DE1194964B

DE1194964B - Method for setting the operating point of a direct current commutator machine excited by a permanent magnet and / or for aging its permanent magnet

Info

Publication number: DE1194964B
Application number: DEG32458A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhard Haar
Original assignee: GEORGII KOBOLD AUGUST HEINE K
Current assignee: GEORGII KOBOLD AUGUST HEINE K
Priority date: 1961-06-10
Filing date: 1961-06-10
Publication date: 1965-06-16

Description

Verfahren zum Einstellen des Arbeitspunktes einer mit einem Dauermagneten erregten Gleichstromkommutatormaschine und/oder zum Altern ihres Dauermagneten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen des Arbeitspunktes einer mit einem Dauermagneten erregten Gleichstromkommutatormaschine und'oder zum Altern ihres Dauermagneten, bei dem der Ankerwicklung über den Kommutator ein regelbarer Entmagnetisierungswechselstrom zugeführt wird.Method for setting the operating point of a with a permanent magnet excited DC commutator machine and / or aging of their permanent magnet Die The invention relates to a method for setting the operating point of a with a permanent magnet excited direct current commutator machine and'or for aging of their permanent magnet, in which the armature winding is regulated via the commutator Demagnetizing alternating current is supplied.

Es ist bekannt, bei einer Gleichstrommaschine, die mit einem Dauermagneten erregt ist, den Arbeitspunkt dadurch einzustellen, daß der Dauermagnet außerhalb der Maschine über seinen Sollwert hinaus magnetisiert, dann in die Maschine eingesetzt und dort mittels eines regel- oder steuerbaren periodischen Wechselstromes, der über die Bürsten und den Kommutator der Ankerwicklung zugeführt wird, bis auf den Arbeitspunkt entmagnetisiert wird, wobei die Bürsten um etwa 90 elektrische Grade gegenüber ihrer betriebsmäßigen Stellung verdreht sind. Ein verdrehbarer Bürstenhalter erfordert jedoch gegenüber einem feststehenden einen wesentlich größeren Aufwand und nach jedem Verdrehen ein erneutes genaues Einstellen auf die Betriebsstellung. It is known in a DC machine that has a permanent magnet is excited to adjust the working point by the fact that the permanent magnet outside the machine is magnetized beyond its nominal value, then inserted into the machine and there by means of a regulatable or controllable periodic alternating current, the is fed to the armature winding via the brushes and the commutator, except for the Operating point is demagnetized, with the brushes by about 90 electrical degrees are twisted in relation to their operational position. A twistable brush holder however, requires a much greater effort than a fixed one and after each rotation a new exact setting to the operating position.

Ferner ist es bei elektrischen Maschinen bekannt. zur Arbeitspunkteinstellung des das Erregerfeld erzeugenden Dauermagneten an Stelle eines Dauerstromes einen oder mehrere Impulse über die Arbeitswicklung zu führen, wenn die Koerzitivfeldstärke des Dauermagneten größer als 1000 Oe ist. It is also known in electrical machines. for setting the operating point of the permanent magnet generating the excitation field instead of a permanent current or to lead several impulses over the working winding, if the coercive field strength of the permanent magnet is greater than 1000 Oe.

Durch die Verwendung eines oder mehrerer Impulse an Stelle eines Dauerstromes kann die in der Arbeitswicklung erzeugte Wärme klein gehalten werden. Da jedoch im allgemeinen die in Gleichstrommaschinen verwendeten Dauermagneten keine so hohe Koerzitivfeldstärke aufweisen und die Wärmekapazität der Ankerwicklung so groß ist, daß die Erwärmung durch den nur während des Einstellens, also verhältnismäßig kurze Zeit fließenden Entmagnetisierungsdauerstromes die Wicklungsisolation nicht gefährdet, ist die Verwendung von Impulsen im allgemeinen nicht notwendig. Außerdem können bei Gleichstrommaschinen zur Arbeitspunkteinstellung nur Wechselstromimpulse mit verhältnismäßig kleiner Frequenz verwendet werden. Die Erzeugung solcher Impulse ist aber aufwendiger als die Erzeugung eines Dauerwechselstromes mittels eines Regeltransformators, weil hierfür entweder ein in seinen Abmessungen verhältnismäßig großer Schwingkreis oder zusätzlich zu einem Regeltransformator ein sehr rasch arbeitender Schalter notwendig ist.By using one or more pulses instead of a continuous current the heat generated in the working winding can be kept small. However, since In general, the permanent magnets used in DC machines are not so high Have coercive field strength and the heat capacity of the armature winding is so large, that the heating by the only during the setting, so relatively short The permanent demagnetization current flowing through the time does not endanger the winding insulation, the use of pulses is generally not necessary. Also can with DC machines only use AC pulses to set the operating point relatively small frequency can be used. The generation of such impulses but is more complex than generating a continuous alternating current by means of a regulating transformer, because either a resonant circuit that is relatively large in its dimensions or, in addition to a regulating transformer, a very fast working switch necessary is.

Um diese Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden, geht die Erfindung von dem Gedanken aus, zur Entmagnetisierung des Dauermagneten die kleine, praktisch immer vorhandene Komponente des Ankerfeldes zu benutzen, die in Richtung des Dauermagnetfeldes wirksam ist, wobei gemäß der Erfindung der Entmagnetisierungswechselstrom bei betriebsmäßiger Bürstenstellung und laufendem Anker zugeführt wird. Dadurch wird erreicht, daß beim Justieren des Motors überhaupt keine Umstellungen oder Veränderungen vorgenommen werden müssen. In order to avoid these disadvantages of the known method, the Invention based on the idea of demagnetizing the permanent magnet small, practically always present component of the anchor field to use that in the direction of the permanent magnetic field is effective, according to the invention the degaussing alternating current is supplied with the brush position and the armature running. Through this it is achieved that when adjusting the motor no adjustments or changes at all must be made.

Es können also feststehende Bürstenhalter vorgesehen sein, so daß auch das nachfolgende Justieren in der Betriebsstellung nach jedem Verdrehen entfällt. Dadurch, daß der Anker läuft, bildet jede Kohlebürste mit dem Kommutator einen Gleitkontakt, der thermisch wesentlich günstiger als der ruhende Kontakt ist, weshalb auch bei hohen Entmagnetisierungsströmen keine Verbrennungsstellen auf dem Kommutator entstehen.Fixed brush holders can therefore be provided so that The subsequent adjustment in the operating position after each rotation is also omitted. Because the armature runs, each carbon brush forms a sliding contact with the commutator, which is thermally much more favorable than the static contact, which is why also with high demagnetization currents, there are no burn marks on the commutator.

Versuche haben gezeigt, daß bei einem etwa 15 Sekunden lang fließenden Entmagnetisierungsstrom im Maximum ein Effektivwert von 4,5 Ampere erreicht wird, der nach Abschalten eine Erwärmung der Ankerwicklung um etwa 6° bewirkt, was zeigt, daß die thermische Kapazität von üblichen Ankerwicklungen völlig ausreichend ist. Bei einer normalen Bürstenfläche von 1 cm2 beträgt hierbei die vom Entmagnetisierungswechselstrom herrührende maximale Bürstenstromdichte 4,5 A!cm2. Der durch den Wechselfluß in der kommutierenden Spule transformatorisch erzeugte Strom ist sehr gering, da die Achse der kommutierenden Spule nahezu senkrecht zur Achse des Wechselflusses steht. Es ergibt sich daher eine tatsächlich auftretende Bürstenstromdichte von nicht höher als 4,5 A"cm2. Dieser Wert ist im Verhältnis von z. B. bei Elektrowerkzeugen, also Kleinmaschinen, üblichen Bürstenstromdichten von 8 A/cm2 bis 12 A/cm2 sehr gering; Anfleckungen der Lamelle bei den Versuchen konnten nicht festgestellt werden. Tests have shown that a flowing for about 15 seconds Demagnetizing current reaches a maximum rms value of 4.5 amperes, which causes the armature winding to heat up by about 6 ° after switching off, which shows that the thermal capacity of conventional armature windings is completely sufficient. With a normal brush area of 1 cm2, the demagnetizing alternating current is here resulting maximum brush current density 4.5 A! cm2. The flow through the alternating flow in the commutating coil transformer-generated current is very low because the The axis of the commutating coil is almost perpendicular to the axis of the alternating flux. There is therefore an actually occurring brush current density of not higher than 4.5 A "cm2. This value is in the ratio of, for example, for power tools, that is Small machines, usual brush current densities of 8 A / cm2 to 12 A / cm2 are very low; Spots the lamella during the tests could not be determined will.

Da die bekannten Ankerwicklungen aus Formspulen bestehen, die durch Bandagierung und Imprägnierung verfestigt sind, können durch die mechanische Beanspruchung, die vom Entmagnetisierungsstrom herrührt, keine Formänderungen verursacht werden. Dies wurde durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens an Tausenden von Maschinen bestätigt, bei denen nach dem Justieren keine mechanische Beschädigung der Wicklung festgestellt werden konnte. Since the known armature windings consist of preformed coils, which by The bandaging and impregnation are solidified, can be caused by the mechanical stress, caused by the demagnetizing current, no shape changes are caused. This has been demonstrated by the application of the method according to the invention on thousands of Machines confirmed that, after adjustment, no mechanical damage the winding could be determined.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man durch entsprechende Schaltungen gleichzeitig den Entmagnetisierungsstrom zuführen und bei einem Gleichstrommotor die Drehzahl oder bei einem Gleichstromgenerator die erzeugte Gleichspannung messen kann, so daß zur Arbeitspunkteinstellung die Amplitude des Entmagnetisierungsstromes nur so lange vergrößert zu werden braucht, bis die gemessene Drehzahl oder Gleichspannung den Sollwert erreicht hat. Ferner ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung, den Dauermagneten magnetisch zu altem. Eine solche Alterung muß insbesondere bei einer als Drehzahlmesser verwendeten Gleichstrommaschine der Arbeitspunkteinstellung vorausgehen, damit sich der Arbeitspunkt bei Belastung der Maschine nicht mehr verschiebt, die Maschine also kurzschlußfest ist. Another advantage of the invention is that by appropriate Circuits supply the demagnetizing current at the same time and in the case of a DC motor Measure the speed or, in the case of a DC generator, the generated DC voltage can, so that the amplitude of the demagnetizing current to adjust the operating point only needs to be increased until the measured speed or DC voltage has reached the setpoint. Furthermore, the method according to the invention enables the permanent magnet magnetically to old. Such aging must in particular a DC machine used as a tachometer for setting the operating point precede so that the operating point no longer shifts when the machine is loaded, the machine is short-circuit proof.

Es ist zwar bekannt, bei Drehzahlgebern mit einem Dauermagneten zur Felderregung durch mehrfaches und allmähliches Belasten bis zum Kurzschluß den Dauermagneten in der gewünschten Weise magnetisch zu altern. Eine Arbeitspunkteinstellung ist jedoch auf diese Weise nicht möglich. It is known to use speed sensors with a permanent magnet Field excitation through repeated and gradual loading up to the short circuit of the permanent magnet to age magnetically in the desired manner. An operating point setting is but not possible this way.

In der folgenden Beschreibung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. In the following description are two embodiments of the Invention explained in detail with reference to the drawing.

F i g. 1 und 2 zeigen zwei Schaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einstellen des Arbeitspunktes eines Gleichstromgenerators bzw. eines Gleichstrommotors. F i g. 1 and 2 show two circuits of the method according to the invention for setting the operating point of a direct current generator or a direct current motor.

In F i g. 1 ist mit 1 ein dauermagneterregter Generator bezeichnet, der von einem Synchronmotor 2 mit Nenndrehzahl angetrieben wird. Eine veränderbare Wechselspannungsquelle, z.B. ein Regeltransformator 3, speist über zwei Kondensatoren 4 und über Bürsten 5 den Ankerkreis des Generators 1, ohne diesen gleichstrommäßig zu belasten. An die Bürsten 5 ist ein Gleichspannungsmesser 6 angeschlossen, mit dem die Leerlaufspannung gemessen wird. Sobald der Spannungsmesser 5 die richtige Spannung anzeigt, ist der Arbeitspunkt richtig eingestellt. In Fig. 1 is denoted by 1 a generator with permanent magnet excitation, which is driven by a synchronous motor 2 at nominal speed. A changeable one AC voltage source, e.g. a regulating transformer 3, feeds via two capacitors 4 and the armature circuit of the generator 1 via brushes 5, without this in terms of direct current to charge. A DC voltmeter 6 is connected to the brushes 5, with which the open circuit voltage is measured. As soon as the voltmeter 5 has the correct tension indicates, the operating point is set correctly.

In F i g. 2 ist mit 11 ein dauermagneterregter Motor bezeichnet, bei dem der Arbeitspunkt eingestellt werden soll. Der Motor 11 wird von einer Gleichspannungsquelle 12 mit Nennspannung betrieben. Eine veränderbare Wechselspannungsquelle 13 ist über Kondensatorenl4 an die mit der Gleichspannungsquelle 12 über Drosseln 17 verbundenen Bürsten 15 angeschlossen. Durch die Drosseln 17 wird eine Belastung der Gleichspannungsquelle durch die Wechselspannungsquelle 13 verhindert. Mit einem Drehzahlmesser 16 wird die Leerlaufdrehzahl gemessen. Sobald die Leerlaufdrehzahl den Sollwert erreicht hat, ist der Arbeitspunkt des Motors 11 eingestellt. In Fig. 2 is designated 11 with a permanent magnet motor, at which the operating point is to be set. The motor 11 is powered by a DC voltage source 12 operated with nominal voltage. A variable AC voltage source 13 is on Capacitors 14 connected to the DC voltage source 12 via chokes 17 Brushes 15 connected. The chokes 17 put a load on the DC voltage source prevented by the AC voltage source 13. With a tachometer 16 is the idle speed measured. As soon as the idle speed reaches the setpoint has, the operating point of the motor 11 is set.

Claims

Claims: 1. Method for setting the operating point of a DC commutator machine excited with a permanent magnet and / or for aging of their permanent magnet, in which the armature winding is regulated via the commutator Demagnetizing alternating current is supplied, characterized in that the demagnetizing alternating current is supplied with the brush position and the armature running.

2. The method according to claim 1, characterized in that the demagnetization change selstrom is supplied via at least one capacitor (4, 14).

3. The method according to claim 3, characterized in that at one DC motor (11) an alternating voltage source generating the degaussing alternating current (13) a DC voltage source (12) for the armature drive is connected in parallel and that the direct current is supplied via at least one choke coil (17).

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that during the alternating current supply in a direct current motor (11) the speed and in the case of a direct current generator (1), the generated direct voltage is measured and then the degaussing alternating current is regulated.

Publications considered: German Auslegeschriften No. 6 078 675, 1,036 367; "Elektro-Anzeiger", Essen, No. 16/17, 1957, p. 25.