DE180223C

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Publication number: DE180223C
Application number: DENDAT180223D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 180223 ~ KLASSE 21 d. GRUPPE

Als elektrische Achse des Ständers eines Einphasenmotors soll im folgenden die Richtung des von dem Ständerstrome erzeugten Feldes einer zweipoligen Maschine verstanden werden. Diese Achse geht durch die Stromzuführ,ungspunkte der Wicklung, wenn diese als Ringwicklung dargestellt wird. Ebenso hat der Läufer eines Wechselstrom-Kommutatormotors eine oder mehrere elektrische

ίο Achsen, welche bei einer zweipoligen Ringwicklung durch die Kommutatorbürsten gehen. Die Regelung der Einphasen-Kommutatormotoren erfolgt oft dadurch, daß man die Achse des Ständers und die Achse bezw. die Achsen des Läufers gegeneinander verschiebt, was entweder durch Verschiebung der Stromzuführungspunkte der Ständerwicklung oder durch Änderung der Bürstenstellung erfolgen kann.

zo Die Erfindung ermöglicht die Verschiebung der elektrischen Achsen im Ständer und im Läufer ohne Verschiebung der Stromzuführungspunkte oder der Bürsten.

Fig. ι zeigt einen Einphasen-Kommutatormotor. 5 ist die Ständer- und R die Läuferwicklung, welche mit dem Kommutator K verbunden ist.

Auf dem Kommutator schleifen die Bürsten B₁, B₂, B₃ und S₄. Die Bürsten B₁ und B.₂ sind miteinander verbunden durch die eine Wicklung eines Transformators T, dessen zweite Wicklung die Verbindung zwischen den beiden anderen Bürsten B₈ und B₄ bildet. Durch das Verhältnis der Windungszahlen der beiden Transformatorwicklungen ist das Verhältnis der Ströme durch die beiden Bürstenpaare und dadurch die elektrische Achse des Läufers bestimmt. Bedeute nämlich in Fig. 2 Z₁, ₂ den Strom von Bürste B₁ zu

¹I '

Bürste B₂ mit der Achse B₁, B₂ und i_a, ₄
Strom von

Achse S_Q, B.

den Bürste B_s zu Bürste .B₄ mit der

'3, so ist die resultierende Achse des gesamten Läuferstromes gegeben durch die Richtung S, B¹ der Diagonalen in dem. Parallelogramm- gezeichnet über den beiden Strömen Z₁, ₂ und z'_g, ₄. Durch Verschiebung des einen oder anderen der beiden Kontakte k₂ und Ar₃, wodurch die Windungszahlen des Transformators T geändert werden, kann man somit die resultierende elektrische Achse des Läufers verschieben und dadurch den Motor regulieren.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung des Reguliertransformators für einen Läufer mit drei Bürsten S₁, S₂ und S₃. Hier ist S₃ in der Achse des Ständers, S₁ und S₂ dagegen rechts und links von dieser Achse angenommen. Von den beiden Wicklungen des Reguliertransformators ist die eine zwischen die Bürsten S₁ und S₃, die zweite zwischen S₂ und S₃ geschaltet. Schiebt man den Kontakt k_s ganz nach rechts, so geht der ganze Strom durch die Bürste S₁, .und die Bürste S₂ ist so gut wie stromlos. Schiebt man umgekehrt den Kontakt k₃ ganz nach links, so übernimmt die Bürste B₂ den vollen Strom. Für Zwischenstellungen der Kontakte teilen sich die Ströme in umgekehrtem Verhältnis der Windungszahlen und man kann die elektrische Achse des Läufers beliebig zwischen den beiden Außenstellungen einstellen.

Fig. 4 zeigt wieder eine Anordnung mit vier Bürsten, von denen S₁ und S₂ in der

Achse des Ständers, dagegen B₃ und B_i senkrecht dazu stehen. Zwischen die Bürsten B₃ und B₄ ist die eine nicht regelbare Wicklung des Reguliertransformators geschaltet, während die andere regelbare zwischen den Bürsten B₁ und B₂ liegt. Durch Verschiebung der beiden Kontakte Ar₁ und k₂ im einen oder im anderen Sinne kann man die Achse des Läufers nach rechts oder nach links von der

ίο Achse des Ständers verschieben.

