DE194055C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVl 194055-KLASSE 21 d. GRUPPE - JVl 194055- CLASS 21 d. GROUP

GEORGES MELLER in LÜTTICH.GEORGES MELLER in LÜTTICH.

der Polzahl.the number of poles.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. August 1906 ab.Patented in the German Empire on August 5, 1906.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Induktionsmotor, dessen Geschwindigkeit durch Veränderung der Polzahl geregelt werden kann. Bei den bisher bekannten Motoren dieser Art wurde die Veränderung der Polzahl durch Umschaltung der induzierenden Wicklungen bewirkt, wodurch bei Anwendung hoher Spannungen Schwierigkeiten entstehen. Im Gegensatz dazu soll nun bei dem Motor nach der vorliegenden Erfindung jede Umschaltung der Primärwicklung vermieden und der Wechsel der Polzahl sowie die Umsteuerung nur durch ■Umschaltung der induzierten Ankerwicklungen, in denen Niederspannung herrscht, erreicht werden.The subject of the invention forms an induction motor whose speed by Change in the number of poles can be regulated. In the previously known engines this Art became the change in the number of poles by switching the inducing windings causes difficulties when applying high voltages. In contrast this should now in the engine according to the present invention, each switching of Primary winding avoided and only changing the number of poles and reversing ■ Switching of the induced armature windings, in which there is low voltage, achieved will.

Diese Erfindung beruht auf den folgenden Betrachtungen:This invention is based on the following considerations:

Es sei ein Ständer mit zwei unabhängigen, übereinander in die Nuten eingelegten induzierenden Wicklungen gegeben, deren eine ^-PoIe und deren andere /^-PoIe erzeugt. Die beiden Wicklungen werden gleichzeitig mit Strom gespeist. Der Anker ist so gewickelt, daß er bei jeder von diesen Polzahlen wirken kann, und seine Wicklung wird jeweilig so geschaltet, daß sie für die eine oder für die andere der primären Polzahlen passend ist.Let it be a stand with two independent inducers placed one above the other in the grooves Windings are given, one of which produces a ^ -PoIe and the other / ^ - PoIe. The two Windings are fed with electricity at the same time. The anchor is wound so that it is at each of these numbers of poles can act, and its winding is respectively switched so that it is suitable for one or the other of the primary pole numbers.

Nimmt man -p¹ größer als p an, so daß -p¹ die kleinere Geschwindigkeit bestimmt, so läßt man den Motor bei ^>¹-Polen anlaufen. Zu diesem Zweck ordnet man die Ankerstromkreise so, daß der Anker einerseits für diejenigen Ströme, die durch elektromotorische, durch das ^-polige Feld erzeugte Kräfte hervorgerufen sind, kurzgeschlossen ist, und daß andererseits die durch das ^-polige Feld im Innern des Ankers er-' zeugten elektromotorischen Kräfte im Gleichgewicht sind und nur dann Ströme hervorrufen können, wenn man die entsprechend gewählten Punkte der '"''Ankerwicklung mit den äußeren Stromkreisen, die aus Widerständen bestehen, verbindet. Unter diesen Bedingungen wird das p-polige Feld durch die Ankerrückwirkung vollständig aufgehoben.If -p ^{1 is} assumed to be greater than p , so that -p ^{1 determines} the lower speed, then the motor is allowed to start ^{at ^> 1 poles.} For this purpose, the armature circuits are arranged in such a way that the armature is short-circuited on the one hand for those currents which are caused by electromotive forces generated by the ^ -pole field, and on the other hand that it is short-circuited for those currents generated by the ^ -pole field inside the armature - 'generated electromotive forces are in equilibrium and can only produce currents if the appropriately selected points of the'"'' armature winding are connected to the external circuits, which consist of resistors. Under these conditions, the p-pole field is caused by the Anchor retroactive effect completely canceled.

Diese Erscheinung ist genau dieselbe, wie sie in einem gewöhnlichen einphasigen Induktionsmotor stattfindet. Die Wirkung einer einzelnen Phase kann man sich bekanntlich so vorstellen, als ob zwei im entgegengesetzten Drehsinne rotierende Felder erzeugt würden. In der Nähe des Synchronismus nimmt die Ankerrückwirkung im Verhältnis zu demjenigen Felde, welches in demselben Sinne wie der Anker umläuft, den der Schlüpfung entsprechenden Wert an, während sie im Verhältnis zum anderen Felde sehr groß wird. Diese Rückwirkung rührt fast vollständig von wattlosen Strömen her, infolge der erhöhten Impedanz, welche der kurzgeschlossene Anker den elektromotorischen Kräften mit hoher Frequenz, die durch das entgegengesetzt dem Läufer rotierende Feld induziert sind, darbietet.This phenomenon is exactly the same as that in an ordinary single-phase induction motor takes place. As is well known, the effect of a single phase can be imagined as if two in opposite directions Rotational senses rotating fields would be generated. In the vicinity of synchronism, the anchor reaction increases in relation to the field which revolves in the same sense as the anchor, the value corresponding to the slip while it becomes very large in relation to the other field. This reaction is almost touching entirely from wattless currents, due to the increased impedance which the short-circuited Anchor the electromotive forces with high frequency, which are opposed by the the rotor rotating field are induced, presents.

Eine analoge Erscheinung findet in der Maschine statt, welche gemäß vorliegender Erfindung ausgeführt wird. . - ■--.An analogous phenomenon takes place in the machine which according to the present invention is performed. . - ■ -.

Anfänglich ist. der Anker für die elektromotorischen Kräfte, die durch das ^-polige Feld erzeugt sind, kurzgeschlossen, und dieInitially is. the armature for the electromotive forces caused by the ^ -polige Field are generated, short-circuited, and the

entsprechenden Komponenten des Feldes sind aufgehoben. Was die durch das zunächst allein wirkende p !-polige Feld erzeugten elektromotorischen Kräfte anbetrifft, so sind sie im Innern des Ankers im Gleichgewicht und können nur dann Ströme hervorrufen, wenn man diejenigen Punkte des Ankers verbindet, in denen sich die Ströme mit entgegengesetzter Richtung treffen. Diese Verbindungen werden nuncorresponding components of the field are canceled. As for the electromotive forces generated by the p ! -Pole field, which initially acts alone, they are in equilibrium inside the armature and can only produce currents if one connects those points of the armature where the currents meet in opposite directions . These connections are now

ίο mit Hilfe von Widerständen hergestellt, womit die Rückwirkung trotz der hohen Frequenz der durch das />-polige Feld hervorgerufenen Ströme ihre normale Größe erreicht. Man schaltet diese Widerstände je nach der Beschleunigung der Umfangsgeschwindigkeit des Ankers allmählich aus, und sobald der Anker beinahe die Geschwindigkeit des ^^x-poligen Feldes annimmt ■— wobei die Schlüpfung nicht berücksichtigt wird —, wird er kurzgeschlossen. In diesem Moment ist der äußere Widerstand vollständig überflüssig, da nun die Frequenz der durch das p !-polige Feld hervorgerufenen Ströme minimal wird. Der Anker entfaltet also eine normale Rückwirkung für das p !-polige Feld und eine sehr große für das ^-polige, infolge der hohen Frequenz der Ströme, welche durch das letzte Feld hervorgerufen werden. Die Bedingungen des Funktionierens sind also vollständig dieselben wie auch beim einphasigen Motor im Verhältnis zum Felde, das mit etwas größerer Geschwindigkeit als wie der Anker rotiert, und zum Felde mit entgegengesetztem Drehsinne, dessen Geschwindigkeit deshalb sehr erheblich von der Geschwindigkeit des Ankers abweicht.ίο produced with the help of resistors, with which the reaction reaches its normal size despite the high frequency of the currents caused by the /> - pole field. These resistances are gradually switched off depending on the acceleration of the circumferential speed of the armature, and as soon as the armature almost ^{assumes the speed of the x} -pole field - the slip is not taken into account - it is short-circuited. At this moment the external resistance is completely superfluous, since the frequency of the currents caused by the p ! -Pole field is now minimal. The armature therefore develops a normal reaction for the p ! -Pole field and a very large one for the ^ -pole, as a result of the high frequency of the currents which are caused by the last field. The conditions of functioning are therefore completely the same as for a single-phase motor in relation to the field, which rotates at a slightly higher speed than the armature, and to the field with the opposite direction of rotation, the speed of which therefore differs very considerably from the speed of the armature.

Um die Maschine mit der Geschwindigkeit des />-poligen Feldes laufen zu lassen, verbindet man die Stromkreise des Ankers so, daß er imTo run the machine at the speed of the /> pole field, connect the circuits of the armature so that it is in

. Verhältnis zu den elektromotorischen Kräften, die durch das ^-polige Feld induziert werden, kurzgeschlossen ist und daß die durch das ^>-polige Feld induzierten elektromotorischen Kräfte im Innern des Ankers im Gleichgewicht sind und Ströme nur in den Widerständen hervorgerufen werden können, die zweckmäßig mit diesen Stromkreisen verbunden sind — in den Widerständen, die man allmählich ausschaltet. . Relation to the electromotive forces induced by the ^ -pole field, is short-circuited and that the electromotive induced by the ^> - pole field Forces inside the anchor are in equilibrium and currents only in the resistances that are appropriately connected to these circuits - in the resistances that you gradually turn off.

Die beschriebene Wicklung ist nun aber mit verschiedenen Nachteilen behaftet, deren wichtigster die Neutralisierung der Wirkung einiger Leiter der Wicklung mit einer Polzahl durch die Leiter mit anderer Polzahl ist. Um diesen Nachteil zu beseitigen, verwendet man nach vorliegender Erfindung besondere Wicklungen, deren Anordnung wie folgt begründet ist:However, the winding described now has various disadvantages, the most important of which neutralizing the action of some conductors of the winding with one number of poles the conductor has a different number of poles. To eliminate this disadvantage, one uses after present invention special windings, the arrangement of which is justified as follows:

i. Es gibt Schaltungen zur Änderung der Polzahl, bei denen diese Änderung durch Abänderung der Verbindungen in einzelnen Phasen getrennt erhalten wird, ohne daß ein Teil der Leiter einer Phase in die andere übergeht. Die Spulen dieser Wicklungen bilden in jeder Phase zwei verschiedene Gruppen: in der ersten Gruppe , ändert der Strom während der Polzahländerung seine Richtung nicht, in der zweiten Gruppe aber muß der Strom gewendet werden, um diese Änderung der Polzahl zu ermöglichen.i. There are circuits for changing the number of poles, in which this change by modification of the compounds is obtained separately in individual phases, without any part of the Head from one phase to the other. The coils of these windings form in each phase two different groups: in the first group, the current changes as the number of poles changes its direction not, but in the second group the current has to be turned around to enable this change in the number of poles.

2. Die Induktion, welche im Luftspalt während des Fließens des Wechselstromes in irgendeiner Wicklung entsteht, ist immer eine Funktion der Zeit und der Lage des betrachteten Punktes auf der Peripherie des Luftspaltes, so daß die Gleichung gilt:2. The induction, which occurs in the air gap during the flow of the alternating current arises in any winding is always a function of the time and the position of the observed Point on the periphery of the air gap, so that the equation applies:

= φ ft x).= φ ft x).

Wird auf diese Weise die magnetisierende Wirkung derjenigen Gruppen der oben erwähnten Wicklung dargestellt, in denen der Strom seine Richtung während des Überganges von einer Polzahl zur anderen beibehält, so stellt man ebenso durch die GleichungIn this way, the magnetizing effect of those groups of the above Winding shown in which the current changes its direction during the transition from a Number of poles to the other maintains, one also puts through the equation

B¹ = φ¹ ft x) B ¹ = φ ¹ ft x)

die magnetische Wirkung der Gruppen dar, in denen der Strom seine Richtung ändern soll, um die Änderung der Polzahl zu veranlassen. Man bezeichnet weiter mitrepresent the magnetic effect of the groups in which the current change direction to cause the number of poles to be changed. One further denotes with

P = F (ix)P = F (ix)

die gleichzeitige Wirkung beider Gruppen, wenn die Ströme in den Gruppen zusammenfallen, die Wirkung, welche in der Bildung eines rotierenden und vollständig regulären Feldes mit p-Volen besteht, und mitthe simultaneous action of both groups, when the currents in the groups coincide, the action which consists in the formation of a rotating and completely regular field with p-voles , and with

P¹ =P ¹ =

die gleichzeitige Wirkung beider Gruppen, wenn die Ströme in ihnen entgegengesetzt gerichtet sind, die Wirkung, deren Resultat die Bildung eines auch rotierenden, vollständig regulären Feldes mit ^>¹-Polen ist. Diese Wirkungen sind darstellbar einfach durch Addieren und Subtrahieren der getrennten Wirkungen jeder Gruppe, so daßthe simultaneous action of both groups, when the currents in them are directed in opposite directions, the action, the result of which is the formation of a rotating, completely regular field with ^> ¹ poles. These effects can be represented simply by adding and subtracting the separate effects of each group so that

φ (ix)+ φ¹ ft χ) = P φ (ix) + φ ¹ ft χ) = P ^{lt>5lt> 5}

φ ft χ) — φ¹ ft χ) = P¹.φ ft χ) - φ ¹ ft χ) = P ¹ .

Daraus folgt unmittelbar:It follows immediately:

)/₂ ) / ₂

-ρ¹·-ρ ¹

Jede allein für sich genommene Hälfte der Wicklung, sei es diejenige, die aus den Gruppen besteht, in denen der Strom seine Richtung ändert, sei es diejenige, die aus den Gruppen besteht, in denen der Strom die Richtung beibehält, erzeugt zwei rotierende Felder, das eine mit ^-Polen, das andere mit />¹-Polen.Each half of the winding taken by itself, be it the one consisting of the groups in which the current changes direction, be it the one consisting of the groups in which the current maintains the direction, creates two rotating fields, one with ^ poles, the other with /> ¹ poles.

Man erhält also Wicklungen, welche mit Vorteil zwei übereinander eingelegte Wicklungen mit verschiedenen Polzahlen ersetzen, wenn man aus solchen oben unter 1. genanntenOne thus obtains windings which advantageously have two windings laid one on top of the other Replace with different numbers of poles, if one of those mentioned under 1. above

Wicklungen alle diejenigen Leiter entfernt, in denen der Strom während der Abänderung der Polzahl seine Richtung wechselt.Windings removed all those conductors in which the current was during the modification of the Pole number changes direction.

Bezeichnet man im Falle der Wicklung mit drei Geschwindigkeiten die Stromrichtungen für jede Polzahl mit einfachen bzw. doppelten und dreifachen Pfeilen, so bekommt man folgende vier Gruppen von Leitern:In the case of winding with three speeds, the current directions for every number of poles with single or double and triple arrows, you get the following four groups of leaders:

1. die Gruppe, in der die Richtungen aller ίο Pfeile zusammenfallen;1. the group in which the directions of all ίο arrows coincide;

2. die Gruppe, in der die einfachen und doppelten Pfeile zusammenfallen, die dreifachen dagegen entgegengesetzt den beiden ersten gerichtet sind;2. the group in which the single and double arrows coincide, the triple on the other hand, are directed opposite to the first two;

3. die Gruppe, in der die einfachen und dreifachen Pfeile zusammenfallen, die doppelten dagegen ihnen entgegengesetzt sind;3. the group in which the single and triple arrows coincide, the double on the other hand are opposed to them;

4. die Gruppe, in der die einfachen Pfeile den doppelten und dreifachen entgegengesetzt-sind. Bezeichnet man die einfachen, doppelten und dreifachen Pfeile mit a, b, c, und gibt man diesen Buchstaben das Vorzeichen + oder —, je nachdem die Pfeile im Wicklungsschema nach oben oder nach unten gerichtet sind, so kann man diese Gruppen auf folgende Weise ausdrücken :4. the group in which the single arrows are opposed to the double and triple arrows. If you designate the single, double and triple arrows with a, b, c, and give these letters the sign + or -, depending on whether the arrows in the winding diagram are pointing up or down, you can express these groups in the following way :

a + b + c oder (— a — b — c) a + b + c or ( - a - b - c)

a + b — c oder (— a — b + c) a + b - c or ( - a - b + c)

a — b + c oder (— a + b — c) a - b + c or (- a + b - c)

a — b — c oder (— a + b + c). a - b - c or (- a + b + c).

Bezeichnet man weiter durch f¹,f²,f^B,fⁱ die magnetischen Wirkungen einer und derselben Gruppe in den verschiedenen Phasen, und durch P¹, P², P³ die drei Felder mit p¹- bzw. ft²- und ^>³-Polen, die man aufeinander folgend durch drei mögliche Verbindungsweisen der Gruppen bekommt, so hat man:We further denote by f ¹ , f ² , f ^B , f ⁱ the magnetic effects of one and the same group in the different phases, and by P ¹ , P ² , P ³ the three fields with p ¹ - or ft ² - and ^> ³ poles, which are obtained consecutively by three possible ways of connecting the groups, one has:

2.2.

3·3 ·

f¹ -f^z+f³ -/* = f ¹ -f ^z + f ³ - / * =

Durch Addition ergibt sich:Adding it up results in:

4·4 ·

Verdreifacht man also in der ersten Gruppe die Zahl der Leiter, und wendet man die Stromrichtung in der vierten um, so gelangt man damit zu drei Feldern. Man kann auch zu demselben Resultat mit Hilfe der anderen Verbindungsweisen kommen, welche man durch einfache algebraische Operationen aus den Gleichungen 1., 2. und 3. wie folgt bekommt:So in the first group you triplicate the number of conductors and turn the direction of the current in the fourth one arrives at three fields. One can also go to the same Result can be obtained with the help of the other connection methods, which can be achieved by simple algebraic operations from equations 1., 2. and 3. get as follows:

f 1f 1
¹¹

2 _y 32 _y 3

₊y 4 ₌ pi ₊ y 4 ₌ pi

_ pa _ pa

oderor

und so weiter.and so forth.

" Dieselbe Regel verfolgt man, um Wicklungen für eine größere Zahl von Geschwindigkeiten zu bilden."The same rule is followed to make windings for a greater number of speeds to build.

Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß die beschriebene Ausführungsart absolut allgemein ist und jedesmal angewendet werden kann, wenn man die Polzahl abändern will, gleichgültig um wie viele Geschwindigkeiten und Phasen es sich handelt.From the above it follows that the embodiment described is absolutely general and can be used every time the number of poles is changed no matter how many speeds and phases it is.

Als Beispiel für die zahlreichen möglichen ^/ Ausführungen sei nachstehend ein Drehstrommotor mit zwei im Verhältnis von 2 zu 1 stehenden Geschwindigkeiten angenommen.As an example of the numerous possible ^/ designs, a three-phase motor with two speeds in a ratio of 2 to 1 is assumed below.

In Fig. ι ist eine von drei Phasen der Wicklung dargestellt, wie man sie ausführt, um die Polzahländerung vornehmen zu können; um die Darstellung zu vereinfachen, ist der einfachste Fall gewählt, d. h. ein Motor, der mit vier und zwei Polen arbeiten kann. Jede Phase einer solchen Wicklung besitzt zwei Spulengruppen. In der ersten Gruppe, welche sich zwischen herausgehenden Enden χ und y befindet, behält der Strom während des Über- ' ganges der Polzahl von 4 zu 2 seine Richtung bei. In der zweiten Gruppe zwischen herausgehenden Enden u und ν wird die Stromrichtung während des Überganges der Polzahl von 4 zu 2 umgekehrt. Ordnet man drei solche Wicklungen übereinander (indem man be- go achtet, daß die Anfänge um ¹/_s des Umfanges verschoben werden müssen), so erhält' man Drehstromwicklung.In Fig. Ι one of three phases of the winding is shown how it is carried out in order to change the number of poles can; to simplify the illustration, the simplest case has been chosen, ie a motor that can work with four and two poles. Each phase of such a winding has two groups of coils. In the first group, which is located between the outgoing ends χ and y , the current maintains its direction during the transition of the number of poles from 4 to 2. In the second group between outgoing ends u and ν , the current direction is reversed during the transition of the number of poles from 4 to 2. If one arranges three such windings one above the other (taking into account that the beginnings have to be ^{shifted by 1} / _{s of} the circumference), one obtains three-phase winding.

Gemäß der Erfindung benutzt man diese Wicklung nur für den Läufer, der in Fig. 2 dargestellt ist. Die Leiter der ersten Phase sind durch ausgezogene Linien, der zweiten Phase durch gestrichelte und der dritten Phase durch punktierte Linien gekennzeichnet. Die Pfeile, einfach oder doppelt (je nachdem sie sich auf zwei oder vier Pole beziehen), sind mit identischen Linien wie die Leiter dargestellt, um die Phase des Stromes zu unterscheiden.According to the invention, this winding is only used for the rotor shown in FIG is. The conductors of the first phase are shown in solid lines, the second phase through dashed and the third phase indicated by dotted lines. The arrows, easy or double (depending on whether they refer to two or four poles) are identical with Lines are shown like the conductors to distinguish the phase of the current.

Die Ankerstromkreise sind wie folgt angeordnet: Die Spulengruppen, in denen die durch die beiden Felder des Induktors induzierten elektromotorischen Kräfte zusammenfallen, bilden einen Stern mit den Scheiteln in i, 2, 3; die Spulengruppen, in denen die induzierten elektromotorischen Kräfte entgegengesetzt sind, bilden getrennt drei offene Stromkreise (4,7) für die erste, (5, 8) für die zweite und (6, 9) für die dritte Phase. DieEnden 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 sind mit neun Schleifringen verbunden und mittels der Bürsten, die auf diesen Ringen schleifen, in Verbindung mit dem Umschalter gesetzt.The armature circuits are arranged as follows: The coil groups in which the the two fields of the inductor induced electromotive forces coincide, form a star with the vertices at i, 2, 3; the coil groups in which the induced opposing electromotive forces form three separate open circuits (4,7) for the first, (5, 8) for the second and (6, 9) for the third phase. Ends 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 are connected to nine slip rings and by means of the brushes that are on these rings loops, set in conjunction with the toggle switch.

. Was den Ständer anbetrifft, so bekommt man seine Wicklung, indem man in allen Phasen diejenigen Gruppen der Leiter vollständig entfernt, in denen die Stromrichtung umgekehrt werden muß, um die Polzahl abzuändern.. As for the stator, you get its winding by going through all phases those groups of conductors completely removed in which the direction of the current is reversed must be to change the number of poles.

Man behält nur diejenigen Leitergruppen bei, in denen die Stromrichtung in beiden Fällen dieselbe bleibt. Auf diese Weise ergibt sich die in Fig. 3 dargestellte Wicklung. Wie schon 5 oben dargelegt wurde, erzeugt die auf diese Weise geänderte Wicklung gleichzeitig zwei rotierende Felder mit vier^und zwei Polen, welche sich im Eisen und im Luftspalt, solange die Ankerstromkreise offen bleiben, übereinander lagern. Es ist klar, daß diese Felder im vorliegenden Beispiel in entgegengesetzten Richtungen rotieren. Die Wicklungen dreier Phasen sind gegeneinander verschoben: die zweite gegen die erste um ¹Z₃ des Umfanges, d. h. um ¹Z₃ der zweipoligen Feldteilung (doppelte Polteilung). Im Verhältnis aber zur vierpoligen Feldteilung ist die Verschiebung um ¹Z₃ des Ständerumfanges gleich ²Z₃ der Feldteilung, da die letzte zweimal kleiner ist. Ebenso ist die dritte Phase im Verhältnis zum zweipoligen Felde gegen die erste Phase um ²Z₃ und im Verhältnis zum vierpoligen Felde um ⁴Z₃ der Feldteilung verschoben. Die Verschiebung aber um ⁴Z₃ der Feldteilung ist nichts anderes als die Verschiebung um die volle Feldteilung plus ¹Z₃. In Bezug auf das zweipolige Feld ist also die Verschiebung der magnetisierenden Spulen ¹Z₃ der Teilung für die zweite und ²Z₃ für die dritte Phase, in bezug aber auf das vierpolige Feld ²Z₃ für die zweite und ¹Z₃ für die dritte' Phase. Bei dem beschriebenen Beispiel tritt also bei Abänderung der Geschwindigkeit gleichzeitig eine Änderung der Drehrichtung des Motors ein.Only those groups of conductors are retained in which the current direction remains the same in both cases. This results in the winding shown in FIG. 3. As already explained in 5 above, the winding changed in this way simultaneously generates two rotating fields with four and two poles, which are superimposed in the iron and in the air gap, as long as the armature circuits remain open. It is clear that these fields rotate in opposite directions in the present example. The windings of three phases are shifted against each other: the second against the first by ¹ Z _{3 of} the circumference, ie by ¹ Z _{3 of} the two-pole field division (double pole division). In relation to the four-pole field division, however, the shift by ¹ Z _{3 of} the stator circumference is equal to ² Z _{3 of} the field division, since the last one is twice smaller. ^{Likewise, the third phase is shifted by 2} Z ₃ in relation to the two-pole field compared to the first phase ^{and by 4} Z _{3 of} the field division in relation to the four-pole field. The shift by ⁴ Z _{3 of} the field division is nothing other than the shift by the full field division plus ¹ Z ₃ . In relation to the two-pole field, the displacement of the magnetizing coils ¹ Z _{3 is} the division for the second and ² Z ₃ for the third phase, but in relation to the four-pole field ² Z ₃ for the second and ¹ Z ₃ for the third 'Phase. In the example described, when the speed is changed, the direction of rotation of the motor changes at the same time.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Anordnung der Anker Stromkreise. Wie bereits dargelegt, sind die Spulengruppen/in denen der Strom während der Geschwindigkeitsänderung keine Richtungsänderung erfährt, im Stern geschaltet (0,1, 2, 3 in Fig. 4 und 5). Die Spulengruppen aber (4, 7,4 and 5 show the arrangement of the armature circuits. As already stated, are the coil groups / in which the current does not change direction during the speed change learns, connected in the star (0,1, 2, 3 in Fig. 4 and 5). The coil groups (4, 7,

5, 8 und 6, 9) haben ihre Drahtenden 4, 7, 5, 8,5, 8 and 6, 9) have their wire ends 4, 7, 5, 8,

