and their placement in the rotor results in good space utilization a low weight of active copper. Likewise is through the arrangement the alternating current winding on only one stator ring the weight of copper compared to an arrangement reduced to two halves.

Die Streuung der Erregerwicklung wird auf ein Minimum reduziert. Die Anordnung der Erregerwicklung ermöglicht ferner deren gute Kühlung und somit eine weitere Kupferersparnis. Der Luftspalt kann infolge der kleinen Baulänge ebenfalls sehr klein gehalten werden. Die Maschine ermöglicht gegenüber der Klauentyps eine sehr einfache Herstellung, da Stator und Rotor vollständig aus gestanzten Blechen zusammengesetzt werden können. Auch ist die Bildung verschiedener Typengrößen durch einfaches Verbreitern der Maschine möglich.The spread of the field winding is reduced to a minimum. The arrangement of the The excitation winding also enables it to be cooled well and thus further saves copper. The air gap can also be kept very small due to the small overall length will. Compared to the claw type, the machine enables very simple production, because the stator and rotor can be assembled entirely from stamped sheets. The formation of different type sizes is also possible by simply widening the machine possible.

Die Maschine wird sich deshalb für alle Zwecke besonders da eignen, wo es auf möglichst geringes Gewicht und kleinen Raumbedarf ankommt, beispielsweise für Apparate . auf Flugzeugen, Luftschiffen, Unterseeboten, ■ sowie für tragbare und fahrbare Stationen.The machine will therefore be particularly suitable for all purposes wherever possible low weight and small space requirements are important, for example for apparatus. on airplanes, airships, submarines, ■ as well as for portable and mobile stations.

Claims

Patent claim:

. Machine for the generation of currents of medium and higher frequency coming from a grooved ring-shaped stator provided with an alternating current winding and a rotor provided with pole teeth which is independent of the frequency two-pole or multi-pole exciter. winding. carries, characterized that the tooth pitch in the rotor, which is generally -the double tooth pitch of the Stator corresponds to at two or more places evenly distributed around the circumference Accommodation of a two-pole or multi-pole field winding in the way enlarged is that it forms an odd multiple of the stator tooth division at these points.

For this!, Sheet of drawings.