DE545199C

DE545199C - Switching arrangement for single wheel drive

Info

Publication number: DE545199C
Application number: DEA59047D
Authority: DE
Inventors: Walter Kleinow; Edwin Sieg
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1929-09-17
Filing date: 1929-09-17
Publication date: 1932-02-26

Description

Schaltanordnung für Einzelradantrieb Bekannt sind bei Kraftfahrzeugen und Schienenfahrzeugen Achsantriebe, bei denen die beiden drehbar auf der Achse sitzenden Räder einzeln durch je einen Elektromotor angetrieben werden. Bei den bisher verwendeten Anordnungen ergeben sich beim Lauf in Kurven meist Schwierigkeiten.Switching arrangement for single wheel drive are known in motor vehicles and rail vehicles axle drives, in which the two can be rotated on the axle seated wheels are driven individually by an electric motor each. Both The arrangements used to date usually result in difficulties when running in curves.

Bei Kraftfahrzeugen, beispielsweise Elektrokarren, hat das in der Kurve außenlaufende Rad in derselben Zeit einen größeren Weg zurückzulegen, muß also schneller laufen. Da die auf beiden Rädern ruhende Wagenlast naturgemäß gleich groß ist, ist in schwierigen Fällen das Fahrzeug sehr schwer herumzubringen.In motor vehicles, such as electric carts, this has in the Curve outside wheel to cover a greater distance in the same time, must so run faster. Since the wagon load resting on both wheels is naturally the same is large, the vehicle is very difficult to move around in difficult cases.

Bei Schienenfahrzeugen ergeben sich aus denselben Ursachen Schwierigkeiten insofern, als das in der Kurve innenliegende Rad, welches in derselben Zeit einen kürzeren Weg als das außenliegende Rad zu durchlaufen hat, voreilt, so daß das außenliegende Rad stark gegen die Schiene anläuft. Das Schienenfahrzeug muß zwar die Kurve durchlaufen, jedoch geschieht dies nur durch den von der äußeren Schiene auf das äußere Rad ausgeübten Zwang. Dadurch wird naturgemäß sowohl der Spurkranz als auch die Schiene stark abgenutzt.In the case of rail vehicles, difficulties arise from the same causes insofar as the wheel on the inside of the curve, which one at the same time shorter path than the outer wheel has to traverse leads, so that the outer wheel Wheel runs strongly against the rail. The rail vehicle must go through the curve, however, this is only done by that exerted on the outer wheel by the outer rail Force. As a result, both the wheel flange and the rail are naturally heavily worn.

Diese Übelstände treten sowohl bei Parallelschaltung als auch bei Hintereinanderschaltung der zu einer Achse gehörigen Motonen auf. Sie machen sich bei parallel geschalteten Motoren besonders fühlbar, da der äußere Motor infolge der größeren Geschwindigkeit eine größere Gegen-EMK entwickelt und daher einen geringeren Strom führt.These shortcomings occur both with parallel connection and with Series connection of the motors belonging to an axis. You make yourself Particularly noticeable with motors connected in parallel, as the external motor as a result the greater the speed, a greater back EMF develops and therefore a lower one Current leads.

Es ist bereits bekannt geworden, zur Erleichterung der Kurvenfahrt die Einzelradmotoren derart zu beeinflussen, daß der jeweils außenliegende Einzelradmotor ein größeres Drehmoment aufweist. Man hat dies dadurch zu erreichen versucht, daß die Steuervorrichtung über eine mechanische Übertragungsvorrichtung einen Schalter bewegt, welcher bei Kurvenfahrt Widerstände in den Ankerkreis des einen Motors schaltet. Eine derartige Anordnung ist sehr verwickelt und bedeutet wegen der vielen zu bewegenden Einzelteile eine Verteuerung. Außerdem ist infolge der toten Gänge die Wirkungsweise nicht einwandfrei.It has already become known to facilitate cornering to influence the single wheel motors in such a way that the respective external single wheel motor has a greater torque. Attempts have been made to achieve this by the control device via a mechanical transmission device a switch moves, which switches resistors into the armature circuit of one motor when cornering. Such an arrangement is very intricate and cumbersome because of the many to move Individual parts an increase in price. In addition, the mode of action is due to the dead corridors not perfect.

Durch die Erfindung wird nun eine wesentliche Vereinfachung derartiger Schaltungen erzielt, und zwar dadurch, daß die Drehmomentenänderung selbsttätig in Abhängigkeit von der EMK-Differenz der Motoren bewirkt wird. Bei der Fahrt in der Geraden wird in beiden Motorankern, da die Feldstärken und der in beiden Motoren fließende Strom einander gleich sind und auch die Umdrehungszahlen der Motoren übereinstimmen, die gleiche Gegen-EMK erzeugt. Läuft nun das Fahrzeug in die Kurve, so läuft der außenliegende Anker schneller als der innenliegende Anker. Infolge der verschiedenen Ankergeschwindigkeiten entwickeln die beiden Anker verschieden große Gegen-EMKs, d. h. also, die Spannung verteilt sich nicht mehr gleichmäßig auf die beiden Motoren, sondern in der Weise, daß der außenliegende Motor einen höheren Spannungsanteil erhält. Diese Spannungsdifferenz steuert dann die für die Shuntung vorgesehenen Schalter.The invention now makes such a substantial simplification Circuits achieved by the fact that the torque change is automatic depending on the EMF difference of the motors. When driving in the straight line is in both motor armatures as the field strengths and that in both motors flowing currents are equal to each other and the number of revolutions of the motors match, generates the same back emf. Runs now the vehicle into the curve, so the external anchor runs faster than the internal anchor. As a result The two anchors develop differently due to the different anchor speeds large back emf, d. H. so, the tension is no longer evenly distributed on the two motors, but in such a way that the external motor has one receives a higher proportion of tension. This voltage difference then controls the for the Shuntung provided switch.

Es wird beispielsweise die Feldstärke des jeweils innenliegenden Motors beim Ansprechen der Vorrichtung verringert. Durch die Verringerung der Feldstärke bleibt dann der innenliegende Motor gegenüber dem in der Kurve außenliegenden Motor zurück. Dieses Verhalten erklärt sich aus folgender Überlegung: Da die Motoren in Reihe geschaltet sind, haben sie gleichen Strom. Durch die Shuntung des in der Kurve innenliegenden Motors wird nun dessen Feld geschwächt und daher die Gegen-EMK dieses Motors, also auch die Gesamt-Gegen-EMK der in Reihe geschalteten Motoren herabgesetzt. Dadurch tritt eine Stromerhöhung ein, und beide Motoren werden nunmehr von einem höheren Strom als vor der Shuntung durchflossen. Nun ist dieser Strom zwar in den Ankern beider Motoren voll wirksam. Da aber das Feld des in der Kurve innenliegenden Motors geshuntet ist, fließt durch dessen Feldwicklung nur ein Teil des Ankerstromes. Das Feld des in der Kurve außenliegenden Motors wird dagegen vom gesamten Ankerstrom erregt. Daraus ergibt sich, daß der außenliegende Motor ein höheres Drehmoment entwickelt als der innenliegende Motor, so daß er infolge der gleichen Belastung beider Motoren nunmehr versucht, das von ihm angetriebene Rad gegenüber dem anderen Rade zu beschleunigen. Das in der Kurve außenliegende Rad wird daher, wie es für die Kurvenfahrt erforderlich ist, eine höhere Geschwindigkeit annehmen als das innenliegende Rad.It is, for example, the field strength of the respective internal motor reduced when the device responds. By reducing the field strength Then the motor on the inside remains compared to the motor on the outside in the curve return. This behavior is explained by the following consideration: Since the motors in Connected in series, they have the same current. By shunting the in the curve internal motor is now weakened its field and therefore the back EMF this Motors, i.e. also the total back EMF of the motors connected in series, is reduced. This causes an increase in current, and both motors are now from one higher current than before the shunt. Now this stream is in the Anchoring both motors fully effective. But since the field of the inside of the curve Motor is shunted, only part of the armature current flows through its field winding. The field of the motor on the outside of the curve, on the other hand, is derived from the entire armature current excited. As a result, the external motor develops a higher torque than the internal motor, so that it is due to the same load on both motors now trying to accelerate the wheel he is driving in relation to the other wheel. The wheel on the outside of the curve is therefore as required for cornering assume a higher speed than the inner wheel.

Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Fahrzeugen, deren Motoren nicht in Reihe liegen, sondern parallel geschaltet sind, verwendet werden. In diesem Falle ist dann der in der Kurve jeweils außenliegende Motor zu shunten.Of course, the invention can also be applied to vehicles whose engines are not connected in series but connected in parallel. In this In this case, the motor on the outside of the curve is to be shunted.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. a und b sind die hintereinandergeschalteten Motoranker, c und d deren Feldwicklungen, jeder der Feldwicklungen ist ein Widerstand e bzw. f zugeordnet, welcher durch einen elektromagnetischen oder elektropneumatischen Schützenschalter g bzw. h zu der betreffenden Feldwicklung parallel geschaltet werden kann, wodurch die Feldstärke des betreffenden Motors verringert wird. 2z ist die Speiseleitung. Die Schützenschalter g und da haben je zwei Zugspulen L und i bzw. m und k. Die Zugspulen i und h liegen an der Leitungsspannung und sind so bemessen, daß ihre magnetische Anzugskraft allein nicht genügt, um die Schütze zu schließen. Außerdem haben die Schützenschalter je einen Hilfskontakt r bzw. s. Parallel zu den beiden in Reihe geschalteten Motorankern sind zwei hochohmige Widerstände n und o geschaltet. Die Verbindungsleitung dieser beiden Widerstände ist mit der Verbindungsleitung der Anker durch eine Leitung p-q verbunden. In dieser Leitung liegen die Zugspulen Z und m des Schützes g bzw. h; ein durch diese Leitung fließender Strom beeinflußt somit die Schütze g und h. Da der für die Spulen L und m benötigte Strom nur klein ist, können die Widerständen und o hohe Ohmsche Werte erhalten, so daß der dauernde Stromverlust, welcher durch Parallelschalten der beiden Widerstände 7i und o zu den Ankern hervorgerufen wird, vernachlässigt werden kann.An embodiment of the invention is shown in the drawing. a and b are the motor armatures connected in series, c and d their field windings, each of the field windings is assigned a resistor e or f , which can be connected in parallel to the relevant field winding by an electromagnetic or electropneumatic contactor switch g or h, whereby the field strength of the concerned motor is reduced. 2z is the feed line. The contactor switches g and da each have two pull coils L and i or m and k. The pull coils i and h are connected to the line voltage and are dimensioned so that their magnetic attraction force alone is not sufficient to close the contactors. In addition, the contactor switches each have an auxiliary contact r and s. Two high-resistance resistors n and o are connected in parallel to the two motor armatures connected in series. The connecting line of these two resistors is connected to the connecting line of the armature by a line pq. The pull coils Z and m of the contactor g and h are located in this line; a current flowing through this line thus affects contactors g and h. Since the current required for the coils L and m is only small, the resistors and o can have high ohmic values, so that the permanent current loss which is caused by connecting the two resistors 7i and o in parallel to the armatures can be neglected.

Bei Fahrt in der Geraden wird in beiden Motorankern, da die Feldstärken in c und d gleich sind und auch die Umdrehungszahlen der Motoren übereinstimmen, die gleiche Gegen-EMK erzeugt. Die Verbindungsleitung zwischen den beiden Ankern a und b hat also gegen Erde die gleiche Spannung wie die Verbindungsleitung zwischen den beiden Widerständen n und o. Es fließt also von p nach q kein Strom, und die Schütze sind nicht erregt. Läuft nun das Fahrzeug in die Kurve, so läuft der außenliegende Anker, beispielsweise Anker b, schneller als der innenliegende Anker a, so daß die Spannung der Verbindungsleitung zwischen a und b gegen Erde höher als die der Verbindungsleitung si-o ist. Der zwischen diese beiden Verbindungsleitungen geschaltete Leiter p-q wird daher von einem Strom durchflossen (Prinzip der Wheastoneschen Brücke). Die in der Leitung p-q liegenden Spulen Z, n2 sind somit erregt.When driving in a straight line, the same back EMF is generated in both motor armatures, since the field strengths in c and d are the same and the speeds of the motors also match. The connection line between the two armatures a and b has the same voltage to earth as the connection line between the two resistors n and o. So no current flows from p to q and the contactors are not energized. If the vehicle now runs into the curve, the external anchor, for example anchor b, runs faster than the internal anchor a, so that the voltage of the connection line between a and b to earth is higher than that of the connection line si-o. The conductor pq connected between these two connecting lines is therefore traversed by a current (principle of the Wheastone bridge). The coils Z, n2 lying in the line pq are thus excited.

Bei der im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten Spulenschaltung wirkt das magnetische Feld der Spule L im gleichen Sinne wie das der Spule i, während das magnetische Feld der Spule m dem Feld der Spule k entgegenwirkt. Das Schütz g schließt sich also, während das Schütz h geöffnet bleibt, und der Widerstande wird damit der Feldwicklung c parallel geschaltet und schwächt das Feld des innenliegenden Motors; der äußere Motor entwickelt also ein größeres Drehmoment als der innere Motor. Da nun das Feld des inneren Motors a jetzt kleiner ist als das des äußeren Motors b, wird die Gegen-EMK im Anker a gegenüber der Gegen-EMK in b noch geringer, die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Verbindungsleitungen a-b und za-o noch größer.In the coil circuit used in the present embodiment the magnetic field of the coil L acts in the same way as that of the coil i, while the magnetic field of the coil m counteracts the field of the coil k. The contactor So g closes while the contactor h remains open and the resistor is thus connected in parallel to the field winding c and weakens the field of the inside Motors; the outer motor thus develops a greater torque than the inner one Engine. Since the field of the inner motor a is now smaller than that of the outer one Motor b, will be the Back EMF in armature a opposite the back EMF in b, the voltage difference between the two connecting lines is even lower a-b and za-o even bigger.

Die Schütze g und lb sind so bemessen, daß zunächst bei Einfahrt in die Kurve infolge der dadurch entstehenden Spannungsdifferenz zwischen den Verbindungsleitungen das jeweils zum inneren Motor gehörende Schütz anzieht. Nachdem das Feld des inneren Motors durch Parallelschalten des Widerstandes e geschwächt, die Spannungsdifferenz zwischen den Verbindungsleitungen also weiter gestiegen und die Erregung des arbeitenden Schützes weiter erhöht ist, wird das betreffende Schütz noch etwas stärker durchziehen und dabei seinen Hilfskontakt r bzw. s öffnen, der den Stromdurchgang durch die sonst dauernd am Netz liegende Spule unterbricht. Statt der Hilfskontakte kann auch ein besonderes Relais verwendet werden, das von der Spannung der beiden Verbindungsleitungen beeinflußt wird.The gates g and lb are dimensioned so that initially when entering the curve as a result of the resulting voltage difference between the connecting lines the contactor belonging to the inner motor picks up. After the field of the inner Motor weakened by connecting resistor e in parallel, the voltage difference between the connecting lines so further increased and the excitement of the working Contactor is further increased, the contactor in question will pull through a little stronger and open its auxiliary contact r or s, which allows the passage of current through the otherwise the coil that is permanently connected to the mains is interrupted. Instead of the auxiliary contacts, A special relay can be used to control the voltage of the two connecting lines being affected.

Das betreffende Schütz wird also jetzt ausschließlich durch die in der Leitung p-q liegende Spule, im vorliegenden Beispiel die Spule 1, festgehalten. Kommt jetzt das Fahrzeug wieder in die Gerade, wird also die Spannungsdifferenz zwischen den Verbindungsleitungen a-b und n-o wieder geringer, so fällt das bisher geschlossen gehaltene Schütz g ab, die Parallelschaltung des Widerstandes zum Feld wird aufgehoben und beide Motoren fahren wieder in normaler Schaltung mit gleicher Feldstärke.The contactor in question is now only controlled by the in of the line p-q lying coil, in the present example the coil 1, held. If the vehicle now comes back into a straight line, the voltage difference becomes between the connecting lines a-b and n-o again lower, this has been the case so far closed contactor g off, the parallel connection of the resistor to the field is canceled and both motors run again in normal gearshift with the same Field strength.

Für den Fall, daß der Motor b innen in der Kurve liegt und der Motor a außen, ist die Stromrichtung durch Spulen 1 und m der Stromrichtung der vorigen Beispiele entgegengerichtet. Nunmehr wirken die Spulen 1 und i gegeneinander, während sich die Spulen na und k unterstützen, so daß das Schütz lc anzieht.In the event that motor b is on the inside of the curve and motor a is on the outside, the direction of current through coils 1 and m is opposite to the direction of current in the previous examples. The coils 1 and i now act against one another, while the coils na and k support each other, so that the contactor lc picks up.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Switching arrangement for single-wheel drive, especially for electric rail vehicles, electric carts and the like, in which the outside single-wheel motor has a greater torque than the inside motor when cornering, characterized in that the torque change is automatically effected depending on the EMF difference of the motors . z. Switching arrangement for individual wheel drive with motors connected in series according to claim i, characterized in that when cornering the field strength of the respective inner motor (a) is reduced or that of the respective outer motor (b) is increased. 3. Switching arrangement according to claim i and z, characterized in that the switching devices causing the change in field strengths are designed as electromagnetically or electro-pneumatically operated contactor switches (g, h). q .. Switching arrangement according to claim i to 3, characterized in that two equal sized resistors (n, o) connected in series are arranged parallel to the motor armature, the connecting line of which is connected to the connecting line of the motor armature by a compensating line (pq) Current affects the contactor switch (g, h). 5. Switching arrangement according to claim i to 4, characterized in that each contactor switch has two work coils (1, i or m, k) , one of which (i or h) 3n of a constant voltage, for. B. on mains voltage, while the other (1 or m) is in the equalizing line (p-q '). 6. Switching arrangement according to claim i to 5, characterized in that at a given current direction in the equalizing conductor (pq) the coils (m, k or 1, i) in the one contactor (g or k) support, and that they support in the other contactor (h or g) counteract each other. 7. Switching arrangement according to claim i to 6, characterized in that after a contactor switch responds, the current which flows through the coils (k and i) at constant voltage, for example in the auxiliary contacts (r, s), is interrupted.