DE707187C - Laeufergespeister Drehstromnebenschlussmotor mit Drehzahlaenderung durch Umschaltungder Staenderwicklung von Hauptbuersten auf Hilfsbuersten - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
16. JUNI 1941

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d 2 GRUPPE 39

S 116085 VIIId]2id?

Patentiert im Deutschen Reich vom 15. November 1934 an Patenterteilung bekanntgemacht am 15. Mai 1941

Bei vielen. Arbeitsmaschinen ist es erforderlich, die Drehzahl in weiten Grenzen zu ändern. So muß z. B. bei Wirkmaschinen die Arbeitsgeschwindigkeit für den Vorgang des Minderns plötzlich herabgesetzt und nach diesem Arbeitsvorgang ebenso· schnell wieder heraufgesetzt werden. Außerdem ist es erforderlich, bei Beginn, und bei Bedarf auch während des Arbeiten« zur Beobachtung des Wirkvorganges die Maschine langsam durchzudrehen. Soweit bisher für solche Antriebe läufergespeiste Dnehstromnebenschlußmotoren verwendet wurden, sind die verschiedenen Drehzahlen durch Verstellen der Bürsten erzielt worden oder durch- Umschaltungen von StänderwicHungsteilen.

Es sind ferner Anordnungen bekanntgeworden, bei welchen außer den Hauptbürsten mehrere Hilfsbürstensätze auf dem Strom-

ao wenderumfang vorgesehen sind, entsprechend der Anzahl der von der angetriebenen Arbeitsmaschine betriebsmäßig geforderten Drehzahlstufen. Die Ständerwicklung wird dabei einfach entweder auf die Hauptbürsten oder auf den einen oder anderen Hilfsbürstensatz umgeschaltet. Derartige Anordnungen erfordern einmal einen in axialer Richtung weit ausladenden Stromwender, weil die Hauptbürsten einen Verschieb ebereich von Stillstand bis zur vollen Betriebsdrehzahl benötigen und dabei an den übrigen Bürstensätzen vorbeigleiten müssen. Sie haben aber weiter den Nachteil eines sehr komplizierten mechanischen und elektrischen Aufbaues wegen der konstruktiv schwierigen Unterbringung und Schaltung einer Vielzahl von Bürstensätzen mit jeweils eigener Bürstenbrücke.

Durch die Erfindung werden alle diese Nachteile vermieden, indem je Hauptbürstensatz nur ein Hilfsbürstensatz zur. wählweisen Einstellung beliebig vieler Minderdrehzahlen dient und nur eine Umschaltvorrichtung für die Umschaltung der Ständerwicklung auf die Hauptbürsten oder die Hilfsbürsten vorgesehen ist. Die Hauptbürsten und die Hilfsbürsten liegen dabei nicht nebeneinander auf dem Stromwender, sondern sind hintereinander in derselben Umlaufbahn verschiebbar angeordnet, so¹ daß ein in axialer Richtung kurzer Stromwender normaler Bauart ausreicht, um alle Bürstensätze unterzubringen.

Erfindungsgemäß werden die Hilfsbürsten als an die Hauptbürsten oder die Hauptbürstenbrücke an- und abkuppelbare Mitlauf-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Max Müller in Leipzig iind Dipl.-Ing. Waldemar Lemmerich in B erlin-Siemens Stadt

bürsten ausgebildet, welche beim Hochregeln der Drehzahl des Motors ans der Anlaufstellung heraus nur streckenweise an der Verschiebung der Hauptbürsten oder der Hauptbürstenbrücke teilnehmen. An einer wahlweise einstellbaren Stelle auf dem Stromwenderumfartg werden dann die Mitlaufbürsten, z. B. durch mechanische Vorrichtungen, von den Hauptbürsten oder der Hauptbürstenbrücke ίο abgekuppelt und anschließend an eine wahlweise einstellbare Halte- oder auch Verstellvorrichtung angekuppelt. Sie bleiben demnach auf ihrem erreichten Platz auf dem Stromwenderumfang stellen, während die Hauptis bürsten weiterverschoben werden bis zur Erreichung der Betriebsdrehzahl des Motors. Durch Umschaltung der Ständerwicklung auf die Hilfsbürsten kann zu gegebener Zeit dann ein stoßartiger Drehzahlwechsel auf die der Hilfsbürstenstellung entsprechende Minderdrehzahl erreicht werden.

Wird die Haltevorrichtung gleichzeitig als Verstellvorrichtung ausgebildet, eine Eigenschaft, die schon in dem Begriff der wahlweisen Verstellmöglichkeit der Haltestelle liegt, dann können die Mitlaufbürsten, nachdem sie von der Hauptbürstenstellung durch Abkuppeln unabhängig geworden sind, mittels der verstellbaren Haltevorrichtung auch an wahlweise andere Stellen des Stromwenderumfanges verschoben werden, so daß willkürlich noch beliebig viele andere Minderdrehzahlen betriebsmäßig verfügbar werden, sei es durch jeweiliges stoßweises Umschalten der Betriebsdrehzahl auf eine dieser Minderdrehzahlen oder sei es durch stufenloses Regeln des Motors von einer Minderdrehzahl auf eine andere. Beide Fälle sind z. B. in der Textilindustrie wichtig, insbesondere wenn die verschiedenen Minderdrehzahlen selbsttätig durch Verstellen der Hilfsbürstenhaltevorrichtung mittels bewegter Arbeitsmaschinenteile dem Verlauf des Arbeitsprozesses entsprechend eingestellt werden sollen.

Bei Rückverschiebung der Hauptbürsten oder der Hauptbürstenbrücke in die Anlaufstellung werden die Hilfsbürsten, zweckmäßig selbsttätig, von der Haltevorrichtung abgekuppelt und anschließend an die Hauptbürsten oder die Hauptbürstenbrücke wieder angekuppelt oder auch für diese Bewegungsrichtung in einfachem Rückführprozeß von ihnen in die Anlaufstellung mitgenommen.

Zweckmäßig werden die Mitlaufbürsten ebenfalls wie die Hauptbürsten gemeinsam durch eine als Bürstenträger dienende Bürstenbrücke verbunden, welche an die Hauptbürstenbrücke an- und abkuppelbar ist und auch an die Halte- oder Verstellvorrichtung für die So Wahl der Minderdrehzahlen an- und abkuppelbar eingerichtet ist.

Bei Motoren mit mehr als zwei Polpaaren ergibt sich eine besonders vorteilhafte Anordnung der Mitlaufbürsten in der Weise, daß man sie um 360 elektrische Grade versetzt gegen die Hauptbürsten anordnet, bei vierpoligen Motoren also beispielsweise auf dem entgegengesetzten Halbkreisbogen des Stromwenders, so daß für beide Bürstensätze die größtmöglichen Drehzahlbereiche ausnutzbar sind, weil sich Hauptbürsten und Hilfsbürsten am Stromwenderumfang nicht stören. Zur Ermöglichung der erfindungsgemäßen An- und Abkupplung der Mitlaufbürsten von den Hauptbürsten sind bei Versetzung der Haupt- und Hilfsbürsten am Stromwenderumfang um 360 elektrische Grade oder um ein Vielfaches davon selbstverständlich nur durch eine Bürstenbrücke gemeinsam verstellbare Mitlaufbürsten verwendbar.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 5 schematisch dargestellt, von welchen die Fig. 1 den Stromwender mit den Bürsten, die Fig. 2 und 3 die Einzelheiten der Kuppelvorrichtung und die Fig. 4 den Stromwender bei Verwendung von mehreren Bürstenbrücken für die verschiedenen Bürstenarten zeigen. In der Fig. 5 ist eine besondere Anordnung der Haupt- und Hilfsbürsten am Stromwender dargestellt. 9"

Gemäß der Fig. 1 sind, wie üblich, sechs Hauptbürsten 1 bis 6 und sechs als Mitlaufbürsten ausgebildete Hilfsbürsten 7 bis 12 vorhanden. Die Hilfsbürsten und die Hauptbürsten haben nicht dargestellte Bürsten- «5 brücken. Lediglich die Anschläge zur Steuerung der Kupplungen sind mit 13 bis 18 bezeichnet. Diese Anschläge sind an einstellbaren Vorrichtungen 19 und 20 angeordnet, und zwar sind die Anschläge 13 bis 15 an der Vorrichtung 20 und die Anschläge 16 bis 18 an der Vorrichtung 19 befestigt. Die beiden Vorrichtungen können durch das Handrad 21 gemeinsam verstellt werden. Dieses treibt eine Welle 22 an und über das Zahn- <°5 rad 23 die Vorrichtung 20, über die Zahnräder 24 und 25 die Vorrichtung 19. Da die Vorrichtung 19 über zwei Zahnräder angetrieben wird, bewegt sie sich in Richtung 26, die Vorrichtung 20 hingegen entgegengesetzt, »»o also in Richtung 27. Die Hauptbürsten mit den angekuppelten Mitlaufbürsten bewegen sich aus der Anlaufstellung heraus in denselben Richtungen.

In Fig. 2 ist die Kupplungsvorrichtung zwisehen den Haupt- und Hilfsbürsten, beispielsweise bei den Bürsten 1 und 7, dargestellt. Die Hilfsbürste 7 hat einen Hebel 28, der um einen Bolzen 29 an der Hilfsbürste drehbar befestigt ist. Ein Anschlag 30 verhindert ein iao Herabfallen des Hebels, der durch eine Feder stets nach unten gedrückt wird. Der Hebel

hat eine Klinke 32 und über dieser Klinke ein Lager 33, in welchem ein weiterer Winkelhebel 34 drehbar gelagert ist. Der Winkelhebel hat zwei Arme 35 und 36. Am Arm 36 ist eine Nase 37 angebracht. An der Hauptbürste ι sind zwei Anschläge 38 und 39 vorhanden. Der Anschlag 16 und der Träger 19 für diesen Anschlag sind, um die Wirkungsweise der Vorrichtungen zu erläutern, ebenfalls dargestellt. Gemäß Fig. 2 sind die beiden Bürsten 1 und 7 miteinander gekuppelt. Es sei angenommen, daß die Bürsten in der Anlaufstellung stehen.

Beim Hochregeln der Drehzahl werden die Bürsten in Richtung 40 bewegt. Sobald die - Nase 32 des Hebels 28 an den Anschlag 16, welcher vor dem Arbeitsbeginn in die für die Minderdrehzahl notwendige Stellung am Stromwenderumfang gebracht worden ist, anstößt, wird der Hebel 28 angehoben. Dadurch wird die Kupplung zwischen der Bürste 7 und der Bürste 1 auf gehoben. Sobald der Stift 16 die Nase 32 so weit angehoben hat, daß der Stift 38 unter ihr hinweggleitein kann, bleibt die Hilfsbürste stehen, und die Hauptbürste kann bis zu der gewünschten Dreihzahlstell'ung weiterwandern. Dabei wird durch den Anschlag 39 der zweiarmige Hebel 34 betätigt und umgelegt, so daß durch die Nase 37 nunmehr die Hilfsbürste in ihrer Stellung festgehalten wird, weil die Nase 37 hinter dan Anschlag 16 greift. Hierbei ist angenommen, daß der Stromwender in Richtung 41 umläuft. Diese Betriebsstellung ist in der Fig. 3 dargestellt.

Beim Rückgang der Hauptbürste 1 in die Anlauf stellung wird durch den Anschlag· 39 der nunmehr nach oben gerichtete Arm 3 5 des Winkelhebels 34 getroffen. Dadurch wird.

der Winkelhebel wieder in seine Ruhestellung umgelegt und die Hilfsbürste 7 von dem Anschlag 16 entkuppelt. Bei Weiterbewegung der Hauptbürste 1 in Richtung der Hilfsbürste 7 wird der Anschlag 38 den Hebel 28 anheben und sich danach wieder hinter die Nase 32 legen und bis zur, Berührung der beiden Bürsten am Hebel 28 entlang gleiten. Die Hauptbürste 1 schiebt alsdann die Hilfsbürste 7 vor sich her bis in die Anlaufstellung.

Eine solche Kupplung kann nicht nur zur Kupplung der Bürsten, sondern auch zur Kupplung der Bürstenbrücke» benutzt werden, wie es in Fig. 4 schematisch, dargestellt ist. In dieser Figur sind die Hauptbürstep. wieder mit 1 bis 6 und die Mitlaufbürstein mit 7 bis 12 bezeichnet. Die Hauptbürsten 1 bis 3 sind durch eine gemeinsame Bürstenbrücke 45 und die Hauptbürsten 4 bis 6 durch eine gemeinsame Bürstenbrücke 44 verbunden. Zur Kupplung der Mitlauf bürsten 7, 8 und 9 dient deren Bürstenbrücke 43, zur Kupplung der Mitlauf bürsten 10, 11 und 12 die Bürstenbrücke 42. Die Bürstenbrücken 43 und. 45 sind bei den Bürsten 3 und 9 und die Bürstenbrücken 42 und 44 bei den Bürsten 6 und 12 durch Kupplungen, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind, 'miteinander verbunden. Zur selbsttätigen Steuerung dieser Kupplungen dienen Anschläge 46 und 47, die in der gleichen Weise verstellbar sind wie die Anschlage gemäß der Fig. 1.

In Fig. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar für einen vierpoligen Motor. Die Bürstenanordnumg ist in diesem Falle so, daß die Hauptbürsten 48 auf der oberen Seite und die Hilfsbürsten 50 auf der unteren Seite des Stromwenders 49 angeordnet sind und ihre Bürstenbrücken an- und abgekuppelt werden. Die zwangsläufige Mitnahme der Hilfsbürsten in die Anlaufstellung beim Zurückverschieben der Hauptbürsten bewirkt, daß über die Hilfsbürsten niemals höhere Drehzahlen eingeschaltet werden können als über die Hauptbürsten. An sich könnten bei Motoren mit mehr als zwei Polpaaren beide Bürstenarten auch völlig unabhängig voneinander auf derselben Stromwenderumlauf bahn bewegt werden, ohne sich zu stören; der eben genannte betriebswichtige Vorteil dieser erfindungsgemäßen Anordnung fiele dann aber weg.

Zur Umschaltung der Ständerwicklung von den Hauptbürsten auf die Hilfsbürsten können dreipolige Schütze benutzt werden, die in bekannter Weise durch Druckknöpfe steuerbar sein können.

An Stelle von mechanischen Kupplungsanordnungen kann man natürlich auch andere an sich bekannte Kupplungen, z. B. elektromagnetische oder Preßluftkupplungen, benutzen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Läufergespeister Drehstromnebeiischlußmotor mit Drehzahländerung durch Umschaltung der Ständerwickluing von Hauptbürsten auf Hilfsbürsten, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsbürsten als an die Hauptbürsten oder an die Hauptbürstenbrücke an- und abkuppelbare Mitlaufbürsten ausgebildet sind, derart, daß sie beim Hochregeln der Drehzahl aus der Anlaufstellung nur streckenweise an der Verschiebung der Hauptbürsten teilnehmen, an einer wahlweise einstellbaren Stelle des Stromwenderuanfanges jedoch, z. B. durch mechanische Vorrichtungen, abgekuppelt und ,anschließend an eine wahlweise einstellbare Halte- oder auch Verstellvorrichtung angekuppelt werden, und daß sie bei rückläufiger Verschiebung der Hauptbürsten von der Haltevorrichtung abge-

   kuppelt und von den Hauptbürsten bis zur Erreichung der Anlaufstellung mitgenommen werden.
2. 2. Motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mitlaufbürsten eine Bürstenbrücke vorgesehen ist und die An- und Abkupplungen zwischen den Bürstenbrücken der Haupt- und Mitlaufbürsten und zwischen der Mitlaufbürstenbrücke und der wahlweise einstellbaren Halte- oder Verstellvorrichtung erfolgen.
3. 3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbürsten und die Mitlaufbürsten miteinander abwechselnd hintereinander in ein und derselben Umlaufbahn auf dem Stromwender angeordnet sind.
4. 4. Motor nach Anspruch 2 oder 3 mit mehr als zwei Polpaaren, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbürsten und die »o Mitlauf bürsten um 360 elektrische Grade oder ein Vielfaches davon auf dem Stromwenderumfang versetzt angeordnet sind, so daß für beide die größtmöglichen Drehzahlbereiche ausnutzbar sind. as
5. 5. Motor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitl aufbürsten nach erfolgter Abkupplumg von den Hauptbürsten oder der Hauptbürstenbrücke und Ankupplung an die Halte- und Verstellvorrichtung mittels dieser Vorrichtung unabhängig von der weiteren Verschiebung der Hauptbürsten wahlweise verschiebbar sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen