DE711927C

DE711927C - DC cross-field machine

Info

Publication number: DE711927C
Application number: DEC53489D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1935-11-19
Filing date: 1935-11-19
Publication date: 1941-10-09

Description

Gleichstromquerfeldmaschine Bei den bisher bekannten Querfeldmaschinen. die entweder für konstanten Strom oder für konstante oder mit der Drehzahl steigende oder fallende Spannung gebaut wurden, ist für das Magnetgestell mit Rücksicht auf eine günstige Ausbildung des Querfeldes eine Form bevorzugt worden, die stark von der Magnetgestellform normaler Gleichstrommaschinen abwich.DC cross-field machine In the previously known cross-field machines. either for constant current or for constant or increasing with speed or falling voltage is built with regard to the magnet frame a favorable design of the transverse field has been preferred a shape that is strongly influenced by deviated from the magnet frame shape of normal DC machines.

Bei einer solchen Bauform von Querfeldmaschinen hat man, wie in Abb. i dargestellt, dem Primär- und dem Sekundärfeld zum Teil getrennte Eisenpfade zugewiesen und zu diesem Zweck die Abmessungen der Polschuhe besonders groß wählen müssen. Es ist offensichtlich, daß eine Maschine mit einem solchen Ständereisen größer als eine normale Gleichstrommaschine und die Ausnutzung der Baustoffe sehr unwirtschaftlich wurde.With such a design of cross-field machines, as shown in Fig. i, the primary and secondary fields are partially assigned separate iron paths and for this purpose the dimensions of the pole shoes must be particularly large. It is obvious that a machine with such a stator iron is larger than a normal DC machine and the use of building materials is very uneconomical became.

Es ist weiterhin bekannt, daß man Ouerfeldmaschinen im Aufbau vereinfachen kann, indem man die Erregerpole in zwei Teilpole aufteilt und diese Teilpole zu beiden Seiten der Achse der kurzgeschlossenen Hilfsbürsten anordnet. Die Erregung wurde hierbei derart getroffen, daß die Felder in bezug auf den Stromkreis der Hilfsbürsten einander entgegenwirkten, in bezug auf den Stromkreis der Hauptbürsten aber einander unterstützten. Dabei konnte es nicht vermieden werden, daß das Querfeld nur sehr ungenügend zur Ausbildung kam.It is also known that Ouerfeld machines can be simplified in structure by dividing the exciter poles into two partial poles and assigning these partial poles arranged on both sides of the axis of the short-circuited auxiliary brushes. The excitement was taken here in such a way that the fields in relation to the circuit of the auxiliary brushes opposed each other, but with respect to the circuit of the main brushes, each other supported. It could not be avoided that the cross-field only very received insufficient training.

Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß ein normales handelsübliches Magnetgestell mit ausgeprägten Polen zur Anwendung gelangt, bei welchem die beiden in den Erregerpolen und im Joch überlagerten Felder gleichgerichtet verlaufen.The present invention avoids these disadvantages by providing a normal commercial magnetic frame with pronounced poles is used, in which the two superimposed fields in the exciter poles and in the yoke are aligned get lost.

Nach der Erfindung werden zur Erzielung einer konstanten oder annähernd konstanten Spannung bei einer Ankerpolpaarzahl p = i zwei gegenüberliegende Pole sowohl vom Primär- als auch vom Sekundärfeld in gleicher Richtung durchflossen, während die beiden anderen einander gegenüberliegnden Pole nur von dem in Richtung der Hilfsbürstenachse verlaufenden Sekundärfeld durchflossen werden.According to the invention are to achieve a constant or approximately constant voltage with a number of armature pole pairs p = i two opposite poles flows through both the primary and the secondary field in the same direction, while the other two opposite poles only from the one in the direction the secondary field running through the auxiliary brush axis.

Bei Ausführungen von Maschinen mit einer Ankerpolpaarzahl p größer als i findet vorstehende Darstellung sinngemäße Anwendung.For versions of machines with a number of armature pole pairs p larger as i, the above representation applies analogously.

In der Zeichnung ist deshalb der Einfachheit und der Übersichtlichkeit halber immer nur eine Maschine gezeichnet mit einer Ankerpolpaarzahl p = i ; das ergibt dann sinngemäß ein 2p-poliges Gestell.The drawing is therefore for the sake of simplicity and clarity For the sake of this, only one machine is drawn with a number of armature pole pairs p = i; the then results in a 2p-pole frame.

Abb. 2 zeigt den Aufbau und den Feldverlauf einer Querfeldmaschine nach der Erfindung. Darin bedeuten n1, s1 und n" s2 die Pole, A den Anker. wp die Wendepole, i, i die Hilfsbürsten, 2,2 die Haupt- oder Nutzbürsten.Fig. 2 shows the structure and the field profile of a cross-field machine according to the invention. Here n1, s1 and n "s2 mean the Pole, A the anchor. wp the reversing poles, i, i the auxiliary brushes, 2,2 the main or utility brushes.

Denkt man sich in ein normales, beispielsweise vierpoliges Magnetgestell einen zweipolig gewickelten Anker, also in ein 2p-poliges Gestell einen p-poligen Anker eingebaut, und ferner p-Pole, im dargestellten Beispiel also zwei gegenüberliegende Pole n1, ,s1, so erregt, daß unten rechts ein :Nordpolin, und oben links ein Südpol s1 entsteht, so fließt über die Bürsten, die in der neutralen Zone dieses p-poligen Primärfeldes stehen, ein Strom. Diese Bürsten kann man bei entsprechend kleinem Primärfeld in bekannter Weise entweder direkt kurzschließen oder über Wicklungen schließen, ,die auf den Polen angeordnet sind.If you think of a normal, for example four-pole magnetic frame a two-pole wound armature, i.e. a p-pole in a 2p-pole frame Armature installed, and also p-poles, in the example shown, two opposite poles Poles n1,, s1, excited so that at the bottom right a: North Pole, and at the top left a South Pole s1 arises so flows over the brushes that are in the neutral zone of this p-pole Primary field, a stream. These brushes can be used with a correspondingly small one The primary field is either short-circuited directly in a known manner or via windings close, which are arranged on the poles.

Erfindungsgemäß stehen diese Bürsten i, i, die sogenannten Quer- oder Hilfsbürsten, nun aber nicht in der geometrisch neutralen Zone, die in der Richtung der Pole n2, s= liegen würde, sondern aus der neutralen Zone verschoben, so daß sie sich je zwischen den Polpaaren n.1, 7z. bzw. s1, s" befinden, und zwar noch im Wirkungsbereich des Primärfeldes f.According to the invention, these brushes i, i, the so-called transverse or Auxiliary brushes, but now not in the geometrically neutral zone that is in the direction the pole n2, s = would lie, but shifted out of the neutral zone so that they are each between the pole pairs n.1, 7z. or s1, s "are located, namely still in the effective area of the primary field f.

Werden die Bürsten i, i direkt oder indirekt kurzgeschlossen, so entsteht unter der Einwirkung des in den Polen p1, s1 erzeugten Primärfeldes f ein Strom, der den Anker zum p-poligen Magneten macht, im Beispiel also zu einem zweipoligen, der seinerseits Kraftlinien F, das Sekundär- oder Querfeld, aussendet. Die Kraftlinien dieses Sekundärfeldes verlaufen in der in Abb. 2 gezeigten Weise, d. h., sie sind in den Polen n1, s1 und teilweise im Joch mit den Kraftlinien des Primärfeldes f verkettet, verlaufen aber durch die Polen, s" allein, um sich dann im Anker zu schließen. In der geometrisch neutralen Zone dieses Sekundärfeldes, also unter den Wendepolen wp, stehen die Nutzbürsten 2, 2, von welchen der Strom mit der beispielsweise konstanten Spannung abgenommen wird.If the brushes i, i are short-circuited directly or indirectly, this results under the action of the primary field f generated in the poles p1, s1 a current, which turns the armature into a p-pole magnet, in the example a two-pole magnet, which in turn sends out lines of force F, the secondary or transverse field. The lines of force this secondary field run in the manner shown in fig. i.e., they are in the poles n1, s1 and partly in the yoke with the lines of force of the primary field f chained, but run through the poles, s "alone, to then close in the anchor. In the geometrically neutral zone of this secondary field, i.e. under the polar poles wp, the utility brushes 2, 2, of which the current with the, for example, constant Tension is removed.

Um der Maschine bei veränderlicher Drehzahl Spannung von beliebiger Charakteristik entnehmen zu können, ist auf den Polen n1, s1 außer der konstanten primären Erregerwicklung a (Abb. 2) eine an und für sich bekannte Gegenerregerwicklung b aufgebracht, die so stark erregt wird, daß nur ein so großes Primärfeld f in Richtung der Primärpole 7z1, s1 verbleibt, als zur Erzeugung des Sekundärfeldes F in Richtung der Pole n2, s, erforderlich ist. Die Gegenerregung b steht mittel-oder unmittelbar unter dem Einfluß der Spannung der Nutzbürsten 2, 2, während die Erregung a durch Vorschalten eines Eisenwasserstoffwiderstandes von denselben Bürsten 2, -2 aus oder von einer beliebigen anderen Stromquelle konstant erregt wird. Von einer bestimmten Drehzahl an. aufwärts wirkt die Gegenerregung b der konstanten Erregung a, je nach `Fahl des Verhältnisses der beiden Erregungen zueinander, derartig entgegen, daß a n den Nutzbürsten 2, 2 die gewünschte Spannungscharakteristik erhalten wird.To the machine at variable speed voltage of any The characteristic can be seen on the poles n1, s1 apart from the constant ones primary excitation winding a (Fig. 2) a known counter excitation winding b applied, which is so strongly excited that only such a large primary field f in the direction the primary poles 7z1, s1 remains than to generate the secondary field F in the direction of poles n2, s, is required. The counter-excitation b is indirect or immediate under the influence of the tension of the utility brushes 2, 2, while the excitation a by Upstream connection of a ferrous hydrogen resistor from the same brushes 2, -2 from or is constantly excited by any other power source. From a certain one Speed. upwards acts the counter-excitation b of the constant excitation a, depending on `Pale the relation of the two excitations to each other, so contrary that the desired voltage characteristic is obtained on the utility brushes 2, 2.

\ ach der Erfindung wird auch der Strom der Hilfsbürsten i, i in bekannter Weise zur zusätzlichen Erregung des Primärfeldes f durch die Wicklung Jk1 auf den Primärpolen nl, s1 oder zur zusätzlichen Erregung des Sekundärfeldes F der Sekundärpole n2,.@2 durch die Wicklung Jk2 verwandt. Die Wick lung Jk1 auf den Polen n1, s1 dient aber bei der Erfindung nicht nur der Erregung des Primarfeldes, sondern auch der Erregung des Sekundärfeldes, ebenso wie dies bei der Erregung a und der Gegenerregung b der Fall ist, die sich nicht nur auf das Primärfeld, sondern unmittelbar auch auf das Sekundärfeld beeinflussend auswirken, während die Wicklung Jk2 auf den Polen n.., ,s., ausschließlich die Erregung des Sekundärfeldes unterstützt und dieses beeinflußt. Dadurch wird der große Vorteil gegenüber den bekannten Querfeldmaschinen erreicht, daß die Maschine nicht nur gegen Drehzahländerung, sondern auch gegen Lastschwankungen vollkommen unempfindlich ist und daß außerdem an Baustoff viel gespart wird.According to the invention, the current of the auxiliary brushes i, i is also used in a known manner for the additional excitation of the primary field f through the winding Jk1 on the primary poles nl, s1 or for the additional excitation of the secondary field F of the secondary poles n2,. @ 2 through the winding Jk2 related. The winding Jk1 on the poles n1, s1 is used in the invention not only to excite the primary field, but also to excite the secondary field, as is the case with excitation a and counter-excitation b , which not only relate to the Primary field, but also directly affect the secondary field, while the winding Jk2 on the poles n ..,, s., Exclusively supports and influences the excitation of the secondary field. This has the great advantage over the known cross-country machines that the machine is completely insensitive not only to changes in speed, but also to load fluctuations and that a lot is also saved in terms of building material.

Das bei Belastung im Anker auftretende Ankertertiärfeld, welches dem Primärfeld entgegenwirkt, wird nach der weiteren Erfindung durch eine Hauptstromwicklung H-h aufgehoben, die auf den das Primärfeld führenden Polen n1, s1 aufgebracht ist oder als Hauptstromwicklung Hl je einen Pol des Primärfeldes und einen Pol des Sekundärfeldes einschließend, also den ganzen oder nahezu den ganzen Polbogen des p-poligen Ankers bzw. des Ankertertiärfeldes umfaßt (Abb. 3). Beide Wicklungen H7 und Hl können auch gemeinsam vorgesehen und ganz oder teilweise vom Nutzstrom durchflossen werden sowie in Reihe oder parallel liegen. Weiterhin kann auf den Sekundärpolen ii, s., eine ganz oder teilweise vom Hauptstrom durchflossene Wicklung H. angeordnet sein, um das Sekundärfeld lastabhängig und erregend zu beeinflussen (Abb. 5).The armature tertiary field that occurs when the armature is loaded and counteracts the primary field is canceled by a main current winding Hh, which is applied to the poles n1, s1 leading the primary field, or one pole of the primary field and one pole of the secondary field as the main current winding Hl including, i.e. the entire or almost the entire pole arc of the p-pole armature or the armature tertiary field (Fig. 3). Both windings H7 and Hl can also be provided jointly and can be completely or partially traversed by the useful current and can be in series or in parallel. Furthermore, a winding H through which the main current flows completely or partially can be arranged on the secondary poles ii, see, in order to influence the secondary field in a load-dependent and exciting manner (Fig. 5).

Uni die OOuerfeldmaschine nach der Erfindung bei großen und raschen Laständerungen zu stabilisieren, ist außer der Gegenerregung b auf den Primärpolen ii, s1 eine -weitere Gegenerregung NG derart angeordnet. daß diese wie die Hauptstromwicklung Hl den ganzen oder nahezu den ganzen Polbogen des Tertiärfeldes umfaßt, d. h. je einen Primärpol und einen Sekundärpol einschließt (Abb. d.).Uni the OOuerfeld machine according to the invention at large and rapid Stabilizing load changes is, besides the counter-excitation b, on the primary poles ii, s1 a further counter-excitation NG arranged in this way. that these like the main current winding Hl embraces the whole or almost the whole polar arc of the tertiary field, d. H. ever includes a primary pole and a secondary pole (Fig. d.).

Die `'Wendepole arp, die zur Verbesserung der Stromwendung der Nutzbürsten dienen, brauchen nun aber nicht die ganze bei normalen Maschinen erforderliche Windungszahl zu besitzen, sondern nur so viel Windungen, als nach Abzug der zur Kompensation des Ankertertiärfeldes dienenden Hauptstromwindüngen H1 bzw. H2 sich ergeben.The '' Wendepole arp, which is used to improve the current reversal of the utility brushes serve, but do not need the whole with normal machinery to have the required number of turns, but only as many turns as after Deduction of the main stream windings used to compensate for the tertiary armature field H1 and H2 result.

Claims

PATENT CLAIMS: i. DC cross-field machine with 2p pronounced Exciter poles with a p-pole armature and with arranged between the exciter poles Main and auxiliary brushes, characterized in that to achieve a constant or approximately constant voltage at p = i two opposite poles are traversed by both the primary and the secondary field in the same direction, while the other two opposite poles (n2, s2) only from that The secondary field running in the direction of the auxiliary brush axis is traversed (Fig.2).

2. Cross-country machine according to claim i, characterized in that for generating of the secondary field on the primary poles (n1, s1) a constant excitation (a :) and a counter-excitation (b) are arranged, both of which are connected to the utility brushes 2,: 2 are.

3. Cross-country machine according to claim i and 2, characterized in that on the primary poles (n1, s1) a winding (Jk1) is arranged, which in the auxiliary brush circuit. is switched on and serves to support the primary field. d ..

Cross-field machine according to Claims i to 3, characterized in that for support of the secondary field, a winding (Jk2) is applied to the secondary poles (n2, s2) which is also switched into the auxiliary brush circuit.

5. Cross-field machine according to claim i to d., Characterized in that to stabilize the machine in the case of large and rapid load changes, an excitation counteracting the armature tertiary field (NG) is attached to the exciter poles in such a way that they each have a primary pole (n1, s1) and including a secondary pole (n2, s2), encompassing the entire or almost the entire pole arc of the armature tertiary field and lying in series or parallel to the counter-excitation (b) attached to the primary poles (n1, s1) and connected to the main brushes (2, 2) (Fig.q.).

6. Cross-country machine according to claim i to 5, characterized characterized that on the exciter poles one wholly or partially from the useful current winding (H1) through which it flows is arranged in such a way that it has one primary pole (n1, s1) and a secondary pole (n2, s2) including the entire pole arc of the armature tertiary field and this fully or almost compensated.

7. Cross-country machine according to claim i to 5, characterized in that a fully or partially flowed through by the useful current Winding (HZ) on the primary 'poles (n1, s1) to support the primary field is arranged (Fig. 5). B. Ouerfeld machine according to claim i to 7, characterized in that that a winding (H2) through which the useful current flows completely or partially on the secondary poles (n2, s2) is arranged to support the secondary field (Fig. 5).