DE676750C - Wechselstromreihenschlusskollektormotor mit feststehenden Buersten - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatentes 664 533 ist ein Wechselstromreihenschlußkollektormotor mit feststehenden Bürsten und einer aus mehreren, zum Teil nur bei einer Drehrichtung eingeschalteten Wicklungsteilen bestehenden S tänder wicklung, die gleichzeitig die Kompensationswicklung und eine mit dieser in denselben Nuten untergebrachte, um einen von 90⁰ abweichenden Winkel zur Wicklungsachse des Ankers verschobene, verteilte Erregerwicklung ersetzt. Diese Wicklung zeichnet sich dadurch aus, daß der für jede Drehrichtung theoretisch wirksame Teil der Erregerwicklung nicht den ganzen Umfang umfaßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wechselstromreihenschlußkollektormotoren mit der im Hauptpatent geschützten Wicklungsanordnung in der Richtung zu verbessern, daß die Stromwendespannung in den einzelnen Spulenseiten je nach ihrer Lage in der Nut möglichst gleich ist, und daß außerdem eine besondere Wendezone größerer Breite vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einer Maschine mit einer nach dem Hauptpatent ausgebildeten Ständerwicklung im Anker der Wickelschritt so weit verkürzt oder verlängert wird, daß gleichzeitig kommutierende Leiter verschiedener Pole niemais in den gleichen Ankernuten liegen; außerdem wird der Wickelschritt bzw. die Anordnung der einzelnen Leiter in der Nut so gewählt, daß eine Treppenwicklung entsteht, und zwar solcher Art, daß ungleiche Wendespannungen vermieden werden und die

gegenseitige Induktion der einzelnen Windungen in der Ankernut möglichst gleich groß ist und einen möglichst niedrigen Wert hat. Vorzugsweise sollen, wie Fig. ι der Zeichnung zeigt, Wicklungen mit zwei Windungen· je Nut benutzt werden. Die Nutenzahl soll je Polpaar eine ungerade Zahl, je Pol also eine gebrochene Zahl sein; der Wickelschritt soll um zwei Nuten bzw. vier Lamellen kürzer oder langer sein als der genauen Polteilung entsprechen würde und je Pol eine ungerade Zahl von Lamellen bzw. eine gebrochene Zahl von Nuten bilden. Weiter können erfindungsgemäß, wie Fig. 2 zeigt, die vier Leiter jeder Nut auch übereinandergelegt werden, und es kann der oberste Leiter einer Nut mit dem untersten' einer anderen Nut zu einer Windung verbunden werden, ebenso der zweitoberste Nutenleiter mit dem drittobersten einer anderen Nut. Ferner kann der oberste Stab seinen Wicklungsschritt nach der rechten, der zweitoberste Stab nach der linken Seite haben. Diese Maßnahmen haben zur Folge, daß sowohl die Wendespannung wie die gegenseitige Induktion dadurch vermindert werden.

Weiter ist erfindungsgemäß die Anordnung derart ausgebildet, daß an Stelle eines breiteren Wendezahnes, der über die Breite der ganzen Wendezone reicht, mehrere Zähne treten. Die dazwischenliegenden Nuten können Erregerwicklungen enthalten, so daß die Feldstärke in den einzelnen Teilzähnen verschieden ist. Im wesentlichen wird dabei beispiels weise der eine Zahn die obere Spulenseite der einen Ankerspule, der andere Zahn die untere Spulenseite der um eine Polteilung versetzten Ankerspule induzieren. Beide Spulenseiten jeder kommutierenden Spule werden insgesamt'von einem stärkeren und einem schwächeren Zahn induziert, im ganzen also stets gleich. Eine zu hohe Induktion und infolgedessen Eisensättigung des stärker belasteten Zahnes ist nicht zu befürchten, da ja wegen der verringerten Wendespannung nur ein verhältnismäßig schwaches Wendefeld erforderlich ist.

Die als Wendepol wirkenden Zähne können eine abweichende Zahnteilung und einen größeren Luftspalt haben als die übrigen Zähne. Es ist auch möglich, diesen Zähnen eine beliebige andere Zahnform zu geben, z. B. einen schmaleren Zahnkopf.

Bei Anwendung der Erfindung wird die Ständerwicklung zwar nach ähnlichen Grundgesetzen aufgebaut wie die Anordnung nach dem Hauptpatent; in der Form weicht naturgemäß die Wicklung von der im Hauptpatent geschützten ab. Die Ständerwicklung stellt wieder eine verteilte Wicklung dar, die man sich zusammengesetzt denken kann a,us einer Kompensationswicklung, deren magnetische Wirkung der Ankerwicklung gleich und entgegengerichtet ist, und einer Feldwicklung, die aber nicht um 90 ° gegenüber der Korn-.pensati ons wicklung versetzt ist, sondern je nach der Drehrichtung um einen gewissen Winkel nach der einen oder nach der anderen Seite im Drehsinne verschoben ist.

Ein Beispiel zeigen die Fig. 3 bis 7 der Zeichnung.

Bei diesem Beispiel ist angenommen, daß der Wickelschritt im Anker ⁷/s der Polteilung beträgt, also um */₈ verkürzt ist. Im Ständer sind demgemäß je Pol acht Nuten vorhanden. Die Kompensationswicklung ist auf sieben Nuten verteilt, während die achte Nut frei bleibt. Die Kompensationswicklung liegt in der Oberschicht unmittelbar neben dem Luftspalt. Die Feldwicklung, weiche in der Unterschicht liegt, also vom Luftspalt abgewandt ist, erstreckt sich ebenfalls über sieben von den acht vorhandenen Nuten. Die Feldwicklung ist um eine Nutteilung gegenüber der polversetzung verschoben.

In Fig. 3 ist das Grundschema einer Wicklung für Rechtslauf des Ankers angedeutet. Die Leiter in den Nuten sind durch kleine Kreise angedeutet. Die Stromrichtung in ihnen ist in üblicherweise durch Kreuze bzw. Punkte bezeichnet. Die waagerechten Striche bedeuten den Luftspalt δ. Darüber ist die Ständerwicklung, darunter die Ankerwicklung dargestellt. Für letztere sind, wie gesagt, je Polteilung acht Nuten angenommen. Der Wickelschritt beträgt sieben Nuten, so daß, wie aus der Theorie der Ankerwicklungen bekannt ist, die Leiter einer Nut je Polteilung unwirksam werden, weil Ober- und Unterschicht der Wicklung entgegengesetzte Stromrichtung haben. Den in sieben Nuten liegenden wirksamen Ankerleitern α liegen ebensoviel Kompensationsleiter c mit entgegengesetzter Stromrichtung gegenüber. Die Leiter der Kompensationswicklunge liegen dabei in der Oberschicht der Nuten unmittelbar neben dem Luftspalt. Eine Nut in jeder Pol teilung des Ständers ist unbewickelt. In der Unterschicht der Nuten, d.h. dem Luftspalt abgewandt, liegen die Feldwicklungsleiter/. In der Polteilung sind sieben Nuten mit Feldwicklungsleitern besetzt. Die Feldwicklung ist etwas verschoben, so daß links von der Neutralen, welche durch die Nut ohne Kompensationsleiter geht, zwei, rechts davon vier Leiter liegen, während ein Leiter der Feldwicklung gerade in der Neutralen liegt. Vereinigt man nun in ähnlicher Weise wie bei der Anordnung nach dem Hauptpatent die Kompensationswicklung und die Feldwicklung, so erhält man die darunter in Fig. 4 dargestellte Anordnung. Diejenigen Ständer-

nuten, in denen die beiden Leiter eine entgegengesetzte Stromrichtung haben, bleiben leer (zwei ■ Nuten je Polteilung). Es folgt darauf, von recht nach links, zunächst eine Nut mit einem Leiter, vier Nuten mit je zwei Leitern, wieder eine Nut mit einem Leiter, und darauf wiederholt sich in der. angegebenen Weise die Anordnung der Wicklung. Die Fig. 5 und 6 zeigen entsprechend die Wicklungsanordnung bzw. die Stromverteilung für Linksdrehung des Motors. Die praktische Ausführung der Wicklung geht aus Fig. 7 hervor. Die Wicklung ist in üblicher Weise als Zweischichtwicklung mit Formspulen ausgeführt. Die Wicklung wird durch drei Spulengruppen x, y und 3 gebildet. Beim Rechtslauf sind die Spulengruppen χ und y, bei Linkslauf die Spulengruppen y und ζ eingeschaltet. Die Spulenao gruppen χ und ζ bestehen in der Oberschicht und in der Unterschicht aus drei in nebeneinanderliegenden Nuten liegenden Leitern, die Oberschicht und Unterschicht sind um je eine Nutteilung gegeneinander versetzt. Die sowohl bei Rechtslauf wie bei Linkslauf eingeschaltete Spulenschicht y weist in jeder Lage zwei nebeneinanderliegende Nutenleiter auf, welche ebenfalls in der gleichen Richtung wie die Spulenleiter der Spulengruppen χ und s in der Oberschicht und Unterschicht gegeneinander versetzt sind.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 8 bis 12. Bei diesem Beispiel sind wieder je Polteilung acht Nuten angenommen. Der Nutenschritt der Ankerwicklung beträgt sieben, ist also um eine Nut verkürzt. Im Anker sind sieben Nuten je Pol wirksam, eine Nut ist unwirksam, dementsprechend sind im Ständer sieben Nuten mit je einem Kompensationsleiter besetzt. Eine Nut ist leer, genau wie beim oben erläuterten Beispiel. Die Feldwicklung weist dagegen nur in fünf Nuten Erregerleiter auf. Drei Nuten enthalten keine Feldwicklung, die Feldform ist daher also noch mehr trapezförmig. Einer der Feldwicklungsleiter liegt in der Neutralen, welche zugleich durch die von einem Kompensationsleiter freie Nut verläuft. Ein Feldwicklungsleiter liegt auf der linken Seite, drei Leiter auf der rechten Seite der Neutralen.

