DE209281C

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Publication number: DE209281C
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Geiösciit.Geiösciit.

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 209281 KLASSE 21 <?. GRUPPE- M 209281 CLASS 21 <?. GROUP

■ (Penns., V. St. A.).■ (Penns., V. St. A.).

auf dem Feldmagneten.on the field magnet.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. April 1906 ab.Patented in the German Empire on April 4, 1906.

Die Erfindung betrifft einen Einphasen-Wechselstromkommutatormotor, dessen Leistung gegen die der bisherigen Motoren dieser Art bei gleichem Gewicht um etwa 20 Prozent erhöht ist, so daß sich derselbe insbesondere für den Antrieb von Eisenbahnfahrzeugen usw. eignet.The invention relates to a single-phase AC commutator motor, its performance compared to the previous engines of this type increased by about 20 percent with the same weight so that it is particularly suitable for driving railway vehicles, etc. suitable.

Diesen Erfolg erreicht die Erfindung dadurch, daß sie ein rotierendes Innenfeld und einen feststehenden Anker vorsieht und letzteren mit erhöhter Windungszahl ausstattet, gleichzeitig die .Selbstinduktion durch Kompensationswindungen ausgleicht und mittels doppelter entgegengesetzter Dämpfungsspulen am Kommutator die Verluste durch Funken verhindert.The invention achieves this success in that it has a rotating inner field and provides a fixed armature and equips the latter with an increased number of turns, At the same time, the self-induction compensates for by means of compensation windings and by means of double opposing damping coils on the commutator reduce losses due to sparks prevented.

, Für Gleichstrommotoren ist diese Bauart bereits vorgeschlagen worden. Bei Wechselstrommotoren hat aber die InnenfeldanordnungThis type of construction has already been proposed for DC motors. With AC motors but has the inner field arrangement

ao den besonderen Vorteil, daß die in bekannter Weise zur Aufhebung der Selbstinduktion des Ankers dienenden Kompensationswindungen geringe Länge erhalten, so daß an Kupfer gespart wird, obwohl die Zahl der zu kompensierenden Windungen auf dem Außenanker naturgemäß bedeutend größer wird al§ bei einem Anker eines gleich großen Motors mit Außenfeld.ao the particular advantage that the known way to cancel the self-induction of the The armature used for the compensation windings is short in length, so that copper is saved becomes, although the number of turns to be compensated on the outer anchor is naturally significantly larger than at an armature of a motor of the same size with an external field.

Die erhöhte Zahl der Anker windungen ist natürlich von Vorteil, die Gefahr des Funkens wird aber dadurch vergrößert. Dies bedingt die Anordnung besonders wirksamer Vorrichtungen zur Vermeidung der Funkenbildung, welche nach der Erfindung in Form von doppelten entgegengesetzt wirkenden Dämpfungsspulen am Kommutator bestehen.The increased number of anchor windings is of course an advantage, the risk of sparks but is thereby increased. This requires the arrangement of particularly effective devices to avoid sparking, which according to the invention in the form of double opposing damping coils exist on the commutator.

Die Zeichnungen erläutern den Erfindungsgegenstand. The drawings explain the subject matter of the invention.

Fig. ι und 2 sind Quer- bzw. Längsschnitt eines Motors gemäß der Erfindung.Fig. Ι and 2 are transverse and longitudinal sections of an engine according to the invention.

Fig. 3 und 4 geben Schemata des Motors.Figs. 3 and 4 give schemes of the engine.

Fig. 5 und 6 sind schematische Darstellungen des Kommutators.Figures 5 and 6 are schematic representations of the commutator.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht des Kommutators. Fig. 7 is a side view of the commutator.

