DE1228710B

DE1228710B - Reversing pole arrangement to improve the reversal of current in DC machines

Info

Publication number: DE1228710B
Application number: DEV22761A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Peter-Klaus Budig; Dipl-Ing Olaf Seener
Original assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Current assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1962-07-09
Filing date: 1962-07-09
Publication date: 1966-11-17

Description

Wendepolanordnung zur Verbesserung der Stromwendung von Gleichstrommaschinen Die Erfindung betrifft eine Wendepolanordnung zur Verbesserung der Stromwendung von Gleichstrommaschinen mit einem koaxial zum massiven Hauptjoch angeordneten geblechten Hilfsjoch in geschlossener Ringform, auf dessen der Bohrung zugewandter Innenfläche die Wendepole angeordnet sind.Reversing pole arrangement to improve the reversal of current in DC machines The invention relates to a reversing pole arrangement for improving the current reversal of DC machines with a laminated sheet arranged coaxially to the massive main yoke Auxiliary yoke in a closed ring shape, on its inner surface facing the bore the reversing poles are arranged.

Zur Herabsetzung der Sättigung der Wendepole von Gleichstrommaschinen bei hohen Überlastungen sieht man zwischen dem Joch der Maschine und dem Wendepolschaft einen zweiten urmagnetischen Spalt vor, der also mit dem am Anker der Maschine vorhandenen Polluftspalt magnetisch in Reihe geschaltet ist. Dieser zweite urmagnetische Spalt trägt zur Lirearisierung des Magnetkreises des Wendepolflusses bei, so daß auch bei hohen Überlastungen der Maschine der die Ankerzähne durchsetzende Wendepolfluß, der für den richtigen Ablauf der Kommutierung maßgebend ist, proportional mit dem Ankerstrom anwächst, wie dies die Kommutierung erfordert. Dieser zweite urmagnetische Spalt am Wendepol wurde bisher immer durch eine Zwischenlage von urmagnetischen Blechen aus Messing oder Aluminium zwischen dem Joch der Maschine und dem Wendepolschaft gebildet. Da aber diese Zwischenlage elektrisch verhältnismäßig gut leitet, wird dadurch der Wendepolfluß gedämpft. Diese Dämpfung, die bei einer Änderung der Belastung eintritt, ist besonders unerwünscht, da gerade bei Änderungen der Belastung eine einwandfreie Kommutierung nötig ist, was aber durch die Dämpfung in erheblichem Maß verhindert wird.To reduce the saturation of the reversing poles of DC machines with high overloads you can see between the yoke of the machine and the reversible pole shaft a second primordial magnetic gap, i.e. the one that is present on the armature of the machine Polluftspalt is magnetically connected in series. This second very magnetic gap contributes to the lirearization of the magnetic circuit of the reversing pole flux, so that too in the event of high machine overloads, the reversing pole flux penetrating the armature teeth, which is decisive for the correct sequence of commutation, proportional to the Armature current increases as the commutation requires. This second very magnetic one Gap at the reversing pole has always been due to an intermediate layer of primordial magnetic ones Sheets made of brass or aluminum between the yoke of the machine and the reversible pole shaft educated. But since this intermediate layer conducts relatively well electrically, is thereby the reversing pole flux is dampened. This damping that occurs when the load changes occurs, is particularly undesirable because a flawless commutation is necessary, but this is significant due to the damping Measure is prevented.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde als Zwischenlage ein urmagnetischer und elektrisch nicht leitender Werkstoff gewählt. Hierfür eignen sich beispielsweise mit Faserstoffen gefüllte Kunstharze.In order to avoid these disadvantages, a very magnetic one was used as the intermediate layer and electrically non-conductive material selected. For example, are suitable for this synthetic resins filled with fibers.

Bekanntlich verzögert (dämpft) jeder magnetische massive Pfad schnelle Änderungen des ihn durchsetzenden Magnetflusses, aus diesem Grund haben Gleichstrommaschinen, deren Spannung schnell geändert werden muß, nicht nur geblätterte Pole, sondern auch geblätterte Joche. Auch Wendepolkreise müssen geblättert sein, wenn die erforderliche Proportionalität zwischen Wendefeld und Ankerstrom bei plötzlichen Stromänderungen erhalten bleiben soll. Ist nur eine plötzliche Änderung des Stromes, nicht aber der Spannung (bzw. der Drehzahl bei Motoren) zu erwarten, so genügte es bisher, das Joch der Maschine massiv auszuführen und parallel dazu ein aus einzelnen Blechen bestehendes, den Wendepolfluß führendes Hilfsjoch anzuordnen.As is well known, any magnetic massive path rapidly decelerates (dampens) Changes in the magnetic flux passing through it, for this reason DC machines, whose voltage must be changed quickly, not just flipped poles, but also peeled yokes. Reversing polarity circles must also be scrolled if the required Proportionality between the turning field and armature current in the event of sudden changes in current should be preserved. It's just a sudden change in the current, but not the voltage (or the speed for motors), it was sufficient up to now to the yoke of the machine to be made massive and parallel to it one made of individual sheets existing, the reversing pole leading auxiliary yoke to be arranged.

In diesem Zusammenhang wurde für die Befestigung der Wendepole ein Hilfsjoch vorgesehen, welches aus einzelnen Blechen besteht und zwischen zwei Hauptpolen unmittelbar am massiven Hauptjoch angeordnet ist, während sich der urmagnetische Spalt zwischen dem Wendepolschaft und dem Hilfsjoch befindet.In this context a Auxiliary yoke provided, which consists of individual sheets and between two main poles is arranged directly on the massive main yoke, while the primordial magnetic Gap is located between the reversing pole and the auxiliary yoke.

Bei Anwendung letztgenannter Ausführung trifft man jedoch bei Gleichstromreihenschlußmotoren, die insbesondere für den Betrieb mit welligem Gleichstrom vorgesehen sind, auf Schwierigkeiten, da der in den Blechen fließende Wechselerregerfluß nicht ausreichend durch die Wirbelstromausbildung im massiven Eisen gedämpft werden kann. Außerdem wird durch diese Anordnung die Baugröße der Maschine unliebsam erweitert.When using the last-mentioned version, however, with direct current series motors, which are intended in particular for operation with undulating direct current, for difficulties, because the alternating excitation flux flowing in the metal sheets is insufficient due to the eddy current formation can be steamed in solid iron. In addition, this arrangement makes the Unpleasant expansion of the size of the machine.

Teilweise lassen sich diese Nachteile mit einer vom Hauptjoch magnetisch isolierten Anordnung des Hilfsjoches vermeiden.In part, these disadvantages can be made magnetic with one of the main yoke Avoid isolated arrangement of the auxiliary yoke.

Allerdings haftet dieser bekannten Anordnung insbesondere noch der Nachteil an, daß innerhalb der Hauptpolkerne der Wendepolfluß den Hauptpolfluß durchkreuzt, so daß ein erheblicher Wechselanteil des Erregerflusses im Hilfsjoch fließt.However, this known arrangement is particularly still liable Disadvantage that within the main pole cores the reversible pole flux crosses the main pole flux, so that a considerable alternating portion of the excitation flow flows in the auxiliary yoke.

Demgegenüber ist eine an sich günstigere Maßnahme mit dem Gegenstand eines älteren Patentes erreichbar, wonach einem ringförmigen Hilfsjoch stirnseitig zwei massive Hauptjochringe zugeordnet sind. Zur Erhöhung des magnetischen Widerstandes für den Hauptpolfluß sind in der W endepolmitte des lamellierten Ringes beispielsweise dreieckige Aussparungen vorgesehen. Obwohl mit dieser Anordnung bereits eine Trennung der beiden Magnetflußwege erreichbar ist, genügt diese insbesondere bei hoch ausgenutzten Maschinen, während großen Belastungsschwankungen immer noch nicht. Diese Mängel sind bei der erfindungsgemäßen Wendepolanordnung dadurch behoben, daß das ringförmige Hilfsjoch aus je einem an jeder Ständerstirnseite magnetisch isoliert von dem massiven Hauptjoch angeordneten Hilfsjochring besteht, jeder Wendepol jeweils am Innenumfang beider Hilfsjochringe und jeder Hauptpol am Innenumfang des massiven Hauptjoches angesetzt ist.In contrast, a more favorable measure in itself is with the object an earlier patent achievable, according to which an annular auxiliary yoke on the face side two massive main yoke rings are assigned. To increase the magnetic resistance for the main pole flux are in the W endepolmitte of the laminated ring, for example triangular recesses provided. Although with this arrangement already a separation of the two magnetic flux paths is achievable, this is sufficient in particular for highly utilized Machines, during large load fluctuations, still do not. These Defects are eliminated in the reversible pole arrangement according to the invention in that the ring-shaped auxiliary yoke made of one magnetically isolated on each stator face arranged by the massive main yoke auxiliary yoke ring, each reversing pole respectively on the inner circumference of both auxiliary yoke rings and each main pole on the inner circumference of the massive one Main yoke is attached.

Zur noch besseren Trennung der beiden Magnetflußwege läßt sich zwischen den Wendepolen und dem Innenumfang des massiven Hauptjoches ein Luftspalt anordnen.For an even better separation of the two magnetic flux paths, between the turning poles and the inner circumference of the massive main yoke arrange an air gap.

Zur Erreichung eines Luftspaltes bei gleichem Innendurchmesser der aus ringförmigen Blechen oder Blechsegmenten bestehenden Hilfsjoche und des massiven Hauptjoches ist die jochseitige Oberfläche der Wendepole in der Breite des massiven Hauptjoches ausgespart, so daß der Wendepol vom massiven Teil des Joches getrennt ist. Ein Luftspalt zwischen dem massiven Jochteil und den Wendepolen kann auch dadurch gebildet werden, daß der Innendurchmesser der aus ringförmigen Blechen oder Blechsegmenten bestehenden Hilfsjoche kleiner als der Innendurchmesser des massiven Hauptjoches ausgebildet ist.To achieve an air gap with the same inner diameter of the auxiliary yokes consisting of annular sheets or sheet metal segments and the massive one The main yoke is the yoke-side surface of the turning poles in the width of the massive one Main yoke recessed so that the reversing pole is separated from the solid part of the yoke is. An air gap between the massive yoke part and the reversing poles can also be achieved as a result be formed that the inner diameter of the ring-shaped sheets or sheet metal segments existing auxiliary yokes smaller than the inner diameter of the massive main yoke is trained.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß die Wendepole aus in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Blechen zusammengesetzt sind.According to the invention it is further provided that the reversing poles from in Circumferential sheet metal arranged side by side are assembled.

In bekannter Weise werden die Hauptpole am massiven Hauptjoch befestigt, so daß der Hauptfluß den Weg durch das Hauptjoch und der Wendepolfluß den Weg durch die ringförmigen Blechpakete nimmt.In a known way, the main poles are attached to the massive main yoke, so that the main river the way through the main yoke and the Wendepol river the way through the ring-shaped laminated core takes.

Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung zeigen die F i g.1 und 2.An example embodiment of the invention is shown in FIGS 2.

F i g.1 stellt im Schnitt ein massives Joch 1 dar, in dessen seitliche Flanken Aussparungen angebracht sind, in die die ringförmigen Blechpakete 2 eingesetzt sind. In der F i g. 1 ist der Innendurchmesser der ringförmigen Blechpakete 2 gleich dem Innendurchmesser des Joches 1, so daß zur Erreichung des Luftspaltes 5 zwischen dem Joch 1 und dem Wendepol 3 eine die Breite des Wendepoles einnehmende Aussparung 6 vorgesehen werden muß. Die Aussparung muß so lang sein, daß der Wendepol in keiner Weise mit dem massiven Joch eine magnetische Verbindung eingehen kann. Der Wendepol 3 ist zur freien Auflage an den Innenflächen der ringfömigen Blechpakete 2 mit konsolartigen Vorsprüngen 4 versehen. Der Wendepolfluß nimmt also den Weg vom Wendepolschaft 3 über die konsolartigen Vorsprünge 4 zu den ringförmigen Blechpaketen.F i g.1 shows in section a massive yoke 1, in the side of which Flanks recesses are attached, into which the annular laminated cores 2 are used are. In FIG. 1, the inner diameter of the annular laminated cores 2 is the same the inner diameter of the yoke 1, so that to achieve the air gap 5 between the yoke 1 and the reversing pole 3 have a recess occupying the width of the reversing pole 6 must be provided. The recess must be so long that the reversing pole in none Way can enter into a magnetic connection with the massive yoke. The reversing pole 3 is for free support on the inner surfaces of the annular laminated core 2 with bracket-like 4 projections provided. The reversing pole flux therefore takes the path from the reversing pole shaft 3 Via the console-like projections 4 to the annular laminated cores.

Zur Trennung des Hauptpolflusses vom Wendepolfluß sind zwischen den Blechpaketen 2 und dem Joch 1 isolierende bzw. luftspaltbildende Zwischenlagen 7 vorgesehen.To separate the main pole flux from the reversible pole flux, insulating or air gap-forming intermediate layers 7 are provided between the laminated cores 2 and the yoke 1.

Die F i g. 2 unterscheidet sich von der F i g. 1 dadurch, daß zur Erreichung des Luftspaltes 5 die ringförmigen Blechpakete 2 einen der Größe des Luftspaltes entsprechenden geringeren Innendurchmesser als das massive Joch haben. Der mit den konsolartigen Vorsprüngen 4 aufliegende Wendepol 3 braucht bei dieser Anordnung keine luftspaltbildenden Aussparungen zu erhalten, da der Abstand des Wendepoles 3 vom massiven Joch 1 durch den kleineren Innendurchmesser der Blechpakete 2 gebildet wird. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind die ringförmigen Blechpakete 2 vom Joch 1 durch isolierende bzw. luftspaltbildende Zwischenlagen getrennt.The F i g. 2 differs from FIG. 1 in that for Reaching the air gap 5, the annular laminated cores 2 one of the size of the Air gap corresponding smaller inner diameter than the massive yoke. The reversing pole 3 resting with the console-like projections 4 needs this Arrangement to obtain no air gap-forming recesses, since the distance of the Reversible poles 3 from the massive yoke 1 due to the smaller inner diameter of the laminated core 2 is formed. In this exemplary embodiment, too, the ring-shaped laminated cores are 2 separated from the yoke 1 by insulating or air gap-forming intermediate layers.

Zeichnerisch nicht gesondert dargestellt ist die Ausführungsform, bei der die vorzugsweise mit konsolartigen Vorsprüngen versehenen Wendepole dicht, d. h. ohne einen Luftspalt bildend, an der der Bohrung zugewandten Innenfläche des Joches sitzen.The embodiment is not shown separately in the drawing. in which the reversing poles, which are preferably provided with console-like projections, are tight, d. H. without forming an air gap, on the inner surface of the bore facing the Yoke sit.

Abschließend sind besonders die Vorteile der vorgeschlagenen Anordnung hervorzuheben, dergestalt, daß damit nicht nur die vollständige magnetische Isolierung des Hilfsjoches vom Hauptjoch, sondern auch von den am Hauptjoch befestigten Hauptpolen eine wesentlich bessere Trennung von Haupt- und Wendepolfluß erreicht wird, letzteres insbesondere durch die Anordnung der Hilfsjochhälften axial neben dem Hauptjoch.Finally, the advantages of the proposed arrangement are particularly important to be emphasized in such a way that not only the complete magnetic isolation of the auxiliary yoke from the main yoke, but also from the main poles attached to the main yoke a much better separation of main and reversing pole flux is achieved, the latter in particular due to the arrangement of the auxiliary yoke halves axially next to the main yoke.

Claims

Claims: 1. Reversible pole arrangement to improve the current reversal of DC machines with a laminated sheet arranged coaxially to the massive main yoke Auxiliary yoke in a closed ring shape, on its inner surface facing the bore the reversing poles are arranged, characterized in that the annular auxiliary yoke of one on each stand face magnetically isolated from the massive main yoke arranged auxiliary yoke ring (2), each reversible pole (3) on the inner circumference both auxiliary yoke rings and each main pole on the inner circumference of the massive main yoke (1) is set.

2. reversible pole arrangement according to claim 1, characterized in that that between the turning poles (3) and the inner circumference of the massive main yoke (1) an air gap (5) lies.

3. reversible pole arrangement according to claim 2, characterized in that that with the same inner diameter of the ring-shaped sheets or sheet metal segments existing auxiliary yokes and the massive main yoke the yoke-side surface of the Turning pole is recessed in the width of the massive main yoke.

4. Reversible pole arrangement according to claim 2, characterized in that the inner diameter of the ring-shaped Sheet metal or sheet metal segments existing auxiliary yokes smaller than the inner diameter of the massive main yoke is formed.

5. reversible pole arrangement according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the turning poles from side by side in the circumferential direction arranged sheets are assembled. Considered publications: German Patent Nos. 289 420, 967 597; U.S. Patent No. 1470,786, 2,475,535. Earlier patents considered: German Patent No. 1160 083.