DE3028226C2 - Läufergespeister Drehstromnebenschlußmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotoren ist es, wie bei anderen Kommutatormaschinen, notwendig, in mehr oder weniger großen Zeitabständen den Bürstenverschleiß zu überprüfen und gegebenenfalls die Bürsten zu ersetzen. Häufig ist dies jedoch wegen eines ungünstigen Einbaus in einer Maschine oder Anlage nur mit großen Schwierigkeiten oder ohne einen Ausbau des Motors gar nicht möglich. Dies gilt nicht nur für solche Ausführungsformen, bei denen die Bürsten gleichmäßig auf dem Umfang des ringförmigen Bürstenträgers verteilt angeordnet sind und beide Bürstensätze aneinander vorbeibewegt werden können, sondern auch für Ausführungsformen, bei denen die Bürsten beider Sätze auf derselben Bahn des Kollektors gegeneinander versetzt sind. Bei dieser letztgenannten Ausführungsform sind nämlich die Bürsten des einen Satzes im Bereich der einen Hälfte des Umfangs des Kommutators und die Bürsten des anderen Satzes im Bereich der anderen Hälfte des Kommutators angeordnet, so daß insgesamt die Bürsten wie bei den zuerst erwähnten Ausführungsformen über nahezu den gesamten Umfang des Kommutators verteilt sind. Ist das

ίο den Kommutator und den Bürstenapparat aufnehmende Gehäuse nicht von allen Seiten zugänglich, dann können deshalb auch im letztgenannten Falle nicht ohne weiteres alle Bürsten überprüft und ersetzt werden.
Bei einem aus mehreren miteinander gekuppelten, selbständigen elektrischen Einzelmaschinen bestehenden Umformer (DE-PS 6 31 00) ist es bekannt, das Gehäuse jeder dieser Einzelmaschinen nach beiden Seiten mit je einer verschließbaren Öffnung zu versehen, um das Einsetzen der elastischen Kupplungen und das Zusammenflanschen der Gehäuse zu ermöglichen sowie eine überwachung der Kollektoren, Schleifringe und Bürsten zu gestatten. Da bei solchen Umformersätzen die Bürsten gleichmäßig über den Umfang der Kollektoren und Schleifringe verteilt angeordnet sind, können durch diese Öffnungen hindurch nicht alle Bürsten überwacht und insbesondere nicht ausgewechselt werden, zumal bei solchen Umformersätzen die Bürstenträger üblicherweise ortsfest angeordnet sind.
Ferner ist es bei mobilen Schweißmaschinen bekannt (Prospekt »Himmel Schweißmaschinen« der Himmel Werke AG, 1952), das den Kommutator umgebende Gehäuse auf beiden Seiten mit je einer abdeckbaren öffnung zu versehen. Wegen der Mobilität dieser Schweißmaschinen ist es jedoch nicht erforderlich, einen Zugang zu allen Bürsten nur von einer Seite aus zu linken jm Bedarfsfälle kann so^sr das die Bürsten abdeckende Gehäuse vollständig abgenommen werden. Die fehlende Zugänglichkeit zu den unten liegenden Hauptbürsten durch die Öffnungen -.cndurch ist deshalb nicht störend.

Weiterhin ist es bei einer elektrodynamischen Maschine bekannt (DE-OS 23 07 998), einen Bürstenring, der gleichmäßig über seinen Umfang verteilt angeordnete Bürsten trägt, die alle über den Bürstenring elektrisch leitend miteinander verbunden sind und einen Schleifring kontaktieren, drehbar zu lagern, um die Kontrolle und einen gegebenenfalls erforderlichen Austausch aller Bürsten, in einfacher Weise zu ermöglichen. Eine so weitgehende Drehbarkeit des Bürstenträgers ist bei läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotoren nicht erforderlich und läßt sich auch wegen der erforderlichen Zuleitungen zu den einzelnen Bürstenlinealen und der notwendigen Festlegung dieser Zuleitungen sowie aus Raumgründen ohne eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit und Bewegbarkeit des Bürstenapparates nicht realisieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch dann, wenn das den Kommutator und den Bürstenapparat enthaltende Gehäuse schlecht, insbesondere nur von einer Seite, beispielsweise nur von oben, von der Seile oder nur von unten her zugänglich ist, alle Bürsten ohne Schwierigkeiten überprüft und gegebenenfalls ersetzt werden können, ohne den Motor ausbauen zu müssen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Bei einer derartigen Anordnung der Bürsten und An-

