DE596464C - Einrichtung zur stufenlosen AEnderung des magnetischen Widerstandes von elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

Bekanntlich kann der magnetische Widerstand einer elektrischen Maschine dadurch verändert werden, daß ein Teil des magnetischen Kreislaufes ein ventil- ader schieberartiges Stück- enthält, durch dessen Verschiebung der örtlich wirksame Eisenquerschnitt - verändert wird. Es ist auch bekannt, daß die im magnetischen Kreis der Maschine liegende Reguliereinrichtung zum Zwecke der gesetzmäßigen Änderung des magnetischen Widerstandes in Abhängigkeit von der Verschiebung mit einem festen und einem verstellbaren zylindrischen Teil ausgeführt werden kann und daß einer άέν beiden Teile eine konkave Umfläche erhält, so daß die Wandstärke von einem großen Wert praktisch stufenlos auf einen sehr kleinen Wert abnimmt. Auf diese Art läßt es sich zum Beispiel erreichen, daß die Änderung der Maschinenspannung, Stromstärke oder Leistung annähernd proportional der Verstellung des Einsatzstückes erfolgt.

Will" man den magnetischen Widerstand der Maschine durch Verstellung des Einsatz-Stückes bis auf einen sehr hohen Wert bringen, so hat dies den Nachteil, daß die Wandstärke auf einen ganz kleinen Wert heruntergebracht werden muß. Durch eine kleine Exzentrizität bei der Bearbeitung kann es dann vorkommen, daß das rohrförmige Stück bei der Montage oder im Betrieb durchbrochen wird. Ferner haben normale Werkstattungenauigkeiten einen verhältnismäßig so großen Einfluß auf die resultierende Wandstärke, daß es schwer möglich ist, das Verhalten der Maschine richtig vorauszusagen oder eine Skala, die die Abhängigkeit der zu regelnden Maschinenspannung oder Stromstärke von der Schieberstellung angibt, vorauszubestimmen. Die bisher bekannte Ausführung einer solchen an den Erregerpolen von elektrischen Maschinen vorgesehenen Einrichtung, auch Regulierpol genannt, bietet daher ernste praktische Nachteile.

Die Erfindung verwendet ebenfalls die bekannte Einrichtung an einem Teil des ma-.gnetischen Kreislaufes, z. B. dem Joch oder an einem Pol, erzielt aber die gewünschte Querschnittsänderung durch Ausschneiden besonders geformter Fenster an einem der

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Emanuel Rosenberg in Weiz, Österreich.

beiden Teile, ζ. Β. im äußeren rohrförmigen Teil. Der Kürze halber sei ein solcher Pol Fensterregulierpol oder Fensterpol genannt. Er kann bei Generatoren zur Regelung der S Spannung oder Stromstärke und bei Motoren zur Regelung der Drehzahl angewendet werden. Verschiedene Ausführungsformen sind ■ in den Fig. ι bis 6 dargestellt.

Fig. ι und 2 zeigen die Verwendung des Fensterregulierpols bei der bekannten Gleichstromquerfeldmaschine für Lichtbogenschweißung (Rosenbergmaschine). Die Maschine hat einen Anker 1 mit kurzgeschlossenen Bürsten 6 und Nutzbürsten 7, die über Hauptstromspulen 16 und 17 und Wendepolspulen 18 den Schweißlichtbogen 9 speisen. Die Polschuhe 2 sind die Träger für die Wendepole 19. Das Joch 5 trägt unten einen justierpol 13 mit normalem zylindrischem Rohr, in den ein Einsatzstück 14 hineingeschraubt ist und nach einmaliger Einstellung mittels der Schraube 15 dauernd festgestellt wird. Der oben angebrachte Fensterregulierpol besteht aus dem Rohr 11 mit nach besonderen Kurven ausgeschnittenen Fenstern 10. Das Einsatzstück 4 wird mittels der Kurbel 26 und der Schraubenspindel 25 axial verstellt. Eine Skala 27 zeigt die der Kurbelstellung entsprechenden Schweißstromstärken (50, 75 bis 250 Amp.) und mittels einer allmählich dicker werdenden Spirale auch die Stärke der Elektrode, die den Stromstärken zugeordnet ist. Durch richtige Ausbildung der Fenster 10 kann jede gewünschte Abhängigkeit der Schweißstromänderung vom Verdrehwinkel der Kurbel 26 erreicht werden.

Die Fenster können auch aus einfachen geometrischen Figuren, z. B. Kreisen von gleichen oder verschiedenen Durchmessern und mit gleicher oder verschiedener Mittelpunktshöhenlage gebildet werden. In Fig. 5 ist die Abwicklung So eines Rohres gezeigt, dessen Fenster durch Wiederholung von drei Kreisen 51, 52, 53 gebildet wird. Diese Kreise können gebohrt oder gestanzt, jedenfalls mit sehr großer Genauigkeit hergestellt -._ werden, so daß der magnetische Mindestquerschnitt an der engsten Stelle'mit großer Genauigkeit eingehalten werden kann und die Veränderung des Querschnittes von dort nach abwärts durch Zahl, Durchmesser und Höhenlage der Kreise ganz genau bekannt ist. Durch Kombination dieser Kreise läßt sich eine gute Annäherung an jedes gewünschte Gesetz der Ouerschnittsabnahme erzielen.

Fig. 3" zeigt das Magnet]'och 31 einer

normalen elektrischen Maschine mit zwei Polen 32, wie sie für Motoren und auch für Gleichstromerregermaschinen verwendet werden, bei der das Joch 31 Fenster 33 mit besonders gestalteten Begrenzungskurven hat, die durch Schieber 35 überdeckt werden können. Der Antrieb der Schieber 35 ist nicht gezeichnet, die Schieber werden hier parallel zu den Seitenwänden des Joches 31 bewegt. 34 bedeutet den Mindesteisenquerschnitt, der der breitesten Fensteröffnung zugeordnet ist.

In Fig. 4 sind Schieber gezeichnet, die parallel zur Maschinenachse bewegt werden. 40, 41 bezeichnet das Maschinen j och, 45 die Polschuhe, 46 die Magnetspulen, 42 prismatische, mit Fenstern 47 versehene Rohre, in denen prismatische Schieber 43 parallel zur Achse bewegt werden. Die Einrichtung wird den geringsten magnetischen Widerstand bilden, wenn der Schieber 43 ganz eingeschoben und den größten, wenn er ganz herausgezogen ist, wie es in dem rechten Teil der Fig. 4 in Seitenansicht zu sehen ist. In Fig. 6 bilden ein Stück eines Eisenrings 61 und ein gefäßartiger Eisenkörper 62, die durch ein unmagnetisches Rohrstück 65 miteinander verbunden sind, den äußeren Teil des Regulierpols. Der innere verschiebbare Teil 64 ist mit Fenstern 63 versehen.

Statt eines zylindrischen Rohres 11 kann auch ein prismatisches mit ebensolchem Einsatzstück verwendet werden.

Es war schon früher bekannt, bei gewöhnlichen elektrischen Maschinen Pole zu verwenden, bei denen ein Einsatzstück innerhalb eines gegen den Anker offenen Rohres verschoben werden konnte, das zwei Ausnehmungen hat, die durch parallele Gerade zur Erzeugenden des zylindrischen Rohres begrenzt waren. Die zwei stehenbleibenden Pfeiler trugen die Polschuhenden und sollten hohe Sättigung der Polspitzen erzielen. Es wäre nicht möglich, bei den heute üblichen Nutenankern mit einer solchen Anordnung sehr weitgehende Abwärtsregulierung zu erreichen, weil die mechanisch federnden schwachen Pfeiler unter der Einwirkung der Fluxpulsationen unter dem Polschuh in störende Schwingungen geraten. Ferner ist es dadurch, daß die Pfeiler parallel zur Achse von gleicher Breite sind, nicht möglich, die Abhängigkeit der Fluxänderung von der Verschiebung des Einsatzstückes so zu gestalten, wie es praktisch erwünscht ist. Die Nachteile der bekannten Einrichtung sind durch die Erfindung behoben.

Es ist nicht notwendig, den Flux gegen die Polspitzen zu drängen, um gutaKommutierung zu erzielen, weil Wendepole, Kohlenbürsten und richtige Dimensionierung der Ankerwicklungen auch gute Kommutierung bei schwachem Feld in den Polspitzen erzielen lassen. Dadurch, daß das Rohr gegen den

Anker zu abgeschlossen ist und einen vollen nicht geteilten Polschuh trägt, wirken die großen beim einzelnen Polende auftretenden Fluxpulsationen nicht auf die einzelnen Fensterpfeiler, und es tritt eine so bedeutende Versteifung ein, daß es möglich ist, die Stärke der ringsherum angeordneten Fensterpfeiler auf ein weitaus geringeres Maß zu reduzieren als bei der bisher bekannten Einrichtung, so

ίο daß eine viel weitergehende Regelung möglich ist, die außerdem durch richtige Wahl der Fensterbegrenzungskurve oder der Zahl, Größe und Verschiebung der Kreisfenster nach jedem gewünschten Gesetz abgestuft werden

»5 kann. Es hätte keine Schwierigkeit, die Fenster so zu formen, daß man nach Wunsch eine annähernd gleichmäßige oder logarithmische oder sonst beabsichtigte Teilung der Skala erzielt. Werden die bekannten rechteckigen Fensteröffnungen gewählt, so läßt sich mit der Verschiebung des Einsatzstückes nur eine sehr ungleichmäßige, örtlich sprungweise Änderung erzielen.

Hingegen ist es bei der Ausbildung des

²S Poles nach der Erfindung durch die stetige Querschnittsänderung nach beliebigem Gesetz und die weitgehende Ausschaltung von Werkstattungenauigkeiten möglich, das Handrad oder die Kurbel des Fensterpols in Verbindung mit der Skala als Ersatz für ein Meßinstrument, z. B. für die Stromstärke bei einer Schweiß dynamo, zu verwenden. Gerade bei ortsveränderlichen Anlagen, wie sie ein fahrbares Schweißaggregat darstellt, das beim Transport starken Erschütterungen ausgesetzt ist, stellt die Vermeidung eines empfindlichen Meßinstrumentes einen erheblichen Vorteil dar. Dabei wird die Festigkeit der Polkonstruktion trotz einer sehr weitgehenden Regulierung nicht in solchem Maße örtlich geschwächt, daß die Gefahr der Überanstrengung des Materials oder eines Ausschusses in der Fabrikation einträte. Die über den Umfang verteilten, mechanisch günstig ausgebildeten Pfeiler stellen ein sehr schwingungs- und biegungsfestes Gebilde dar.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur stufenlosen An derung des magnetischen Widerstandes von elektrischen Maschinen, bestehend aus einem mit Öffnungen versehenen, vom Magnetfluß durchströmten platten- oder rohrförmigen Körper und längs der Öffnung beweglichen Schieber, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Platte oder Rohrwandung eingeschnittenen Öffnungen (Fenster) derart begrenzte Pfeiler übriglassen, daß der Gesamtquerschnitt der Pfeiler in Ebenen senkrecht zur Verschubrichtung sich-allmählich vom vollen Platten- oder Rohrquerschnitt auf einen kleinen Wert vermindert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Rohr mit mehreren kreisförmigen Fenstern von gleichem oder verschiedenem Durchmesser, deren Mittelpunkte axial gegeneinander versetzt sein können.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 bei Querfeldmaschine^ dadurch gekennzeichnet, daß der nach der Maschinenmitte hin geschlossene becherförmige Polkörper als Träger eines Polschuhes dient.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 mit der Abänderung, daß die Fenster im Schieber anstatt im feststehenden Teil eingeschnitten sind.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Verstellen des Schiebers mit einer Skala verbunden ist, so daß die Stellung eines Zeigers die erreichte Wirkung, z. B. die beim Schweißen erreichte Stromstärke, angibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen