DE922781C

DE922781C - DC machine, especially DC motor, with compensation winding

Info

Publication number: DE922781C
Application number: DES24793A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Kunoth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-09-13
Filing date: 1951-09-13
Publication date: 1955-01-24

Description

Gleichstrommaschine, insbesondere Gleichstrombahnmotor, mit Kompensationswicklung Bei Gleichstrommaschinen, insbesondere bei den besonders gedrängt gebauten Gleichstrombahnmotoren, mit Kompensationswicklung tritt die Schwierigkeit auf, daß das Auswechseln schadhafter Feldspulen nur möglich ist, wenn vorher die Kompensationswicklung demontiert wurde. Da nun außerdem die Kompensationswicklung zur Vermeidung zu großer Feldpulsationen im allgemeinen in halb geschlossenen Nuten untergebracht ist, ist außerdem der Ein-und Ausbau der Kompensationswicklung erheblich erschwert.DC machine, especially DC motor, with compensation winding With DC machines, especially with the particularly compact DC motors, with compensation winding the difficulty arises that the replacement is more defective Field coils is only possible if the compensation winding has been dismantled beforehand. Now there is also the compensation winding to avoid excessive field pulsations is generally housed in half-closed grooves, is also the input and Expansion of the compensation winding made considerably more difficult.

Die Erfindung betrifft eine Gleichstrommaschine mit Kompensationswicklung, insbesondere einen Gleichstrombahnmotor, an der die geschilderten Nachteile weitgehend vermieden sind, so daß die Maschine wesentlich rascher wieder instand gesetzt ,werden kann. Erfindungsgemäß sind die Teile des Feldeisens (die Polschuhe) der Maschine, in denen die Kompensationswicklung untergebracht ist, mechanisch zu einem Zwischenring vereinigt, der mit der Kompensationswicklung als Ganzes aus dem Feldeisen herausnehmbar ist. Die Anordnung ist etwa derart, daß die aus lamellierten Blechen bestehenden Polschuhe über Stirnringe miteinander verbunden sind, so daß sämtliche die Kompensationswicklung tragenden Polschuhe einen zwischen dem Anker und dem eigentlichen Poleisen befindlichen Zwischenring bilden. Um das Herausnehmen dieses Zwischenringes mit der Kompensationswicklung zu erleichtern, ist zweckmäßig zwischen dem äußeren Umfang des Zwischenringes und dem übrigen Feldeisen noch ein kleiner Luftspalt vorgesehen: Ein Mehraufwand an Erregung ist aus diesem Grunde nicht erforderlich, da wegen des Wegfalls der offenen Nuten an der Polschuhoberfläche die Gefahr zu großer Feldpulsationen entfällt und der Hauptluftspalt am Anker der Maschine entsprechend vermindert werden kann. Dieser Zwischenluftspalt hat außerdem den Vorteil, daß die Streuinduktivität der Kompensationswicklung trotz nach dem Anker zu geschlossener Nuten nicht zu groß wird.The invention relates to a DC machine with a compensation winding, in particular a DC motor, which largely has the disadvantages described are avoided, so that the machine can be repaired much more quickly can. According to the invention are the parts of the field iron (the pole pieces) of the machine, in which the compensation winding is housed, mechanically to an intermediate ring united, which with the compensation winding as a whole can be removed from the field iron is. The arrangement is roughly such that the laminated metal sheets Pole shoes are connected to one another via end rings, so that all the compensation winding bearing pole shoes one located between the armature and the actual pole iron Form an intermediate ring. About the removal of this intermediate ring with the compensation winding to facilitate is useful between the outer circumference of the intermediate ring and a small air gap to the rest of the field iron provided: a For this reason, additional expenditure on excitation is not necessary because it is no longer necessary the open grooves on the pole piece surface, there is a risk of excessive field pulsations omitted and the main air gap at the armature of the machine can be reduced accordingly can. This intermediate air gap also has the advantage that the leakage inductance the compensation winding is not too large despite the slots that are too closed after the armature will.

