DE1089464B

DE1089464B - Arrangement to improve the commutation of double-collector machines

Info

Publication number: DE1089464B
Application number: DEL28045A
Authority: DE
Inventors: Walter Briem
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-07-10
Filing date: 1957-07-10
Publication date: 1960-09-22

Description

Anordnung zur Verbesserung der Kommutierung von Doppelkollektormaschinen Es gibt Fälle, in denen man Zweikollektor-Gleichstrommaschinen in größeren Einheiten gern anwenden möchten und zwar wegen der leichteren Ausführbarkeit und größeren.Betriebssicherheit solcher Doppelkollektormaschinen, bei denen beide Ankerwicklungen übereinander in den Nuten liegen. Ein solches Bedürfnis liegt z. B. bei Gleichstrc>m-1,ökömotiven für höhere Fahrdrahtspannung vor. Müssen nämlich ständig zwei Fahrmotoren in Reihe geschaltet werden, weil ein Motor nicht die volle Spannung aufnehmen kann, so teilt sich die Fahrdrahtspannung beim Schleudern einer Achse auf die beiden Motoren ganz ungleichmäßig auf. Besonders bei Motoren für hohe Spannungen kann dies leicht zu Überschlägen führen. Verbraucht dagegen jeder Fahrmotor die volle Spannung (»Vollspannungsmc>tor«), so gibt es keine durch Schleudern einer Treibachse bedingte Spannungserhöhung.Arrangement to improve the commutation of double collector machines There are cases where you can get two-collector DC machines in larger units would like to use because of the easier implementation and greater operational reliability such double-collector machines in which both armature windings are stacked in the grooves. Such a need is e.g. B. with DC> m-1, eco-motifs for higher contact wire voltage. Namely, always have to have two traction motors in series be switched because a motor cannot take up the full voltage, so divides the contact wire tension is completely reduced when one axle is thrown onto the two motors unevenly. This can be easy to do especially with motors for high voltages Cause rollover. If, on the other hand, every drive motor consumes the full voltage ("full voltage motor"), so there is no increase in tension caused by the skidding of a drive axle.

Bei dem zur Verfügung stehenden beschränkten Raum kann einFahrmotor oft nicht für die volleFahrdrahtspannung ausgelegt werden, weil seine Kollektor- und Ankerdurchmesser zu groß werden müßten. Bei gegebenem Ankerdurchmesser läßt sich aber bei Doppelkollektorausführung die doppelte Spannung erreichen gegenüber Einkollektorausführung. Auch bei Speisung ortsfester Motoren durch Stromrichter, z. B. bei Walzwerksantrieben, ist die Wahl einer höheren Gleichspannung erwünscht.With the limited space available, a drive motor often not designed for the full contact wire voltage because its collector and anchor diameter would have to be too large. With a given anchor diameter but with the double-collector version, double the voltage is achieved Single collector version. Even if stationary motors are fed by converters, z. B. in rolling mill drives, the choice of a higher DC voltage is desirable.

Die beiden in den Nuten übereinanderliegenden Ankerwicklungen werden von dem gleichen Magnetsystem induziert. Es hat sich nun gezeigt, daß die innenliegende Ankerwicklung von den Polen nicht ganz so stark induziert wird wie die außenliegende. Bei in Reihe geschalteten Ankerwicklungen ist dies im Hinblick auf die Erzeugung der Ankerspannung ohne Belang, zumal die Spannungsunsymmetrie nur gering ist. Anders liegen die Dinge aber bei den Wendepolen. Ihre Einstellung kann, entweder für die äußere oder aber für -die innere Ankerwicklung die genau erforderliche Wendespannung ergeben. Praktisch wird man einen Kompromiß schließen und die Luftspaltinduktion unter den Wendepolen, für -.die äußere Ankerwicklung etwas zu stark, für die innere Ankerwicklung etwas zu schwach einstellen.The two armature windings lying one above the other in the grooves are induced by the same magnet system. It has now been shown that the inner The armature winding is not induced quite as strongly by the poles as the external one. With armature windings connected in series, this is with regard to generation the armature voltage is irrelevant, especially since the voltage asymmetry is only slight. Different but things are at the turning poles. Your setting can be, either for that outer or for the inner armature winding the exact required reversing voltage result. In practice a compromise will be made and the air gap induction under the reversing poles, a little too strong for the outer armature winding, for the inner one Set the armature winding a little too weak.