Fig. 8 zeigt wieder das Schema der Anordnung für Rechtslauf, wobei Kompensationswicklung c und Feldwicklung / einzeln herausgezeichnet sind..

In Fig. 9 ist die Wicklung zusammengefaßt, wobei sich in ihrer Wirkung aufhebende Leiter weggelassen sind. Entsprechend zeigen die Fig. 10 und 11 die Wicklungsanordnung für Linkslauf, und zwar Fig. 10 für den Fall, daß Kompensationswicklung c und Feldwicklung/ gesondert herausgezeichnet sind, während in Fig. 11 die Wicklungen zusammengefaßt und die in ihrer Wirkung einander aufhebenden Leiter weggelassen sind.

Fig. 12 zeigt die tatsächliche Ausführung der Wicklung, welche aus drei Spulenteilen a, b und c besteht. Die Leiter der Spulenteile α sind durch zwei konzentrische Kreise sowie je nach der Stromrichtung durch Kreuze oder Pfeile angedeutet. Die Leiter des Spulenteiles b sind durch gestrichelte Kreise sowie Kreuze und Pfeile entsprechend der Stromrichtung bezeichnet, während die Leiter c durch einfache Kreise mit Kreuzen oder Punkten angedeutet sind. Der mittlere Spulenteil b, der in beiden Drehrichtungen eingeschaltet ist, umfaßt je Pol fünf Leiter, die in der ersten Polteilung beispielsweise in der oberen Leiterschicht, d. h. neben dem Luftspalt liegen, in der zweiten Polteilung dagegen in der Unterschicht liegen, d. h. dem Luftspalt abgewandt sind. In entsprechender Weise wiederholt sich die Lage der Spulenleiter in den folgenden Polteilungen. Links von dem Spulenteil b liegt der allein bei Rechtslauf eingeschaltete Wicklungsabschnitt a. In der Oberschicht, neben dem Luftspalt, liegt ein Leiter, während in der Unterschicht in der gleichen Nut ein weiterer Leiter liegt. Links davon, und zwar in der Bürstenachse, liegt ein weiterer Leiter, während auf der rechten Seite in zwei anschließenden Nuten je ein Leiter liegt. Symmetrisch zur mittleren Wicklung b liegt rechts von dieser der Wickelabschnitt c, welcher ebenfalls einen Leiter in der Oberschicht sowie vier Leiter in der Unterschicht aufweist. In der nächsten Polteilung wiederholt sich im Prinzip die Leiteranordnung, allein mit dem Unterschied, daß Oberschicht und Unterschicht vertauscht sind.

-Entsprechend der Anordnung der Nutenleiter ergibt sich die Anordnung der Wickelköpfe. Die fünf mittleren Nutenleiter in der Oberschicht der ersten Polteilung sind mit den entsprechenden Nutenleitern der Unterschicht der zweiten Polteilung verbunden. In der dritten und vierten Polteilung sowie den folgenden Polteilungen wiederholt sich diese Anordnung. Bei dem linksliegenden Wickelabschnitt sind vier Leiter der Unterschicht no der ersten Polteilung mit vier Leitern der Oberschicht der zweiten Polteilung verbunden. In gleicher Weise erfolgt die Verbindung in den folgenden Polteilungen. Der erste Leiter der Oberschicht in der Polteilung in dem Wickelabschnitt« ist mit dem entsprechenden Leiter der Unterschicht des Wickabschnittes a in der zweiten Polteilung verbunden, ebenso der Leiter der Oberschicht in der dritten Polteilung mit dem Leiter der Unterschicht der vierten Polteilung. Sinngemäß ist der Wicklungsteil c genau so ausgebildet.

Da es für die elektrische Wirkung der Wicklung im Prinzip gleichgültig ist, ob die Nutenleiter in der Oberschicht oder Unterschicht liegen, kann die Anordnung auch gemaß Fig. 13 abgeändert werden. In der ersten Polteilung links enthält die Unterschicht, welche dem Luftspalt abgewandt ist, zwei Leiter des Wicklungsabschnittes a, anschließend zwei Leiter des mittleren Wicklungsabschnittes b, welche bei beiden Fahrtrichtungen eingeschaltet ist. Die nächste Nut ist ausgelassen, während anschließend in der Unterschicht drei Leiter des bei Linkslauf wirksamen Wicklungsabschnittes c eingeschaltet sind. Genau die gleiche Anordnung wiederholt sich in den folgenden Polteilungen. In der Oberschicht liegen in der ersten Polteilung, wenn man von links beginnt, gegenüber den Leitern der Unterschicht um eine Nut nach rechts verschoben, drei Nutenleiter der Wicklungsschicht o, die bei Rechtslauf eingeschaltet sind. Darauf folgen in den nächsten drei Nuten Leiter des Wicklungsabschnittes b, die bei Rechts- und Linkslauf eingeschaltet sind, daran schließen sich zwei Nuten mit Leitern des Wicklungsteiles c an, welche bei Linkslauf wirksam sind. Es ergeben sich, wie, die Figur erkennen läßt, lauter Spulen mit drei Leitern auf der einen Seite, zwei Leitern auf der anderen Seite, also 2¹^ Windungen. Es zeigt sich also, daß sich sogar bei ungünstigsten Nut- und Windungszahlen eine zusammengefaßte Wicklung in praktisch brauchbarer Form herstellen läßt.

Auch hier kann wieder außer den dargestellten Leitern eine besondere zusätzliche Wicklung in allen Nuten oder in einzelnen von ihnen vorgesehen werden; diese Wicklung kann z. B. nur zur Erzeugung einer phasenverschobenen Wendefeldkomponente mit Hilfe eines angeschlossenen Ohmschen Widerstandes benutzt werden oder auch gleichzeitig, ganz oder teilweise, von Ankerstrom durchflossen werden und dadurch die Kompensations-Ankerwicklung erhöhen oder erniedrigen, um die richtige Wendefeldstärke einzustellen. Außerdem können die als Wendepol dienenden Zähne andere Form, andere Teilung, anderen Luftspalt usw. haben als die übrigen Zähne.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Wechselstromreihenschlußkollektormotor mit feststehenden Bürsten und einer Ständerwicklung nach Patent 664 533, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwicklung mit einem derart verkürzten oder verlängerten Wickelschritt ausgeführt ist, daß gleichzeitig kommutierende Leiter verschiedener Pole niemals in den gleichen Ankernuten liegen und eine Treppenwicklung entsteht, bei der die verschiedenen Windungen einer Nut annähernd gleich große Wendespannungen und -möglichst niedrige, dabei gleich große gegenseitige Induktionskoeffizienten haben.
2. 2. Motor nach Anspruch 1 mit einfacher, eingängiger Schleifenwicklung und zwei Windungen (= 4 Leitern) je Nut sowie mit gebrochener Nutzahl je Polteilung im Anker, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelschritt gegenüber dem genauen Durchmesserschritt um zwei Nuten verkürzt oder verlängert ist.
3. 3. Motor nach Anspruch 2 mit vier übereinanderliegenden Leitern je Nut im Anker, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der oberste Leiter einer Nut mit dem untersten Leiter einer anderen Nut zu einer Windung verbunden ist, ebenso der 8ü zweitoberste Leiter einer Nut mit dem drittobersten einer anderen Nut.
4. 4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oberste Leiter einer Ankernut mit dem untersten Leiter einer beispielsweise weiter nach rechts zu liegenden Nut verbunden ist, der zweitoberste Leiter derselben Nut dagegen mit dem' drittobersten Leiter einer nach links liegenden Nut.
5. 5. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kommutierenden Ankerleiter in der Weudezone jedes Pols zwei oder mehreren Wendezähnen des Ständers gegenüberliegen, so daß die verschiedenen Seiten der Anker spulen von verschiedenen Wendezähnen induziert werden.
6. 6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Wendezähnen. jedes Pols Teile der Erregerwicklung bzw. Leiter, die als solche wirken, liegen, so 'daß die zum Ankerstrom phasengleiche Feldstärke in. den einzelnen Zähnen verschieden groß ist.
7. 7. Motor nach Anspruch 1 mit einer je Polteilung drei Abschnitte aufweisenden Ständerwicklung, von denen je nach der Drehrichtung der mittlere und einer der beiden äußeren eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterzahl eines Abschnittes der Ständerwicklung in Ober- und Unterschicht verschieden groß ist und einzelne Nuten nur eine Schicht enthalten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen