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Kommutatorwicklung für Gleich- oder Wechselstromkommutatormaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kommutatorwicklung für Gleich- oder Wechselstromkommutatormaschinen,
bei der die in -Tuten untergebrachten Spulen aus mehreren Windungen bestehen, die
verschiedenen Kommutatorlamellen zugeordnet sind. Es können dabei ebenso viele Kommutatorlamellen
vorgesehen sein, als die Spule Windungen aufweist. Es können aber auch jeder Kommutatorlamelle
zwei Windungen oder noch mehr zugeordnet sein, jedoch müssen auch dann je Spule
mindestens zwei Kommutatorlamellen vorgesehen sein. Die Anordnung nach der Erfindung
ist am wirksamsten, wenn jeder Windung eine Kommutatorlamelle zugeordnet ist. o
Bei der beschriebenen Anordnung ergibt sich bei der Kommutierung der Nachteil, daß
zwar beim Aufheben des Kommutierungskurzschlusses eine Funkenbildung dann unterdrückt
wird, wenn sich noch eine Windung im Kurzschluß befindet, die tierselben Spule angehört
und dementsprechend- in derselben Nut untergebracht ist, daß aber eine Funkenbildung
auftritt, wenn der Kurzschluß an der letzten kommutierenden Windung einer Spule
aufgehoben wird, da dann die noch im Kurzschluß sich befindenden Windungen bereits
der nächsten Spule angehören und dementsprechend in anderen Uten untergebracht sind,
so daß eine dämpfende Wirkung dieser noch im Kurzschluß befindlichen Windungen nicht
mehr vorhanden ist. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist es bekannt, an den Wicklungsspulen
nur auf einer Seite die Leiter zu einem kompakten, in derselben Tut untergebrachten
Bündel zusammenzufassen, während an der anderen Spulenseite ein Leiter von dem Bündel
abgesondert ist und sich in einer anderen
Nut als das Hauptbündel
befindet. Dadurch wird erreicht, daß auch beim Aufheben des Kurzschlusses der letzten
Windung einer Spule Windungen noch im Kurzschluß sich befinden, die mit der genannten
Windung induktiv genügend gekoppelt sind und Beinentsprechend dämpfend wirken können.
Diese den Kurzschluß aufgebende Windung befindet sich dann nämlich mit der einen
Seite zwar noch in der Nut der zugehörigen Spule, die bereits außer Kurzschluß ist,
mit der zweiten Seite, die in der geschilderten Weise vom Hauptbündel abgesondert
ist, -befindet sie sich jedoch bereits in der Nut der nächsten Spule, deren Windungen
sich bereits im -Kurzschluß befinden.
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Bei dieser bekannten Anordnung ist also die Bedingung erfüllt, daß
zur Verbindung zweier in verschiedenen Nuten untergebrachten Windungsgruppen bei
der Kommutierung für sich kurzgeschlossene Windungen dienen, die mit der einen Hälfte
der einen Windungsgruppe, mit der zweiten Hälfte der anderen Windungsgruppe angehören.
Die geschilderte bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß man Spulen abnormaler
Ausführung bekommt, da jede Spule aus drei Seiten besteht. Auch das Einbringen der
Spule in die Nuten ist schwierig, da in einer Nut außer den beiden Seiten .zweier
Spulen noch eine dritte Hilfsseite untergebracht werden muß, was eine ungünstige
Vergrößerung des Nutenraumes zur Folge hat. Ein weiterer Nach-t,
teil bekannten
Anordnung besteht darin, daß die beiden Hauptseiten einer Spule ungleich viele Leiter
aufweisen, da ja an der einen Seite eine Hilfsseite abgezweigt ist.
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Die Kommutatorwicklung der Erfindung beseitigt den geschilderten Nachteil,
da man Spulen erhält, die in ganz normaler Weise aus zwei Seiten ohne Hilfsseite
bestehen, wobei meide Seiten gleich viele Leiter aufweisen Erfindungsgemäß ist die
Wicklung als Spulenwicklung ausgebildet, bei der die Spulen als solche in die Nuten
eingebracht werden, und es besitzen die einzelnen finit der einen Seite in der einen
Nut, mit der anderen Seite in der zweiten Nut untergebrachten Spulen am Anfang und
am Ende je eine halbe Windung, so daß die Verbindungen mit den in den anderen Nuten
untergebrachten Spulen sich an dein dein Kommutator abgewendeten Wickelkopf befinden.
Dadurch ist die Herstellung und Unterbringung der Spulen in den Nuten wesentlich
vereinfacht, da man außerhalb der Nuten die Spulen fertil herstellt, so daß man
diese Spulen genau in derselben Weise wie die Spulen, die keine besonderen Einrichtungen
zur Verbesserung der Kommutierung haben, in die guten einbringen kann. Dadurch wird
die Herstellung der Kommutatorwicklung sehr erleichtert, da man es mit ganz normalen
Spulen und mit einem ganz normalen Einbringungsverfahren zu tun hat. Auch eine zusätzliche
Vergrößerung des Wickelraume tritt nicht ein.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Ausführungsbeispiele der
Zeichnung näher erläutert. In Fig. i sind A und B die beiden aktiven Seiten einer
Spule. Die Spule hat je Seite sechs Leiter. Die Seite A befindet sich am Grunde
der Nut C, während die Seite B sich im oberen Teil der Nut D befindet.-
Die Nuten C und D haben den gewünschten Abstand. Die Breite der Nuten ist, wie dargestellt,
im Grunde schmäler als am Ankerumfang. Dementsprechend sind die einzelnen Leiter
(i bis 6 der Seite A und bis 12 der Seite B), die rechteckigen Querschnitt aufweisen,
für die Seite B gegenüber den Leitern der Seite A um 9o - gedreht, so daß sie in
dem breiteren Teil der Nut auch eine größere Breite der Spulenseiten ergeben. Die
einzelnen Leiter sind, wie nicht weiter dargestellt, gegeneinander und gegenüber
der Nutwandung in der üblichen Weise isoliert. Die Bezeichnungen 29, 3i, 33, 35,
37, 39, d i und .13 beziehen sich auf die Kommutatorfahnen der Kommutatorlamellen
20, 22, 24, 26, 28, 30, 32 und 34. Der Leiter z der Spule ist mit
der Kommutatorfahne .41 verbunden über den Leiter i'. Die Leiter 2, 3, .4, 5 und
6 sind in ähnlicher Weise über die Wickelkopfverbindungen 2'. 3', 4', 5' und 6'
mit den Kommutatorfahnen 39, 37, 35, 33 und 31 verbunden. Die im oberen Teil der
Nut D befindliche Spulenseite besteht aus den Leitern;, 8, 9, 10, 11 und
12 und ist mit den Kommutatorfahnen 4, 39, 37# 35, 33 und 31 über die Wickelkopffeiter
7'. g", 9', Io', i i' und 12' verbunden. Auf der dem Kommutator abgewendeten Seite
sind die Leiter 2 und 7 über den Wickelkopfleiter 2; verbunden. In derselben Weise
sind die Leiter 3 und 8, 4. und 9, 5 und Io, 6 und II über die Wickelkopfleiter
38, .I9, 5 Io und 611 verbunden. Die Leiter i und 12 der- beiden Spulenseiten A
und B sind nun auf der dem Kommutator abgewendeten Seite abweichend geschaltet.
Der Leiter i ist über die Wickelkopfverbindung i" und die Wickelkopfverbindung I2b''
mit einem Leiter 12v verbunden, der bereits einer anderen (der folgenden) Spule
angehört und dementsprechend sich auch in einer anderen Nut, und zwar in der benachbarten
Nut E. befindet. Ebenso ist der Leiter 12 auf der dem hominutator abgewendeten S;
fite über die Wickelkopfverbindung i2" und über die Wickelkopfverbindung i"" mit
dein [,eiter
i. verbunden, der ebenfalls einer anderen (der vorhergehenden)
Spule angehört und sich in der Nut F befindet. Man sieht also, daß die Spule mit
den Seiten A und B am Anfang und am Ende aus je einer halben Windung besteht, während
die anderen Hälften :dieser Windungen bereits der vorhergehenden und der folgenden
Spule angehören.
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Fig. 3 der Zeichnung zeigt diese Anordnung, wobei die einzelnen Spulen
nur als Ganzes dargestellt sind, in der Draufsicht. Die Bezeichnungen entsprechen
der Fig. t. Man sieht, daß die einzelnen Spulen mit der nächstfolgenden Spule und
mit der vorhergehenden nicht, wie sonst üblich, auf der dem Kommutator zugewendeten
Seite verbunden sind, sondern auf der dem Kommutator abgewendeten Seite mit. Hilfe
der Verbindungen 12v' und i' bzw. 12" und Ia''.
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Beim Kommutieren schließt die Bürste 45 der Fig. i zunächst über die
Kommutatorlamellen Windungen kurz und hebt den Kurzschluß an Windungen auf, die
ein -und derselben Spule angehören, so daß beim Aufheben des Kurzschlusses für eine
Windung stets zur Dämpfung noch eine im Kurzschluß befindliche und induktiv eng
gekoppelte Windung vorhanden ist. Verläßt die Kommutatorbürste 45 -bei der Bewegung
nach rechts die Kommutatorlamelle 3o, dann wird der Kurzschluß an der durch die
Leiter 2 und und durch die Stirnverbindungen 2', 7' und 27 gegebenen Windung
aufgehoben. Die Bürste 45 schließt dann über die Kommutatorlamellen 32 und 34. eine
Windung kurz, die aus dem Leiter i der Spulenseite A und aus dem der nächstfolgenden
Spule bereits angehörigen Leiter 12 b in der Nut E besteht. Diese beiden Leiter
sind auf der dem. Kommutator abgewendeten Seite über die Stirnverbindungen i" und
12i;' verbunden. Diese kurzgeschlossene Windung bildet daher ebenfalls einen Dämpfungsstromkreis
für die Windung mit den Leitern 2 und 7, an der der Kurzschluß gerade aufgehoben
wird. Gleitet die Bürste ¢5 weiter nach rechts, dann wird auch der Kurzschluß an
der Windung mit den Leitern i und 12b aufgehoben; es ist dann aber bereits eine
Windung im Kurzschluß, die vollständig der nächstfolgenden in der Nut B untergebrachten
Spule angehört.
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Bewegt sich die Bürste 45 nicht von links nach rechts, sondern von
rechts nach links, dann vollzieht sich derselbe Vorgang mit Hilfe der Leiter Ia''
und 12". Man sieht also, die dämpfende Wirkung ist von der Drehrichtung unabhängig.
Die Kommutatorwicklung nach der Erfindung eignet sich daher besonders für in der
Drehrichtung umsteuerbare elektrische Maschinen, z. B. auch für Bahnmotoren. Aus
Fig. i und Fig. 3 ist ferner der Unterschied gegenüber der bekannten Anordnung zu
ersehen. Bei der bekannten Anordnung muß die am Nutgrund befindliche Seite A der
Spule fünf Leiter 2 biss erhalten, und dazu muß noch ein Leiter, der bereits der
benachbarten Spule angehört, dazutreten. Bei der Anordnung nach der Erfindung enthalten
beide Spulenseiten gleich viele Leiter, und es tritt kein weiterer einer anderen
Spule angehöriger Leiter hinzu. Man erhält also mechanisch eine wesentlich einfachere
Anordnung,. während elektrisch die beabsichtigte Wirkung voll gewahrt . ist.
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Fig. 2 der Zeichnung zeigt die Ausbildung des Wickelkopfes auf der
dem Kommutator abgewendeten Seite. Die Wickelkopfverbindungen sind um 9o ° gedreht,
um die geschilderte Lage der Leiter in den Nuten zu ermöglichen. Ferner ist bei
dieser Ausbildung nach Fig. 2 auch eine gute Kühlung des Wickelkopfes möglich, da
die Luft die einzelnen Leiter ausreichend bestreichen kann. Die Endverbindung 4.9
ist verhältnismäßig kurz und befindet sich annähernd in der Mittellinie der Spule.
Die Endverbindung 38 verläuft innerhalb der Verbindung 27, ebenso die Endverbindung
51o oberhalb der Verbindung C11. Diese beiden Verbindungen befinden sich in der
Umfangsrichtung neben der Verbindung d.9 und schließen diese ein. Die Endverbindungen
12" und i" sind an dem Spulenkopf in der Umfangsrichtung am Anfang und am Ende angeordnet,
so daß ein besonders guter Anschluß mit den entsprechenden Endverbindungen der nächstfolgenden
und der vorhergehenden Spule möglich ist. Zu diesem Zweck kann noch, wie in Fig.
2 angedeutet, ein besonderes Verbindungsstück vorgesehen sein. Außerdem verlaufen
in Fig. 2 die Anschlußstücke 12" und i" in entgegengesetzter Richtung (das eine
von oben nach unten, das andere von unten nach oben). Dies erleichtert ebenfalls
den Anschluß an das wiederum in entgegengesetzter Richtung verlaufende Anschlußstück
der nächsten Spule.
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Für die Kommutierung ist es ferner günstig, wenn die Leiter i und
12, also die Leiter, die an der zugehörigen Spule nur eine halbe Windung bilden,
von dem Nutgrund entfernt sind, so daß die Selbstinduktion dieser Leiter ein Minimum
ist. Der Leiter i ist zu diesem Zwecke von dem Grunde der Nut C so weit als möglich
entfernt, während der Leiter 12, der der oberen Spulenseite angehört, sich in der
Mitte der Nut befindet.
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Während bei dem Ausführungsbeispiel der Fig z die Spule mit ,den Seiten
A und B am
Anfang und am Ende je eine halbe Windung i und
12 hat, über -die sie mit den entsprechenden halben Windungen der :benachbarten
Spulen verbunden ist, könnten auch mehrere solcher halben Windungen am Anfang und
am Ende der Spule vorgesehen sein, die mit der entsprechenden Anzahl von halben
Windungen der Nachbarspulen verbunden sind.