DE548001C - Einrichtung zur Erzeugung einer periodisch reversierenden Drehbewegung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
6. APRIL 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 548001 KLASSE 21 d2 GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. September 1928 ab

Bei Maschinen, deren Drehrichtung sich periodisch ändert, wie bei Waschmaschinen, Rührwerken u. dgl., ferner bei Meßinstrumenten und auch in der Schwachstromtechnik u. a. m. benötigte man bisher zur Bewegungsumkehr besondere Umsteuervorrichtungen mechanischer oder elektrischer Art, z. B. Riemenwendegetriebe oder Umkehranlasser. Alle derartigen Vorrichtungen sind verhältnismäßig teure Apparate, welche wegen des Auftretens mechanischer Widerstände bzw. wegen hoher Reversierströme den Wirkungsgrad der Anlage verschlechtern.

Erfindungsgemäß kann das periodische Reversieren der Wechselstrommotoren ohne Schaltapparat oder sonstigen Mechanismus in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß der Wechselstrommotor, welcher die ihre Bewegungsrichtung ändernde Maschine antreibt, gleichzeitig von zwei Netzen mit verschiedener Frequenz einphasig derart gespeist wird, daß im Luftspalt zwei magnetische Felder verschiedener Frequenz erzeugt werden. Durch die gleichzeitige Speisung von zwei Netzen mit verschiedener Frequenz entsteht dieselbe Wirkung, als ob sich die Phasenlagen der beiden Spannungen allmählich gegenseitig verschieben würden. Werden von diesen beiden Spannungen beispielsweise Ständer und Läufer eines Kommutatormotors gespeist, so daß die Ständerwicklung Ströme von der Frequenz Z₁, die Läuferwicklung solche von der Frequenz jf₂ erhält, so ändert das von beiden Teilen aufeinander ausgeübte Drehmoment allmählich seine Richtung. Werden beide Spannungen jedoch an Wicklungen desselben Teils, also an den Läufer, bzw. den Ständer eines Asynchronmotors allein gelegt, so ergeben bei entsprechender Anordnung der beiden Wicklungen die beiden von den zwei Spannungen hervorgerufenen Felder ein resultierendes Drehfeld, welches seine Richtung ändert.

Die Erzeugung eines wechselnden Momentes, beispielsweise durch Verwendung von zwei Wicklungssystemen mit verschiedener magnetischer Achse, von denen das eine mit Gleichstrom, das andere mit Wechselstrom gespeist wird, ist an sich bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden aber Dreh-Schwingungen bzw. Pendelungen mit größerer oder kleinerer Schwingungsamplitude und keine periodisch reversierenden Drehbewegungen erzeugt. Ferner ist es auch bekannt, Motoren mit zwei Strömen verschiedener Frequenz zu speisen, um dadurch hin und her gehende Wanderfelder und ein wechselndes Moment zu erzeugen. Aber auch diese Motoren (Wanderfeldmotoren) weisen keine periodischen Drehbewegungen auf, sondern der Läufer dieser Motoren besitzt eine hin und her gehende geradlinige Bewegung.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.- Ing. Ernst Rosenberg in Berlin-Charlottenburg.

Aus diesem Unterschied aber resultiert ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dem Wanderfeldmotor müssen wegen der Unmöglichkeit, den Hub beliebig groß machen zu können, die beiden Frequenzen stets so gewählt werden, daß das Produkt aus Arbeitsgeschwindigkeit und Zahl der Reversierungen in der Zeiteinheit einen bestimmten Wert nicht überschreitet, ίο Im Gegensatz dazu kann nach dem Verfahren der Erfindung eine Drehbewegung mit beliebig zu wählender Zahl der Reversierungen durch die richtige Wahl der beiden Frequenzen eingestellt werden.

t5 Die Abb. ι und 2 stellen' zwei Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dar.

