DE160392C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Λ* 160392 KLASSE 21 fl.

Stellt man für den Kommutationsvorgang in einer Gleichstrommaschine die allgemeinen Differentialgleichungen auf, unter Berücksichtigung der gegenseitigen Induktion der gleichzeitig kurzgeschlossenen Elementarspulen, so erkennt man leicht, daß die für die Stromwendung günstigste Bedingung konstanter Stromdichte unter den Bürsten ein Wendefeld erfordert, welches für die einzelnen,

ίο kurzgeschlossenen Windungen wesentlich verschiedene Werte hat. Dies rührt zum Teil davon her, daß einerseits die Summe der durch gegenseitige Induktion' in einer" Elementarspule induzierten elektromotorischen Kräfte für die mittleren kurzgeschlossenen Windungen größer ist als für die äußersten, und andererseits infolge der Ohm'schen Widerstände der Elementarspulen und der Kollektorverbindungen die aus dem Kurz-Schluß austretenden Windungen eine etwas größere Ausgleichsspannung· erfordern als die eintretenden., Das Wendefeld wird daher im allgemeinen nach einem stark gebrochenen Linienzuge verlaufen müssen. Sucht man nun dieses Feld durch einen sogenannten Kommutierungs- oder Hilfspol zu erzeugen, so wird dessen Luftabstand vom Anker verhältnismäßig klein gewählt werden müssen, weil sonst infolge der Ausbreitung des In-

30' duktionsflusses im Lufträume ein scharf aus-. geprägter Verlauf des Wendefeldes sich nicht erreichen ließe. Führt man jedoch den Hilfspol in der bisher üblichen Weise aus, so wird bei solch geringem Luftabstand der magnetische AViderstand im Luftzwischenraum außerordentlich verschieden sein, je nachdem die Polmitte mit einem Ankerzahn oder einer Ankernut zusammenfällt. Es wird dadurch ein Fluktuieren des aus dem HiHspol austretenden Induktionsflusses und damit des AVendefeldes hervorgerufen, so daß in den durch die Bürsten kurzgeschlossenen Windungen zusätzliche, die Stromwendung erschwerende A¥echselspannungen entstehen, deren Frequenz durch Nutenzahl und Umdrehungsgeschwindigkeit des Ankers bestimmt wird.

Die vorliegende, durch die beiliegende Zeichnung illustrierte Hilfspolanordnung ist von diesem Übelstande befreit und gestattet außerdem in schärfster Weise eine lokale Einreglung des Wendefeldes, auch an der fertigen Maschine, entsprechend der jeweiligen Bürstenauflage.

Fig. ι zeigt die Stirnansicht eines Kommutierungspoles dieser Anordnung für Wicklungen mit unverkürztem Schritte;

Fig. 2 stellt die Längenansicht und

Fig. 3 den zugehörigen Grundriß dar;

Fig. 4 zeigt den Verlauf und die Zusammen-Setzung der von dem Hilfspol in einer kurzgeschlossenen AVindung induzierten Kommutierungsspannung, und in

Fig. 5 ist die Stirnansicht eines Wendepoles gleicher Anordnung für Wicklungen mit stark verkürztem Schritte wiedergegeben.

(2. Auflage, ausgegeben am 22. Februar igo8.)

Beide Formen sind zunächst dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Reihenspule A umg'ebene Polkern in einem bezw. zwei radial mehrfach unterteilten Fortsätzen F endigt, deren Lamellen L einzeln oder samt dem Polkern in bezug auf die Armaturstäbe eine solche Schräglage erhalten, daß die beiden Stirnprofile genau um eine Nutenteilung gegeneinander versetzt sind.

ίο Auf diese Weise wird der magnetische Widerstand im Lufträume und daher das vom Hilfspol erzeugte Wendefeld von der Ankerstellung vollkommen unabhängig.

Die Zahl der Lamellen eines Fortsatzes muß ferner, mindestens gleich der von den Bürsten maximal berührten Zahl von Stromwenderstegen sein und eine entsprechend breite Winkelzone am Ankerumfange umfassen.

Die einzelnen Lamellen eines Polfortsatzes sind bis auf eine, welche mit dem übrigen Polstücke ein Ganzes bildet, radial verstellbar, vermittels Keilstücke K, die zwischen die Lamellen und das eigentliche Polstück geschoben werden und gleichzeitig die magnetische Verbindung' mit demselben herstellen. Die beweglichen Lamellen werden samt ihren Keilstücken durch Querschrauben mit der festen Lamelle verschraubt.

In den Fig. 1 bis 4 wurde z. B. angenommen, daß die Bürsten gerade drei Stromwenderstege überdecken und daß dabei die NUtenzahl des Ankers gleich der Zahl der Stromwenderstege sei. Der Fortsatz F des Wendepoles besteht in diesem Falle aus vier gleich dicken, je um eine Nutenteilung voneinander abstehenden Lamellen L. Die beweglichen Lamellen haben verschiedene radiale, kulissenartige Schlitze S, durch welche die Befestigungsschrauben B quer hindurchgehen. Vermittels besonderer Unterlagsscheiben werden durch dieselben Schrauben auch die Keilstücke K gefaßt und mit den Lamellen L an die feste Lamelle angepreßt.

Durch Lösen der Schrauben und entsprechendes Nachschieben der Keile K kann der Kommutierungsspannung jeder gewünschte Verlauf gegeben werden. Da in der Tat jede Lamelle des Polfortsatzes für sich in einer Ankerwindung eine dreieckförmige elektromotorische Kraft induziert und die von zwei benachbarten Lamellen in einer Windung induzierten elektromotorischen Kräfte zur Hälfte übereinandergreifen, was durch die punktierten Linien 1, 2, 3, 4 in Fig. 4 angedeutet ist, so läßt sich durch zweckmäßiges Verstellen der einzelnen Lamellen relativ zueinander sowohl die Größe als der Verlauf der Kommutierung'sspannung C in beliebiger Weise stetig regeln. In gewissen- Fällen ist es dienlich, die Lamellenteilung des Polfortsatzes von der Nutenteilung verschieden zu wählen, es werden dann die von den einzelnen Lamellen induzierten elektromotorischen Kräfte trapezförmig statt dreieckförmig; die Schrägung muß aber nach wie vor eine Nutenteilung ausmachen.

Die vorliegende Hilfspolanordnung zeichnet sich noch dadurch aus, daß bei ihr der Pol in achsialer Richtung bedeutend schmaler gehalten \verden kann als der Anker, da mittels des oben beschriebenen Fortsatzes F auch der Einfluß des Ankerluftfeldes, jenes nicht vom Hilfspol überdeckten Teiles,, sich leicht aufheben läßt. Durch \^erminderung der Polbreite wird auf diese Weise eine bedeutende Kupferersparnis erzielt.

Was schließlich die Lage des Wendepoles anbelangt, so wird diese offenbar durch den Wicklungsschritt bestimmt.

Für Parallelwicklung, deren Wicklungsschritt z. B. genau gleich der Polteilung gemacht wurde, kommt der Wendepol genau in die geometrische Neutrale zu liegen.

Ist der Schritt jedoch merklich von der Polteilung verschieden, so muß der Wendepol um den Betrag der halben Differenz aus der Neutralen gerückt werden und kommt nun nur noch für die Hälfte der innerhalb einer Polteilung kurzgeschlossenen Spulengruppen go zur Wirkung.

Diese Anordnung läßt sich jedoch bei größerer Verkürzung· nicht mehr durchführen, \veil der Hilfspol zu nahe an den Hauptpol gerückt wird und so für die Spule des Hilfspoles zu wenig Raum übrig bleibt. Für diesen Fall kann die in Fig. 5 in der Stirnansicht dargestellte Polform mit zweiteiligem Polfortsatze in Anwendung kommen.

Der eigentliche Polkern kommt hierbei in die geometrische Neutrale zu liegen, während das an den Polkern anstoßende Querstück G zwei regelbare Fortsätze F erhält, die allemal um den Betrag der Schrittverkürzung bezw. Schrittverlängerung auseinander liegen und genau wie oben durchgebildet sind.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche: ,

   i. Kommutierungspol mit Hauptstromerregung für Gleichstrommaschinen, der zwischen den Hauptpolen am Magnetjoche festsitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sein Polschuh aus in radialer Richtung mittels besonderer Keilstücke radial verstellbaren, eisernen Lamellen besteht, die um den Betrag einer Nutenteilung gegen die Ankerleiter schief gestellt sind und dabei am Ankerumfange insgesamt eine AVinkelzone umfassen, welche durch

   die von den Bürsten maximal berührte Zahl von Stromwenderstegen bestimmt ist.
2. 2. Ausführung der Anordnung nach Anspruch ι für Wicklungen mit stark verkürztem Schritte, dadurch ,gekennzeichnet, daß das dem Anker zugekehrte Ende des Polkerns mit einem Querstück ausgerüstet ist, dessen Enden zwei gemäß Anspruch ι ausgeführte Polschuhe tragen, die um den Betrag der Schrittverkürzung bezw. -Verlängerung der Ankerwicklung voneinander abstehen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.