Ordnung sowie Ausbildung des Fensters in dem den Bürslenapparat umgebenden Gehäuse ist es möglich, alle Bürsten auf das Fenster auszurichten, durch das hindurch die Kontrolle und ein eventueller Austausch erfolgen kann. Dies ist dadurch bedingt, daß die Bürsten beider Sätze nicht gleichmäßig auf dem Umfang des Kommutators oder des üblicherweise ringförmigen Bürstenträgers angeordnet sind, sondern sich nur im Bereich einer t lälfte des Umfangs befinden. Das wenigstens eine Fenster im Mantel des Gehäuses, das die Zugänglichkeit zu den Bürsten ermöglicht, braucht deshalb nur im Bereich dieser einen Umfangshälfte zu liegen. Seine Breite in axialer Richtung des Kommutators ergibt sich aus dem Abstand der beiden Bürstenträger voneinander, da die Bürsten beider Bürstenträger durch das Fenster hindurch zugänglich sein müssen. Die Erstrcckung des Fensters in Umfangsrichiung des Gehäuses kann so groß gewählt werden, daß alle Bürsten in einer bestimmten Stellung, beispielsweise der Mittelstellung des Regelbereiches, gleichzeitig zugänglich sind. Man kann jedoch ohne Beeinträchtigung der guten Zugänglichkeit der Bürsten die Abmessung ties Fensters in Umfangsrichtung kleiner wählen, weil die Bürsten in einem gewissen Bereich durch eine Verstellung in Umfangsrichtung der Bürstenträger auf das Fenster ausgerichtet werden können. Es muß dann nur gewährleistet sein, daß die beiden außenliegenden Bürsten zumindest in der einen bzw. anderen Endstellung des Bürstenträgers auf das Fenster ausgerichtet sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse in wählbarer Winkellage mit dem Motorgehäuse verbindbar, damit das Fenster in derjenigen Lage angeordnet werden kann, in der es bei eingebautem Motor am besten zugänglich ist.

Die Konzentration der Bürsten jedes Bürstensatzes auf einen Teilbereich des KoinmutaiOiiirniangs kann bei Motoren mit mehr als einem Polpaar noch dadurch verstärkt werden, daß nur einem Teil der Polpaare je ein Bürstcnlincal pro Phase und Bürstenträger zugeordnet ist. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß diejenigen Stellen des Kommutators, die um zwei Polteilungen voneinander entfernt sind, also im Bereich verschiedener Polpaarc die gleiche Lage einnehmen, elektrisch gleichwertig sind. Selbstverständlich sind bei einer solchen Ausgestaltung des erfindun.^sgemäßen Motors Ausgleichsmaßnahmen, also entsprechende Ausgleichs· leitungen, eine Wellenwicklung oder eine Froschbeinwicklung, notwendig. Ferner muß berücksichtigt werden, daß eine Verminderung der Zahl der Bürsten pro Phase zu einem geringeren zulässigen Gesamtstrom führt. Sofern man die Ausnutzung der Maschine nicht herabsetzen will, um wieder auf die gleiche Bürstenbelastung wie bei einer Zuordnung der Bürsten zu allen Polpaaren zu kommen, ist es dann notwendig, den Bürstenquerschnitt zu vergrößern, was in der Regel eine Verlängerung der Bürstenlineale und damit auch eine Verlängerung des Kommutatori erforderlich macht, wenn eine Verbreiterung der Bürsten der Kurzschlußvcrlustc und Kommutierungsgüte wegen nicht möglich ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat deshalb der Sekundärkreis des Motors und damit die Kommutalorbestiickung eine mehrphasige Ausbildung. Durch den Übergang von z. B. drei Phasen zu fünf oder mehr Phasen kommt man nämlich zu einer entsprechend größeren Anzahl von Bürstenlinealen pro Polpaar und Bürsicnsai/. Man kann dann die Zahl der bestückten PoI-paarc, denen je ein Bürstenlineal pro Phase auf jedem Bürstenträger zugeordnet ist. soweit vermindern, daß jeder Bürstensatz die gleiche oder eint annähernd gleiche Zahl von Bürsten und Querschnittsfläche aufweist wie bei einem Motor mit geringerer Phasenzahl und gleichmäßig auf dem Umfang des Kommutators verteilt angeordneten Bürsten, bei gieichgehaltener Bürstenzahl und Bürstenabmessungen pro Bürstenlineal. Die Ausnutzung des Motors kann also durch diese Maßnahme gleich oder annähernd gleich gehalten werden, ohne die Bürstenabmessungen und die Kommutatorläiige ändern zu müssen.

