-
Ruhender Widerstandsfeinregler der Kollektorbauart für elektrische
Motoren, insbesondere Bahnmotoren Es ist bekannt, für die Regelung von Motorenstromkreisen
Kollektorwiderstandsregler zu verwenden, bei denen die zum Schalten der Widerstände
dienenden Kontakte an den mit den Widerstandselementen verbundenen Lamellen eines
Kollektors entlang geführt werden. Derartige Regelanordnungen finden vor= zugsweise
Anwendung, wenn eine feinstufige stetige Widerstandsregelung .angestrebt wird, wie
dies beispielsweise bei Fahrzeugen gelegentlich .der Fall ist.
-
Eine bekannte Widerstandskollektorbauart zeichnet sich dadurch aus,
daß die Schleifkontaktfläche, an der der bewegliche Regelkontakt entlang geführt
wird, im Innern des einen Hohlkörper bildenden Kollektors liegt. Die sehleifenförmig
ausgebildeten Widerstandselemente sind-mit den einzelnen Kollektorlamellen verbunden
und so angeordnet, ,daß sie strahlenförmig von dem Kollektor ausgehen. Eine derartige
Kolledtorba.u,art weist ,in verschiedener Beziehung erhebliche Nachteile auf. Der
gesamte Kallektorregler mit den strahlenförmig bzw. radial angeordneten Widerstandselementen
erhält einen sehr großen Durchmesser, der seine Anordnung auf Fahrzeugen in vielen.Fällen
erschwert oder unmöglich macht. Auch in kühltechnischer Beziehung ergeben sich bei
der bekannten Anordnung bei Anwendung der an sich bekannten künstlichen Kühlung
durch einen Motorlüfter ungünstige Verhältnisse, weil der Strömungsquerschnitt für
die Kühlluft sehr groß ist. Dies hat aber zur Folge, .daß die Kühlluftgeschvvindi.gkeit
sinkt, wodurch .die Wärmeabfuhr (Wär.mcabgabeziffer) klein gehalten
wird.
Schließlich besteht auch ein -Nachteil dieser bekannten Anordnung darin, daß die
Kontaktbahn des Kollektors sowie die beweglichen Pegelkontakte nur schlecht zugä?iglic'li
sind. 'Verunreinigungen, Schmelzperlen u. dgl. können sich im Innern des zylinderförmigen
Kollektorkörpers leicht ansamnieln,wodurch Betriebsstörungen und Schädigungen des
Schaltkörpers verursacht werden können.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Widerstandsfeinregler
der Kollektorbauart für elektrische Motoren, insbesondere Bahnmotoren, zu schaffen,
der die Nachteile der vorerwähnten bekannten Widerstandskollektorregler nicht aufweist.
Erfindungsgemäß wird dies durch eine solche Ausbildung des Reglers erreicht, daß
die in bekannter Weise mit den Kollektorla.mellen unmittelbar fest verbundenen Stab-
oder leistenförmigen Widerstandsteile einen sich selbst tragenden, 1ä figartizen
Zylinderkörper bilden, wobei zur Sicherung über die freien Enden der Widerstandsteile
noch ein isolierter Stützring geschoben ist.
-
Die gemäß der Erfindung ausgebildete Bauart ermöglicht es, den Regler
mit wesentlich verringerten Abmessungen gegenüber der bekannten Bauart auszuführen.
Dies ist einmal durch die käfigartige Anordnung der Widerstandsteile bedingt, die
in wesentlich wirksamerer Weise gekühlt werden können als bei der bekannten :#,nordnung.
Die Erfindung ermöglicht es auch, von der bekannten Innenkollektorbauart abzugehen,
wodurch eine gute Zugiiiiglichkeit der Kontaktfläche des Kollektors sowie der Regelkontakte
gewährleistet ist.
-
Infolge der 'Vereinigung, der an den Kollektor angeschlossenen Widerstandselemente
zu einem kä figartigen Widerstandskörper sowie der Anwendung isolierter Stützringe,
welche über die freien Enden der Widerstandsteile geschoben sind, ergibt sich gleichzeitig
eine betriebssichere, allen Erschütterungen .und Stößen des Bahnbetriebes gewachsene
Bauart, die eine wesentlich höhere Betriebssicherheit aufweist als der vorerwähnte
bekannte Widerst.andskollektorregler finit den strahlenförmig scli ausbreitenden
Widerstandselementen.
-
Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Schaltverbindung
an dein Kollektor und an den Enden der Stab- oder leistenförmigen Widerstandselemente
durch Hartlotung. Die an den Kollektorlainellen sitzenden Fahnen können winkelförmig
auswerden, wodurch es ermöglicht wird, den Dtirclintesser des Widerstandskäfigs
größer zii machen als den Außendurchmesser des Kollektors.
-
L m eine äußerst «-irl;sanie Belüftung der Widerstandselemente _zti
erreichen, wird eine Einrichtung für die Luftführung vorgesehen, die es der Kühlluft
ermöglicht, in Richtung der Kollektorachse in den Widerstandsfeinregler ein- bzw.
auszutreten und in radialer Richtung durch die Widerstandselemente hindurclizuströmen.
Mit Vorteil kann innerhalb der käfigartig angeordneten Widerstandselemente unmittelbar
ein Lüfteraggregat angeordnet werden, das die Kühlluft durch den Stützring in das
Innere des käfigartigen Widerstandskörpers fördert. Das Lüfteraggregat kann dabei
.an dem Stützring, der über die Enden der Widerstandselemente geschoben ist, oder
an zur Aufhängung dieses Stützringes dienenden Teilen befestigt sein.
-
An sich ist es bei einem Widerstandsfeinregier mit durch einen Rollenhebel
betätigten Federkontakten bereits bekannt, die Widerstände so anzuordnen, daß sie
auf einem zylindrischen Körper liegen. Bei dieserAnordnung sind jedoch die @%'iderstandsbänder
an ihren Eiiden auf besonderen isoliert abgestützten Tragbolzen aufgehängt. Der
eine Teil dieser Tragbolzen ist mit den von dein POllenlieb:l betätigten Federkontakten
leitend verbunden. Eine derartigeAnordnung ist in verschiedener Beziehung ungünstiger
als die erfindungsgemäß ausgebildete Bauart. Insbesondere ist hervorzuheben, daß
die Herstellung und der Zusanimenbau der bekannten Regelschalter wesentlich umständlicher
und verwickelter ist als bei dein erfindungsgemäß ausgebildeten Kollektorschalter..
Auch die mechanische Festigkeit und NViderstandsfähigkeit ist bei dem letzteren
wegen der dauernden festen Verbindung der zu einem sich selbst tragenden Käfig vereinigten
Widerstandselemente günstiger als bei der bekannten Anordnung.
-
Ferner ist noch eine Widerstandsregeleinrichtung der Kollektorbauart
bekanntgeworden. bei der die Widerstandslamellen in ähnlicher Weise wie die @-@'icklun
gen einer Kominutatormaschine an den Kollektor angeschlossen sind und gewissermaßen
einen kä figartigen Zylinderkörper bilden. Mit Rücksicht auf die Fliehkraftbeanspruchungen
müssen die Widerstandslamellen, um Zerstörungen des Widerstandskörpers sowie insbesondere
schädliche Durchbiegungen der Widerstandsteile zu vermeiden, ähnlich wie bei 1lascliineti,
fest in einem Tragkörper abgestützt bzw. angeordnet sein. Die Ausl@ildung des \Viderstandskörpers
ist bei dieser bekannten Anordnung ausschließlich dadurch bedingt, daß der Kollektorkörper
finit den angeschlossenen Widerständen durch einen Antriebsinotor allgetrieben wird.
Die Widerstandslamellen bilden bei dieser Anordnung einen geschlossenen Leitungszug.
Durch die Drehung des Widerstandes und des Iiollektorkörpers gegenüber zwei ortsfest
angeordneten Bürsten soll erreicht
werden, daß bei der Regelung
sämtliche Widerstandslamellen stets in gleicher Weise belastet sind und erwärmt
werden. Eine derartige Anordnung ist in verschiedener Beziehung wenig günstig. Einerseits
ist auf den hohen Aufwand hinzuweisen, der durch den motorischen Antrieb des Kollektorreglers
bedingt ist, ,andererseits kann bei dieser Anordnung für den Regelvorgang nur ein
Teil des Kollektorkörpers ausgenutzt werden. Dabei ist die Regelfähigkeit durch
die stets vorliandene Parallelschaltung zweier Zweige des Widerstandskörpers ungünstig
beeinflußt.