In den obigen Schaltungen läßt sich die Regelung auch mit nur einem verschiebbaren Kontakt ausführen.

Anstatt für die Regelung der Windungszahlen Kontaktapparate zu verwenden, können auch die bekannten Formen der sogenannten Induktionsregler benutzt werden. Für eine Bürstenanordnung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, kann beispielsweise der in Fig. 5 gezeichnete Induktionsregler benutzt werden.. Die Bürsten B₁, B₂, B₃ und B₄ sind in Fig. 5 paarweise mit der festen Wicklung Ws und der drehbaren Wicklung Wr des Induktionsreglers, in letzterem Falle über Schleif-

.25- ringe s, verbunden. Beim Verdrehen der Wicklungen Wr ändert sich die wirksame Windungszahl dieser zwischen den Bürsten B₁ und B₂ geschalteten Wicklung. Damit die abgedrehten Windungen nicht zu stark induktiv wirken, ist die Verbindung V in der festliegenden Wicklung vorgesehen.

Fig. 6 zeigt einen ähnlichen Induktionsregler für eine Anordnung mit drei Bürsten. Der Kommutator ist mit if, die Bürsten sind mit B₁, B₂ und B₃ bezeichnet. Ws ist die ruhende, Wr die drehbare Wicklung, welche mit Schleifringen s verbunden ist. Die Querverbindung V in der ruhenden Wicklung dient wieder zur Dämpfung der Selbstinduktion des abgedrehten Teils der Wicklung Wr.

■ Die Wirkungsweise des Induktionsreglers in Fig. 6 geht am einfachsten aus der Betrachtung der Fig. 7 hervor, wo die Drehung der Wicklung Wr durch die Verschiebung eines mit der Bürste B₃ verbundenen Kontaktes längs der Wicklung ersetzt ist.

Aus der Fig. 7 sieht man nun weiter, daß statt der früher besprochenen zweispuligen Regelungstransformatoren' solche mit nur einer Spule genommen werden können.

Fig. 8 zeigt eine solche Schaltung, welche dieselbe Wirkungsweise hat wie die in Fig. 7. Der einspulige Transformator ist hier . mit AT bezeichnet.

Fig. 9 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. 8, nur sind hier die Bürsten B₂ und B₃ in der Ständerachse angebracht, so daß eine Verschiebung der Läuferachse nur in einer Richtung möglich wird.

In Fig. 10 ist eine Schaltung mit vier Bürsten und zwei einspuligen Transformatoren AT₁ und AT₂ gezeichnet. Ein Transformator verbindet hier zwei Bürsten, welche auf entgegengesetzter Seite der Ständerachse, aber unter demselben Pol liegen. Hier kann man der Läuferachse jede beliebige Lage zwischen zwei durch einen Transformator verbundenen Bürsten geben. Die beiden Transformatoren können auf einen Kern gewickelt werden;

In Fig. 11 sind die beiden einspuligen Transformatoren AT₁ und AT₂ jeweils zwischen zwei auf einer Seite der Ständerachse liegende, aber zwei verschiedenen Polen des Ständers angehörende Bürsten geschaltet. Auch hier kann der Läuferachse jede Lage zwischen den durch die Transformatoren verbundenen beiden Bürsten gegeben werden, und die beiden Transformatoren können auf einen Kern gewickelt werden.

Durch Kombination der beiden Schältungen nach Fig. 10 und 11 kann man die Läuferachse um einen beliebigen Winkel verdrehen.

Bis jetzt wurde die gewünschte Verteilung der Ströme zwischen den Bürsten und dadurch die gewünschte Richtung der elektrischen Achse im Läufer dadurch erhalten, daß man diejenigen Leiter, welche die Bürsten verbinden, in geeigneter Weise transformatorisch (also durch gegenseitige Induktion) aufeinander einwirken ließ. Es können ähnliche Achsenverschiebungen auch dadurch erzielt werden, daß man diese Leiter (durch veränderliche Selbstinduktion) auf sich selbst einwirken läßt. Fig. 12 und 13 zeigen hierzu zwei Beispiele für Anordnungen mit drei und vier Bürsten.

In Fig.· 12 bedeuten S₁ und S₂ zwei auf einen Ständer gewickelte Spulen, welche einerseits mit der Bürste B₃ und andererseits mit den Bürsten B₁ und B₂ verbunden sind. R ist eine drehbare Wicklung, welche in einer . Achse kurzgeschlossen ist. Fällt die Achse des Kurzschlusses der Wicklung R, wie gezeichnet, mit derjenigen der Spule S₁ zusammen, so hat die Selbstinduktion dieser Spule den kleinsten Wert, während die der Spule S₂ den Höchstwert erreicht. Der Strom wird somit fast ausschließlich durch die Bürsten B₁ und B₂ gehen, die Achse derLäuferwi.cklung ist folglich nach rechts verdreht. Dreht man die Wicklung R nach links, bis die Achse des Kurzschlusses mit der Achse des Spüle S₂ zusammenfällt, so ist die Achse des Läufers des Motors ebensoviel nach links verdreht.

In Fig. 13 hat der Ständer des Induktionsreglers entsprechend den vier Bürsten vier um etwa 90⁰ gegeneinander versetzte Spulen S₁, S.,, S₃ und S₄, während die drehbare Wicklung R. wieder in einer Achse kurzgeschlossen

ist. Die Wirkung des Reglers ist ganz ebenso wie' in Fig. 12.

Die angegebenen Schaltungen sind nur als Beispiele eines und desselben Erfindungsgedankens zu betrachten, der darin besteht, daß bei einer zweipoligen Maschine drei oder mehr Bürsten angeordnet werden, welche durch regelbare Selbst- oder gegenseitige Induktion derart miteinander verbunden sind, daß die Ströme durch die einzelnen Bürsten und dadurch die Richtung der Achse der Läuferwicklung geregelt werden können.

Die Gleichstromwicklung des Läufers kann in bekannter Weise einfach oder mehrfach geschlossen sein." Zur Erleichterung der !Commutation kann ebenfalls in bekannter Weise jede Bürste aus mehreren voneinander isolierten Teilen bestehen und jeder Teil einer Bürste durch eine besondere Wicklung mit

ao den entsprechenden Teilen der übrigen Bürsten verbunden sein. Man erhält dann in den obigen Schaltungen so viele parallel geführte, auf gleichen Eisenkernen gewickelte Wicklungssysteme, als jede Bürste Teile hat.

Diese Anordnung würde somit einer Verdoppelung der obigen Verbindungsanordnungen unter Beibehaltung der gemeinschaftlichen Eisenkerne gleichkommen.

Die Konstruktion des Ständers ist nicht von Belang. Weil die Bürsten fest bleiben, können im Ständer den kurzgeschlossenen Spulen gegenüber Aussparungen, Dämpfer oder sonstige Mittel zur Erleichterung der !Commutation angeordnet werden.

Claims

Patent-An Sprüche:

I. Kommutatormaschine für Einphasenstrom mit in einer Achse kurzgeschlossenem Läufer, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zweipoligen Maschine mit drei oder mehr Bürsten zwei Bürstenachsen durch einen regelbaren Transformator miteinander verbunden sind, zum Zweck, das Verhältnis der Ströme und dadurch die Richtung der Achsen des Läufers ohne Bürstenverschiebung regeln zu können.
2. Ausführungsform der Kommutatormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei vier Bürsten die diametral stehenden Bürstenpaare je.durch eine Wicklung eines Transformators mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis verbunden sind.
3. Ausführungsform der Kommutatormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei drei Bürsten die eine mit den beiden übrigen je durch eine Wicklung eines zweispuligen Regelungstransformatofs verbunden ist. .
4. Ausführungsform der Kommutatormaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei drei Bürsten zwei durch einen einspuligen Transformator verbunden sind, während die dritte an verschiedene Stufen der Wicklung dieses Transformators angeschlossen werden kann.
5. Ausführungsform der Kommutatormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei vier Bürsten zwei nebeneinander liegende paarweise durch Transformatorspulen miteinander verbunden sind, zwischen deren Stufen eine regelbare leitende Verbindung hergestellt wird, wobei die Transformatorspulen auf demselben oder auf getrennten Eisenkörpern angeordnet sein können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.