6, 9 frei. Um den Motor mit vier Polen funktionieren zu lassen, verbindet man die Drahtenden, wie dies in Fig 4 angedeutet ist: i ist mit 4, 2 mit 5 und 3 mit 6, und die Enden 7, 8, 9 sind miteinander verbunden, um den zweiten Nullpunkt des Sternes zu bilden. Wenn man die Pfeile ,verfolgt, erkennt man, daß der Anker für die durch das zweipolige Feld induzierten elektromotorischen Kräfte (einfache Pfeile) kurzgeschlossen und für die durch das vierpolige Feld induzierten^elektromotorischen Kräfte (doppelte Pfeile) offen ist. Die durch die letztgenannten elektromotorischen Kräfte hervorgerufenen Ströme können nur durch einen Anlaßwiderstand rrr, der mit den gemeinsamen Punkten (1, 4, 2, 5 und 3, 6) verbunden ist, schließen. Dann wird das zweipolige Feld, wie schon oben gezeigt wurde, durch die Ankerrückwirkung vollständig aufgehoben, und der Anker wird also durch das vierpolige Feld in der Drehrichtung desselben in Bewegung gesetzt. Je nach der Beschleunigung der Umfangsgeschwindigkeit des Motors schaltet man die Widerstände allmählich aus, und schließlich wird der Anker für alle erzeugten elektromotorischen Kräfte kurzgeschlossen (jeder Stern für sich allein) und läuft dann — wenn die Schlüpfung außer acht gelassen wird — mit der Geschwindigkeit des vierpoligen Feldes. Die Ankerrückwirkung wird infolge minimaler Frequenz der erzeugten Ströme für das vierpolige Feld sehr vermindert und für das zweipolige Feld, das Ströme mit sehr hoher Frequenz erzeugt, verhältnismäßig groß. Dieses letztgenannte Feld ist praktisch vollständig aufgehoben. Bei diesen Verbindungen (Fig. 4) kann der Motor dauernd mit halber Geschwindigkeit laufen.6, 9 free. In order to make the motor work with four poles, the wire ends are connected as indicated in Fig. 4: i is with 4, 2 with 5 and 3 with 6, and the ends 7, 8, 9 are connected together around the to form the second zero point of the star. If you follow the arrows, you can see that the armature is short-circuited for the electromotive forces induced by the two-pole field (single arrows) and open to the electromotive forces induced by the four-pole field (double arrows). The currents caused by the latter electromotive forces can only close through a starting resistor rrr, which is connected to the common points (1, 4, 2, 5 and 3, 6). Then, as already shown above, the two-pole field is completely canceled by the armature reaction, and the armature is thus set in motion by the four-pole field in the direction of rotation of the same. Depending on the acceleration of the peripheral speed of the motor, the resistors are gradually switched off, and finally the armature is short-circuited for all electromotive forces generated (each star for itself) and then runs - if the slip is ignored - at the speed of the four-pole Field. The armature reaction is very reduced due to the minimal frequency of the generated currents for the four-pole field and relatively large for the two-pole field, which generates currents with a very high frequency. This latter field is practically completely eliminated. With these connections (Fig. 4) the motor can run continuously at half speed.

Wenn man zur Geschwindigkeit des zweipoligen Feldes übergehen will, ordnet man die Verbindungen gemäß Fig. 5 an: 1 wird mit 7, 2 mit 8, 3 mit 9 verbunden, 4, 5, 6 werden direkt verbunden, um den zweiten Nullpunkt des Sternes zu bilden. Man sieht ohne weiteres, daß der Anker jetzt für die durch das vierpolige 1 Feld induzierten elektromotorischen Kräfte kurz- und für das zweipolige Feld durch die Widerstände geschlossen ist. Der Motor wird also die Geschwindigkeit des letztgenannten Feldes annehmen, da das erste Feld durch die Ankerrückwirkung aufgehoben ist. Und da das zweipolige Feld entgegengesetzt dem vierpoligen Felde rotiert, so wird durch den Übergang von der Verbindungsweise der Fig. 4 zu derjenigen nach Fig. 5 auch der Drehungssinn des Ankers gewechselt, ohne daß irgend etwas an den Ständerstromkreisen geändert werden müßte.If you want to go over to the speed of the two-pole field, you order them Connections according to Fig. 5: 1 is connected to 7, 2 to 8, 3 to 9, 4, 5, 6 are connected directly connected to form the second node of the star. You can see without further ado that the armature is now for the electromotive induced by the four-pole 1 field Forces short and closed for the two-pole field by the resistors. The motor will therefore assume the speed of the last-mentioned field, since the first field passes through the Anchor retroactive effect is canceled. And there the two-pole field is opposite to the four-pole field Field rotates, the transition from the connection method of FIG. 4 to that of Fig. 5 also changed the direction of rotation of the armature without anything would have to be changed at the stator circuits.

Die Fig. 6 stellt ein abgewickeltes Schema des Umschalters dar, mit dem nacheinander die Verbindungsweisen der Fig. 4 und 5 ausgeführt werden können. Die Drahtenden 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 der Ankerwicklung sind mit neun (in Fig. 6 nicht dargestellten) Schleifringen und von da aus mittels der Bürsten mit neun Stromschlußstücken 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70,80,90 des unbeweglichen Teiles des Umschalteapparates verbunden. Außer diesen mit dem Anker verbundenen Stromschlußstücken besitzt der feststehende Teil des Umschalteapparates drei Kreise rrr mit geteilten und an den metallischen Kontakten verzweigten Widerständen. Die äußeren Kontakte dieser drei Kreise x, y, ζ sind mit den Stromschlußstücken 10,20,30 verbunden. Der bewegliche Teil des Apparates besteht aus zwei Segmentreihen a, b, c, d, e, f und g, h, i, k, I, m, n, 0, p. Die Segmente b, d, f der ersten Reihe sowie die Segmente h, I, 0 der zweiten sind untereinander verbunden. Dasselbe ist auch der Fall für die Segmente g, i bzw. k, in und n, f. Die Segmente s und -6 shows a developed diagram of the changeover switch with which the connection methods of FIGS. 4 and 5 can be carried out one after the other. The wire ends 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 of the armature winding are provided with nine slip rings (not shown in FIG. 6) and from there by means of the brushes with nine current connection pieces 10, 20, 30, 40 , 50, 60, 70,80,90 of the immovable part of the switching apparatus connected. In addition to these current connection pieces connected to the armature, the stationary part of the switching apparatus has three circles rrr with divided resistors and branched on the metallic contacts. The outer contacts of these three circles x, y, ζ are connected to the current connection pieces 10, 20, 30. The moving part of the apparatus consists of two rows of segments a, b, c, d, e, f and g, h, i, k, I, m, n, 0, p. The segments b, d, f of the first row and the segments h, I, 0 of the second are connected to one another. The same is also the case for the segments g, i and k, in and n, f. The segments s and -

haben spezielle Form (treppenförmig) und bilden den Verkettungspunkt der Widerstände entsprechend den zwei Betriebszuständen, bei denen der Motor läuft. Alle Schlußstromstücke des festen Teiles des Apparates sind schwarz und die Segmente des beweglichen Teiles schraffiert dargestellt. Diese Bezeichnung wird bei allen späteren Figuren beibehalten.have a special shape (step-shaped) and form the interlinking point of the resistors corresponding to the two operating states in which the engine is running. All trailing stream pieces of the fixed part of the apparatus and the segments of the movable part are black shown hatched. This designation is retained in all later figures.

Um den Motor anzulassen und dann mit derTo start the engine and then with the

ίο Geschwindigkeit des vierpoligen Feldes, das mit den doppelten Pfeilen bezeichnete elektromotorische Kräfte erzeugt, laufen zu lassen, bringt man die erste Segmentenreihe in Kontakt mit den festen Stromschlußstücken. Infolgedessen verbinden die Segmente a, c, e. die Enden 1 mit 4, 2 mit 5 und 3 mit 6. Die untereinander verbundenen Segmente b, d,f verbinden ihrerseits die Enden 7,8,9 untereinander und bilden damit den Nullpunkt des Sternes. Gleichzeitig werden die drei Stromkreise ' des Widerstandes mittels der Stromschlußstücke 10 und ζ bzw. 20 und y und 30 und χ an den gemeinsamen Punkten (1, 4, 2, 5, 3, 6) der Wicklung verzweigt. Man bekommt auf diese Weise die Verbindungen der Fig. 4. ■ Bewegt man die Kurbel des Apparates weiter, so bewegen sich die Segmente von rechts nach links; dabei werden alle Verbindungen aufrechterhalten, die Widerstände dagegen allmählich ausgeschaltet.To allow the speed of the four-pole field, which generates electromotive forces marked with the double arrows, to run, the first row of segments is brought into contact with the fixed current connection pieces. As a result, the segments a, c, e connect. the ends 1 with 4, 2 with 5 and 3 with 6. The interconnected segments b, d, f in turn connect the ends 7,8,9 with each other and thus form the zero point of the star. At the same time the three circuits of the resistor are branched by means of the current connection pieces 10 and ζ or 20 and y and 30 and χ at the common points (1, 4, 2, 5, 3, 6) of the winding. In this way you get the connections of Fig. 4. If you move the crank of the apparatus further, the segments move from right to left; all connections are maintained while the resistances are gradually switched off.

Um weiter zum Betrieb mit der Geschwindigkeit des zweipoligen Feldes, das die mit einfachen Pfeilen bezeichneten elektromotorischen Kräfte erzeugt, überzugehen, bringt man die zweite Segmentenreihe in Kontakt mit den festen Stromschlußstücken. Die Segmente g und i verbinden dann 1 mit 7, diejenigen k und m verbinden 2 mit 8, η und p verbinden 3 mit 9, die Segmente h, I, 0 verbinden die Punkte 4, 5 und 6 miteinander. Gleichzeitig sind die gemeinsamen Punkte (1, 7, 2, 8 und 3, 9) mit dem Anlaßwiderstand verbunden, dessen Stufen allmählich durch Weiterschieben der Segmente ausgeschaltet werden. Man kommt damit zur Verbindungsweise der Fig. 5. Es ist klar, daß der Gebrauch dieses Umschalterapparates absolut allgemein ist, welches auch die zwei Geschwindigkeiten sein mögen, die der Motor besitzen soll und welchen Drehsinn die beiden Felder haben.mögen. Man kann übrigens auch den zweiphasigen Anker benutzen, indem man den Stromkreisen in jeder Phase dadurch entgegengesetzte Wirkung erteilt, daß man den Anker, sei es für elektromotorische Kräfte mit doppelten Pfeilen, sei es für dieselben mit einfachen Pfeilen, kurzschließt. Man kommt auf diese Weise zu einem in Fig. 7 dargestellten Anker, der nur sieben Schleifringe hat.In order to continue to operate at the speed of the two-pole field, which generates the electromotive forces indicated by simple arrows, the second row of segments is brought into contact with the fixed current connection pieces. The segments g and i then connect 1 with 7, those k and m connect 2 with 8, η and p connect 3 with 9, the segments h, I, 0 connect the points 4, 5 and 6 with each other. At the same time, the common points (1, 7, 2, 8 and 3, 9) are connected to the starting resistor, the stages of which are gradually switched off by moving the segments. This brings us to the manner of connection of Fig. 5. It is clear that the use of this switch apparatus is absolutely general, whatever the two speeds which the motor should have and which direction of rotation the two fields may have. Incidentally, one can also use the two-phase armature by giving the circuits opposite effect in each phase by short-circuiting the armature, be it for electromotive forces with double arrows, or for the same with single arrows. In this way one arrives at an armature shown in FIG. 7 which has only seven slip rings.

