DE718353C - Unterbrecher zur Steuerung des Erregerstromes fuer magnetelektrische Maschinen - Google Patents

Description

• Unterbrecher zur Steuerung des Erregerstromes für magnetelektrische Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Unterbrecher zur Steuerung des Erregerstromes für magnetelektrische Maschinen, insbesondere Elektromotoren, die mit einem feststehenden elektromagnetischen Felde und einem ferromagnetischen Umlaufanker ausgerüstet sind.
• Solche Maschinen können ohne Kollektor und Schleifbürsten gesteuert werden, weil der ferromagnetische Anker einer elektromagnetischen Erregung und damit einer Erregerstromsteuerung nicht bedarf. Die älteren Vorschläge zur Auswertung dieser vorteilhaften Möglichkeit gehen dahin, den Felderreger-Strom mechanisch mit einem Umlaufnocken o. dgl. im Umlauftakt des Ankers zu unterbrechen.
• Nach der Erfindung soll demgegenüber der Stromunterbrecher magnetisch, .und zwar am einfachsten von den Ankermagneten selbst gesteuert werden. Es entfallen dann mechanische Umlaufsteuerglieder, wie .Nocken o. dgl., und die bei. diesen unvermeidlichen Reibungsverluste. Außerdem wird der Nachteil beseitigt, der bei Nockensteuerungen in einem Verschleiß liegt. Dieser macht sich in der Praxis bei hohen Anforderungen an die Umlaufgeschwindigkeit des Ankers recht störend bemerkbar. Bemerkenswert ist weiterhin der Umstand, daß der Schalter gemäß der Erfindung ohne Schwierigkeiten zum Schutz gegen Explosionsgefahr u. dgl. in einer gasdichten Kammer untergebracht, d. h. also zum Beispiel als Vakuumschalter ausgebildet werden kann, während bisher zu diesem Zweck eine Einkapselung des ganzen Motors unerläßlich war.
• Der Unterbrecher gemäß der Erfindung fällt besonders einfach aus, wenn er nach Art eines Wagnerschen Hammers als federnder Arm ausgebildet wird, an dem die Ankermagnete bei ihrem Umlauf vorbeistreicben und dessen magnetisch wirksamer Teil außerhalb der Mitte zwischen zwei. benachbarten Feldpolen anzuordnen ist, damit die Feldspulen: erst dann erregt werden, wenn die Ankermagnete im Sinne der Umlaufrichtung die Mitte zwischen zwei benachbarten Feldpolen bereits überschritten haben. Die Mittelstellung entspricht nämlich hinsichtlich der Antriebswirkung den Totpunktlagen eines Kurbeltriebes.
• Wenn nun der Anker beim Auslaufen nach dem Ausschalten des Motors gerade jene Stellung einnimmt, in der die Ankermagnete in der Mitte zwischen zwei benachbarten Feldpolen stehen, so läuft der Motor beim Wiedereinschalten nicht ohne weiteres an. Wird also ein selbsttätiges Anlaufen unter allen Umständen verlangt, so empfiehlt es sich, zwischen zwei benachbarten Feldpolen außerhalb der Mitte einen Hilfsmagneten anzuordnen, der den Anker aus seiner von ihm etwa eingenommenen Mittelstellung herausbringt und in eine Stellung bewegt, in welcher der Feldmagnetisinus ein Drehmoment auf den Anker ausübt.
• Der Hilfsmagnet kann permanent sein. Besser ist es, als Hilfsmagnet einen Elektromagneten vorzusehen, der vor dem Einschalten des Felderregerstromes vorübergehend erregt wird.
• Ein federnder Arm als Stromunterbrecher hat noch den Vorzug, daß er eine Umsteuerung des Motors recht einfach ermöglicht. Er braucht lediglich in Umfangsrichtung des Ankers von der einen Seite der erwähnten Totpunktlage auf die andere Seite verstellt zu werden. Ist der Motor auf diese Weise für Umsteuerung eingerichtet, so ist es zweckmäßig, auch den Anlaufhilfsmagneten im gleichen Sinne verstellbar auszuführen. Damit die Umsteuerung durch einen Handgriff bewirkt werden kann, wird der Anlaufhilfsmagnet mit dem Unterbrecher verbunden.
• Die Zeichnung veranschaulicht als Ausführungsbeispiel einen Motor mit dem Unterbrecher nach der Erfindung.
• In einem zweiteiligen Gehäuse i, 2, z. B. aus Preßstoff, ist die Ankerwelle 3 gelagert, an der mehrere (vier) auf den Umfang gleichmäßig verteilte U-förmig gebogene Magnetstäbe ¢ befestigt sind. Zwischen den freien Magnetenden 4" und 41, dieser Magnete liegen die Magnetspulen 5 des Feldes. Diese werden von Gehäuseansätzen 6 getragen, durch die der Spulenkern 7 hindurchragt.
• Die Spulen 5 sind hintereinandergeschaltet (vgl. Abb. 2). In die eine Zuleitung ist ein federnder Schaltarm 8 eingeschaltet, der unter Wirkung der Federkraft bestrebt ist, sein Kontaktende 9 im Abstand von dem Gegenkontakt Io zu halten, d.h. den Erregerstrom zu unterbrechen. An dem Arm 8 ist ein Eisenplättchen i i befestigt, das von der Maschinenachse ungefähr den gleichen Abstand hat wie die Achsen der Spulen 5. Infolgedessen wird das Plättchen i i und mit ihm der Arm 8 unter Überwindung der Federkraft jedesmal dann angezogen, wenn einer der Ankerpole bei seinem Umlauf in den Bereich des Plättchens gelangt. Die Anziehung und damit der Schluß der Kontakte 9, i o erstreckt sich über einen möglichst großen Bogen, damit der Feldmagnetismus so lange wirksam bleibt, als er ein gleichgerichtetes Drehmoment auf den Anker ausübt. Das Plättchen darf jedoch nicht bis in die Totpunktmitte reichen, weil das Feld in dieser Stellung des Ankers ein Drehmoment auf die Umlaufachse nicht ausübt. Andererseits darf das Plättchen "nicht ganz bis an den ihm benachbarten Feldpol heranreichen; denn unter Berücksichtigung der Trägheit des Schaltarmes 8 muß der Erregerstrom in dem Augenblick unterbrochen sein, in dem der Ankermagnet dem Feldpol. genau gegenüberliegt. Dieser würde andernfalls im Sinne einer Bremsung auf den Anker einwirken.
• Der Unterbrecher arbeitet folgendermaßen: Beim Umlauf passiert jeder der Ankermagnete 4b nacheinander das Plättchen i i und zieht dieses an, so daß der Erregerstrom eingeschaltet und auf alle Ankermagnete von den jeweils zugehörigen Feldpolen durch Anziehen eine Drehung ausgeübt wird, so lange, bis der am Plättchen i i vorbeibewegte Ankermagnet seinem Feldpol gegenübersteht. Dann hat der Ankermagnet den Schaltarm freigegeben und dieser sich unter seiner Federkraft vom Gegenkontakt Io abgehoben, d. h. den Erregerstrom unterbrochen. Durch die Schwungkraft kommt dann der folgende Ankermagnet in .den Bereich des Plättchens i i, und das Spiel wiederholt sich.
• Wenn die Ankermagnete genau in der Mitte zwischen den Feldpolen liegen, vermag der Magnetismus ein Drehmoment nicht zu erzeugen. Die auf die Ankermagnete ausgeübten Anziehungskräfte heben einander auf. Zum ,Anlaufen muß deshalb der Anker eine solche Stellung haben, in der seine Pole außerhalb der Mitte zwischen den Feldpolen liegen.
• Damit der Anker diese Anlaufstellung stet: selbsttätig einnimmt, wird nach dem darge. stellten.Beispiel außer den vier -Feldspulen bzw. 7 noch eine Hilfsspule 12 vorgesehet (vgl. Abb. 2) und diese im Bereich des Schalt armes 8, d. h. also ebenfalls außerhalb de Mitte, angeordnet. Wird der Handschalter i l aus seiner Nullstellung I über die Mittel stellung I I in die Betriebsstellung III gebracht so wird zunächst in der Stellung Il nur de: Hilfsmagnet 12 erregt und dadurch der Anke in seine Anlaufstellung gebracht. Bei den Herüberlegen des Schalters aus der Stel lung II in die Stellung III wird die Hilfs spule ausgeschaltet und der Erregerstrom de Arbeitsspulen 5 bzw. 7 zugeführt, weil in der Anlaufstellung auch der Schaltarm 8 Kontakt macht.
• Zur Umsteuerung der Drehrichtung wird der Schaltarm 8 zusammen mit seinem Gegenkontakt in der Umfangsrichtung verstellt, z. B. mit einer Handhabe 14. Mit dieser ist auch die Hilfsspule 12 verbunden, so daß diese gleichzeitig mit dem Arm umgestellt wird.
• Für Gleichstrombetrieb kann der Anker permanent sein, während für Wechselstrom die Ausführung aus Weicheisen notwendig ist. Grundsätzlich kann der Motor gemäß der Erfindung wie der jeder anderen bekannten Ausführung auch als Stromerzeuger arbeiten.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i.' Unterbrecher zur Steuerung des Erregerstromes für magnetelektrische Maschinen, insbesondere Elektromotoren, mit einem feststehenden elektromagnetischen Felde und einem ferromagnetischen Umlaufanker, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromunterbrecher (9, Io) magnetisch, und zwar von den Ankermagneten (q.) selbst gesteuert wird.
2. 2. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er nach Art eines Wagnerschen Hammers als federnder Arm (8) ausgebildet ist, an dem die Ankermagnete (q.) bei ihrem Unilauf vorbeistreichen und dessen magnetisch wirksanier Teil (I I) außerhalb der Mitte zwischen zwei benachbarten Feldpolen (7) angeordnet ist.
3. 3. Unterbrecher nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er in einer gasdichten, z. B. luftleeren Kammer (15) untergebracht ist. q..
4. Anlaufvorrichtung für mit dein Unterbrecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgerüstete Maschinen, gekennzeichnet durch einen außerhalb der Mitte zwischen zwei benachbarten Feldpolen (7) angeordneten Hilfsmagneten (12), der den Anker (¢) aus einer von ihm etwa eingenommenen Mittelstellung herausbringt.
5. 5. Anlaufvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmagnet (12) ein Elektromagnet ist, der vor dem Einschalten des Felderregerstromes vorübergehend erregt wird.
6. 6. Unterbrecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein federnder Arm (8) zur Umsteuerung der Drehrichtung der Maschine in der Umfangsrichtung des Ankers verstellbar ist.
7. 7. Anlaufvorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Umsteuerung auch der Anlaufhilfsmagnet (12) im gleichen Sinne wie der Unterbrecherarm (8) verstellbar ist, indem er vorzugsweise mit diesem verbunden ist.