-
Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Widerstands.kollektorregler
kann daher diese bekannte Anordnung nicht in Vergleich gestellt werden.
-
Im folgenden soll die Erfindung .näher an Hand eines Ausfühfungsbeispieles
erläutert werden.
-
Fig. r 'be.detitet einen Querschnitt, Fig. 2 einen anderenn_uerschnitt
durch einen Kollektorschalter zur Regelung von Bahnfahrzeugen, bei dem zwei erfindungsgemäß
ausgebildete Kollektorregler vorhanden sind, die entsprechend der Gruppierung der
Motoren in die Motorenstromikreise eingeschaltet werden.
-
Mit i sind in diesen Figuren die Kollektorlamellen bezeichnet. Die
Kollektorlamellen sind unter Zwischenschaltung von Isolierlamellen an dem Tragkörper
2 zwischen schwalbenschwanzförmigen Ringteilen 3 und 4 eingespannt. Der. Tragkörper
2 ist fest mit einem Tragbolzen 5 verbunden, der an dem Schaltergehäuse befestigt
ist. Die einzelnen Kollektorlamellen i weisere winkelförmig abgebogene Vorsprünge
oder Fahnen i, auf. In diese Fahnen i" sind Schlitze g eingefräst oder eingeschnitten.
In diesen Schlitzen liegen übereinander die leistenförmigen Widerstandsteile
7, und 7G, .die etwa parallel zu der Kollektor.achse verlaufen und auf der
der Gleitfläche des Kollektors gegenüberliegenden Seite liegen. Die äußeren Widerstandselemente
7a sind jedoch etwas radial nach innen und .die inneren'Widerstandselernente 7b
etwas radial mach außengebogen. DiedemKollektorabgewandteii Enden der Widerstandselemente
benachbarter Kollektorlamellen sind leitend fest miteinander verbunden. Die Verbindung
der Widerstandselemente sowohl untereinander wie mit den einzelnen Kollektorsegmenten
erfolgt mittels Hartlötung. Bei Verwendung von entsprechendem Widerstandsbaustoff
kann .unter Ums t; iinden auch eine Vcrschweißung Anwmdung finden.
-
An ihren dem Kollektor abgewandten Enden greifen die Widerstandselemente
7a, 7v in den vorzugsweise aus Isolierstoff bestehenden Stützring 9 ein. Dieser
Ring weist. Ausnehmungen oder Nuten 9" für die Aufnahme der Endender Widerstandselemente
auf. Der Ring g kann .aus Porzellan, Speckstein oder ähnlichen widerstandsfähigen
Isolierstoffen bestehen, Es ist indessen auch möglich, einen metallischen Ring zu
verwenden, .der an den Stützflächen für die Widerstandselemente mit Isolierstoff
bedeckt ist. Wie aus der oberen Hälfte der Fig. i hervorgeht, wird der Ring 9 voneinemArmstern
io getragen, der.wiederum mittels eines Nabenringteiles ii an dem Kollektortragkörper
2 abgestützt ist. Die untere Hälfte der Fig. i gibt eine andere Bauart wieder, beider
der zur Abstützung der Widerstandselemente dienende Ring 9 scheibenförmigausgebildet
und mit konsolartigen Vorsprüngen 12 des Schaltergehäuses 13 verbunden ist.
-
Der erfindungsgemäß ausgebildete W.iderstandsfeinregler zeichnet sich
vor allem dadurch aus, daß .die einzelnen Widerstandstei'e unter allen Umständen
in ihrer Lagegesichert sind. Dabei ist die Her stellbarkeit des Widerstandsfeinreglers
eine denkbar einfache. Dies gilt insbesondere gegenüber den bekannten Kollektorreglerausführungen,
bei denen die Widerstände gesondert auf Widerstandstragkörpern aufgewickelt sind
und bei denen eine besondere Verbindung der Widerstände in den Kolle@ktorlamellen
vorgesehen werden muß. Die Anordnung der sf ab- oder leistenförmigen Widerstandselemente,
angenähert parallel zur Kollektorachse, derart, daß etwa ein käfigförmiger Wideistandskörper
entsteht, 'hat auch den großen Vorteil zur Folge, daß der gesamte Widerstandsfeinregler,
insbesondere senkrecht zur :#Zollektorachse, äußerst kleine Abmessungen erhält.
