DE890672C

DE890672C - Electric machine with commutation with the help of pressure contacts

Info

Publication number: DE890672C
Application number: DENDAT890672D
Authority: DE
Inventors: Berlm-Frohnau Wilhelm Welsch f
Original assignee: Allgeraeline Elektricitäts-GeseHschaft, Berlin-Grunewald
Publication date: 1953-08-13

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBENAM 21. SEPTEMBER 1953ISSUED SEPTEMBER 21, 1953

A 9407 VIIId/2idiA 9407 VIIId / 2idi

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

von Druckkontaktenof pressure contacts

(Ges. v. 15. 7. 51)(Ges. V. July 15, 51)

Kollektormaschinen, bei denen die Stromwendung durch gleitende Kontakte bzw. Kohlebürsten vorgenommen wird, erhalten unter Umständen große Kollektoren, hohe Übergangsverluste, großen Bürstenverschleiß oder ungünstige Kommutie'rungsverhältnisse, beispielsweise bei Gleiehstrommaschinen für hohe Stromstärken. Ernndungsgemäß werden, diese Schwierigkeiten dadurch behoben, daß bei Kollektormaschinen die Stromwendung an Stelle durch eine gleitende Kontaktgebung¹ durch nicht stromführende Rollen bewerkstelligt wird, die die stromabnehmenden Kontakte mit den Kollektor in der Nähe der neutralen Zone zur Berührung· bringen. Dies sei an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.Collector machines in which the current is reversed by sliding contacts or carbon brushes, may receive large collectors, high transition losses, large brush wear or unfavorable commutation ratios, for example in DC machines for high currents. According to the invention, these difficulties are eliminated by the fact that in collector machines the current reversal is brought about instead by a sliding contact ¹ by non-current-carrying rollers which bring the current-taking contacts into contact with the collector in the vicinity of the neutral zone. This is explained using the drawing, for example.

Fig. ι der Zeichnung stellt den Schnitt durch eine solche Kollektormaschine dar. Hierin bedeutet α den Anker mit einer geschlossenen! (Gleichstrom-) Wicklung in Reihen-, Reihenparallel- oder Parallelschaltung, b das Feld bzw. Hilfsfeldsystem, c die Verbindungen, zum Kollektor, d einen scheibenförmig ausgabildetien; Kollektor mit zwei Kontaktflächen. Der Kollektor wird durch zwei zweiteilige oder aufgeschrumpfte Schleifringe e zusammengehalten. Zu beiden Seiten des Kollektors sitzen, an den Schleifringen befestigt, Kontaktfedern /, derart, daß jedem Kollektorsegment auf jeder Stufe je eine die Stromleitung übernehmende Kontaktfeder f gegenübersteht. Die Zahl' der Kollektorsegmente kann siechs je Polpaar betragen, sieFig. Ι of the drawing shows the section through such a collector machine. Here, α means the armature with a closed! (DC) winding in series, series-parallel or parallel connection, b the field or auxiliary field system, c the connections to the collector, d a disk-shaped configuration; Collector with two contact surfaces. The collector is held together by two two-part or shrunk-on slip rings e . Sitting on both sides of the collector, attached to the slip rings, are contact springs /, in such a way that each collector segment on each step is faced with a contact spring f which takes over the current line. The number of collector segments can amount to six per pair of poles, they

kann aber auch jeder beliebigen anderen Phasenzahl entsprechen, etwa mit der Nutenzahl· übereinstimmen. Die Stromabnahme in Form von Gleich^ strom beim Generator beispielsweise geschieht nun dadurch, daß in der neutralen¹ Zone eine feststehende Rolle |f steht, die die unter ihr befindliche Kontaktfeder/ des betreffenden· Schleifringes· mittels eines Stumpfkontaktes gegen das betreffende Kollektorsegment drückt. Die Rolle nimmt keinen· oder ίο keimen nennenswerten Strom ab und besteht daher zweckmäßigerweise aus Isolierstoff, etwa aus Hartgewebe. but can also correspond to any other number of phases, for example to match the number of slots. The power loss in the form of direct ^ electricity with the generator, for example, now takes place in that in the neutral ¹ zone is a fixed roller | f stands, the beneath it located contact spring / the relevant · slip ring · pressed by means of a butt contact against the respective commutator segment. The roller takes no or no significant current and is therefore expediently made of insulating material, such as hard tissue.

