DE745235C

DE745235C - Control device for electrically powered vehicles with a collector regulator

Info

Publication number: DE745235C
Application number: DES151132D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Mueller
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1942-07-04
Filing date: 1942-07-04
Publication date: 1944-03-31

Description

Steuereinrichtung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge mit einem Kollektorregler Für ,die Steuerung von Wechselstromfahrzeugen werden häufig sogenannte Feinreglersteuerungen benutzt, bei,denen ein Kollektorschalter dazu dient, einen stetigen Übergang von einer Hauptstufe (Dauerstufe) zur nächsten praktisch stufenlos zu bewirken. Beim Wechselstromfeinregler treten unter den Bürsten genau so wie beim Wech@selstromkollektormotor Kurzschlußiströme auf, weil die Bürsten die vorhandene Spannungsdifferenz zwischen benachbarten Lainellen@ überbrücken. Bleiben die Bürsten längere Zeit an beliebiger Stelle auf den gleichen Lamellen stehen, so kann: es leicht eintreten, daß .die Bürsten in@,die Kollektoroberfiäche einbrenrnen und . selbst ins Glühen geraten, wodurch ihre Struktur zerstört wird. Um bei derartigen Feinreglersteuerungen Zwischenstufen zu ermöglichen, hat man bereits verbreiterte Lamellen vorgesehen, wodurch in beschränktem Maße diese Nachteile vermieden werden. Jedoch ergibt sich hierbei der Nachteil, d@aß der Kollektor einen verwickelteren Aufbau sowie vergrößerte Abmessungen erhält. Praktisch ist es unmöglich, eine beliebige Anzahl von Zwischenstufen für Dauereinschaltung zu erhalten.Control device for electrically powered vehicles with a Collector regulators For the control of AC vehicles are often so-called Fine regulator controls used in which a collector switch is used to set a steady transition from one main level (permanent level) to the next practically stepless to effect. With the AC fine regulator, step under the brushes just like with the AC collector motor short-circuit currents because the brushes the existing Bridge the voltage difference between neighboring Lainellen @. The brushes remain stand on the same slats at any point for a longer period of time, it can It is easy for the brushes to burn into @, the collector surface and. get themselves glowing, thereby destroying their structure. To with such Fine regulator controls to enable intermediate stages have already been broadened Slats are provided, whereby these disadvantages are avoided to a limited extent. However, this has the disadvantage that the collector is more complicated Structure as well as increased dimensions. It is practically impossible to find any Obtain number of intermediate stages for permanent activation.

Ähnliche Nachteile können auch bei Kollektorschaltern für Gleichstromfahrzeuge auftreten, wenn beispielsweise bei der Fahrt im Gefälle oder aus sonstigen Gründen lange Zeit bestimmte Widerstandsstufen eingeschaltet werden müssen.Similar disadvantages can also occur with collector switches for DC vehicles occur, for example, when driving downhill or for other reasons certain resistance levels have to be switched on for a long time.

Der Erfindung liegt ,die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß dem Antrieb für die die Regelkontakte bildenden Bürsten eine zusätzliche Antriebseinrichtung zugeordnet wird, die den Bürsten eine Sch-,vingungsbewegung um die angesteuerte Schaltstufe verleiht. Die Bürsten ändern dann ihre Lage zu den Lamelleri dauernd, so daß die Zeit niemals ausreicht, .daß unzulässige Erwärmungen einzelner Lamellen eintreten können.The object of the invention is based on the disadvantages mentioned to avoid. According to the invention this is achieved in that the drive for the the brushes forming the control contacts are assigned an additional drive device which gives the brushes an oscillating, oscillating movement around the activated switching stage confers. The brushes then constantly change their position in relation to the lamelleri, so that there is never enough time, that inadmissible heating of individual lamellas can enter.

Für die Erzielung der Schwingungsbe-#vegungen der Bürsten kann vorteidhafterweise ein zusätzlicher Antrieb über ein Differentialgetriebe vorgesehen werden.For the achievement of the oscillation movements of the brushes can adversely an additional drive can be provided via a differential gear.

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden, das sich auf eine Wechselstromsteuerung bezieht. Der Feinregler- besteht in üblicher Weise aus dem Transformator i, ,des,sen Wicklungsanzapfungen über Widerstandsverbinder 2 mit den Kollektorlamellen, 3 verbunden sind. Für die Ruhestellungen können am Kollektor verbreiterte Lamellen vorhanden sein. Auf dein Kollektor schleifen die beiden gegeneinander isolierten Bürstensätze q. und 5, ?die mittels der Welle 6 und des Bürstenträgerarmes 7 gedreht werden können. Der von den Bürsten entnommene Strom wird den Schleifringen & und 9, zugeführt und von hier dem als Schaltdross lspule ausgebildeten Zusatztransformator der Lokomotivsteuerung zugeführt. Die mit dem Bürstenträgerarm 7 gekuppelte Welle 6 wird erfindungsgemäß über ein Differentialgetriebe angetrieben, das aus dem Umlaufräderpaar zo und den beiden Zentralrädern i i und 12 besteht. Die Welle 6 ist mit dem Träger der Umlaufräder io fest verbunden. Wird beispielsweise ,das obere Zentralrad i i feistgehalten, das untere Rad 12 im Rechtsdrehsinne um einen bestimmten Winkel ged're'ht, so dreht sich die Welle 6 mit den Umlaufrädern bekanntlich im gleichen Drehsinne um den halben Winkelbetrag. Das Differentialgetriebe ist nun mit dem Steuermotor i3 gekuppelt. Der Motor treibt mittels des doppelten Schneckenvorgeleges 1q., 15 das Rad i2 an. Solange das Rad ii festgehalten wird, folgt die Welle 6 mit dem Bürstenarm im gleichen Drehsinne und mit gl.eichförmi@ger Geschwindigkeit der Drehung des Motors. Zusätzlich wird nun erfindungsgemäß das obere Zentralrad i i von dem Steuermotor 13 aus über ein Vorgelege und einen Kurbeltrieb i7 in eine um einen bestimmten Winkel hin und her gehende Bewegung versetzt. Diese Bewegung wird auf den Bürstenträgerarm 7 übertragen. Die Bürsten führen infolgedessen eine kombinierte Bewegung aus, die einerseits gleichmäßig fortschreitet, andererseits um einen bestimmten Weg hin und her geht.In the following, the invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment which relates to an alternating current control. The fine control consists in the usual way of the transformer i,, des, sen winding taps via resistor connectors 2 with the collector lamellas, 3 are connected. For the rest positions, widened lamellas can be provided on the collector. The two sets of brushes q, which are insulated from one another, slide onto your collector. and 5, which can be rotated by means of the shaft 6 and the brush holder arm 7. The current drawn from the brushes is fed to slip rings 9 and 9, and from here fed to the additional transformer of the locomotive control, which is designed as a switching choke coil. The shaft 6 coupled to the brush holder arm 7 is driven according to the invention via a differential gear which consists of the planetary gear pair zo and the two central gears ii and 12. The shaft 6 is firmly connected to the carrier of the planetary gears. If, for example, the upper central wheel ii is kept tight, the lower wheel 12 is rotated clockwise by a certain angle, then the shaft 6 rotates with the planetary gears, as is known, in the same direction of rotation by half the angular amount. The differential gear is now coupled to the control motor i3. The motor drives the wheel i2 by means of the double worm gear 1q., 15. As long as the wheel ii is held, the shaft 6 with the brush arm follows the rotation of the motor in the same direction of rotation and at the same speed. In addition, according to the invention, the upper central wheel ii is now set in a movement to and fro by a certain angle from the control motor 13 via a countershaft and a crank drive i7. This movement is transmitted to the brush holder arm 7. As a result, the brushes perform a combined movement which, on the one hand, progresses uniformly and, on the other hand, goes back and forth along a certain path.

Um die schwingende Bewegung der Bürsten nach Bedarf zu verändern, kann vorteilhafterweise die Anordnung derart getroffen werden, daß der Halbmesser der einen oder anderen Antriebskurbel verändert wird.To change the oscillating movement of the brushes as required, the arrangement can advantageously be made such that the radius one or the other drive crank is changed.

Die Drehzahl und die Winkellage des Kurbeltriebes können unabhängig von der gleichförmigen Drehung gewählt -,verden. Man kann -daher die Verhältnisse so einrichten, daß beim Auf- bzw. Ablaufen der Bürsten auf die bzw. von den: verlbreiterten Segmenten ,des Feinreglers der Kurbelhub gerade nach der Segrnentmitte hin gerichtet ist. Man kann, dann die Breite des Mittelsegmentes um den Betrag des Kurbelhubes kleiner machen.The speed and the angular position of the crank mechanism can be independent chosen by the uniform rotation -, verden. One can - hence the conditions Set up so that when the brushes on or off the: widened Segments, the fine control of the crank stroke directed straight towards the middle of the segment is. You can then increase the width of the middle segment by the amount of the crank stroke make smaller.

Der Erfindungsgedanke kann in der verschiedensten Weise Anwendung finden? Bei der erläuterten Anordnung erfolgt eine Schwingungsbewegung der Bürsten nur während .des Vorschubes der Bürsten selbst. Vorteilhafterweise kann jedoch tdie Anordnung derart abgeändert werden, :d@aß zwischen dem Antriebsmotor und dem Vorgelege 1q. eine Kupplung eingeschaltet wird. Um einen Regelvorgang zu erzielen, wird dann diese Kupplung eingeschaltet, wodurch den Bürsten die Regelbewegung erteilt wird. Da der Motor jedoch,in diesem Falle dauernd umläuft, führen die Bürsten, auch bei ruhender Steuerung, also .nach beendetem Regelvorgang, ihre hin und her gehende Bewegung aus.The idea of the invention can be used in the most varied of ways Find? In the arrangement explained, the brushes vibrate only during .the advance of the brushes themselves. Advantageously, however, the Arrangement can be modified in such a way: d @ aß between the drive motor and the reduction gear 1q. a clutch is switched on. In order to achieve a control process, then this clutch is switched on, which gives the brushes the control movement. However, since the motor rotates continuously in this case, the brushes also lead to dormant control, i.e. after the end of the control process, their going back and forth Movement off.

Ferner kann,die Anordnung derart getroffen werden, daß für die Erzielung der hin und her gehenden Bewegung der Bürsten ein besonderer Antriebsmotor vorgesehen wird. Dieser Motor kann ,dann nach Wunsch ein-und ausgeschaltet werden. Eine vorteilhafte Anordnung ergibt sich .beispielsweise dadurch, .daß dieser Motor stets nur dann eingeschaltet wird, wenn der zur Erzielung eines Regelvorganges vorhandene Hauptantrieb für den Bürstenträgerarm nach Erreichung der angesteuerten Schaltstellung stillgesetzt ist.Furthermore, the arrangement can be made such that for the achievement of a special drive motor is provided for the reciprocating movement of the brushes will. This motor can then be turned on and off as desired. An advantageous one The arrangement results, for example, from the fact that this motor is only ever is switched on when the main drive present to achieve a control process for the brush holder arm stopped after the controlled switch position has been reached is.

Hat der Steuermotor zwei verschiedene Vorgel:ege zur Erzielung- verschiedener Schaltgeschwindigkeiten, so kann die Anordnung derart getroffen werden, daß der Antrieb für die Schwingungsbewegungen der Bürstenbrücke mit dem Vorgelege für die kleine Schaltgeschwindigkeit verbunden ist.Does the control motor have two different rules: ege to achieve different Switching speeds, the arrangement can be made such that the Drive for the vibratory movements of the brush bridge with the additional gear for the small switching speed is connected.

An Stelle eines Differentialgetriebes können auch andere Mittel vorgesehen werden, um den Bürsten eine hin und her gehende Bewegung zu erteilen. Beispielsweise kann der Kollektor bzw. Feinregler ,drehbar angeordnet werden. Durch die Relativbewegung des Kollektorkörpers gegenüber den beim Regeln bewegten Bürsten wird dann -die gewünschte Schwingungsbewegung der Bürsten gegenüber den: Kollektorsegmenten erzielt. In gleicher Weise könnte man aber auch den Ständer des Schaltwerkantriebsmotors drehbar aufhängen und im Sinne einer Schwingungsbewegung zusätzlich antreiben.Instead of a differential gear, other means can also be provided to give the brushes a reciprocating motion. For example the collector or fine regulator can be arranged to be rotatable. Due to the relative movement of the collector body in relation to the brushes that are moved during regulation will then be the desired Vibratory movement of the brushes compared to the: Collector segments achieved. In the same However, one could also hang the stator of the derailleur drive motor so that it can rotate and additionally drive in the sense of a vibratory movement.

Wenn auch die Erfindung vorwiegend für Wechselstrom.sfieuerungen mit einem Kollektorfeinregler bestimmt ist, kann sie doch auch mit Vorteil bei Gleichstromsteuerung mit einem Widerstandskollektorregler Verwendüng finden. Ebenso ist die Erfindung in gleicher Weise bei motorisch angetriebenen Schalt@verk en wie bei mit der Hand bedienten- Schaltwerk en anwendbar.Even if the invention is mainly used for alternating current a collector fine regulator, it can also with advantage find use in DC control with a resistor collector regulator. Likewise, the invention is in the same way with motor-driven switching @ Verk The same can be used for hand-operated switchgear.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control device for electrically driven vehicles, especially for alternating current, with a collector regulator or similar: characterized @ That an additional drive device is provided that the control contacts forming brushes given a vibratory movement.

2. Control device according to claim i, characterized in that the brushes to achieve the oscillatory movement are additionally driven via a differential gear.

3. Control device according to claim i, characterized in that: d'ass the vibratory movement of the brushes is derived from the derailleur drive motor. d ..

Control device according to claim i, characterized in that .the additionally available to achieve the brushes The drive is switched on when the control is carried out by moving the brushes. causing drive is ineffective.

5. Control device according to claim i for automatic Derailleurs with a derailleur drive motor and a differential gear for Achieving the additional drive movement of the brushes, characterized in that The brush bridge was coupled to the planetary gear pair of the differential gear and the e is a -, the central gears of the differential gear immediately above a gear train, the second central gear of the differential gear via a crank mechanism is coupled with the switch gear drive motor.

6. Control device according to claim 5, characterized in that the switching mechanism drive motor rotates continuously and over a clutch during the control process with the one that brings about the control movement of the brushes Parts of the differential gear is coupled. To delimit: the subject of the application From the state of the art, no publications are considered in the granting procedure been drawn.