Sofern es aus Gründen der Stabilität des Gehäuses oder aus anderen Gründen wünschenswert sein sollte, das Fenster mit wenigstens einem Steg zu versehen, kann eine solche Unterteilung ohne Beeinträchtigung der Zugänglichkeit zu den Bürsten vorgesehen werden, weil wegen der Verstellbarkeit de;' Bürstensätze nicht nur die äußeren Bürstenlineale, sondern auch die im mittleren Bereich liegenden Bürsienlineale soweit verstellt werden können, daß sie auf *l;n einen oder anderen Teilbereich des Fensters ausgerichtet sind.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i p. 1 eine schematisch und aufgebrochen sowie unvollständig und auseinandergezogen dargestellte, perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels;

Fig.2 einen schematisch und unvollständig dargestellten Querschnitt durch das Gehädse und den Bürstenapparat in einer zwischen den beiden Bürstenträgern liegenden Ebene und in der Mittelstellung des Bürstenträgers;

F i g. 3 einen Schnitt entsprechend F i g. 2 in der einen Endstellung des Bürsten trägers;

F i g. 4 einen Schnitt entsprechend F i g. 2 in der andei^-ii L-iiviotx.iiUiig U&3 Dui oitiiliagLiO.

Ein läufergespeister Drehstromnebenschlußmotor weist, wie F i g. 1 zeigt, an seinem einen Lagerschild 1 ein in axialer Richtung vorspringendes, zylindrisches Gehäuse 2 auf, in dem das eine Lager der Motorwelle 3 angeordnet ist und das den Kommutator 4 aufnimmt. Außerdem enthält das Gehäuse 2 den Bürstenapparat, der zwei als Ringe ausgebildete Bürstenträger 5 aufweist, die konzentrisch zur Motorweile 3 und in deren Längsrichtung im Abstand voneinander im Gehäuse 2 drehbar, aber axial unverschiebbar geführt sind. Mittels je eines nicht dargestellten Zahnkranzes auf den beiden Bürstenträgern 5 und eines in diese beiden Zahnkränze eingreifenden, ebenfalls nicht dargestellten Zahnrades, das auf dem einen Ende einer das Gehäuse 2 in radialer Richtung durchdringenden und in ihm drehbar gelagerten Verstellwelle 6 sitzt, sind die beiden Bürstenträger 5 ^;n bekannter Weise durch Drehen eines am äußeren Ende der Verstellwelle 6 vorgesehenen Handrades 7 gegenläufig drehbar.

An den einander zugekehrten Seiten der beiden Bürstenträger 5 sind die beiden Bürstensätze angeordnet, die im Ausfühmngsbeispiel, bei dem es sich um einen vierpoligen Drehstrom-Nebenschluß-Motor handelt, aus je sechs Bürstenlinealen 8 bestehen. Der Winkel, um den zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfoigende Bürstenlineale 8 gegeneinander versetzt sind, beträgt 30^c, weshalb sich der Bürstensatz jedes Bürstenträgers 5 nur über einen Bereit von 150° erstreckt, wie dies beispielsweise Fig. 2 zeigt. Der übrige, sich über 210^c erstreckende Teil ist bei beiden Bürstenträgern 5 nicht mit Bürstenlinealen bestückt. Wie F i g. 1 zeigt, sind die beiden Bürstensätze ferner so angeordnet, daß sie in der

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Mittelstellung des Verstellbereiches axial nebeneinan- ·■

der liegen, also je ein Bürstenlineal des einen Satzes auf

ein Bürstenlineal des anderen Satzes ausgerichtet ist. J,

Aus dieser Mittelstellung heraus lassen sich die beiden ν

Bürstenträger entsprechend der vierpoligen Auslegung 5 ή

des Drehstrom-Nebenschluß-Motors gegenläufig um je ■;

nahezu 45° verstellen, wie dies für den einen Bürstensatz die F i g. 3 und F i g. 4 zeigen.

In dem Mantel des Gehäuses 2 ist ein durch einen in \

axialer Richtung verlaufenden Steg 9 geteiltes Fenster io .'.

10 vorgesehen, und zwar in demjenigen Bereich des Mantels, welcher die beiden Bürstensätze in deren Mittelstellung überdeckt. Im Ausführungsbeispiel ist dies

die nach oben weisende Seite 2, damit die Bürsten zur ι

Kontrolle und zu einem eventuellen Austausch von

oben her zugänglich sind. Damit das Handrad 7 die Zu- '

gänglichkeit nicht beeinträchtigt, ist es seitlich neben dem Gehäuse 2 angeordnet. Die Breite des Fensters 10 j« sxjslcr Richtun" des Gehäuses 2 ist so °roß "cwählt, daß ein guter Zugang zu den beiden in dieser Richtung nebeneinander angeordneten Bürstensätzen gewährleistet ist. Der Steg 9 gewährleistet auch bei einem relativ großen Fenster eine ausreichende mechanische Stabilität. In Umfangsrichtung erstreckt sich im Ausführungsbeispiel das Fenster 10 nicht, was an sich möglich wäre, über einen Winkelbereich von 150° oder etwas mehr, sondern nur über einen Winkelbereich von etwa 100". Dies reicht aus, um auch zu den äußeren Bürstenlinealen einen guten Zugang zu haben, da diese im Ausführungsbeispiel aus der in F i g. 2 dargestellten Mittellage um

nahezu 45' in der einen und anderen Richtung verstellt '

werden können.

Um den Motor gleich stark ausnutzen zu können wie einen üblichen, z. B. im Sekundärkreis dreiphasig ausgeführten Motor, bei dem auf beiden Bürstenträgern die Bürstenlineale gleichmäßig auf dem Umfang verteilt für jedes Polpaar vorgesehen sind, und um die gleichen Bürstenlineale wie bei einem solchen Motor verwenden zu können, also eine gleiche Bürstenbelastung zu erhalten, ist im Ausführungsbeispiel der Sekundärkreis sechsphasig ausgebildet. Statt der zwölf Bürstenlineale pro Bürsterträger, die ein sechsphasiger Motor mit zwei Polpaaren hat, wenn jedem Polpaar Bürstenlineale zugeordnet sind, ist im Ausführungsbeispiel aber nur ein Polpaar bestückt und deshalb sind nur sechs Bürsteniineaie pro Bürstenträger erforderlich, wobei der Winkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Linealen, wie bei einer vollständigen Bestückung des Bürstenträgers, 30° beträgt. Sechs Bürstenlineale pro Bürstenträger würde auch der Motor dann aufweisen, wenn er, wie üblich, einen dreiphasigen Sekundärkreis hätte und beiden Polpaaren, gleichmäßig am Umfang verteilte, um 60° versetzte Bürstenlineale zugeordnet wären.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Läufergespeister Drehstromnebenschlußmotor mit einem seinen Kommutator aufnehmenden Gehäuse, das wenigstens ein Fenster in seinem Mantel aufweist und zwei in Umfangsrichtung des Kommutators verstellbare Bürstenträger enthält, auf denen je ein Bürstensatz in einer Zone angeordnet ist, die sich nur über einen Teil des Umfangs des Gehäuses erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zonen in axialer Richtung des Kommutators (4) nebeneinander liegen und daß der die beiden Zonen überdeckende Bereich des Mantels des Gehäuses (2) das Fenster (10) enthält, das auf die beiden Bürstensätze ausgerichtet ist und in Umfangsrichtung des Gehäuses (2) eine Erstreckung hat, deren kleinstmöglicher Wert etwa gleich der Differenz aus der in Umfangsrichtung gemessenen Zonenlänge und dem jmximalen Verstellweg der Bürstensätze ISL

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) in wählbarer Winkellage mit dem Motorgehäuse verbindbar ist

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr ?ls einem Polpaar nur einem Teil der Polpaare je ein Bürstenlineal (8) pro Phase und Bürstenträger (5) zugeordnet ist

4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreis des Motors eine Ausbildung für mere als drei Phasen hat

5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch mehrphasige Ausführung des Sekundärkreises die Zahl und Abmessung der Bürstenlineale (8) pro Bürstenträger (S) wenigstens annähernd gleich der Zahl und Abmessung der Bürstenüneale bei einer Ausführung mit geringerer Phasenzahl und je einem Bürstenlineal pro Polpaar und Phase ist, also die Bedingung (n>2 + g\) · (p — gi) zumindest annähernd gleich m? · ρ eingehalten ist, wobei m₂ die Phasenzahl des Sekundärkreises, ρ die Polpaarzahl und g\ sowie gi diejenige ganze ZahS, um welche die Phasenzahl erhöht ist, bzw. diejenige ganze Zahl, um welche weniger Polpaare mit Bürsten bestückt sind, bedeuten.

6. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (10) durch wenigstens einen Steg (9) geteilt ist.