Zur weiteren Erläuterung sollen die Fig. 2 und 3 benutzt werden, die das Kontaktsystem etwas genauer darstellen. Diei Schleifringe tragen scheibenförmige Ansätze h mit Führungsstiften i₃ die mit den Kontaktfedern/ fest verbunden sein können, und die durch Spiralfedern k in offener Kontaktstellung gehalten werden. Die Führungsstiftie- mit ihren Federköpfen / sollen ein stoßfreies Gleiten unter der Rolle g gestatten, so· daß sich der Stumpfkontakt m, etwa aus Silber, erschütterungsfrei gegen das gegenüberliegende Segment oder seinen S über belag aufsetzt. Hierbei findet eitaie gewisse Überlappung zweier Nachbarkontakte statt. Die Führungsstiftei sind in Büchsen» gelagert, die keine Schmierung benötigen, etwa iti Büchsen aus Hartgewebe. Das Segment d und die Feder/ bilden eine Stromschleife, die bei' Kurzschlüssen eJektromagnetisch, gegebenenfalls· unterstützt durch Ventilationsduft, den Lichtbogen nach außen treibt. Sowohl die Segmented als auch die Scheiben:& können zum Zweck der Lichtbogenlöschung¹ bei Kurzschlüssen eine hornartige Ausbildung 0· aufweisen. Die Funkenhörner auf der Scheibe^ können! auch besondere Funkenlöschspulen und Magnete besitzen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Die Rollen- und g' stehen entweder in einstellbarer Weise fest oder aber werden federnd gegen die Führungsstifte gedrückt, wie Fig. 1 andeutet. Von den Schleifringen e und e' wird der Gleichstrom mittels der .Kohlebürsten p abgenommen, die mit den Rollen g, g' gleicher Polarität auf denselben Bürstenhalterstangen sitzen. Die Lager der Rollen: sind schmierbar eingerichtet (Fig. 1 und Fig. 6). Nach einem weiteren Beispiel Fig. 4 wird das Führungsstiftsystem h, n, i ersetzt durch eine reibungslos arbeitende zusätzliche Feder q, die mit ihrem abgerundeten Nocken r gegen die Kontaktfeder / drückt, so daß auch ohne Fübrungsstif te ein sauberes Aufsetzen der Kontakte m erreicht wird. Die Achse der Rolle g sitzt schrägt zur Feder q, wodurch ein sanfteres Auflaufen und eine größere Überlappung erreicht wird.For further explanation, FIGS. 2 and 3 should be used, which show the contact system in somewhat more detail. The slip rings have disc-shaped extensions h with guide pins i ₃ which can be firmly connected to the contact springs / and which are held in the open contact position by spiral springs k. The guide pins - with their spring heads - are intended to allow smooth sliding under the roller g , so that the butt contact m, for example made of silver, rests against the opposite segment or its S over the coating without vibration. Here there is a certain overlap between two neighboring contacts. The guide pins i are stored in bushes »which require no lubrication, such as bushes made of hard tissue. The segment d and the spring / form a current loop which, in the event of a short circuit, electro-magnetically, possibly supported by the scent of ventilation, drives the arc outwards. Both the segmented and the disks: & can have a horn-like design 0 · ^{for the purpose of extinguishing the arc 1 in the event of short circuits.} The spark horns on the disk ^ can! also have special spark extinguishing coils and magnets, which are not shown in the drawing. The rollers and g ' are either fixed in an adjustable manner or are pressed resiliently against the guide pins, as FIG. 1 indicates. The direct current is taken from the slip rings e and e ' by means of the carbon brushes p , which sit with the rollers g, g' of the same polarity on the same brush holder rods. The bearings of the rollers: are set up so that they can be lubricated (Fig. 1 and Fig. 6). According to a further example, Fig. 4, the guide pin system h, n, i is replaced by a smoothly working additional spring q, which presses with its rounded cam r against the contact spring /, so that a clean placement of the contacts m is achieved even without Fübrungsstif te . The axis of the roller g is inclined to the spring q, whereby a smoother run-up and a larger overlap is achieved.

In der Fig. 5 ist eine weitere Ausbildungsmöglichkeit dargestellt, bei der die Federn /, die an den gekürzten Segmenten selbst sitzen, nur einfach erforderlich sind; sie werden durch· die Plus- und Minusrolle umgeschaltet. In einem letzten Beispiel (Fig. 6) sind. zwei scheibenförmige Kollektorflächenicf außen angeordnet, zwischen denen die Rollen mit verhältnismäßig großem Durchmesser laufen. Von diesen drückt abwechselnd eine Minusrolle auf das· Kontaktsystem der einen Seite und eine Plusrolle auf das der anderen Seite. .Die Rollen sind einstellbar durch Schrauben· >S\In Fig. 5, a further embodiment is shown in which the springs /, which is attached to the truncated segments sit by themselves, just simply required; they are indicated by · the plus and Minus role switched. In a final example (Fig. 6) are. two disk-shaped collector surfaces icf arranged outside, between which the rollers with a relatively large diameter to run. Of these, a minus roll alternately presses on the contact system on one side and a plus role on the other side. .The roles are adjustable by screws> S \

Bei Maschinen mit mehr als einem Polpaar erhält man durch bloßes Zufügen weiterer Rollen in unausgenutzten neutralen Zonen weitere parallele Kontaktstellen.For machines with more than one pole pair, simply adding additional roles in unused neutral zones further parallel contact points.

