DE192717C

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KAISERLICHES A IMPERIAL A

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

.-:Λί. 192717 -KLASSE 21 d. GRUPPE .-: Λί. 192717 - CLASS 21 d. GROUP

ROBERT LUNDELL in NEW-YORK.ROBERT LUNDELL in NEW YORK.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. Dezember 1905 ab.Patented in the German Empire on December 30, 1905.

Die vorliegende Erfindung betrifft Neuerungen an Wechselstrommotoren jener Art, die einen Kommutator besitzen und von einem Emphasen- oder Zweidrahtstromkreis Antrieb erhalten und bei denen im besonderen der Anker oder Läufer durch die Drehmomentwirkungen kurzgeschlossener Ströme in gewissen Ankerwicklungsgruppen zusammen mit den Drehmomentwirkungen anderer, vonThe present invention relates to innovations in AC motors of the type which have a commutator and an emphasis or two-wire circuit drive received and in which in particular the armature or rotor by the torque effects short-circuited currents in certain armature winding groups together with the torque effects of others, from

ίο einer äußeren Wechselstromquelle kommender Ströme, die durch die übrigen Ankerwicklungsgruppen fließen, zum Rotieren in seinem Feldmagneten veranlaßt wird. Bei Motoren dieser Art wird die Umkehrung der Drehrichtung durch Verschieben der Bürsten aus einer Stellung in eine andere bewirkt.
. Die Merkmale der vorliegenden Erfindung bestehen in der Anordnung von vollkommeneren Mitteln zur Umkehrung der Drehrichtungίο an external alternating current source of incoming currents, which flow through the other armature winding groups, is caused to rotate in its field magnet. In motors of this type, the direction of rotation is reversed by moving the brushes from one position to another.
. The features of the present invention reside in the provision of more perfect means for reversing the direction of rotation

so des Motors und in der Erreichung einer höheren Arbeitsleistung durch Kombinierung einer symmetrisch verteilten Ankerwicklung mit einer Kontrollvorrichtung, die mit verschiedenen Punkten der Feldmagnetwicklung verbunden ist, zu dem Zwecke, der Selbstinduktion der Läuferwicklung bei den höchsten Laufgeschwindigkeiten entgegenzuwirken. so the engine and in achieving one higher work performance by combining a symmetrically distributed armature winding with a control device connected to different points of the field magnet winding is connected, for the purpose of self-induction of the rotor winding at the highest Counteract running speeds.

In der beiliegenden Zeichnung istIn the accompanying drawing is

Fig. ι eine schematische Darstellung eines Motors der Art, der mit den beiden Kraftleitungsdrähten durch einen die Geschwindigkeit regelnden und die Pole wechselnden Umschalter verbunden ist.Fig. Ι a schematic representation of a motor of the type with the two power lines by a changeover switch that regulates the speed and changes the poles connected is.

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Fig. 2 ist die gleiche Darstellung mit umgekehrter Drehrichtung.Fig. 2 is the same illustration with the opposite direction of rotation.

Fig. 3 veranschaulicht einen Teil der Fig. 2 mit anderer Vorrichtung zum Kurzschließen der Ankerwicklungen.Fig. 3 illustrates a portion of Fig. 2 with another device for short-circuiting the armature windings.

In Fig. ι ist der Anker oder Läufer mit a, der Kommutator mit c und der Feldmagnet mit f bezeichnet. Der Übersichtlichkeit in der Zeichnung wegen sind Läufer und Magnet mit Grammeringwicklungen versehen, während für Betriebsmaschinen die bekannte Trommelwicklung gewählt werden würde. Mit ι bis 9 sind die ortfesten Kontakte und mit 22 bis 25 die beweglichen Kontakte der Kontrollvorrichtung bezeichnet; 10 und 11 sind die Wechselstromzuleitungsdrähte, 12 und 13 Anlaß- und Geschwindigkeitsregelungswiderstände, die entweder induktiv oder nicht induktiv gewählt werden können. Die Punkte (Klemmen) 14 bis 17 der Feldmagnetwicklung sind beziehungsweise mit den ortfesten Kontakten 4 bis 7 verbunden, und die breiten Bürsten 18, 19, deren jede etwa 90⁰ am Kommutator deckt, können aus mechanischen oder elektrischen Gründen je in eine Anzahl Bürsten zerlegt sein, sofern nur Kurz-Schluß über einem Bogen von etwa 90⁰ ununterbrochen besteht.In Fig. Ι the armature or rotor is denoted by a, the commutator by c and the field magnet by f. For the sake of clarity in the drawing, the rotor and magnet are provided with gram ring windings, while the known drum winding would be selected for operating machines. With ι to 9, the stationary contacts and 22 to 25, the movable contacts of the control device are referred to; 10 and 11 are the AC lead wires, 12 and 13 start and speed control resistors which can be selected to be either inductive or non-inductive. The points (terminals) 14 to 17 of the field magnet winding are respectively connected to the stationary contacts 4 to 7, and the wide brushes 18, 19, each of which ^{covers about 90 °} on the commutator, can each be broken down into a number of brushes for mechanical or electrical reasons if there is only a short circuit over an arc of about 90 ⁰ without interruption.

Die Wirkungsweise des verbesserten Motors ergibt sich deutlich bei Betrachtung der Strorrrwege in der Zeichnung. Die Weiserpfeile in ausgezogener Linie geben die Richtung der Primärströme und die punktierten Pfeile die der induzierten oder kurzgeschlosse-The mode of operation of the improved motor can be seen clearly when looking at the Current paths in the drawing. The solid line arrows indicate the direction the primary currents and the dotted arrows those of the induced or short-circuited

nen Ströme an. Vom Leitungsdraht 11 fließt der Strom zum ortfesten Kontakt ι der Kontrollvorrichtung', durch den Regelungswiderstand 13 zum Kontakt 4 und Feldmagnetklemme 14. Hier teilt sich der Strom in der Magnetwicklung, Stromkreis 14, 17, und Pole N, S werden erzeugt. Von der Klemme 17 geht der Strom zu den Kontrollerkontakten 7 und 8, dann zur Bürste 18, wo er sich wiederum in der Zweistromkreisläuferwicklung teilt, wie die voll ausgezogenen Pfeile der Zeichnung erkennen lassen. Von der Bürste 19 fließt der Strom schließlich zum ortfesten Kontakt 9 und zum Kraftleitungsdraht 10. In " den Teilen der Läuferwicklung, die durch die breiten Bürsten kurzgeschlossen sind, fließen die induzierten oder kurzgeschlossenen Ströme, wie mittels punktierter Weiserpfeile ange-streams on. From the lead wire 11 the current flows to the stationary contact ι the control device ', through the control resistor 13 to the contact 4 and field magnet terminal 14. Here the current is divided in the magnet winding, circuit 14, 17, and poles N, S are generated. From the terminal 17 the current goes to the controller contacts 7 and 8, then to the brush 18, where it again divides into the two-current circuit winding, as the full arrows in the drawing show. From the brush 19, the current finally flows to the stationary contact 9 and to the power line 10. In the parts of the rotor winding that are short-circuited by the wide brushes, the induced or short-circuited currents flow, as indicated by dotted arrows.

■ geben. Die kombinierten Polaritäten aus dem Primärstrome .und den induzierten Strömen werden daher etwa bei N, S auf dem Läufer liegen und die Drehrichtung ist entgegengesetzt der des Uhrzeigers.■ give. The combined polarities of the primary currents and the induced currents will therefore be approximately at N, S on the rotor and the direction of rotation is opposite to that of the clockwise.

Im nächsten Moment, wenn die Ströme umgekehrt werden, werden auch die Polaritäten wechseln, aber die Drehrichtung bleibt unverändert. The next moment, when the currents are reversed, the polarities will too change, but the direction of rotation remains unchanged.

Betrachtet man nun die beweglichen Kontakte 20, 21 und 22 und die Klemmen 14, 15, 16, 17 der Magnetwicklung, so findet man in Fig. ι vier Stellungen der linksseitigen, beweglichen Kontrollerkontakte durch senkrechte, unterbrochene Linien darauf angedeutet : die erste Stellung schaltet beide Widerstände 12 und 13 in Reihe mit dem Motor, die zweite Stellung (Fig. 1) schaltet den Widerstand 13 aus, die dritte Stellung schaltet beide Widerstände aus, und bei der . vierten Stellung werden die Klemmen 15 und 16 der Magnetwicklung miteinander durch den beweglichen Kontakt 21 verbunden, der mit den ortfesten Kontakten 5 und 6 in Eingriff tritt; in anderen Worten, zwei in der Magnetwicklung 14 bis 17 befindliche Punkte 15, 16 von gleichem Potential sind verbunden und kurzgeschlossen; diese Punkte stehen 90⁰ entfernt von den Klemmen 14,17, und die Wirkung· dieses Kurzschlusses besteht darin, daß der Ankerfiux, der 90⁰ vom Feldmagnetflux entfernt liegt und die Selbstinduktion der Ankerwicklung erhöht, durch die entgegenstehenden sekundären Ströme im Stromkreis 15 bis 16 der Magnetwicklung praktisch gleich Null geworden ist. Die letzte Stellung der Kontrollvorrichtung hat somit die Voltspannung des Wechselstromkreises durch Herabsetzen der Selbstinduktion des Motors auf ein Minimum wirksamer gestaltet.If one now looks at the movable contacts 20, 21 and 22 and the terminals 14, 15, 16, 17 of the magnet winding, one finds in Fig. Ι four positions of the left-hand, movable controller contacts indicated by vertical, broken lines: the first position switches both resistors 12 and 13 in series with the motor, the second position (Fig. 1) switches off the resistor 13, the third position switches off both resistors, and in the. fourth position, the terminals 15 and 16 of the magnet winding are connected to each other by the movable contact 21, which engages with the stationary contacts 5 and 6; In other words, two points 15, 16 of the same potential located in the magnet winding 14 to 17 are connected and short-circuited; these points are 90 ⁰ removed from the terminals 14,17 and the effect · this short-circuit is that the Ankerfiux, 90 ⁰ is removed from the Feldmagnetflux and the self-inductance of the armature winding increased by the opposing secondary flows in the circuit 15 to 16 the magnet winding has become practically zero. The last position of the control device has thus made the voltage of the AC circuit more effective by reducing the self-induction of the motor to a minimum.

Nach Fig. 2 sind die Bürsten 18 und 19 in derselben Stellung wie in Fig. 1, und die Verbindungen zwischen dem Motor und den ortfesten Kontrollerkontakten sind ebenfalls dieselben wie in Fig'. 1. Die Pole am Feldmagneten und Läufer dagegen sind je um 90⁰ nach entgegengesetzter Richtung hin verschoben, wodurch die Drehrichtung' umgekehrt ist. Dies ist durch eine Änderung in den Schaltungen am Kontroller bewirkt worden, indem die rechtsseitigen beweglichen Kontakte auf die ortfesten Kontakte eingestellt sind.Referring to Figure 2, the brushes 18 and 19 are in the same position as in Figure 1, and the connections between the motor and the stationary controller contacts are also the same as in Figure '. 1. The poles on the field magnet and rotor, on the other hand, are each ^{shifted by 90 °} in the opposite direction, whereby the direction of rotation is reversed. This has been brought about by a change in the circuitry on the controller by setting the moving contacts on the right-hand side to the stationary contacts.

Verfolgt man den Stromlauf wie bei Fig. 1, so findet man, daß der Strom bei 15 in die Feldmagnetwicklung eintritt und sie bei 16 verläßt. In anderen Worten, der Feldstromkreis ist um 90⁰ verschoben, d. h. von 14-17 (Fig. 1) zu 15-16 (Fig. 2). In den Läufer tritt der Strom, wie vorher, durch die Bürste 18 ein, daher haben auch die "Primärströme im Läufer gleiche Richtung wie vorher.If the current flow is followed as in FIG. 1, it is found that the current enters the field magnet winding at 15 and leaves it at 16. In other words, the field circuit is ^{shifted 90 0} , that is, from 14-17 (Fig. 1) to 15-16 (Fig. 2). The current enters the rotor, as before, through the brush 18, so the "primary currents in the rotor also have the same direction as before.

Die induzierten oder kurzgeschlossenen Ströme im Läufer sind dagegen infolge der Verschiebung der Polaritäten N, S. im FeId₇ magneten umgekehrt worden; während die Polverschiebung im Magneten 90⁰ nach rechts erfolgte, ist sie beim Läufer um den Betrag nach links erfolgt, wie die Zeichnung erkennen läßt. Nun läuft der Motor natürlich in gleicher Richtung mit dem Uhrzeiger, und die vier Stellungen der rechtsseitigen bewe.gliehen Kontakte erzeugen die gleiche Arbeitstätigkeit im Motor, wie bezüglich der linksseitigen beschrieben wurde, mit dem einzigen Unterschiede, daß der Läufer in entgegengesetzter Richtung sich dreht. Bei der letzteren .Stellung· werden die Magnetklemmen 14,17 miteinander verbunden anstatt der Klemmen 15 und 16 (Fig. 1), wobei aber dieselbe W^rirkung, wie beschrieben, erreicht wird.The induced or short-circuited currents in the rotor, however, have been reversed due to the shift in polarities N, S. in the field _{7 magnets;} while the pole shift in the magnet 90 ⁰ took place to the right, it took place in the rotor by the amount to the left, as the drawing shows. Now, of course, the motor runs in the same direction with the clock hand, and the four positions of the moving contacts on the right-hand side produce the same work activity in the motor as was described with regard to the left-hand side, with the only difference that the rotor turns in the opposite direction. In the latter .Stellung · the magnet clamps 14,17 interconnected instead of the terminals 15 and 16 (Fig. 1), but the same W ^r MPACT, is achieved as described.

Bei der Einrichtung nach Fig. 3 werden an Stelle der breiten Bürste 18 zwei kurze Bürsten 26,27 zum Kurzschließen der betreffenden Läuferteile verwendet; die Kommutation ist hier aber nicht so vollkommen wie bei der breiten Bürste. Augenscheinlich wendet der Strom die Richtung in den Läuferwicklungen unmittelbar unter der Bürste 26, ganz ähnlich wie bei einem Gleichstrommotor. Funkenbildung wegen der verteilten Magnetwicklung erfordert einen geringen Luftfreiraum unter der kommutierten Wicklung; auch Avird Funkenbildung an der Absetzkante der.Bürste 26 auftreten, wenn nicht die induktive Voltspannung der individuellen Läuferwicklungen ausnahmsweise niedrig ist, und beim umgekehrten Laufen des Motors erfolgt solche Funkenbildung an der Absetzkante der anderen Bürste 27. Bei der Bürste 18 (Fig. 2) tritt eine Absetzkante nur an einem Punkte auf, wo keine Stromumkehr in den Läufer-In the device according to FIG. 3, instead of the wide brush 18, two short brushes are used 26,27 used to short-circuit the relevant rotor parts; the commutation but is not as perfect here as with the broad brush. Apparently the current reverses the direction in the rotor windings immediately below the brush 26, much like a DC motor. Sparking due to the distributed magnet winding requires a small amount of air space under the commutated winding; also Avird sparks at the landing edge der.Bürste 26 occur, if not the inductive voltage of the individual rotor windings is exceptionally low, and when the engine is reversed, such sparking occurs at the settling edge of the another brush 27. In the case of the brush 18 (FIG. 2), a settling edge occurs only at one point where there is no current reversal in the rotor

Claims

developments takes place. When the magnet windings and the rotor windings are to one another are proportioned so that the primary and short-circuited currents in the Rotor windings have approximately the same amperes, so of course there can be no spark formation when using the wide brushes according to Fig. ι and 2 occur.

You can also eliminate the sparking by going into the rotor winding introduces a secondary current from a transformer between the wide brushes. There a reversal of the polarities of the brushes when reversing the direction of rotation does not takes place, such an arrangement is advantageous for the sake of simplicity.

In the perfected machine, the field magnet winding must consist of a conductor of sufficient cross-sectional size so that it can properly fulfill the secondary task of acting as a compensating winding in the fourth positions of the control device, i.e. the conductors must be thick enough to contain the secondary currents flowing by 90 ⁰ to the primary excitation currents. The core cross-section of the field magnet must also be considerably larger than that of the rotor, so that the core losses remain within appropriate limits. When the runner approaches synchronous speed, the kernels become apparent

losses in the runner reduced to a minimum.

Patent claims: “ ₅

ι. Emphases-W ^r echselstromkommutatormaschine, wherein the rotor is made to rotate by the combined blowing effect of the short-circuited induced currents in certain groups of rotor windings and into the other, non-short-circuited rotor winding groups introduced _ outer streams characterized in that the various stator and rotor circuits in such a way with a control device are connected that the direction of rotation is reversed by adjusting the stator poles by 90 ⁰ in one direction and the rotor poles by 90 ⁰ in the opposite direction, achieving a maximum torque effect and avoiding displacement of the brushes.

2. commutator machine according to Claim 1, the stator winding of a double purpose, namely as an excitation winding and a compensation winding which is used and is characterized by such an arrangement that a compensation field in the same direction with the rotor field, and by 90 ⁰ offset is generated at the Hauptstatorfelde.

1 sheet of drawings,