DE140517C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung betrifft Mittel zur Verminderung der Induktanz der Ankerwickelungen bei Gleichstrommaschinen oder der Sekundärwickelungen bei Induktionsmotoren.
Bei Gleichstrommaschinen wird hierbei die Induktanz der unter den Bürsten kurzgeschlossenen Windungen vermindert und dadurch auch das Funken am Stromwender verhütet.

Bei nach Art der Asynchronmotoren gebauten Dynamomaschinen kann man durch Anwendung derselben Einrichtungen eine bedeutende Verminderung der Induktanz der Sekundärwindungen herbeiführen, was während der Anlaufsperiode sehr wichtig ist, denn bekanntlich fließen in diesen Sekundärwindungen, bevor der Läufer in Gang kommt, Ströme von der vollen Periodenzahl des Primärstromkreises, doch sinkt diese Periodenzahl fast in demselben Verhältnisse, wie die Läufergeschwindigkeit zunimmt, bis bei normalem Lauf die sekundäre Wechselzahl nur einen kleinen Prozentsatz der primären beträgt. Diese Verkleinerung der Induktanz ermöglicht ein stärkeres Drehmoment beim Anlauf und weniger Phasenverschiebung und Stromverbrauch im Primärstromkreise.

In folgender Beschreibung und in den beiliegenden Zeichnungen ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf den Anker einer Gleichstrommaschine behandelt. Ebendieselben Einrichtungen sind auch für den Fall anwendbar, wo man eine Verminderung in der Induktanz der Sekundärwindungen von Asynchronmotoren zu erreichen wünscht. Solche Motoren sind zuweilen mit auf den äußeren festen Teil gewickelten Sekundärwindungen und mit einem innerhalb desselben kreisenden, mit Primärwindungen bewickelten Läufer versehen. Für solche Fälle ist die Erfindung auch mit Vorteil anzuwenden.

Fig. ι zeigt eine Ausführung der Erfindung und Fig. 2 und 3 abgeänderte Ausführungsformen derselben.

Diese verschiedenen Anordnungen sind dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Falle kurzgeschlossene Stromleiter so gestellt sind, daß eine starke induzierende Wirkung zwischen ihnen und den Endverbindungen der Ankerwickelung stattfinden kann. Diese Stromleiter wirken als kurzgeschlossene Sekundä'rwindungen, und mittels ihrer Gegenwirkung auf Veränderungen in der Stromstärke in den Endverbindungen wird die Induktanz der Ankerwindungen, von welchen die Endverbindungen einen Teil bilden, vermindert. Diese Induktanz-Verminderung in den Windungen verringert auch das Funken, welches während der Umkehrung des Stromes an den mit den Windungen verbundenen Stromwenderstegen in dem Augenblick auftritt, wo diese Stege die Bürsten verlassen. Die Induktanzverminderung dürfte ziemlich groß sein, da bei modernen Maschinen und besonders bei solchen mit kurzen Ankern von großem Durchmesser ein sehr großer Teil der ganzen Induktanz der Windüngen, in welchen die Umkehrung des Stromes stattfindet, in den Endverbindungen liegt. Denn obschon letztere nicht in den Nuten liegen, bilden sie doch einen sehr großen Prozentsatz der ganzen Länge der Windungen.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil eines Ankers. Dieser Anker ist von ge-

wohnlicher Bauart, soweit sie den Ankerkörper i, den ventilierten unterteilten Kern 2 und die Welle 3, welche Körper und Kern trägt, betrifft. 4 ist eine Ankerendverbindung; natürlich gehen der obere und der untere Teil dieser Endverbindung nicht durch dieselbe Ankernut, sondern die Endverbindung geht in schleifenförmigem Bogen nach einer durch das Wickelungsschema vorgeschriebenen anderen Nut. Durch die Schleifenform der Endverbindungen wird ringsum ein Raum 6 mit keilförmigem Querschnitt gebildet, der unter Berücksichtigung der notwendigen Isolation 5 mit einem Ring aus irgend einem gutleitenden Metall, wie Messing, Kupfer, Aluminium usw. ausgefüllt ist. Dieser Ring kann massiv oder hohl (punktiert angedeutet) sein, je nachdem es das Gewicht oder die Materialkosten wünschenswert machen. Der Ring bildet für die ihn umgebenden Endverbindungen eine kurzgeschlossene Sekundärwickelung und wirkt so, daß während der Umkehrung des Stromes in den Windungen und auch während der Dauer irgend welcher Umstände, welche Schwankungen in dem durch diese Windungen fließenden Strom verursachen, die Induktanz der dazugehörigen Endverbindungen vermindert wird.

Der Ring 5 kann beim Bau des Ankers in der Weise eingebracht werden, daß man die Schleifen offen läßt und diese erst, nachdem der Ring eingesetzt ist, in irgend einer geeigneten Weise bei 8 verbindet.

Um die Sekundärstromkreise, welche unter dem . Einfluß der Endverbindungen stehen, noch mehr zu verstärken, macht man den Körper g, welcher die Endverbindungen stützt, aus gut leitendem Material, wie Kupfer usw. Dann wird der Körper selbst von Sekundärströmen durchflossen und übt dadurch eine Gegenwirkung aus, welche die Induktanz der Endverbindungen, die als induzierende Primärwindungen wirken, vermindert.