Die scheibenförmige Durchbildung des Stromwender- und Kontaktfedersystems hat den Zweck, die Kontaktbewegungen bzw. Drücke unabhängig von der Zentrifugalkraft, "d. h. der Drehzahl, zu machen. Im Stromwendebetrieb müssen vorübergehend zwei Nachbarkontakte um ein¹ gewisses· Maß überlappt sein. Je höher die Segmentzahl¹ ist, desto geringer ist die Beanspruchung jedes Kontaktes sowohl bezüglich der Spannung als der Stromdauer, und desto weniger ist eine Glättungsdrossel für den Gleichstrom erforderlich.The disk-shaped by forming the Stromwender- and contact spring system has the purpose of the contact movements or pressures regardless of the centrifugal force, "that is, to make the speed. In the current perfecting two neighboring contacts must be temporarily overlapped by a ¹ certain · measure. The higher the number of segments ¹ is, the lower the stress on each contact in terms of both voltage and current duration, and the less a smoothing choke is required for the direct current.

Die Form der Wechselstromkurve, die iin diesen Motoren, Generatoren und Umformern erzeugt wird, erhält zum Zweck einer funkenf reifen Stromwendung eine Stufe, die nicht wie beim Kontaktumformer durch gesättigte Schaltdrosselspulen im Wechselstromkreis erzeugt wird, sondern wie bei allen Gleichstrommaschinen erfindungsgemäß durch die Hirfsfeldererregung eingestellt wird. Unter Umständen ist es jedoch vorteilhaft, die Hilfsfelderregung und gesättigte Drosseln gemeinsam zu benutzen. Die letzteren müssen dann mit umlaufen und können beispielsweise in an sich bekannter Weise bei c (Fig. 1) eingebaut werden. Auch ist unter Umständen ein an sich bekanntes Parallelschalten von Kondensatoren zur Funkenstrecke von Nutzen. In diesem Fall wurden die Kondensatoren zwischen je zwei· Segmenten liegen¹ und mit umlaufen. The shape of the alternating current curve, which is generated in these motors, generators and converters, is given a step for the purpose of a spark-free current reversal, which is not generated by saturated switching inductors in the alternating current circuit, as in the case of the contact converter, but is set according to the invention by the Hirfsfeld excitation as in all direct current machines . Under certain circumstances, however, it is advantageous to use the auxiliary field excitation and saturated chokes together. The latter must then also circulate and can be installed, for example, in a manner known per se at c (FIG. 1). A parallel connection of capacitors to the spark gap, which is known per se, may also be useful. In this case, the capacitors would lie between two segments ¹ and rotate with them.

Das ganze System kann aber auch erfindungsgemäß umgekehrt werden, nämlich der Anker, vorzugsweise außen sitzend, stillstehen) und das Polsystem mit den Rollen umlaufen. Es fallen dann die Schleifringe e,e' fort, allerdings erscheinen dafür außer zwei Schleifringen für die Erregung solche für die Hilfsfeldströme. Die letzteren, werden dann zweckmäßigerweise für verminderten Strom bemessen und parallel zu einem induktiven Shuntwideiratand gelegt. Es sind dann· beim Generator bzw. Motor eine Stromerzeuger- bzw. Kraft- "o erzeugereinrichtung und ein Kontaktumformer zu einer maschinellen Einheit vereinigt. Die Grundsätze der neuen Anordnung können auch auf KoI-lektoirmaschiinen für Mehr- oder Einphasenstrom sinngemäß übertragen· werden. . ^1X5The whole system can also be reversed according to the invention, namely the armature, preferably sitting on the outside, standing still) and rotating the pole system with the rollers. The slip rings e, e ' are then omitted, however, in addition to two slip rings for the excitation, those for the auxiliary field currents appear. The latter are then expediently dimensioned for reduced current and placed in parallel with an inductive shunt wide edge. In the case of the generator or motor, a power generator or power generating device and a contact converter are combined to form a machine unit. The principles of the new arrangement can also be applied to printer machines for multi-phase or single-phase electricity. ^1X 5

Claims

Patent claims:

i. Electrical machine with commutation ^1! * ° with the help of pressure contacts, characterized in that the contact is made by non-current-carrying rollers, which the current-consuming · contacts with the collector in the vicinity of the neutral; Zone for loading ^ia 5 rüihrung bring ·.

2. Machine according to claim ι, characterized in that that the contacts brought into contact by the roller have the same speed of rotation exhibit and that the stream of them or of one of them is removed by slip rings.

3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the role is not directly, but acts on the contacts with the interposition of a straight plunger.

4. Machine according to claim 1 or the following, characterized in that the contacts as blow contacts, optionally with Support of the blowing effect by the ventilation air or by a. additional magnetic blowing field are equipped.

5. Machine according to claim 1 or the following, characterized in that for relief the contacts of switching fire extinguishing capacitors, reversing voltages, or switching chokes or these means are provided together.

6. Machine according to claim-i or the following, characterized in that the armature is stationary and the "excitation system" rotating is executed.

7. Machine according to claim 1 or the following, characterized in that one set each on both sides of a disc collector is arranged by a role actuated power take-off contacts.

8. Machine according to claim 1 or the following, characterized in that the collector for making contact, its outer ends have two disk-shaped surfaces, between which the large diameter pressure rollers are arranged.

9. Machine according to claim 1 or the following, characterized in that the contacts to regulate the overlap of the closing times are adjustable.

1 sheet of drawings