Fig. I der Zeichnung zeigt als Stirnansicht eine solche neue Anordnung. Das Poleisen I eines Gleichstrombahnmotors besitzt als Teil des Polschuhes einen Ansatz 2, der Nuten 3 für die Aufnahme einer Kompensationswicklung aufweist und der von dem Feldeisen I durch einen Luftspalt getrennt ist. Die Ansätze 2 sämtlicher Feldpole sind nun mit Hilfe von Stirnringen 5 und von Nieten 6 zu einem Zwischenring vereinigt, der mit der Kompensationswicklung aus dem Feldeisen der Maschine nach dem Lösen von Befestigungsstiften herausgezogen werden kann, was die Instandsetzung der Maschine sowohl bezüglich der Feldwicklung als auch der Kompensationswicklung sehr erleichtert.Fig. I of the drawing shows such a new arrangement as a front view. The pole iron I of a DC motor has a pole piece as part of the pole piece Approach 2, which has grooves 3 for receiving a compensation winding and which is separated from the field iron I by an air gap. Approaches 2 of all Field poles are now with the help of end rings 5 and rivets 6 to an intermediate ring united, the one with the compensation winding from the field iron of the machine the loosening of the fastening pins can be pulled out what the repair of the machine both with regard to the field winding and the compensation winding very relieved.

Die neue Anordnung bringt auch für den Einbau und für die Wirkung der Kompensationswicklung wesentliche Vorteile mit sich. Mit Rücksicht auf das Vermeiden zu starker Feldpulsationen mußte bisher die Kompensationswicklung in nach dem Ankerumfang zu halb offenen Nuten untergebracht werden, was aber den Einbau als fertige Spule erschwert bzw. verhindert. Nunmehr können die Kompensationsnuten, wie ersichtlich, als nach dem äußeren Umfang des Zwischenringes hin offene Nuten ausgebildet sein, da die Kompensationswicklung vor dem Einbau des Zwischenringes an diesem angebracht wird, so daß fertige Spulen eingebracht werden können.The new arrangement also brings in for the installation and for the effect the compensation winding with significant advantages. With regard to avoidance Too strong field pulsations previously had to be the compensation winding in according to the armature circumference to be accommodated to half-open grooves, but what the installation as a finished coil difficult or prevented. Now, as can be seen, the compensation grooves be designed as grooves open towards the outer circumference of the intermediate ring, because the compensation winding is attached to the intermediate ring before it is installed so that finished coils can be introduced.

Andererseits ist der Zwischenring nach innen zu vollständig glatt, so daß Feldpulsationen, wie erwähnt, vermieden werden. Es ist aber natürlich auch unter Verzicht auf diesen Vorteil möglich, die Nutöffnungen für die Kompensationswicklung an der Innenseite des Zwischenringes anzubringen.On the other hand, the intermediate ring is too completely smooth on the inside, so that field pulsations, as mentioned, are avoided. But of course it is too If this advantage is waived, the slot openings for the compensation winding are possible to be attached to the inside of the intermediate ring.

Man kann auch das Poleisen der Wendepole der Maschine mit dem Zwischenring zu einem Stück vereinigen, wie dies in Fig. I für den Wendepol 7 gezeigt ist, der in derselben Weise wie die Polschuhe 2 mit den Stirnringen 5 vernietet ist. Das Wendepoleisen ist dabei in radialer Richtung in zwei Teile unterteilt, und nur der dem Anker benachbarte Teil ist mit dem Zwischenring vereinigt, während der entferntere Teil mit dem übrigen Feldeisen vereinigt ist. In diesem Fäll ist es zweckmäßig, die Wendepolwicklung auf diesem zweiten Teil des Poleisens unterzubringen, während der Teil 7 wicklungsfrei bleibt. Man kann aber auch, um den Platz in der Pollücke auszunutzen, die Wendepolwicklung auf beiden Teilen des Poleisens unterbringen und in zwei Teile unterteilen, von denen der auf dem inneren Poleisen 7 untergebrachte Teil mit herausgenommen wird. Man kann auch, wie dies Fig. 2 andeutet, das gesamte Wendepolfeldeisen mit dem Zwischenring zu einem Stück vereinigen; in diesem Fall wird man den Zwischenring mit der Kompensationswicklung und mit der Wendepolwicklung als geschlossenes Ganzes aus dem Feldeisen herausziehbar anordnen.The pole iron can also be used for the reversing poles of the machine with the intermediate ring unite to one piece, as shown in Fig. I for the reversible pole 7, the is riveted to the end rings 5 in the same way as the pole shoes 2. That Reversible iron is divided into two parts in the radial direction, and only the the part adjacent to the anchor is united with the intermediate ring, while the more distant part Part is united with the rest of the field iron. In this case it is advisable to to accommodate the reversible pole winding on this second part of the pole iron while part 7 remains free of winding. But you can also to the space in the pole gap take advantage of the reversing pole winding on both parts of the pole iron and divide into two parts, of which the one placed on the inner pole iron 7 Part with is taken out. You can also, as Fig. 2 indicates, the entire Combine the reversible pole iron with the intermediate ring to form one piece; in this case one becomes the intermediate ring with the compensation winding and with the reversing pole winding Arrange as a closed whole so that they can be pulled out of the field iron.

Sowohl die Haupterregerpole als auch die Wendepole können entweder insgesamt aus Dynamoblechen bestehen oder nur für den im Zwischenring vereinigten Teil des Feldeisens. Gegebenenfalls kann aber auch das aktive Eisen des Zwischenringes massiv sein. Fig. 3 der Zeichnung zeigt eine Anordnung; bei der das aktive Feldeisen des Zwischenringes durch für sämtliche Pole gemeinsame ringförmige Bleche 28 gebildet wird, in denen die Nuten für die Aufnahme der Kompensationswicklung 3 und für die eventuelle Aufnahme einer Wendepolwicklung 8 angebracht sind. Eine derartige Anordnung bringt fabrikatorisch erhebliche Vorteile, da man diese ringförmigen Bleche ebenso wie die Ankerbleche mit sämtlichen Nuten und Aussparungen als Ganzes stanzen kann. Wenn man von dem Ausstanzen besonderer Nuten für die Aufnahme einer Wendepolwicklung absieht und diese Wicklung etwa auf dem Teil 9 des Wendepolfeldeisens unterbringt, so kann man zwischen dem die Kompensationswicklung tragenden Teil des Zwischenringes und dem das Wendepoleisen verlängernden Teil Io Aussparungen II vorsehen, um einen zu großen Streufluß des Erregerfeldes zwischen benachbarten Erregerpolen über den Zwischenring zu vermeiden.Both the main excitation poles and the reversing poles can either consist entirely of dynamo sheets or only for the one united in the intermediate ring Part of the field iron. If necessary, however, the active iron of the intermediate ring can also be used be massive. Fig. 3 of the drawings shows an arrangement; in which the active field iron of the intermediate ring is formed by annular metal sheets 28 common to all poles is in which the grooves for receiving the compensation winding 3 and for the possible inclusion of a reversing pole winding 8 are attached. Such an arrangement brings considerable advantages in terms of manufacturing, since these ring-shaped sheets are also used how the anchor plate with all the grooves and recesses can punch as a whole. If you think of the punching out of special grooves for receiving a reversible pole winding disregards and accommodates this winding on part 9 of the reversible pole iron, so you can between the part of the intermediate ring carrying the compensation winding and the reversible iron extending part Io provide recesses II to one Too great a leakage flux of the exciter field between neighboring exciter poles over the Avoid intermediate ring.

Die die Einzelteile des Zwischenringes zusammenhaltenden Stirnringe bestehen zwecks Vermeidung magnetischer Streuflüsse aus einem unmagnetischen Material, z. B. aus Messing, unmagnetischem Stahl oder auch aus Aluminium. Setzt man diese Ringe entsprechend der Fig. q. aus Blechen 12 zusammen, so lassen sich die für die Wicklungen erforderlichen Nuten leicht mit einstanzen. Das etwas geringe Widerstandsmoment in axialer Richtung läßt sich durch Verlöten oder Verschweißen der Stirnringe vergrößern. Fig. 5 zeigt einen aus einem Stück bestehenden Stirnring 13. Die erforderlichen Nuten können hier eingefräst werden.The end rings holding the individual parts of the intermediate ring together consist of a non-magnetic material in order to avoid magnetic leakage flux, z. B. made of brass, non-magnetic steel or aluminum. If you put this Rings according to Fig. Q. from sheets 12 together, so the for the Slightly punch in the necessary grooves with the windings. The somewhat low section modulus in the axial direction can be enlarged by soldering or welding the end rings. Fig. 5 shows a one-piece end ring 13. The required Grooves can be milled here.

Bei längeren Maschinen kann man den Zwischenring zwecks Erhöhung der - Steifigkeit in axialer Richtung in -mehrere Teile unterteilen, wobei dann die einzelnen Teile Stirnringe nach beiden Seiten aufweisen. Diese Teilringe sind dann wieder z. B. mit Hilfe durchgehender Bolzen zu einem Stück vereinigt, das als Ganzes aus der Maschine ausbaubar ist. Fig. 6 veranschaulicht einen derartigen in zwei Teile unterteilten Zwischenring.With longer machines you can use the intermediate ring to increase the - Subdivide stiffness in the axial direction into several parts, in which case the individual parts have end rings on both sides. These partial rings are then again z. B. united with the help of through bolts into one piece, which as a whole can be removed from the machine. Figure 6 illustrates one such in two Parts divided intermediate ring.