Fig. 2 bringt eine etwas anders ausgeführte Einrichtung zur Darstellung. Hier sind die Endverbindungen nicht in Schleifen um einen Metallring geführt, sondern sind in Metall eingebettet. Sie liegen (isoliert natürlich) in dem Hohlraum, der von einem auf dem Ankerkörper befestigten Körper 12 mit Flansch 13 und einem Ring 14 gebildet wird. Körper, Flansch und Ring sind aus gutleitendem Material und elektrisch leitend untereinander verbunden. Der Rand 15 des Ringes 14 ist an möglichst vielen Stellen (z. B. bei jedem Ankerzahn) mit dem Körper 12 durch Schrauben oder Stifte usw. 16, die zwischen den Endverbindungen hindurchgehen, elektrisch leitend verbunden. Diese Verbindungen 16 müssen von möglichst großem Gesamtquerschnitt sein, da sie mit 12, 13 und 14 einen die induzierten Ströme gutleitenden Kreis bilden sollen.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Einrichtung, bei der die kurzgeschlossenen Leiter, welche als Sekundärwindungen für die Endverbindungen wirken sollen, aus regelmäßigen Windungen zwischen den Endverbindungen gebildet sind. In dieser Figur, welche eine Abwickelung eines Ankerteils mit seiner Wickelung darstellt, sind 17 die Zähne des Ankerkernes. Die Nuten zwischen den Ankerzähnen tragen die Windüngen 18, von denen die ausgezogene dünne Linie eine äußere, die punktierte Linie eine der inneren Windungen bedeutet. Zwischen den Endverbindungen 19 sind parallel zu ihnen Leiter 20 angeordnet, deren Konstruktion dieselbe ist, wie die der Endverbindungen der Ankerwindungen. Anfang und Ende jedes dieser Leiter 20 sind mit einem leitenden Stück 21 verbunden, so daß sie mit ihm unter dem starken induktiven Einfluß stehende kurzgeschlossene Sekundärstromkreise bilden. Weil letztere in sehr engem gegenseitigen induktiven Verhältnisse mit den Endverbindungen stehen, so sind sie ein sehr wirksames Mittel, um eine beträchtliche Verminderung der Induktanz der Ankerwindungen, von denen die Endverbindungen ein Teil sind, zu erzielen.

Der charakteristische Unterschied zwischen den vorliegenden Anordnungen und den bekannten besteht darin, daß die Zusatzstromkreise oder leitenden Körper nur unter dem induktiven Einfluß der Endverbindungen der Ankerwickelungen stehen. In den früheren ähnlichen Anordnungen hingegen benutzte man Stromkreise, welche auch oder nur unter dem Einfluß der induktiven Wirkung der Kraftlinien in dem magnetischen Hauptkreise standen, oder bei feststehenden Stromkreisen oder stromleitenden Körpern auf dem Gehäuse standen letztere teilweise oder ganz unter dem Einfluß der Rückwirkung der wirksamen Teile der Ankerwickelung und nicht ausschließlich oder gar nicht unter dem Einfluß von deren Endverbindungen.

Daß durch vorliegende Erfindung eine beträchtliche Verminderung der Induktanz der kurzgeschlossenen Spulen erreicht wird, ist aus folgendem Beispiel der Verhältnisse eines modernen fünfpferdigen Gleichstrommotors zu ersehen.

Mittlere Länge einer Ankerwindung 75 cm,

Länge in der Nut 13

Länge der Endverbindungen 62

Induktanz der in der Nut liegenden

Teile 0,000018 Henrys,

Induktanz der Endverbindungen 0,000009

Gesamtinduktanz 0,000027 Henrys.

Es ist wohlbekannt, daß die enge Nachbarschaft eines Sekundärkreises von hoher Leit-

fähigkeit die Induktanz des Primärkreises bedeutend vermindert und auch selbst dann, wenn beide Stromkreise nicht durch magnetisches Material verkettet sind.

Angenommen, daß durch die weiter oben beschriebenen Anordnungen die Induktanz der Endverbindungen auf die Hälfte herabgesetzt wird, so ergibt sich als Gesamtinduktanz

0,000018 Henrys,
0,0000045

0,0000225 Henrys

und die Funkengrenze ist um 20 Prozent hinausgerückt. Durch die Wirkung der vorliegenden Anordnung ist die Induktanz der Endverbindungen vermindert und die Gesamtinduklanz nähert sich dem Wert von 0,000018 Henrys der Induktanz der in der Nut liegenden Windungslängen als ihrem Grenzwert desto mehr, je wirksamer die Anordnung ausgeführt ist.

Man könnte Motoren bauen, bei denen die Verhältnisse solche sind, daß durch Anwendung der vorliegenden Erfindung noch größere Vorteile erreicht werden würden; das angeführte Beispiel entspricht jedoch einem tatsächlich vorhandenen modernen Motortyp.

Durch die beschriebenen Anordnungen kann die Funkengrenze mindestens von 10 bis Prozent erweitert werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Elektrische Maschine, ' bei welcher der Anker mit zusätzlichen Kurzschlußstromkreisen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß letztere nur in unmittelbarer Nähe der Endverbindungen der Ankerwickelung angeordnet sind und im wesentlichen nur durch diese induziert werden, zum Zwecke, die Induktanz der Ankerwindungen — bei Kommutatormaschinen während des Kurzschlusses durch die Bürsten, bei Asynchronmotoren während des Anlaufes — zu vermindern.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.