Gemäß Fig. 1 und 2 wird ein feststehender Ankerkern I aus Blechscheiben oder Lamellen zusammengesetzt, welche am Gehäuse K z. B. durch schwalbenschwanzförmige Schlitze i und Schwalbenschwänze k befestigt sind. Durch Öffnungen k¹ kann die Wärme vom Ankerkern ausstrahlen. Ausschnitte i² nehmen die Ankerstangen L auf. Da die Ausschnitte i² von ihren Eingangsstellen sich nach außen erstrecken, nehmen die zwischen ihnen stehenbleibenden Zähne an Breite zu. Eine Welle M trägt ein umlaufendes Feld N. In Fig. 1 ist die obere Hälfte des Feldes im Querschnitt und die untere Hälfte in Ansicht dargestellt. Das Feld wird zweckmäßig aus Lamellen zu-According to Fig. 1 and 2, a fixed armature core I is composed of sheet metal disks or lamellas, which on the housing K z. B. are attached by dovetail slots i and dovetails k. The heat from the armature core can radiate through openings k ^1. Cutouts i ² take the anchor rods L. Since the cutouts i ² extend outward from their entry points, the teeth remaining between them increase in width. A shaft M carries a circumferential field N. In Fig. 1, the upper half of the field is shown in cross section and the lower half in view. The field is expediently made up of slats

sammengesetzt und ist mit den Feldspulen P versehen. Stangen Q sind in Ausschnitte des Feldkernes eingefügt und mit Verbindungen R versehen und bilden die Kompensationswindüngen zum Ausgleich der Induktanz des Ankers.composed and is provided with the field coils P. Rods Q are inserted into sections of the field core and provided with connections R and form the compensation windings to compensate for the inductance of the armature.

Die Kompensationswindungen werden, wie schon bemerkt, bei dem Innenfeld wesentlich kürzer als beim Außenfeld. Infolgedessen erlangt man jetzt mit derselben Menge Kupfer eine bessere Kompensation. Dies trifft erstens deswegen zu, weil die Windungen infolge ihrer geringeren Länge einen größeren Querschnitt bekommen können, ohne das Kupfergewicht zu vermehren, und zweitens_s weil ihr Widerstand mit Rücksicht auf ihre kürzere Länge kleiner ist und daher die zur Induktion der Kompensierungsströme notwendige Kraftlinienzahl wesentlich vermindert wird, was bessere Kornpensation und einen besseren Leitungsfaktor bedeutet.As already noted, the compensation turns are significantly shorter in the inner field than in the outer field. As a result, the same amount of copper now provides better compensation. This is firstly because of too, because the turns can get a larger cross section due to their shorter length without increasing the copper weight, and because their resistance is smaller with regard to their shorter length, and therefore the need to induce Kompensierungsströme force line number substantially reduced, second _s which means better compensation and a better power factor.

. Der Strom wird dem Motor zugeführt und von ihm abgenommen durch Bürsten S, welche auf Schleifringen T gleiten. Bei einem Repulsionsmotor sind vier Ringe und Bürsten anzuwenden, bei einem Reihenmotor nur zwei.. The current is fed to the motor and taken from it by brushes S, which slide on slip rings T. With a repulsion motor four rings and brushes are used, with an in-line motor only two.

Bei dem Motorschema nach Fig. 3 seien dieIn the engine diagram of FIG. 3 are the

Windungen in Reihe geschaltet. Der breite Ring ό¹ stellt den Kommutator dar; die Spule c¹ repräsentiert das Feld. Die beiden konzentrischen Kreise d¹ entsprechen den Kollektorringen T; e¹ ist die Stromquelle.Turns connected in series. The wide ring ό ¹ represents the commutator; the coil c ¹ represents the field. The two concentric circles d ¹ correspond to the collector rings T; e ¹ is the power source.

In Fig. 4 ist das Schema eines Repulsionsmotors gegeben, in welchem die Stromquelle mit Bürsten an diejenigen Ringe angeschlossen ist, welche mit dem Feld verbunden sind, während die Ringe, mit denen die Kommutatorbürsten in Verbindung stehen, an einen Widerstand g¹ angeschlossen sind, durch welchen der vom Anker kommende Strom geschlossen ist.In Fig. 4 the scheme of a repulsion motor is given in which the power source with brushes is connected to those rings which are connected to the field, while the rings to which the commutator brushes are connected are connected to a resistor g ¹ , by which the current coming from the armature is closed.

Die Schleifringe sind auf einer Scheibe U befestigt und haben Verbindungen V mit den Bürstenhaltern W, welche auf der Welle M sitzen und mit dem Felde umlaufen und Bürsten X tragen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel entsprechen zwei der Ringe T den Polenden der Ankerwicklung, während die ..andern beiden den Polenden der Feldwicklung entsprechen. Die Bürsten rotieren innerhalb eines Kommutators, der aus Segmenten Y besteht, welche durch Bolzen A¹ zwischen Ringen Z festgeklemmt sind. Die Kommutatorsegmente sind mit den Ankerspulen gemäß Fig. 5 und 6 verbunden.The slip rings are attached to a disk U and have connections V with the brush holders W, which sit on the shaft M and rotate with the field and carry brushes X. In the illustrated embodiment, two of the rings T correspond to the pole ends of the armature winding, while the .. other two correspond to the pole ends of the field winding. The brushes rotate within a commutator, which consists of segments Y , which are clamped between rings Z by bolts A ^1. The commutator segments are connected to the armature coils according to FIGS. 5 and 6.

Der Kommutator ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Die Spulen B, B\ B² usw. der Ankerwicklung sind durch Leitungen C, C¹, C² usw. gemäß der Erfindung mit Dämpfungsspulen D, D¹, D² usw. und E, E¹, E² usw. paarweise verbunden. Die Dämpfungsspulen sind durch Leitungen F, F¹, F² usw. mit den Kommutatorsegmenten /, I¹, I² usw. verbunden. Die Spulen D² usw. und E² usw. sind so angeordnet,- daß, wenn Wechselstrom in beiden Spulen eines Paares aufwärts- oder abwärtsfließt, ihre magnetisierende Kraft gleich und entgegengesetzt gerichtet ist, so daß dem Durchgange des Stromes keine Impedanz geboten wird. Wenn jedoch ein Strom versucht, in der einen Spule aufwärts und in der benachbarten Spule eines bestimmten Paares abwärts zu fließen, beispielsweise in der Spule D³ aufwärts und in der Spule E³ abwärts, so ist die magnetisierende Wirkung der beiden Spulen gleichgerichtet und eine sehr starke Impedanz wird diesem Strom entgegengesetzt. Zu diesem Zweck sind zwei Selbstinduktionsspulen auf demselben Eisenkern, oder magnetischen Kreis aufgewunden und die Endpunkte sind in der Weise verbunden, daß die erwähnte Wirkung eintritt. Auf diese Weise sind Spulen D¹ und E¹ mit einem magnetischen Kreis verbunden, während D² und E² in einem anderen Kreise liegen usw. Während die Spulen in weitem Maße den Durchfluß eines durch Transformatorwirkung in der kurzgeschlossenen Spule gebildeten Stromes verhin-*⁵ dem, bieten sie dem Durchfluß des Hauptankerstromes keinen erheblichen Widerstand, weil dieser Strom durch beide Spulen in der gleichen Richtung geht.The commutator is shown schematically in FIG. The coils B, B \ B ² etc. of the armature winding are connected in pairs by lines C, C ¹ , C ² etc. according to the invention with damping coils D, D ¹ , D ² etc. and E, E ¹ , E ^{2 etc.} . The damping coils are connected to the commutator segments /, I ¹ , I ² etc. by lines F, F ¹ , F ^{2 etc.} The coils D ² etc. and E ² etc. are arranged so that when alternating current flows upwards or downwards in both coils of a pair, their magnetizing force is directed equally and in opposite directions, so that no impedance is offered to the passage of the current. If, however, a current tries to flow upwards in one coil and downwards in the adjacent coil of a certain pair, for example upwards in coil D ³ and downwards in coil E ³ , the magnetizing effect of the two coils is rectified and very much strong impedance is opposed to this current. For this purpose, two self-induction coils are wound on the same iron core, or magnetic circuit, and the end points are connected in such a way that the aforementioned effect occurs. In this manner, coils D ¹ and E ¹ are connected to a magnetic circuit, while D ² and E ² are in a different circles, etc. While the coils to a large extent prevent the passage of a current formed by transformer action in the short-circuited coil * ⁵ they do not offer any significant resistance to the flow of the main armature current, because this current goes through both coils in the same direction.

Diese Anordnung ist älteren Vorrichtungen, z. B. nach der deutschen Patentschrift 75365 überlegen. Solange bei dieser, eine Bürste zwei benachbarte Kommutatorsegmente berührt, tritt eine Schwächung des Kurzschlußstromes ein und der Arbeitsstrom kann hindurchgehen. Wenn aber die Bürste nur ein Kommutatorsegment berührt, ist dem Arbeitsstrom die ganze Induktion ih einer einzigen Spule entgegengestellt, da diese durch keine andere Spule aufgehoben wird. Der Arbeitsstrom kann also nur durchfließen, wenn die Bürsten zwei Segmente berühren, woraus sich infolge dauernd auftretender Unterbrechung oder Schwächung des Hauptstromes ein heftiges Funken ergeben muß. Beim Erfindungsgegenstande sind jedoch zwei entgegengesetzt gewundene Spulen mit einem Kommutatorsegment verbunden. Ferner geht hier die Bürste über zwei Segmente. Hieraus ergibt sich, daß, wenn der Hauptstrom durch irgendein Segment fließt, die Wirkungen der beiden Spulen sich aufheben und eine Störung des Hauptstromes verhindert wird.This arrangement is older devices, e.g. B. according to the German patent specification 75365 think. As long as a brush touches two adjacent commutator segments, If the short-circuit current is weakened and the working current can pass through it. But if the brush only touches one commutator segment, the working current is the whole induction ih a single one Opposite coil, as this is not canceled by any other coil. The working current can only flow through if the Brushes touch two segments, resulting in continuous interruption or weakening of the main current must result in a violent spark. With the subject matter of the invention however, two oppositely wound coils are connected to a commutator segment. Furthermore, here goes the Brush over two segments. From this it follows that when the main stream passes through any Segment flows, the effects of the two coils cancel each other out and a disturbance of the Main stream is prevented.

Der Kommutator kann verschiedene Formen haben. In Fig. 6 ist schematisch eine Anordnung des Kommutators dargestellt, welche auf dem in Fig. 5 erläuterten Prinzip beruht und gedrungenen Bau mit Eisenersparnis vereinigt. Die Ankerspulen R, R¹ sind wie zu-The commutator can have different shapes. In Fig. 6 an arrangement of the commutator is shown schematically, which is based on the principle explained in Fig. 5 and combines a compact construction with iron savings. The armature coils R, R ¹ are like

vor durch Leitungen 5, S¹ usw. mit Dämpfungsspulen T, T¹ usw., U, U¹ usw. verbunden, welch letztere . auf den gemeinschaftlichen Eisenkern V gewunden sind. Dieser Kern kann aus einem Ring oder Band von Eisenlamellen mit eingestanzten Löchern zur Aufnahme der Spulen bestehen. Die Spulen sind durch Drähte W, W¹ usw. mit den Kommutatorsegmenten X, X¹ usw. verbunden, welchebefore connected by lines 5, S ¹ etc. to damping coils T, T ¹ etc., U, U ¹ etc., which latter. are wound on the common iron core V. This core can consist of a ring or band of iron lamellas with punched holes to accommodate the coils. The coils are connected by wires W, W ¹ , etc. to the commutator segments X, X ¹ , etc., which

ίο mit der Bürste Y zusammenwirken.ίο work together with the Y brush.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform des Kommutators gemäß der Fig. 6 veranschaulicht. In FIG. 7, an embodiment of the commutator according to FIG. 6 is illustrated.

Zwischen den Platten Z¹, Z² sind die Dämpfungsspulen ^³ und ihr Kern B³ befestigt. Der Kern hat Ringform, ist zweckmäßig lamelliert und ist mit Schlitzen versehen, welche parallel der Außenfläche, jedoch in bestimmtem Abstand liegen. Die Dämp-The damping coils ^ ³ and their core B ^{3 are} attached between the plates Z ¹ , Z ^2. The core has a ring shape, is expediently laminated and is provided with slots which are parallel to the outer surface, but at a certain distance. The damping

fungsspulen sind durch die Schlitze hindurchgewunden und gemäß Fig. 6 mit den Kommutatorsegmenten und den Ankerwindungen verbunden.Fungspulen are wound through the slots and, as shown in FIG. 6, with the commutator segments and connected to the windings.

Claims

Patent-to sayings:

1. Single-phase commutator motor with short-circuit compensation windings the field magnet, characterized in that the motor is an internal pole machine with a rotating field and a stationary one Armature is designed for the purpose of reducing the length of the compensation turns despite an increase in the number of armature turns.

2. Motor according to claim 1, characterized in that in each connecting conductor between armature and commutator two choke coils connected in parallel are switched on, one coil each each with a coil of the adjacent connecting conductor is magnetically linked and connected so that the coils they throttle short-circuit current flowing through in series while they allow the passage of the they do not prevent the working current flowing in parallel.

1 sheet of drawings.