Dadurch, daß die Kolfektorsegmente winkelförmig ausgebildet und mit radial nach
außen gerichteten Fahnen versehen sind, wird es ermöglicht, daß derDurchinesser
des von den einzelnen Widerstandselementengebildeten kifigartigen Widerstandskörpers
größer als der Außendurchmesser des Kollektors ist. Dies hat vor allem den großen
Vorteil zur Folge, .daß den einzelnen Widerstandselementen eine verhältnismäßig
große Oberfläche gegeben werden kann und daß der Abstand der einzelnen Widerstandselemente
so groß gemacht werden kann, wie es für eine günstige Hindurchleitung der Kühlluft
zweckmäßig ist.
-
Die Kühlung der Widerstandselemente kann dadurch erreicht werden,
daß von außen ein Luftstrom über dieWiderstandskörpergeführt wird. Zu diesem Zweck
kann dasWiderstands -ge'häu.se, wie Fig. 2 erkennen läßt, jalousieartig mit Schlitzen
versehen sein, durch die ein Kühlluftstrom in das Innere des Fahrschalters eindringt.
Durch Anbringung eines Luftableitungskanales, -beispielsweise an dem Stützring 9,
kann dann eireicht werden, @daß
die eintretende Luft durch die Widerstandselemente
hindurchströmt und durch die mittlere Öffnung in dein Stützring g und denLuftaustrittskanal
wieder aus dein Schaltergehäuse austritt.
-
Vorteilhafter kann es indessen sein, die Kollektorregler in der Wise
anzuordnen, daß die Luft in Richtung der Kollektorachse, beispielsweise durch die
Öffnung 9b in dein Stützring g, in das Innere des käfigartigen Widerstandskörpers
eindringt, durch dessen einzelne Elemente sie in radialer Richtung nach außen abströmt.
-
Für den Fall, daß eine übermäßige Erwärinung der Widerstandselemente
nicht vorhanden ist, kann es auch ausreichend sein, die Luft seitlich in das Schaltergehäuse
eintreten zu lassen und nach Vorbeiführung an den Widerstandskörpern wieder ausströmen
zulassen. Selbstverständlich ist, daß man vorteilhafter,;eise bei den itn vorstehenden
angeführten Belüftungsarten den Fahrwind ausg nutzen wird, um die gewünscht eLuftströmung
zu erhalten. Daraus ergibt sich, je nach der gewünschten Kühlungsart, auch die räumliche
Anordnung des Widerstandskörpers in bezug auf das Fahrzeug sdwie die Bewegungsrichtung
desselben.
-
Eine besonders günstige Kühlung kann dadurch erreicht werden, daß
dem Widerstandsregler ein Lüfter zugeordnet ist. Der Lüfter kann beispielsweise
- wie in Fig. 3 wiedergegeben ist - an dem Stützring g befestigt werden. Statt dessen
ist es aber auch möglich, den Lüfter an dem Arnt:stern io innerhalb des Widerstandsreglers
anzubringen. Mit gestrichelten Linien ist diese Anordnung iii Fig.3 angegeben.
-
- Fig. .I schließlich zeigt eine Anordnung, bei der der Lüfter an
das Schaltergehäuse angesetzt ist.
-
Abgesehen von der' Belüftungsanordnung kann auch die Ausführung des
Widerstandskörpers selbst bzw. des Feinreglers selbst in verschiedener Weise abgeändert
werden. Man kann beispielsweise die `Viderstandseletnente; derart anordnen, d.aß
sie stets in zwei verschiedenen Ebenen liegen. In diesem Falle wechseln in der L'mfangsriclitung
des Widerstandskörpers je zwei Widerstandselemente in der einen bzw. der anderen
Ebene ab. Die sich hierbei ergebende Schaltung ist schematisch in Fig. 5 niedergegeben,
während Fig. 6 die Schaltung entsprechend Abb. i wiedergibt. In der Schaltung bedeuten
2o die Kollektorlamellen, :21 die in die Lamellen eingelassenen Widerstandselemente.
Mit gestricheltenLinien sind die Schaltverbindungen 22 zwischen den einzelnen Widerstandselementen
angedeutet, die an den dein Kollektor gegenüberliegenden Enden der Widerstandselemente
liegen.