An dieser Stelle mag darauf aufmerksam gemacht werden, daß man immer die Rotation der Felder mit verschiedenen Polzahlen im gleichen oder im entgegengesetzten Drehsinne bekommen kann, und zwar bei jeder beliebigen Geschwindigkeit. Man kann also im hier beschriebenen Beispiele, anstatt durch einfache Verschiebung der ersten Phase die Ständerwicklung, die zwei entgegengesetzt rotierende Felder erzeugt, zu erhalten, auch' eine solche bekommen, die die Rotation der Felder auch im gleichen Drehsinne hervorbringt.At this point it should be pointed out that you always have the rotation of fields with different numbers of poles in the same or opposite direction of rotation can get at any speed. So you can in the here described Examples, instead of simply shifting the first phase, the stator winding, which produces two oppositely rotating fields, to obtain, also 'one such get, which brings about the rotation of the fields in the same sense of rotation.

Zu diesem Zwecke genügt es, folgende Änderungen in der erwähnten induzierenden Wicklung auszuführen:For this purpose, it is sufficient to make the following changes in the induction winding mentioned to execute:

Statt die beiden anderen Phasen durch die einfache, längs des Ständerumfanges erfolgende Verschiebung dieser Wicklung herzustellen (Fig. 1), sei angenommen, daß alle Verbindungen zwischen den Leitern geöffnet seien, und verschiebt man getrennt die ganzen Gruppen-mit den einfachen Pfeilen um ¹Z₃ der zweipoligen Feldteilung und mit den doppelten Pfeilen^ um ¹J₃ der vierpoligen Feldteilung. Man kommt auf diese Weise zu der in Fig. 8 dargestellten Gruppierung der Pfeile. Alsdann werden die Verbindungen wieder hergestellt und damit, wie es leicht ersichtlich ist, solche Spulen gebildet, die, abgesehen von der Verschiebung, auf dieselbe Weise verteilt sind wie in Fig. 1. Die gruppenweise Verteilung aber mit gleich- und entgegengesetzt gerichteten Pfeilen unterscheidet sich vollständig von der'enigen der Fig. i. Man bildet wie früher zwei Gruppen: eine aus den Spulen, in denen die Pfeile nur gleichgerichtet, die andere aus den Spulen, in denen die' Pfeile entgegengesetzt gerichtet sind. Man entfernt alsdann die Spulengruppe mit entgegengesetzt gerichteten Pf eilen und bekommt schließlich die in Fig. 10 angegebene Wicklung für die erste Phase und diejenige für die zweite Phase, die in Fig. 11 dargestellt ist. Auf demselben Wege, indem man getrennt die einfachen Pfeile um ²/₃ der zweipoligen Feldteilung und die doppelten um ²/₃ der vierpoligen Feldteilung verschiebt, bildet man die Spulen und die Gruppen, wie es in Fig. 9 ausgeführt ist, und man bekommt die Wicklung der dritten Phase (Fig. 12), indem man die Gruppe mit entgegengerichteten Pfeilen aufhebt. Legt man diese drei Wicldungen so aufeinander, daß die mit denselben Ziffern bezeichneten Leiter in entsprechenden Nuten sich befinden, so bekommt man die Wicklung der Fig. 13. Diese Wicklung erzeugt gleichzeitig zwei Felder, ein vierpoliges und ein zweipoliges, die einen und denselben Drehsinn haben.Instead of producing the other two phases by simply shifting this winding along the stator circumference (Fig. 1), assume that all connections between the conductors are open, and move the entire groups separately with the simple arrows by ¹ Z _{3 of} the two-pole field division and with the double arrows ^ around ¹ J _{3 of} the four-pole field division. This leads to the grouping of arrows shown in FIG. The connections are then re-established and, as can be easily seen, such coils are formed which, apart from the shift, are distributed in the same way as in FIG. 1. The group-wise distribution, however, differs with arrows pointing in the same and opposite directions completely different from the ones of Fig. i. As before, two groups are formed: one from the coils in which the arrows are only directed in the same direction, the other from the coils in which the arrows are directed in opposite directions. The coil group with arrows pointing in opposite directions is then removed and finally the winding indicated in FIG. 10 for the first phase and that for the second phase shown in FIG. 11 are obtained. In the same way, by separately the single arrows by ^_2/3 of the two-pole field division and the duplicate by ^_2/3 of the four-pole array pitch shifts, forming the coil and the groups as set out in Fig. 9, and one gets the Winding the third phase (Fig. 12) by canceling the group with opposite arrows. If these three windings are placed on top of one another in such a way that the conductors marked with the same numbers are in corresponding slots, the winding of Fig. 13 is obtained. This winding produces two fields at the same time, a four-pole and a two-pole, which have one and the same direction of rotation .

Diese Art der Anordnung der Wicklungen ist allgemein. Erhält man durch einfache Verschiebung der Wicklung der ersten Phase zwei Felder mit entgegengesetztem Drehsinne, so entstehen durch die eben beschriebene Anordnung zwei Felder mit derselben Polzahl, aber mit gleichem Drehsinne. Umgekehrt würdeThis type of arrangement of the windings is general. Obtained by a simple shift the winding of the first phase, two fields with opposite directions of rotation are created by the arrangement just described two fields with the same number of poles, but with the same direction of rotation. Vice versa would

man diese Anordnung in solchem Falle anwenden, in dem die einfache Verschiebung eine zwei im gleichen Sinne rotierende Felder er-. zeugende Wicklung ergeben hätte (was geschehen könnte, wenn man die Geschwindigkeiten im Verhältnis ι zu ¹Z₄ oder ι zu ¹V₅ bekommen wollte), so würde man zu zwei Feldern mit entgegengesetztem Drehsinne gelangen. Man muß nur vor der Spulenbildung die Pfeileone apply this arrangement in such a case, in which the simple displacement results in two fields rotating in the same sense. convincing winding would have resulted (what could happen if you ^{wanted to get the speeds in the ratio ι to 1} Z ₄ or ι to ¹ V ₅ ), you would get to two fields with opposite directions of rotation. You just have to use the arrows before forming the coil

ίο entsprechend verschieben.ίο move accordingly.

Die Ankerwicklung und der Umschalterapparat bei Anwendung der Ständerwicklung der Fig. 13 sind dieselben wie eben beschrieben, d. h. wie in den Fig. 2, 4, 5, 6 dargestellt.The armature winding and the changeover device when using the stator winding of Fig. 13 are the same as just described; H. as shown in FIGS. 2, 4, 5, 6.

Es muß erwähnt werden, daß, wenn die Felder im gleichen Sinne rotieren, eine besondere • Schwierigkeit auftritt. Angenommen, daß der Motor mit der kleineren der beiden Geschwindigkeiten läuft, und daß man zur größeren über- -gehen will. Rotiert nun der Anker nahezu mit der Geschwindigkeit des Feldes, mit der größten Polzahl, also der kleinsten Geschwindigkeit, so kann man ihn für diese Polzahl (vier Pole in diesem Falle) wohl kurzschließen, aber dieses Feld kann nie aufgehoben werden, weil bei Synchronismus kein Strom (wattloser oder Nutzstrom) erzeugt und infolgedessen keine entsprechende Ankerrückwirkung hervorgerufen wird.It must be mentioned that when the fields rotate in the same sense, a special one • Difficulty occurs. Assume that the motor is at the lower of the two speeds runs, and that one wants to move on to the larger one. The anchor now almost rotates with it the speed of the field with the largest number of poles, i.e. the lowest speed, like this you can short-circuit it for this number of poles (four poles in this case), but this one Field can never be canceled because with synchronism there is no electricity (wattless or Useful current) and consequently no corresponding armature feedback will.

Das Mittel, diesen Nachteil vollständig zu vermeiden, besteht in der Verdoppelung der Ankerwicklung. Bis jetzt war es eine und dieselbe Wicklung, die gleichzeitig zum Antrieb des Motors sowie zur Aufhebung eines der beiden Felder diente. Nun sollen diese beiden Wirkungen auf zwei verschiedene Wicklungen verteilt werden, wenigstens für die kleinste Geschwindigkeit. Man benutzt dazu zwei Ankerwicklungen, beide für Niederspannung, eine bewegliche, d. h. auf den Läufer gewickelte, und eine zweite unbewegliche, auf dem Ständer über der schon vorhandenen Ständerwicklung angeordnete. Diese feste Ankerwicklung braucht übrigens nur eine einzige Polzahl zu haben, solange es sich um den Motor mit Schleifringen handelt, und entspricht der kleinsten Geschwindigkeit. Beim Anlassen des Motors wird das Feld mit großer Geschwindigkeit wie früher durch den Läufer aufgehoben; die feste Sekundärwicklung (Rückwirkungswicklung) bleibt dabei offen und wirkungslos. Nachdem der Motor die kleine Geschwindigkeit angenommen hat, schließt man die feste Rückwirkungswicklung kurz, um zur größeren Geschwindig- keit überzugehen. Die Frequenz der Ströme, die in der festen Wicklung durch das Feld mit der kleineren Geschwindigkeit induziert werden, ist dann sehr hoch, und demgemäß wird dieses Feld praktisch aufgehoben. Was das Feld mit großer Geschwindigkeit anbetrifft, so befinden sich die durch dieses Feld in der festen Wicklung induzierten elektromotorischen Kräfte in jeder Phase im Gleichgewicht. Gleichzeitig sind die Verbindungen des Läufers so angeordnet, daß er für das Feld mit größerer Geschwindigkeit durch die Widerstände geschlossen werden kann. Je nach der Beschleunigung des Ankers werden die Widerstände allmählich abgeschaltet, und schließlich wird der Anker für beide Felder kurzgeschlossen. In diesem Augenblick dreht sich der Anker nahezu synchron — Schlüpfung unberücksichtigt — mit dem Felde mit der größeren Geschwindigkeit, und man kann jetzt die feste Rückwirkungswicklung öffnen. Der Anker wird das Feld mit der kleineren Geschwindigkeit selbst aufheben, da seine eigene Geschwindigkeit schon genügend von derjenigen des Feldes abweicht, um den Strom mit beträchtlicher Frequenz erzeugen zu können. Man sieht ohne weiteres, daß man die Stromdichte der Rückwirkungswicklung höher wählen und infolgedessen mit weniger Kupfer auskommen kann, da diese Wicklung immer nur kurze Zeit stromführend ist, nämlich nur während des Überganges von einer Geschwindigkeit zur anderen.The means of completely avoiding this disadvantage is to double the Armature winding. Up until now it was one and the same winding that was used to drive the system at the same time of the engine as well as to cancel one of the two fields. Now these two effects are supposed to be distributed on two different windings, at least for the lowest speed. Two armature windings are used for this, both for low voltage, one movable, i.e. H. wound on the runner, and a second immovable, on the stator above the existing stator winding arranged. Incidentally, this fixed armature winding only needs to have a single number of poles as long as it is it is the motor with slip rings and corresponds to the lowest speed. When the engine is started, the field is canceled by the rotor at high speed as it used to be; the fixed secondary winding (Feedback development) remains open and ineffective. After the engine has adopted low speed the fixed feedback winding is short-circuited in order to increase the speed to pass over. The frequency of the currents flowing in the fixed winding through the field with the lower speed is then very high, and accordingly this will be Field practically canceled. As for the field at great speed, so are the electromotive forces induced in the fixed winding by this field turn into every phase in balance. At the same time, the connections of the rotor are arranged in such a way that that it can be closed by the resistors for the field with greater speed can. Depending on the acceleration of the armature, the resistors are gradually switched off, and finally the armature is short-circuited for both fields. Turns at this moment the anchor is almost synchronous - not taking slippage into account - with the field with the greater speed, and you can now open the fixed feedback winding. Of the Anchor will cancel the field itself with the slower speed, since its own speed already deviated enough from that of the field to carry the current with considerable To be able to generate frequency. One can easily see that the current density of the Choose a higher feedback winding and consequently get by with less copper can, since this winding is only live for a short time, namely only during the Transition from one speed to another.

Fig. 14 stellt die Anordnung der Stromkreise und das abgewickelte Schema des Umschalterapparates für diesen Fall dar. In 1, 2, 3 befindet sich die feste· Rückwirkungswicklung. Sie ist nur für eine Polzahl bestimmt und kann wie eine gewöhnliche, mit der größeren Polzahl ausgeführte Wicklung so angeordnet werden, daß sie das entsprechende Feld aufzuheben imstande ist. Die durch das Feld mit größerer Polzahl (kleine Geschwindigkeit) induzierten elektromotorischen Kräfte sind in Rückwirkungs- und Ankerwicklungen mit doppelten Pfeilen und die durch das Feld mit kleinerer Polzahl (große Geschwindigkeit) induzierten elektromotorischen Kräfte mit einfachen Pfeilen bezeichnet. Man könnte auch diese Wicklungen in zwei Dreiecke oder in zwei Zweiphasenschaltungen mit gemeinsamem Scheitel anordnen (Fig. 16, 1, 2 und 3). Die Läuferwicklung ist so angeordnet,. daß sie mit beiden Polzahlen arbeiten kann. Die Stromkreise, die den zwei Gruppen angehören, sind in zwei Sternen mit gemeinsamem Scheitel in 8 für die erste Phase geschaltet. Die fünf Enden der Wicklung sind mit fünf Schleifringen (in der Figur nicht dargestellt) verbunden, die ihrerseits mittels Bürsten mit festen Stromschlußstücken 40, 50, 60, 70, 80 des Umschalterapparates verbunden sind. Die drei Enden 1, 2, 3 der festen Rückwirkungswicklung sind unmittelbar mit den festen Stromschlußstücken 10, 20, 30 verbunden. Der bewegliche Teil des Umschalterapparates besteht aus den zwei Segmentreihen k, I, m, n, 0, p, q und s, t, u, v, w, x, y, z. Einige Segmente sind miteinander verbunden, nämlich: k mit q, I mit 0, m mit η und f, s mit z, t mit y, u mit χ und ν mit w. 14 shows the arrangement of the circuits and the developed scheme of the changeover switch apparatus for this case. In 1, 2, 3 the fixed feedback winding is located. It is only intended for one number of poles and, like an ordinary winding with the larger number of poles, can be arranged in such a way that it is able to cancel the corresponding field. The electromotive forces induced by the field with a larger number of poles (low speed) are denoted by double arrows in reaction and armature windings, and the electromotive forces induced by the field with a smaller number of poles (high speed) are denoted by single arrows. These windings could also be arranged in two triangles or in two two-phase circuits with a common vertex (FIGS. 16, 1, 2 and 3). The rotor winding is arranged so. that it can work with both numbers of poles. The circuits that belong to the two groups are connected in two stars with a common vertex in 8 for the first phase. The five ends of the winding are connected to five slip rings (not shown in the figure), which in turn are connected to fixed current connection pieces 40, 50, 60, 70, 80 of the switch apparatus by means of brushes. The three ends 1, 2, 3 of the fixed feedback winding are directly connected to the fixed current connection pieces 10, 20, 30. The moving part of the changeover device consists of the two rows of segments k, I, m, n, 0, p, q and s, t, u, v, w, x, y, z. Some segments are connected to each other, namely: k with q, I with 0, m with η and f, s with z, t with y, u with χ and ν with w.

Außer den erwähnten . festen Stromschlußstücken enthält der Umschalterapparat zwischen den Kontakten i und / zwei Serien von Widerständen rr. Except those mentioned. The changeover switch apparatus contains fixed current connection pieces between the contacts i and / two series of resistors rr.

Um den Motor mit kleinerer Geschwindigkeit laufen zu lassen, bringt man nun die erste Segmentenreihe in Kontakt mit den festen Stromschlußstücken. Man verbindet damit die Enden 4 mit 5 und 6 mit 7, was zur Folge hat, daß der Läufer für die durch das Feld mit größerer Geschwindigkeit induzierten elektromotorischen Kräfte kurzgeschlossen ist und dieses Feld aufgehoben wird. Gleichzeitig werden die Widerstände mittels der Segmente m, n, ft und 0,1, ft, k zwischen dem Punkte 8 einerseits und den gemeinsamen Punkten (4, 5 und 6, 7) andererseits eingeschaltet. Die durch das. Feld mit kleinerer Geschwindigkeit hervorgerufenen Ströme schließen sich durch diese Widerstände.In order to let the motor run at a lower speed, the first row of segments is now brought into contact with the fixed current connection pieces. It connects the ends 4 with 5 and 6 with 7, which has the consequence that the rotor is short-circuited for the electromotive forces induced by the field at greater speed and this field is canceled. At the same time, the resistors are switched on by means of the segments m, n, ft and 0.1, ft, k between point 8 on the one hand and the common points (4, 5 and 6, 7) on the other hand. The currents caused by the field with lower speed close through these resistances.

Man schaltet die Widerstände nun in die zwei Phasen ein wie bei gewöhnlichen Motoren. Der Strom in der letzten Phase ist i¹ = —i² — i^s. Die Widerstände werden hiernach durch Weiterschieben der treppenförmigen Segmente 0 und q allmählich abgeschaltet. Wie man sieht, bleibt während dieses ersten Betriebszustandes des Motors die Rückwirkungswicklung 1, 2, 3 offen und wirkungslos. Um zur größeren Geschwindigkeit überzugehen, bringt man die zweite Segmentenreihe in Kontakt mit den festen Stromschlußstücken. Das Segment c berührt die Stromschlugstücke 10, 20, 30 und schließt die Rückwirkungswicklung kurz, was die Aufhebung des Feldes mit kleinerer Geschwindig- keit zur Folge hat. Gleichzeitig werden die Widerstände rr mittels der Segmente u, x, w, ν zwischen den Punkten 6 und 7 und mittels der Segmente s, z, t, y zwischen den Punkten 5 und 6 eingeschaltet. Die durch das Feld mit der größeren Geschwindigkeit induzierten elektromotorischen Kräfte (einfache Pfeile) können nun Ströme erzeugen, die durch die Widerstände gehen, durch das Feld mit der kleineren Geschwindigkeit können aber keine Ströme erzeugt werden, da dieses Feld durch die Rückwirkungswicklung aufgehoben ist. Durch die Weiterdrehung der Kurbel des Apparates schaltet man allmählich die Widerstände aus, bis endlich der Anker kurzgeschlossen wird. In diesem Augenblick verläßt das Segment die Stromschlußstücke 10, 20, 30, die Rückwirkungswicklung wird geöffnet, und der Anker selbst hebt das Feld mit kleinerer Geschwindigkeit auf.The resistors are now switched into the two phases as with ordinary motors. The current in the last phase is i ¹ = - i ² - i ^s . The resistors are then gradually switched off by moving the step-shaped segments 0 and q. As you can see, the feedback winding 1, 2, 3 remains open and ineffective during this first operating state of the motor. In order to go over to the higher speed, the second row of segments is brought into contact with the fixed current connection pieces. The segment c touches the electric shock elements 10, 20, 30 and short-circuits the reaction winding, which results in the cancellation of the field at a lower speed. At the same time, the resistors rr are switched on by means of the segments u, x, w, ν between the points 6 and 7 and by means of the segments s, z, t, y between the points 5 and 6. The electromotive forces induced by the field with the higher speed (simple arrows) can now generate currents that go through the resistors, but the field with the lower speed cannot generate currents because this field is canceled by the feedback winding. By continuing to turn the crank of the device, the resistors are gradually switched off until the armature is finally short-circuited. At this moment the segment leaves the current connection pieces 10, 20, 30, the feedback winding is opened, and the armature itself cancels the field at a lower speed.

Die Benutzung der festen Rückwirkungs- j wicklung macht die Erfindung auch für Motoren mit Stufenanker (Kurzschlußanker) anwendbar. In diesem Falle wird die Rückwirkungswicklung mit zwei Polzahlen ausgeführt, und die Anordnung der Stromkreise ist dieselbe wie in Fig. 6, wenn man den Anlaßwiderstand als ausgeschaltet denkt. Wenn die Segmentenreihe a, b, , c, d, e,_/die Stromschlußstücke 10, 20, 30,,40, 50, 60,70,80,90 bedeckt, ist die Rückwirkungswicklung für das Feld mit größerer Geschwindigkeit kurzgeschlossen und dieses infolgedessen aufgehoben, dagegen geöffnet für das Feld ■ mit kleinerer Geschwindigkeit. Umgekehrtes findet statt, wenn alsdann die zweite Segmentenreihe in Kontakt mit dem festen Stromschlußstück gebracht wird! Beim dauernden Laufen mit der bestimmten Geschwindigkeit bleibt die Rückwirkungswicklung immer offen.The use of the fixed feedback winding makes the invention applicable to motors with step armature (short-circuit armature). In this case, the feedback winding is carried out with two numbers of poles, and the arrangement of the circuits is the same as in Fig. 6, if the starting resistor is thought to be switched off. When the segment row a, b ,, c, d, e, _ / covers the current connection pieces 10, 20, 30,, 40, 50, 60,70,80,90, the feedback winding for the field with greater speed is short-circuited and this one consequently canceled, but opened for the field ■ at a lower speed. The opposite takes place when the second row of segments is then brought into contact with the fixed current connector! When running continuously at a certain speed, the feedback winding always remains open.

Man kann auch die Anordnung der Fig. 7 benutzen. . Fig. 15 zeigt die Anordnung der Stromkreise sowie das abgewickelte Schema des Umschalterapparates für den Motor mit drei Geschwindigkeiten: zwei in einem Drehsinne, eine in entgegengesetztem. Seine induzierende Wicklung wird von derjenigen für drei Geschwindigkeiten abgeleitet, die man so ändert, daß sie die Gleichung 4 erfüllt, d. h. man verdreifacht die Zahl der Leiter der ersten Gruppe und verbindet in der vierten die Leiter verkehrt. Die Rückwirkungswicklung wird mit nur einer Polzahl ausgeführt, die der kleineren der beiden gleichgerichteten Geschwindigkeiten entspricht. Die Läuferwicklung ist genau dieselbe wie bei einem Motor, indem man die Polzahländerung durch den Ständer vornimmt, nur ist. sie in vier unabhängigen Sternen — jeder Stern enthält für drei Phasen dieselben Spulengruppen — mit vier gemeinsamen Scheiteln 5, 9, 7, 11 geschaltet. Die acht Enden 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 sind mit acht Schleifringen und von da aus mittels der Bürsten mit acht Stromschlußstücken verbunden. Die Enden 1, 2, 3 der Rückwirkungswicklung sind mit den Stromschlußstücken 10, 20, 30 verbunden. Der Apparat enthält zwei Gruppen der Widerstände, abgezweigt von a und b. The arrangement of FIG. 7 can also be used. . Fig. 15 shows the arrangement of the circuits as well as the developed scheme of the switch apparatus for the motor with three speeds: two in one direction of rotation, one in the opposite direction. Its inducing winding is derived from that for three speeds, which is changed so that it satisfies Equation 4, that is, the number of conductors in the first group is tripled and in the fourth the conductors are connected the wrong way round. The feedback winding is carried out with only one number of poles, which corresponds to the smaller of the two rectified speeds. The rotor winding is exactly the same as in a motor, in that the number of poles is changed through the stator, only it is. they are connected in four independent stars - each star contains the same coil groups for three phases - with four common vertices 5, 9, 7, 11. The eight ends 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 are connected to eight slip rings and from there by means of the brushes to eight current connection pieces. The ends 1, 2, 3 of the feedback winding are connected to the current connection pieces 10, 20, 30. The apparatus contains two groups of resistors, branched from a and b.

Der bewegliche Teil des 'Apparates besteht aus drei Segmentenreihen: zwei für den Vorwärtslauf: 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, in, c, d, e,f und 42, 52, 62, 72, 82, 92, 102, 112, g, h, i, j und eine für den Rückwärtslauf: 43, 53, 63, 73. ⁸3. 93. ^I03> 113. k,l, m, n. Fig. 15 stellt die Verbindungsweise für den Stillstand des Motors dar. Die anderen drei Stellungen sind folgende:The moving part of the apparatus consists of three rows of segments: two for forward travel: 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, in, c, d, e, f and 42, 52, 62, 72, 82, 92, 102, 112, g, h, i, j and one for the reverse: 43, 53, 63, 73. ⁸ 3. 93. ^I0 3> 113. k, l, m, n. Fig. 15 represents the The other three positions are as follows:

A. Vorwärtslauf.A. Forward run.

a. Der bewegliche Teil wird nach unten verschoben, um die mittlere Segmentenreihe mit den festen Stromschluß stücken in Kontakt zu bringen. Die Rückwirkungswicklung ist geöffnet. Die Geschwindigkeit entspricht dem Felde, das die elektromotorischen Kräfte mit dreifachen Pfeilen erzeugt. Die Enden 4, 6, 8, 10 sind mittels der Segmente 41, 61, 81, 101 untereinander und mit dem Segment h, die Enden 5 und 11 mittels der Segmente 51, 91 untereinandera. The movable part is moved down to bring the middle row of segments with the fixed current circuit pieces in contact. The feedback winding is open. The speed corresponds to the field that generates the electromotive forces with triple arrows. The ends 4, 6, 8, 10 are by means of the segments 41, 61, 81, 101 with each other and with the segment h, the ends 5 and 11 by means of the segments 51, 91 with each other

und mit dem treppenförmigen Segment f, die Enden 7 und 11 untereinander und mit den Segmenten c und e verbunden. Indem man die Pfeile verfolgt, sieht man, daß der Anker für die mit einfachen und doppelten Pfeilen bezeichneten elektromotorischen Kräfte kurz- und für die mit dreifachen Pfeilen bezeichneten elektromotorischen Kräfte durch die Widerstände geschlossen ist. Die Widerstände sind zwischen den Punkten 7, 11 einerseits und bzw. zwischen 4, 6, 8, 10 und 5, 11 andererseits eingeschaltet.and with the stepped segment f, the ends 7 and 11 connected to one another and to the segments c and e . By following the arrows, one can see that the armature is closed by the resistors for the electromotive forces denoted by single and double arrows and for the electromotive forces denoted by triple arrows. The resistors are switched on between points 7, 11 on the one hand and between 4, 6, 8, 10 and 5, 11 on the other hand.

b. Der bewegliche Teil wird noch weiter nach unten verschoben, um die oberste Segmentenreihe mit den festen Stromschlußstücken in Kontakt zu bringen. Die Rückwirkungswicklung ist durch das Segment 0 geschlossen. Die Geschwindigkeit entspricht dem Felde, das die mit einfachem Pfeile bezeichneten elektromotorischen Kräfte erzeugt. Die Enden 4, 10 sind mittels der Segmente 42, 102 untereinander und mit h, die Enden 6, 8 untereinander und mit g, die Enden 5, 9 mittels der Segmente 52, 92 untereinander verbunden.b. The movable part is moved further down in order to bring the uppermost row of segments into contact with the fixed current connection pieces. The feedback winding is closed by segment 0. The speed corresponds to the field that generates the electromotive forces indicated by the simple arrows. The ends 4, 10 are connected to one another and with h by means of the segments 42, 102, the ends 6, 8 to one another and to g, the ends 5, 9 to one another by means of the segments 52, 92.

Das Ende 11 ist mittels des Segmentes 112 mit i und das Ende 7 mittels 72 mit j verbunden. Der Anker für doppelte Pfeile ist kurz- und für einfache Pfeile durch die Widerstände geschlossen. Das Feld, das die durch doppelte Pfeile bezeichneten elektromotorischen Kräfte erzeugt, wird durch den Anker, und das Feld, das die durch dreifache Pfeile bezeichneten elektromotorischen Kräfte erzeugt, durch die Rückwirkungswicklung aufgehoben. Die Rückwirkungswicklung ist geöffnet, während der Anker ganz kurzgeschlossen ist.The end 11 is connected to i by means of the segment 112 and the end 7 to j by means of 72. The anchor for double arrows is short and for single arrows it is closed by the resistors. The field which generates the electromotive forces indicated by double arrows is canceled by the armature, and the field which generates the electromotive forces indicated by triple arrows is canceled by the feedback winding. The feedback winding is open while the armature is completely short-circuited.

B. Rückwärtslauf.B. Reverse.

Der bewegliche Teil des Schalters wird nach oben aus der Anfangslage der Fig. 13 verschoben, um die Segmentenreihe 43, 53, 63, 73, 83, 93, 103, 113, k, I, m, η in Kontakt mit den festen Stromschlußstücken zu bringen. Die Enden 4, 6 sind mittels der Segmente 43 und 63 untereinander und mit 1, die Enden 8 und 10 mittels der Segmente 83 und 103 untereinander und mit k verbunden. Das Ende 5 ist an das Segment η mittels 53 und das Ende 9 mittels 93 an m angeschlossen. Die Enden 7 und ii sind mittels 73 und 113 untereinander verbunden. Die Rückwirkungswicklung ist' mittels des Segmentes p kurzgeschlossen. Der Läufer wird für die elektromotorischen Kräfte mit einfachen Pfeilen kurz- (Aufhebung des ent-' sprechenden Feldes) und für die elektromotorischen Kräfte mit doppelten Pfeilen durch die Widerstände geschlossen. Das Feld, das die elektromotorischen Kräfte mit dreifachen Pfeilen erzeugt, ist also aufgehoben. Nachdem das den doppelten Pfeilen entsprechende Feld den Synchronismus nahezu erreicht hat, wird der Anker kurzgeschlossen und die Rückwirkungswicklung geöffnet.The movable part of the switch is shifted upwards from the initial position of FIG. 13 in order to bring the row of segments 43, 53, 63, 73, 83, 93, 103, 113, k, I, m, η into contact with the fixed current connection pieces bring. The ends 4, 6 are connected to one another and to 1 by means of the segments 43 and 63, the ends 8 and 10 to one another and to k by means of the segments 83 and 103. The end 5 is connected to the segment η by means of 53 and the end 9 by means of 93 to m . The ends 7 and ii are connected to one another by means of 73 and 113. The feedback winding is short-circuited by means of the segment p. The rotor is closed for the electromotive forces with simple arrows for short (cancellation of the corresponding field) and for the electromotive forces with double arrows through the resistors. The field that generates the electromotive forces with triple arrows is thus canceled. After the field corresponding to the double arrows has almost reached synchronism, the armature is short-circuited and the feedback winding is opened.

Es ist ersichtlich, daß die Benutzung einer festen Rückwirkungswicklung außer anderen Vorteilen noch denjenigen mit sich bringt, daß man die Zahl der Schleifringe sowie der zum Umschalterapparat gehenden Leiter vermindern kann. Für zwei Geschwindigkeiten hat man im ganzen fünf Schleifringe und acht Leiter statt neun Schleifringen und neun Leitern. Für drei Geschwindigkeiten bekommt man achtzehn Schleifringe und achtzehn Leiter, wenn man die Regulierung nur durch den Läufer vornimmt, während mit der Rückwirkungswicklung man nicht mehr als acht Schleifringe und elf Leiter erhält. Die Vereinfachung ist noch beträchtlicher, wenn man die beschriebene Ausführungsart mit derjenigen vergleicht, in der die Regulierung durch Schaltung der Standerwicklung ausgeführt wird.It can be seen that the use of a fixed feedback winding besides others Advantages still those with it that you can adjust the number of slip rings as well as the Switching apparatus can reduce going conductor. For two speeds you have the five slip rings and eight conductors instead of nine slip rings and nine conductors. For three You get eighteen slip rings and eighteen conductors when you go at speeds the adjustment is only made by the runner, while with the feedback winding you get no more than eight slip rings and eleven conductors. The simplification is still more considerable if one compares the embodiment described with the one in which the regulation is carried out by switching the stator winding.

Wenn man diese aus dem Prinzip vorliegender Erfindung resultierende Vereinfachung in Rechnung zieht, würde man imstande sein, praktisch auch vier Geschwindigkeiten auszuführen. Die Ständerwicklung würde sich aus den bekannten Wicklungen für vier Geschwindigkeiten ergeben, indem man die Veränderungen nach den oben gezeigten Regeln vornimmt.If one takes this simplification resulting from the principle of the present invention into account draws one would be able to practical also run four speeds. The stator winding would consist of the known ones Windings for four speeds are obtained by making the changes according to the rules shown above.

Die vorliegende Erfindung bietet nicht nur den Vorteil, daß keine Änderung der Verbindungen in den Ständerstromkreisen vorgenommen werden müssen, was die. An Wendung des Motors bei Hochspannung ermöglicht, sondern vereinfacht auch beträchtlich den Um-Schalterapparat und vermindert stark die Zahl der Verbindungsleiter zwischen dem Apparat und dem Motor. Sie ist für beliebige Phasenzahl, auch für eine Phase, anwendbar. Der Nutzeffekt der nach der Erfindung angeordneten Wicklungen unterscheidet sich keineswegs, Gleichheit der Leiterzahl vorausgesetzt, von denjenigen der Motoren mit Umschaltung der Ständerwicklung, weil das bleibende Feld, nachdem die nicht benutzten Felder auf gehoben sind, denselben Wert annehmen muß wie auch das Feld mit gewöhnlicher Wicklung, und zwar deshalb, weil es dieselbe elektromotorische Gegenkraft entwickelt.The present invention not only offers the advantage that there is no change in connections must be made in the stator circuits what the. Use of the motor at high voltage, but also considerably simplifies the switching apparatus and greatly reduces the number of connecting conductors between the apparatus and the motor. It is for any number of phases, also applicable for a phase. The efficiency of the arranged according to the invention Windings are in no way different, provided that the number of conductors is the same, from those of the motors with changeover of the stator winding, because the remaining field, after the unused fields are saved, must assume the same value as well as the field with an ordinary winding, because it is the same electromotive Counterforce developed.

Claims

Patent Claims:

i. AC induction motor with speed change by changing the number of poles, characterized in that the inducing winding is continuously excited in such a way that it simultaneously generates as many rotating fields as the motor should have speeds, while all line switches to change the speed in the induced. Circuit going on. . _: '..

2. Induction motor according to claim i, characterized in that for the purpose, enable the reversal of the direction of rotation, the continuously excited inductor winding is switched so that mutually directed rotating fields arise, with also the switchings to change the speed and the direction of rotation only take place in the induced circuit.

3. Induction motor according to claim 1 or 2, characterized in that for Attainment of the different speeds the induced windings so

.15 are switched that they for the electromotive forces which are to be canceled by the Rotating fields are generated, are short-circuited, while those generated by the field whose speed is the Motor should assume induced windings closed by a starting resistor whose stages are gradually switched off as the speed increases.

4. stator winding for three-phase motors according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that by renouncing those winding groups in which, according to the change in the number of poles, a current reversal takes place- ' would have to find, only those coils are retained in which the current direction is not changes, whereby two rotating fields are generated at the same time.

5. Three-phase motor according to claim 4, characterized in that each phase the induced winding on the rotor is divided into several groups, which on the one hand include those coils in which the various rotating fields generated electromotive forces coincide, and on the other hand those coils in which the through certain rotating fields generated electromotive forces are opposite to those generated by other rotating fields are generated, and that in each phase the coil groups are connected so that the whole winding is short-circuited for the electromotive forces that flow through all rotating fields except for one of these, while they are created for that by this latter Field generated electromotive forces is switched to a resistor, so that only this has an effect and determines the speed of the runner.

6. Three-phase motor according to claim 5, characterized in that the winding of the rotor is either laid in multiple star or delta connections, it is advisable with a common vertex, or in a multiple two-phase circuit, with a common balance point as well is provided.

7. Three-phase motor according to claim 4 or 5, characterized in that the Cancellation of the rotating fields, which should be ineffective, instead of being caused by the windings of the Rotor caused by special, firmly arranged on the stator induced windings which are arranged analogously to the otherwise neutralizing winding of the rotor.

For this purpose 2 sheets of drawings.