Der genannte Mangel steht bei Verwendung dieser Maschinenart im Wege, besonders dann, wenn wie bei Bahnmotoren die Bürstenstellung wegen der Drehrichtungsumkehr in der Neutralen sein muß.The mentioned defect stands in the way of using this type of machine, especially when, as in the case of rail motors, the brush position is due to the reversal of the direction of rotation must be in the neutral.

Es ist darüber hinaus bereits bekanntgeworden, Hoelispannungs-Gleichstrommaschinen für Triebfahrzeuge mit zwei in der Nut übereinanderliegenden Ankerwicklungen, die zu je einem bsonderen Kollektor geführt sind und deren Wendezonen infolge einer Verschiebung der Bürsten der beiden Kollektoren in entgegengesetzter Richtung aus der neutralen Zone heraus räumlich gegeneinander versetzt sind, dadurch zu verbessern, daß die beiden. Ankerwicklungen in den gleichenAnkernuten übereinander angeordnet sind und jeder Wicklung ein eigenes, gegenüber dem anderen ebenfalls in Umfangsrichtung versetztes Wendefeld zugeordnet ist. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Anordnung sind die besonders breiten Wendepole, die so breit sind, daß beide Wendezonen überdeckt werden und die noch dazu eine vom Üblichen abweichende, besondere Formgebung benötigen, so daß der Luftspalt über dem Polbogen in der Weise abgestuft ist, daß jede Wicklung in einem geeigneten Wendefeld kommutiert. Die gerade in der Stromwendung befindlichen Wicklungsteile liegen dabei in verschiedenen Nuten des Ankers. Nach der bekannten Anordnung können auch zwei selbständige, nebeneinanderliegende Wendepole vorgesehen werden. In jedem Falle ist jedoch der auf dem Maschinenumfang für die Wendepole beanspruchte Polbogen so groß, daß für die Hauptpolbeaufschlagung des Ankers wenig Platz bleibt und die Maschine außerordentlich schlecht aus--genutzt wird.It has also already become known, Hoelis voltage DC machines for traction vehicles with two armature windings lying one above the other in the groove, which are each led to a special collector and whose turning zones are spatially offset from one another as a result of a shift of the brushes of the two collectors in the opposite direction from the neutral zone are to be improved by the fact that the two. Armature windings are arranged one above the other in the same armature slots and each winding is assigned its own turning field, which is also offset in the circumferential direction with respect to the other. A major disadvantage of this known arrangement are the particularly wide turning poles, which are so wide that both turning zones are covered and which also require a special shape that deviates from the usual, so that the air gap above the pole arc is graduated in such a way that each Winding commutated in a suitable reversing field. The winding parts that are currently in the commutation are in different slots in the armature. According to the known arrangement, two independent, juxtaposed reversing poles can also be provided. In j edem case, however, the machines on the scope claimed for the turning pole pole arc is so great that for the anchor Hauptpolbeaufschlagung little space remains and the machine extremely bad - is used.

- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kompensierung beider Ankerwicklungen durch Wendepole zu gewährleisten, die in Umfangsrichtung nicht mehr Platz benötigen als normale Wendepole bei einfacher Ankerwicklung. The object of the invention is to ensure that both armature windings are compensated by reversing poles which do not require more space in the circumferential direction than normal reversing poles with a simple armature winding.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Verbesserung der Kommutierung von Doppelkollektormaschinen mit zwei in den Nuten übereinanderliegenden Ankerwicklungen. Erfindungsgemäß sind außer den üblichen Wendepolen (Hauptwendepolen) Zusatzwendepole vorhanden, welche in der äußeren Ankerwicklung eine Spannung induzieren, die der von den Hauptwendepolen induzierten Spannung entgegengerichtet ist. Mit Rücksicht auf die Kühlluftführung werden die Zusatzwendepole zweckmäßig so angeordnet, daß die Lücken zwischen den Hauptwendepolen in den Hauptpolen frei bleiben. Diese Zusatzwendepole werden in Richtung der Motorachse und in Umfangsrichtung gegenüber der Achse der Hauptwendepole um einen geringen Betrag versetzt, so daß sie in jedem Falle genau die gleiche Ankerspule induzieren wie die Hauptwendepole. Unterhalb der Wickelköpfe der äußeren Ankerwicklung ist nach einem weiteren Erfindungsgedanken ein lamellierter Ring als magnetischer Rückschluß für den Zusatzwendefluß, der lediglich die äußere Ankerwicklung durchsetzen soll, angeordnet.The invention relates to an arrangement for improving commutation of double-collector machines with two armature windings lying one above the other in the grooves. In addition to the usual reversing poles (main reversing poles), additional reversing poles are according to the invention present, which induce a voltage in the outer armature winding that the voltage induced by the main reversing poles in the opposite direction is. With regard to the cooling air flow, the additional reversing poles are expediently arranged in such a way that that the gaps between the main reversing poles remain free in the main poles. These Additional reversing poles are opposite in the direction of the motor axis and in the circumferential direction the axis of the main reversing poles offset by a small amount so that they are in each Trap induce exactly the same armature coil as the main reversing pole. Below the end windings of the outer armature winding is according to a further idea of the invention a laminated ring as a magnetic return for the additional reversing flux, which is only the outer armature winding is to enforce, arranged.

Die Einstellung des Luftspaltes unter den Hauptwendepolen erfolgt also so, daß der zur innenliegenden Ankerwicklun 'g gehörende Kommutator funkenfrei arbeitet. Dann ist die außenliegende Ankerwicklung überkompensiert. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Zusatzwendepole erzeugen nun '. wie erwähnt, eine Spannung, welche der von den Hauptwendepolen induzierten entgegenwirkt, und es gelingt leicht, den Luftspalt unterhalb der Zusatzwendepole so einzustellen, daß ein, ausreichender Kompensationsgrad der äußeren Ankerwicklung und damit ein funkenfreier Lauf des zugehörigen Kollektors bewirkt wird.The adjustment of the air gap under the main commutating poles thus takes place so that the 'g for internal Ankerwicklun associated commutator operates sparking. Then the external armature winding is overcompensated. The additional reversing poles provided according to the invention now generate '. As mentioned, a voltage which counteracts that induced by the main reversing poles, and it is easy to adjust the air gap below the auxiliary reversing poles so that a sufficient degree of compensation of the outer armature winding and thus spark-free running of the associated collector is effected.

Die Fig. 1 und 2 geben ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder, und zwar zeigt Fig. 1 den Querschnitt durch eine mit erfindungsgemäßen Zus#t-zwendepolen ausgerüstete Doppelkollektormaschine, während Fig. 2 das Wicklungssehema der äußeren Ankerwicklung enthält. 1 and 2 show an embodiment of the invention, namely FIG. 1 shows the cross section through a double collector machine equipped with additional poles according to the invention, while FIG. 2 shows the winding scheme of the outer armature winding.

In Fig. 1 sind mit 1 und 3 die außen- bzw. innenliegende Ankerwicklung mit ihren Kommutatoren 2 bzw. 4 bezeichnet. Dem Hauptwendepol 5 ist der axial dahinterliegende Zusatzwendepol 6 zugeordnet, der, wie aus Fig. 2 hervorgeht, in tangentialer Richtung etwas verschoben ist, um die in der Kommutierung befindlichen Windungen magnetisch zu beaufschlagen. Polschuh und Polschenkel der Zusatzwendepole werden so ausgebildet, daß sich die Polschenkel mit ihren Spulen nicht vor den Pollücken des Hauptmagnetsystems befinden, damit der axiale Kühlluftstrom nicht gehemmt wird. Das Hauptpolsystem und das Zusatzpolsystem werden von dem Magnetgehäuse 8 .getragen.In Fig. 1 , 1 and 3 denote the outer and inner armature winding with their commutators 2 and 4, respectively. The main reversing pole 5 is assigned the auxiliary reversing pole 6 located axially behind it, which, as can be seen from FIG. The pole shoe and pole limb of the additional reversing poles are designed in such a way that the pole limbs with their coils are not located in front of the pole gaps of the main magnet system, so that the axial flow of cooling air is not inhibited. The main pole system and the additional pole system are carried by the magnet housing 8.

Der magnetische Rückschluß für den Zusatzwendefluß wird durch den lamellierten Ring 7 gebildet, der unterhalb der Ankerwicklung 1 angeordnet ist und gleichzeitig als Wickelkopfträger dienen kann. Dieser Ring braucht nur von geringer Dicke zu sein, da der Zusatzwendefluß nur klein ist; letzterer hat je lediglich, die Differenz zwischen der in Ankerwicklung 1 un d der in Ankerwicklung 3 induzierten Wendespannung zu erzeugen. Trotz des relativ großen Abstandes zwischen Zusatzwendepol 6 und Ring 7 wird die erforderliche Durchflutung wegen der geringen Induktion nicht sehr groß werden.The magnetic return path for the additional reversing flux is formed by the laminated ring 7 , which is arranged below the armature winding 1 and can simultaneously serve as a winding head carrier. This ring need only be of small thickness, since the additional reversing flow is only small; the latter has ever merely to generate the difference between the un d in the armature winding 1 of the induced in the armature winding 3 inflection voltage. Despite the relatively large distance between additional pole 6 and ring 7 , the required flow rate will not be very large because of the low induction.

Fig. 2 zeigt eine Mwicklung der äußeren Ankerwicklung 1. Aus den eingetragenen Pfeilrichtungen der induzierten Wendespannung erkennt man, daß die von den Zusatzwendepolen 6 erzeugte Spannung gegen die von den Hauptwendepolen 5 erzeugte Spannung gerichtet ist. Die Zusatzwendepole 6 werden ebenfalls vom Ankerstrom oder einem ihm verhältnisgleichen Strom erregt. Bei der gewählten Anordnung der Zusatzwendepole 6 werden auch Ankerwindungen beaufschlagt, die nicht im Kurzschluß sind. Die hierbei erzeugten Spannungen sind, aber gegenüber den von den Hauptpolen in diesen Ankerzweigen induzierten Spannungen ganz gering und daher bedeutungslos. Die Zusatzwendepole 6 erhalten zweckmäßig eine solche Stellung, daß die unter ihnen liegenden Oberlagen der kommutierenden Zone angehören.2 shows a winding of the outer armature winding 1. From the arrow directions of the induced reversing voltage shown, it can be seen that the voltage generated by the auxiliary reversing poles 6 is directed against the voltage generated by the main reversing poles 5 . The additional reversing poles 6 are also excited by the armature current or a current that is proportionate to it. With the selected arrangement of the auxiliary reversing poles 6 , armature windings that are not short-circuited are also acted upon. The voltages generated in this way are, however, very small compared to the voltages induced in these armature branches by the main poles and are therefore insignificant. The auxiliary reversing poles 6 are expediently given a position such that the upper layers below them belong to the commutating zone.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement to improve the commutation of double-collector machines with two armature windings lying one above the other in the grooves, characterized in that in addition to the usual reversing poles (main reversing poles) there are additional reversing poles which induce a voltage in the outer armature winding that corresponds to the voltage induced by the main reversing poles is opposite.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the pole legs of the additional reversing poles (6) are outside the pole gaps of the main magnet system. 3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the additional reversing poles (6) are arranged so that they induce the same armature coils as the main reversing poles (5). 4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the axis of the additional reversing poles (6) is offset by a small amount in the direction of the motor axis and in the Uinfangsrichtung relative to the axis of the main reversing poles (5). 5. Arrangement according to claim 1 to 4, characterized in that below the end windings of the outer armature winding (11) a laminated ring (7) is installed as a magnetic return path for the additional reversing flux. Documents considered: German Patent No. 621 012.