In Abb. ι sei j der Ständer, / der Läufer einer Wechselstromkommutatormaschine: über die· Klemme A-A werde der Ständer an ein Netz mit der Frequenz Z₁ gelegt, während dem Kollektor über die Bürsten B-B die Frequenz /» zugeführt werde. Die oben beschriebene scheinbare Veränderung der Phasenverschiebung zwischen den beiden Strömen mit den Frequenzen ^₁ und f„ ruft nun eine Umkehr des Drehmomentes und somit Umkehr der Drehrichtung des Läufers hervor. Je nachdem, ob die beiden Frequenzen Z₁ und f.₂ voneinander mehr oder weniger abweichen, ist die Zahl der Reversierungen des Kommutators in einer bestimmten Zeit größer oder kleiner.

Stehen die Bürsten der Kollektormaschine in der neutralen Zone, dann ist die Geschwindigkeit des Motors bei Vor- und Rückwärtslauf dieselbe. Durch entsprechende Wahl der Charakteristik des Kommutators sowie durch Verschiebung der Bürsten aus der neutralen Zone ist die Möglichkeit gegeben, verschiedene Geschwindigkeiten und verschiedene Zeitdauern für Vor- und Rückwärtslauf zu erhalten.

In Abb. 2 seien AA und BB zwei gegeneinander beispielsweise um 90 elektrische Grade versetzte Ständerwicklungen eines Asynchronmotors und c dessen Läufer, der als Kurzschluß- oder Regulierläufer ausgebildet sein kann. AA werde mit einem Strom von der Frequenz f_v BB mit einem Strom von der Frequenz f_% gespeist. Dadurch kommt, wie oben erwähnt, ein Drehfeld zustande, dessen Richtung und mit ihm die Drehrichtung des Läufers sich allmählich umkehrt. Auch hier ist, wie bei dem KoI-lektormotor, die Zahl der Reversierungen in der Zeiteinheit vom Frequenzunterschied/, und /„ der beiden Spannungen abhängig.

Beim Einschalten großer Widerstände in den Läuferkreis kann man dem Asynchronmotor Hauptstromcharakteristik geben und hierdurch erreichen, daß die Geschwindigkeiten und Zeitdauern für Vor- und Rückwärtslauf entsprechend dem langsamen Arbeits- und dem raschen Leergang bei Werkzeugmaschinen verschieden groß werden.

Die Frequenz f₂ kann beispielsweise dadurch erhalten werden, daß ein vom Netz mit der Frequenz f_x gespeister Asynchronmotor eirien Synchrongenerator oder einen Frequenzwandler antreibt. Die Frequenz /₂ der vom Synchrongenerator oder von dem Frequenzwandler erzeugten Spannung ist dann von den beiden Polzahlen der beiden Maschinen und dem Schlupf der Asynchronmaschine abhängig. Auf diese Art lassen sich in einfacher Weise beliebig geringe Frequenzunterschiede herstellen. Die zwei Spannungen mit deri Frequenzen f_i und /„ könnte man auch mittels zweier Synchrongeneratoren verschiedener Polzahl erhalten, die von derselben Antriebsmaschine angetrieben werden. Besitzen die Synchrongeneratoren gleiche Polzahl, so müßte der Antrieb von der Antriebsmaschine mit verschiedener Übersetzung erfolgen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung einer periodisch reversierenden Drehbewegung mittels eines Wechselstrommotors, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor gleichzeitig von zwei Wechselstromnetzen verschiedener Frequenz derart gespeist wird, daß im Luftspalt zwei magnetische Felder verschiedener Frequenz erzeugt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Läufer und Ständer einer Wechselstromkommutatormaschine von zwei Strömen verschiedener Frequenz gespeist werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik der Kommutatormaschine bei aus der neutralen Zone verschobenen Bürsten so gewählt ist, daß sich verschiedene Geschwindigkeiten und Zeitdauern für Vor- und Rückwärtsgang ergeben.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegeneinander räumlich versetzte Wicklungen des primären Teiles eines Asynchronmotors von zwei Strömen verschiedener Frequenz gespeist werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen