DE1940427B2

DE1940427B2 - DC MACHINE

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Publication number: DE1940427B2
Application number: DE19691940427
Authority: DE
Priority date: 1969-08-08
Filing date: 1969-08-08
Publication date: 1973-05-03
Also published as: DE1940427A1

Description

Herkömmliche Gleichstrommaschinen mit Leistungen größer als etwa 500 Watt sind so ausgebildet, daß der Stator aus einem massiven Joch besteht, an dem Hauptpole mit Erregerwicklung sowie Wcndepolc zur Aufhebung des Ankerquerfeldes durch Verschraubung befestigt sind. Die Pole sind ausgeprägt und massiv oder auch geblecht als Einzelpole hergestellt. Gegegebenenfalls kann noch eine Kompensationswicklung vorgesehen sein, die in Nuten der Hauptpole liegt.Conventional DC machines with powers greater than about 500 watts are designed in such a way that that the stator consists of a massive yoke, on the main pole with excitation winding and wind pole are fastened by screwing to remove the anchor cross-field. The poles are pronounced and made solid or laminated as single poles. If necessary, a compensation winding can also be used be provided, which lies in the grooves of the main poles.

Eine Anpassung des Hauptpol- und Wendepolfeldes wird üblicherweise durch Unterlegen von Blechen unter die Polkerne vorgenommen. Desgleichen erfolgt der Ausgleich von Fertigungstoleranzen durch Zwischenlagen zwischen den Polen und dem Joch. Dieses Zwischenfügen von Blechen ist fertigungstechnisch recht aufwendig.An adaptation of the main pole and helical pole field is usually done by placing Sheets made under the pole cores. Manufacturing tolerances are compensated for in the same way by intermediate layers between the poles and the yoke. This intermediate joining of metal sheets is manufacturing technology quite expensive.

Herkömmliche Gleichstrommaschinen ohne Kompensationswicklung werden in der Regel mit verhältnismäßig großen Luftspalten ausgeführt, um die Ankerrückwirkung durch das Ankerquerfeld mögliehst zu unterdrücken. Große Luftspaltc aber erfordern einen großen Erregerbedarf bzw. bewirken entsprechende Erregerverluste.Conventional DC machines without a compensation winding are usually with relative large air gaps in order to minimize the armature reaction through the armature transverse field to suppress. Large air gaps, however, require or cause a large amount of excitation corresponding pathogen losses.

Gleichstrommotoren werden heute in zunehmendem Maße von Stromrichteranlagen gespeist, die sehr hohe Stromänderungsgeschwindigkeiten und damit schnelle Drehzahländerungen ermöglichen. Bei der Verwendung herkömmlicher Gleichstrommaschinen mit massivem Joch und massiven Wendepolcn sind jedoch im Hinblick auf die Kommutierung des Motors die maximal zulässigen Stromänderungsgeschwindigkeiten auf relativ niedrige Werte begrenzt.DC motors are now increasingly fed by power converter systems that enable very high current change rates and thus rapid speed changes. at the use of conventional DC machines with a massive yoke and massive reversible poles However, with regard to the commutation of the motor, these are the maximum permissible current rate of change limited to relatively low values.

Weiterhin werden in zunehmendem Maße Gleichstrommaschinen in der Schutzart 1 P 44 verlangt. Da Gleichstrommaschinen bisher durchweg einen in sich geschlossenen lnnenluftkreislauf aufwiesen, würde die genannte Schutzart einen besonderen Wärmeaustauscher verlangen, der die Wärme des Innenluftkreises an einen äußeren Kühlluftstrom oder Kühlwasserstrom abgibt.Furthermore, DC machines with protection class 1 P 44 are increasingly required. Since DC machines have so far consistently had a closed internal air circuit, the mentioned degree of protection would require a special heat exchanger that absorbs the heat of the Internal air circuit releases to an external cooling air flow or cooling water flow.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Gleichstrommaschine mit einer Nennleistung von mehr als etwa 500 Watt zu schaffen, welche zwar die vorstehend genannten Forderungen erfüllt, jedoch eine einfachere Herstellung ermöglicht. Außerdem soll die Verlustwärmeabfuhr von Gleichstrommaschinen entsprechend SchuLzan. 1 P 44 gegenüber bisher bekannten Ausführunger, wesentlich verbessert werden, um damit Leistungssteigerungen bzw. Einsparungen beim aktiven Material bei gleicher Nennleistung zu erreichen.The invention has the task of providing a DC machine with a rated power of more than to create about 500 watts, which meets the above requirements, but one allows easier manufacture. In addition, the dissipation of heat loss from DC machines according to SchuLzan. 1 P 44 compared to previously known Execution, to be significantly improved in order to thereby increase performance or savings to achieve with the active material with the same nominal power.

Die Erfindung geht von einer Gleichstrommaschine mit einem vollständig geblechten magnetischen Kreis und einer verteilten, in Nuten untergebrachten Erregerwicklung aus, wie sie die USA.-Patentschrift 3 366 812 zeigt. Eine solche Maschine kann als Universal- oder als Gleichstrommotor verwendet werden, allerdings nur für einen verhältnismäßig geringen Leistungsbereich. Für Gleichstrommaschinen größerer Leistung sind — wie allgemein bekannt — Wendepole und in der Regel auch Kompensationswicklungen notwendig, die bei der bekannten Ausführung nicht vorhanden sind.The invention is based on a DC machine with a completely laminated magnetic circuit and a distributed excitation winding housed in slots, such as the United States patent 3 366 812 shows. Such a machine can be used as a universal or as a DC motor, however only for a relatively small performance range. For DC machines As is well known, reversible poles and, as a rule, also compensation windings are necessary for greater power, as is the case with the known design are not present.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Maschine der vorgenannten Art das Blechpaket ausgestanzte Wendepole mit einer in 4/> Nute" (2p -· Polzahl) untergebrachten Wendepolwicklung aufweist und außerdem mit einer in Wüten untergebrachten Kompensationswicklung versehen ist. Die Wendepolwicklung liegt konzentrisch zu der neutralen Zone; die Spulen der Erregerwicklung liegen konzentrisch zur Mitte der Polteilung. Die Kompensationswicklung wird mit in die Nuten der Erregerwicklung eingelegt und liegt ebenfalls konzentrisch zur neutralen Zone.The invention consists in that the laminated core is punched out in a machine of the aforementioned type Has reversible poles with a reversible pole winding accommodated in 4 /> slots "(2p - · number of poles) and also with one furious Compensation winding is provided. The reversing pole winding is concentric to the neutral one Zone; the coils of the field winding are concentric to the center of the pole pitch. The compensation winding is inserted into the slots of the excitation winding and is also concentric to the neutral zone.

Eine Gleichstrom,naschine der vorstehend genannten ernndungsgemäßen Ausbildung weist folgende Vorteile auf: Durch die an sich bekannte Verwendung geschichteter, isolierter Ständerbleche wird eine vollständige E'itdämpfung des magnetischen Kreises erreicht, 'vas Wendepolfeld vermag schnellen Stromänderungen zu folgen, so daß die Maschine sich besonders für drehzahlgeregcke Antriebe und zur Speisung aus Stromrichtergeräten eignet (vgl. hierzu auch ETZ-A, Bd. SS (1967), H. 16, S. 399 bis 405. insbesondere S. 402, Bild 8 a mit Beschreibung).A direct current machine of the above-mentioned design according to the invention has the following advantages on: Through the use of layered, insulated stator plates, which is known per se, a complete The damping of the magnetic circuit is achieved, the reversing pole field is capable of rapid changes in current to follow, so that the machine is particularly suitable for speed-controlled drives and for supplying from converter devices (cf. also ETZ-A, Vol. SS (1967), H. 16, pp. 399 to 405. in particular P. 402, Fig. 8 a with description).

Die Möglichkeit, die erfindungsgemäßen Maschinen auf Grund des genuteten Ständers auf einfache Weise mit einer Kompensationswicklung auszuführen, hat eine wesentliche Verbesserung der Kommuticrungseigenschaften zur Folge. Außerdem kann ein kleiner Luftspalt vorgesehen werden, so daß der Erregerbedarf im Vergleich zu einer unkompensierten Maschine herkömmlicher Bauart um einen erheblichen Faktor geringer wird.The possibility of the machines according to the invention due to the grooved column in a simple Executing the way with a compensation winding significantly improves the commutation properties result. In addition, a small air gap can be provided so that the excitation requirement in comparison to an uncompensated machine of conventional design by a considerable amount Factor becomes smaller.

Ein Justieren der Haupt- und der Wendepole ist nicht mehr notwendig, da die Montage der Haupt- und Wendepole entfällt, so daß wesentliche Fertigungstoleranzen wegfallen. Dies erbringt eine bedeutende Fertigungsvereinfachung. Zwar ist dabei auch eine Einstellbarkeit des Wendefeldcs nicht mehrAdjustment of the main and the reversing poles is no longer necessary, as the assembly of the main and reversing poles are omitted, so that significant manufacturing tolerances are omitted. This yields a significant Manufacturing simplification. It is true that the turning field can no longer be adjusted

3 _n ⁴ _{Bedurfs an ErreKCfkupr},_r 3 _n ⁴ _{Requirement for ErreKCfkupr} , _r

niöalich. doch hat sich entgeuen der bisherigen Auf- Auf Grund des gelingen <- ^ ^ Ständer cn!niöalich. but has avoided the previous due to the success <- ^ ^ stand cn!

fassung erwiesen, daß dies "keine unbedingte Not- und der guten «■armeaniu --proved that this is "not an unconditional emergency and the good« ■ armeaniu -

ndijikeit darstellt. stehenden Stromw'armeverlusi. anrepresents ndijikeit. standing current heat loss. at

ndigkeit darstellt. stehenden Stromwa ^„^^_m endurance represents. standing Stromwa ^ "^^ _m

Auf Grund des Wegfalls sehr wesentlicher Ferti- häusc ist es bei f ^1IlUU ; ,^r:_iuterclurch_mcsser im Wr-Due to the omission of very essential prefabricated houses, it is at f ^1IlUU ; , ^r : _iuterclurc h _m csser im Wr-

t-ungstoleranzen und weiterer Unsymmetrien der ma- 5 des Motors möglich, üu - _B._uiwej_se von Gleiel,-t tolerances and other asymmetries of the motor possible, üu - _B. _uiwe j _se from Gleiel, -

iMietischen Eigenschaften von Ständer- und Läufer- gleich zur herkomm iUIl <■ _ _{ößcrn Dani} iMietic properties of stator and rotor - the same comes iUIl <■ _ _{ößcrn Dani}

blechen ist es bei einer derartigen Ausbildung des ;_ir,_k,_re Kupfermengeit is sheet metal in such a training; _ir , _k , _re amount of copper

magnetischen Kreises möglich, auf die bisher kann im Laufer eine g< ■ _Ί cl-icJurch sehr üblichen Ausgleichsverbinder in der Ankerschleifen- gebracht werden, so α an 'magnetic circuit possible, to which so far a g <■ _Ί cl-icJ by very common compensating connector in the anchor loop can be brought in the Laufer, so α an '

h Listeigh Cunning

wicklung zu verzichten. Auch dadurch ist eine wei- ₁₀ liehe Lgto refrain from winding. This also makes a wide ₁₀ Lg

•,rc. nicht unerhebliche Fertiaunssvereinfachung zu art 1 P 44 im Vergleich /ur•, rc. Not inconsiderable simplification of production compared to Art 1 P 44 in comparison / ur

■^ncichen- " " ergeben. (,,„,nüberstellung einer h,·■ ^ncichen - "" surrendered. (,, ", substitution of an h, ·

Die Anordnung der Standerwicklungen in Nuten Fig. 1 ^ZL ^ ^c" _y -,!,,„osteil) mit einer cdi· -The arrangement of the stator windings in slots Fig. 1 ^ZL ^ ^c " _y -,! ,," o part) with a cdi · -

■ijhert im Vergleich zur herkömmlichen Bauweise kömmhchei. (Imker ⁷^l) ,;■ _nc,_steil) Gleichere..■ Easier compared to conventional construction. (Beekeeper ⁷ ^ l),; ■ _nc , _steep) Same ..

,.-ine wesentlich verbesserte Wärmeabfuhr der Kup- 15 dungsgemaßen (rechter /.uc ^ ^^,^'^^j _Au,_fü-,, .- ine significantly improved heat dissipation of the copper 15 according to the invention (right /.uc ^ ^^, ^ '^^ j _Au , _fü -,

•.Tvcrluste ''urch große Wärmeübergangsnächen bei maschine. Die ; ^{l g}' " ,^L' ,' _ndluni, j_m Stand• "Loss" due to large heat transfer surfaces in the machine. The ; ^lg '", ^L ', ' _ndluni , j _m stand

.rinuem Wärmewidersland. rungsbeispiele der \vilk.u ^ - ^ ^ ^^. _; .rinuem heat resistance. examples of the \ vilk.u ^ - ^ ^ ^^. _;

Auf Grund der Ausbildunix des aktiven Ständer- der erfindungsgematfen .u. ...^ ^ ^ _jst · .... lües als Blechpaket ist es möglich, dieses in ein zeichnet! das ^^ul^ ^" wendepolwicklunc _un k ippenuehäuse einzudrücken, wie es an sich bisher 20 die bnegerwicKiuuj-. ~ . . , ρ j ₀ τ ;_{st L};.Due to the training unix of the active stand- the invention .u. ... ^ ^ ^ _jst · .... lües as a sheet metal package, it is possible to draw this in one! the ^ ^ul ^ ^ "wendepolwicklunc _un k ippenuehäuse to be pressed in, as it was previously 20 die bnegerwicKiuuj-. ~.., ρ j ₀ τ; _{st L;.}

:..:i Drehstrommotoren bekannt ist. Dadurch wird 4 die KompensationsuicMui^- =■ - __: ..: i known three-phase motors. This becomes 4 the KompensationsuicMui ^ - = ■ - __

,ine gegenüber der herkömmlichen Gleichstrom- Veit Htins GesamtnuteiuaM _; , ζ,κ ^ ^ ,, ine compared to the conventional direct current Veit Htins total nutrios _; , ζ, κ ^ ^,

Maschinentechnik wesentlich bessere Wärmeabfuhr rade. und es hegt in cili . - _wi Machine technology has significantly better heat dissipation. and it is in cili. - _wi

dl K ^dl K ^

hinentechnik wesentlich bessere Wärmeabfuhr rade. und e ghinentechnik significantly better heat dissipation rade. and e g

»vi lP44-Maschinen erreicht. Zweckmäßig sieht Zahn. In diesem Pal -dal K. ^ ,■.,an einen Außenlüfter vor. der das Gehäuse von 25 trisch verteilt. In M - ' =■;, -^n überbläst. Λ/,/2 P ungerade.^ d aBm ^ f»Vi IP44 machines reached. Tooth expediently looks. In this Pal -dal K. ^ , ■., To an external fan. which distributes the housing of 25 trisch. In M - '= ■ ;, - ^ n overblown. Λ /, / 2 P odd. ^ D aBm ^ f

Weiterhin kann noch im Inneren des Motors ein eine Nut liegt. Du-S₁. wra "'" innenlüfter so vorgesehen werden, daß dieser im Kompensationsw.ckkmg4^reuKK Ixommutatorraum einen Innenkreislauf erzeugt und Wie bereits ei wannt, ^ Djnncnnehäu'Furthermore, a groove can also be located in the interior of the motor. Du-S ₁ . wra "'" internal fans are provided in such a way that they create an internal circuit in the Kompensationsw.ckkmg4 ^ reuKK Ixommutatorraum and, as already known, ^ Djnncnnehäu'

■o die Wärme von der Kommutatoroberfläche nach 30 zweckmäßig ein an sic.i dl^ ■ vi » außen abführt. Da bei G.eichstrommaschinen die in Verbindung mn einem Auß.η ufu zu, Er^k._; Karsten am Kommutator von außen zugänglich sein einer guten ^ ^Jim^^btu£^r-f *; ,,' _{nrrium e}in Innen-„Hissen, kann man bei Verwendung der für Dreh- des Kommutators im komn to raum ^u nn ■ trommotoren üblichen Rippen_Sehäuse zwischen lüfter vorgesehen werden. VU U ^ ^■ o the heat from the commutator 30 by a suitably removes at sic.i dl ^ ■ vi "outside. Since in G.eichstrommaschinen the in connection with an external η ufu to, Er ^ k. _; Karsten at the commutator to be accessible from the outside a good ^ ^Jim ^ ^btu £ ^r -f *; ,, _{'nrrium e} indoors "hoisting, can be customary for rotation of the commutator in KOMN to room u ^ nn ■ trommotoren ribs _S ehäuse be provided between the fan in use. VU U ^ ^

Hissen, kann man bei Verwendung der für DYou can hoist when using the for D

strommotoren üblichen Rippen_Sehäuse zwischen lüfter vorgesehen werdencurrent motors usual ribs _S ehäuse be provided between the fan

Lagerschild und Gehäuse einen Zwischenring mit 35 Gehäuse und Lagcrsclnld-j^ ^End shield and housing an intermediate ring with 35 housing and Lagcrsclnld-j ^ ^

entsprechenden Öffnungen anbringen. Auch dieser Drehstrom-Normmotoren ubl O^G,h . w, ^make appropriate openings. These three-phase standard motors ubl O ^ G, h. w, ^

Rine erhält zweckmäßi« Außenrippen und kann uet werden sollen — c.n L ^isc-'^ⁿ"^ ζ _d Rine appropriately receives outer ribs and can be used - cn L ^isc - '^ ⁿ "^ ζ _d

außerdem mit Innenrippen zur Verbesserung der werden, der mit ÖffnungenJ^ur das Aus ^ _lnjalso with inner ribs to improve the be, the with openings j _{^ ur the Aus ^ ln j}

Wärmeabfuhr im Kommutatorraum ausgeführt wer- ^ Korn—^™^^^^ Heat dissipation is carried out in the commutator room ^ Korn— ^ ™ ^^^^

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. DC machine with a completely laminated magnetic circuit and one distributed excitation winding housed in slots, characterized in that the Blechp et (1) punched Wer.depole accommodated in 4p grooves (2p number of poles) Has reversible pole winding (3) and also with a compensation winding distributed in slots (4) is provided.

2. DC machine according to claim 1, characterized by the use of a ribbed housing and one of these ventilating outside air.

3. DC machine according to claim 1 or 2, characterized by one in the commutator space an internal fan producing an internal air circuit.

4. DC machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that an intermediate ring surrounding the commutator is provided between the housing and the end shield is. the one with openings for changing the brushes as well as outside and / or inside with cooling fins is provided.