Da der mit der Kompensationswicklung und eventuell mit der Wendepolwicklung fertig gewickelte Zwischenring in das übrige Feldeisen eingebracht werden soll, ist es erforderlich, die Wickelköpfe für die Kompensations- und Wendepolwicklung so auszubilden, daß sie in radialer Richtung nicht über den äußeren -Umfang des Zwischenringes hinausragen. Sie dürfen also nicht in radialer Richtung mach außen abgekröpft werden.Since the one with the compensation winding and possibly with the reversing pole winding the completed intermediate ring is to be inserted into the rest of the field iron, it is necessary to use the winding heads for the compensation and reversing pole winding to be trained in such a way that they do not extend beyond the outer circumference of the in the radial direction Protrude intermediate ring. So you mustn't in the radial direction make the outside be cranked.

Um beim Betrieb der Maschine den Zwischenring gegen Verdrehung gegenüber dem übrigen Feldeisen sowie überhaupt seine Lage in der Maschine zu sichern, kann man Haltestifte vorsehen, die etwa in Ausnehmungen, die im äußeren, dem Polschaft zugewendeten Luftspalt des Zwischenringes zwischen Feldeisen und Zwischenring angebracht sind, eingreifen. Beispielsweise zeigt Fig. 7 eine solche teils im Feldeisen, teils im Zwischenring (entsprechend der Fig. I) angebrachte viereckige Ausnehmung, in die in axialer Richtung ein Rundstift 14 eingebracht wird, der auch die Zentrierung des Zwischenringes übernehmen kann. Statt des Rundstiftes kann man gemäß Fig. 8 zwei Flachkeile 15, 16 vorsehen, die beim Anziehen die feste Lage des Zwischenringes im Feldeisen sichern.In order to prevent the intermediate ring from rotating when the machine is in operation to secure the rest of the field iron as well as its position in the machine in general you provide retaining pins, which are roughly in the recesses in the outer, the pole shaft facing air gap of the intermediate ring between field iron and intermediate ring attached are to intervene. For example, Fig. 7 shows such a part in the field iron, partly in the intermediate ring (according to Fig. I) mounted square recess, in which a round pin 14 is introduced in the axial direction, which is also the centering of the intermediate ring can take over. Instead of the round pin, according to FIG. 8 Provide two flat wedges 15, 16, which when tightening the fixed position of the intermediate ring secure in the field iron.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist, etwa als Weiterbildung der Anordnung der Fig. 3, auch das an den Zwischenring angrenzende, aus Blechen bestehende Feldeisen für die Erregung mit einer verteilten, in Nuten eingebetteten Wicklung ausgerüstet, wie dies Fig. 9 der Zeichnung an einem Schnitt quer zur Maschinenachse veranschaulicht, wobei 17 dieses aus Blechen aufgebaute, keine ausgeprägten Pole aufweisende Feldeisen darstellt, 18 die in Nuten untergebrachte Erregerwicklung des Feldeisens und I9 den Zwischenring mit der Kompensationswicklung 2o. Bei dieser Anordnung ist auf besondere Wendepole verzichtet, trotzdem dies durch entsprechende Ausnehmungen im Feldeisen ohne weiteres möglich wäre. Die Kompensationswicklung ist vielmehr so bemessen, daß sie auch die Erregeramperewindungen für die Wendepole mit aufbringt. Da der magnetische Fluß von dem aus Blechen bestehenden Feldeisen 17 geführt wird, genügt als Gehäuse 21 der Maschine ein schwaches Walzblech, das durch Schweißen leicht in die gewünschte Form gebracht werden kann.In a further embodiment of the invention, for example, as a further development the arrangement of FIG. 3, including the one adjacent to the intermediate ring, made of metal sheets existing field iron for excitation with a distributed, embedded in grooves Winding equipped, as shown in Fig. 9 of the drawing in a section transverse to the machine axis Fig. 17 illustrates this made up of sheet metal, no salient poles showing field iron, 18 the excitation winding housed in grooves of the field iron and I9 the intermediate ring with the compensation winding 2o. At this Arrangement is dispensed with special reversing poles, nevertheless this by appropriate Recesses in the field iron would be easily possible. The compensation winding rather, it is dimensioned in such a way that it also includes the excitation amp windings for the reversing poles with brings up. Since the magnetic flux from the sheet iron field 17 is performed, a weak sheet metal is sufficient as the housing 21 of the machine, the can easily be brought into the desired shape by welding.

Die Ausbildung des Feldeisens mit verteilter Erregerwicklung ohne ausgeprägte Pole bringt mehrere Vorteile mit sich. Zunächst ist die magnetische Zeitkonstante der Maschine bei raschen Last- und Erregungsänderungen erheblich geringer, da der magnetische Kreis sich auch im Feldeisen praktisch nur über Bleche schließt, die die Ausbildung von Wirbelströmen weitgehend unterdrücken. Ferner besteht nunmehr der Ständer der Maschine nur aus zwei geschichteten Stanzblechkörpern (Feldeisen und Zwischenring) an Stelle der bei konzentrierter Wicklung sonst üblichen vier Haupt- und vier Wendepolkörper (vierpolige Ausführung). Der Bearbeitungsaufwand ist also wesentlich geringer. Es kann ferner mit Vorteil von geschweißten Gehäusen Gebrauch gemacht werden, da die für die Fortleitung des Magnetflusses erforderlichen, relativ starken Jochquerschnitte durch den geblechten Rücken ersetzt sind. Es können ferner sowohl für die Erregung als auch für die Kompensationswicklung fertig gewickelte Formspulen verwendet werden, die in einfachster Weise in offene Nuten einzulegen sind. Dabei können Kompensationsring und Erregerpolring getrennt voneinander fertiggestellt werden.The formation of the field iron with distributed excitation winding without pronounced poles have several advantages. First is the magnetic The time constant of the machine is considerably lower in the case of rapid load and excitation changes, since the magnetic circuit in the field iron practically only closes through sheet metal, which largely suppress the formation of eddy currents. Furthermore, there is now the stand of the machine consists of two layered stamped sheet metal bodies (field iron and intermediate ring) instead of the four otherwise usual with concentrated winding Main body and four reversible pole bodies (four-pole version). The processing effort is therefore much lower. It can also take advantage of welded housings Can be used, since the necessary for the transmission of the magnetic flux, relatively strong yoke cross-sections are replaced by the laminated back. It can furthermore ready-wound for both the excitation and the compensation winding Formed coils are used, which can be inserted into open grooves in the simplest possible manner are. The compensation ring and the exciter pole ring can be completed separately from one another will.

Claims

PATENT CLAIMS: I. DC machine, especially DC train motor, with compensation winding, characterized in that the parts of the field iron (Pole shoes) of the machine in which the compensation winding is housed, are mechanically combined to form an intermediate ring with the compensation winding can be removed as a whole from the field iron.

2. Arrangement according to claim I, characterized characterized that the pole pieces made of dynamo sheets of the machine with Forehead rings, e.g. B. by riveting, are combined to form an intermediate ring that is useful of the rest of the field iron by making it easier to remove the intermediate ring Air gap is separated.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the active field iron of the intermediate ring is formed by annular metal sheets, in which grooves to accommodate the compensation winding (and possibly a reversing pole winding) and possibly cutouts to prevent excessive leakage flux of the Excitation field are attached.

4. Arrangement according to claim I or 2, characterized in that that also the pole iron of the reversible pole winding wholly or with the one adjacent to the armature Part is mechanically connected to the intermediate ring.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the reversible pole winding is on the part of the reversible pole core is housed, which is separated from the intermediate ring when it is removed.

6. Arrangement according to claim i or: 2, characterized in that the grooves for the inclusion of the compensation winding have an open form.

7. Arrangement according to claim i or 2, characterized in that the grooves for receiving the compensation winding with the groove opening on the outer circumference of the intermediate ring, so that the The pole piece surface adjacent to the armature of the machine is completely smooth. B. Arrangement according to claim a, characterized in that the end rings of the intermediate ring made of non-magnetizable material, e.g. B. brass, non-magnetic steel, aluminum, exist. 9. Arrangement according to claim 2 or 8, characterized in that the end rings of the intermediate ring are composed of individual metal sheets for enlargement their moment of resistance by soldering or welding to one another are connected. i o. Arrangement according to claim 2, characterized in that that with longer machines the intermediate ring is divided in the axial direction and separate end rings are provided for the individual parts. i i. Arrangement according to Claim I and 2, characterized in that the intermediate ring prevents rotation compared to the rest of the field iron, z. B. by attaching in the outer air gap the retaining pins (round pins or flat wedges) attached to the intermediate ring, secured is. I2. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the field iron the machine is made of sheet metal and the excitation winding is attached to the intermediate ring adjacent distributed grooves is housed. 13. Arrangement according to claim I2, characterized by open slots for the excitation winding, so that these as one or several finished preformed coils can be introduced into the grooves. I4. arrangement according to claim 12, characterized in that the compensation winding of the intermediate ring is dimensioned so large that it is one of the desired influencing of the commutation sufficient turning field generated.