Läufergespeister Mehrphasen-Kommutatormotor mit gegeneinander bewegten
Bürstenbrücken Der läufergespeiste Mehrphasen-Nebenschluß-Kommutatormotor, der sogenannte
Schrage-Motor, enthält zwei gegeneinander verschiebbare Bürstenbrücken. Die Bürsten
der einen Bürstenbrücke sind mit je einem Ende der einzelnen Phasen der Sekundärwicklung
verbunden, die im Stator liegt, während die Bürsten der anderen Bürstenbrücke zu
den anderen Wicklungsenden geführt sind. Die Bürsten schleifen auf dem Kommutator,
der mit der Regulierwicklung zusammengeschaltet ist. Die Fig. I zeigt ein zweipoliges
Schema des Sekundärkreises eines solchen Motors. Von der Sekundärwicklung, die oft
mit vergrößerter Phasenzahl ausgeführt wird, ist nur eine Phase S gezeichnet. Die
Regulierwicklung zusammen mit dem Kommutator ist einfach als Kreis K dargestellt,
auf dem die Bürsten B1 und B2 schleifen. Das eine Ende der Sekundärwicklung S ist
mit den Bürsten B1, die unter der einen Bürstenbrücke liegen, verbunden und das
andere Ende mit den Bürsten B2, die zu der anderen Bürstenbrücke gehören. Die Bürsten
B1 und B2 sind gegeneinander verschiebbar. Ihr Abstand a kann etwa von --E- z8o°
elektr. nach - z8o° geändert werden, womit die Regulierung der Drehzahl beidseits
des Synchronismus bewirkt wird. Die beiden Bürstenbrücken, symbolisiert durch die
Bürsten B1
und B2, werden stets kontinuierlich miteinander verschoben
und, wie erwähnt, in gegenläufigem Sinn. Hierfür sind bereits verschiedene Einrichtungen
vorgeschlagen worden, z. B. ein Seilzug, der die Bürstenbrücken miteinander kuppelt,
oder zwei Gelenkvierecke, von denen das eine etwa prarallele Seiten, das andere
sich kreuzende Seiten hat. Am meisten gebräuchlich ist ein Zahnradgetriebe, das
folgendermaßen ausgeführt wird: Beide Bürstenbrücken tragen Zähne. In die Zähne
der einen Bürstenbrücke greift ein kleines Zahnrad ein, das auf der Steuerwelle
sitzt. Auf dieser sitzt noch ein zweites kleines Zahnrad, das seinerseits wieder
ein drittes kleines Zahnrad antreibt. Letzteres ist auf einer zweiten Welle fixiert
und trägt ein viertes kleines Zahnrad, das schließlich in die Zähne der zweiten
Bürstenbrücke eingreift. In gewissen Fällen ist es zweckmäßig, die Achse der von
den Bürsten abgegriffenen Spannung der Regulierwicklung etwas gegen die der Statorwicklung
zu verschieben. In Fig. I ist die Verdrehung der »Bürstenachse« durch den Winkel
ß ausgedrückt. Durch diese Achsverdrehung können Blindströme kompensiert werden,
wodurch eine Verkleinerung der Ströme möglich ist. Auch sonstige Vorteile, wie Erhöhung
des Anzugmoments, können dadurch erreicht werden. Bei motorischem Betrieb ist es
günstig, die Bürsten untersynchron etwas gegen den Drehsinn des Rotors zu verschieben,
während bei übersynchronem Betrieb im allgemeinen auf eine Achsverdrehung verzichtet
werden kann. Bei der erwähnten Anordnung mit Zahnradgetriebe zur Steuerung der Bürstenbrücken
kann die Achsverdrehung dadurch erreicht werden, daß die Zahnräder, die die beiden
Getriebewellen untereinander kuppeln, mit etwas verschiedenen Zähnezahlen ausgeführt
werden, so daß im ganzen Steuerbereich eine Bürstenbrücke mehr verschoben wird als
die andere. Wenn man nun die Bürsten bei der maximalen übersynchronen Drehzahl praktisch
in die Achse der Statorwicklung einstellt, entsteht bei Verstellung der Bürsten
gegen Untersynchronismus eine allmählich zunehmende Verdrehung der Bürstenachse
im gewünschten Sinn. Diese Verdrehung der Bürstenachse erfolgt kontinuierlich.Rotor-fed multiphase commutator motor with mutually moving
Brush bridges The rotor-fed multi-phase shunt commutator motor, the so-called
Schrage motor, contains two brush bridges that can be moved against each other. The brushes
the one brush bridge are each with one end of the individual phases of the secondary winding
connected, which lies in the stator, while the brushes of the other brush bridge too
the other winding ends are guided. The brushes drag on the commutator,
which is interconnected with the regulating winding. Fig. I shows a two-pole
Scheme of the secondary circuit of such an engine. From the secondary winding that often
is carried out with an increased number of phases, only one phase S is drawn. the
Regulating winding together with the commutator is shown simply as circle K,
on which brushes B1 and B2 grind. One end of the secondary winding S is
with the brushes B1, which are under the one brush bridge, connected and that
other end with the brushes B2, which belong to the other brush bridge. The brushes
B1 and B2 can be moved relative to one another. Their distance a can be about -E- z8o °
electr. can be changed to - z8o °, whereby the regulation of the speed on both sides
synchronism is effected. The two brush bridges, symbolized by the
Brushes B1
and B2, are always shifted continuously with one another
and, as mentioned, in the opposite sense. Various facilities are already in place for this
have been proposed e.g. B. a cable that couples the brush bridges with each other,
or two articulated quadrilaterals, one of which has roughly parallel sides and the other
has intersecting sides. The most common is a gear drive, the
is carried out as follows: Both brush bridges have teeth. In the teeth
One of the brush bridges engages a small gear on the control shaft
sits. On top of this there is a second small gear, which in turn is again
drives a third small gear. The latter is fixed on a second shaft
and carries a fourth little gear that will eventually fit into the teeth of the second
Brush bridge engages. In certain cases it is useful to use the axis of
the voltage of the regulating winding tapped off by the brushes compared to that of the stator winding
to move. In Fig. I is the rotation of the "brush axis" through the angle
expressed ß. Through this axis rotation, reactive currents can be compensated,
whereby a reduction of the currents is possible. Also other advantages, such as an increase
the tightening torque can thereby be achieved. In motorized operation it is
favorable to move the brushes sub-synchronously against the direction of rotation of the rotor,
while in oversynchronous operation there is generally no axis rotation
can be. In the above-mentioned arrangement with a gear drive to control the brush bridges
the axis rotation can be achieved by the fact that the gears that hold the two
Couple the transmission shafts with each other, with slightly different numbers of teeth
so that a brush bridge is moved more than in the entire control area
the other. If you now use the brushes at the maximum oversynchronous speed practically
adjusts in the axis of the stator winding, occurs when the brushes are adjusted
against sub-synchronism a gradually increasing rotation of the brush axis
in the desired sense. This rotation of the brush axis takes place continuously.
In gewissen Fällen ist aber eine sprunghafte Verstellung der Bürstenachse
im Betrieb erwünscht, wenn der Drehsinn der Maschine geändert wird. Bei untersynchronem
Betrieb als Motor ist z. B. eine Verdrehung entgegen dem Drehsinn zweckmäßig. Das
gleiche gilt auch bei einem Wechsel zwischen motorischem und generatorischem Betrieb.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in das Antriebsgetriebe zur Bürstenverstellung
ein Paar von Schraubenrädern derart eingebaut ist, daß eine gegenseitige axiale
Verschiebung erfolgen kann, um die sprunghafte Verstellung der Bürstenachse zu bewirken.In certain cases, however, there is a sudden adjustment of the brush axis
Desired during operation when the direction of rotation of the machine is changed. With subsynchronous
Operation as a motor is z. B. a rotation against the direction of rotation useful. That
The same also applies to a change between motor and generator operation.
According to the invention this is achieved in that in the drive gear for brush adjustment
a pair of helical gears is installed so that a mutual axial
Shift can take place in order to effect the abrupt adjustment of the brush axis.
An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert. Die Fig.
2 zeigt als Ausführungsbeispiel die Bürstenverstellvorrichtung für einen läufergespeisten
Mehrphasen-Nebenschluß-Kommutatormotor. Die beiden gezahnten Bürstenbrücken sind
mit a1 und a2 bezeichnet. Sie tragen die Bürstenhalter b mit den Bürsten c. In den
Zähnen der Bürstenbrücken laufen die Zahnräder d1 und d2, die auf den Wellen e1
und e2 sitzen. Die Welle e1 wird über das Schneckengetriebe f vom Servomotor g angetrieben.
Damit sich die beiden Wellen e1 und e2 und damit auch die beiden Bürstenbrücken
a1 und a2 in zueinander entgegengesetztem Sinn bewegen, ist zwischen die beiden
Wellen ein Schraubenräderpaar h1 und h2 zwischengesehaltet. Ein Rad, beispielsweise
h2, sitzt fest auf der Welle e2. Das andere Rad h1 kann längs eines Keils od. dgl,
in axialer Richtung auf der Welle e1 verschoben werden; zu diesem Zweck kann es
z. B. in der Rille r mit Hilfe einer Gabel geführt werden. Durch die axiale Verschiebung
der beiden Bürstenbrücken a1, a2 erfolgt eine Verstellung der Bürstenachse. Dieser
Effekt ist sofort verständlich, wenn angenommen wird, daß während der Verschiebung
des Rades h1 die Welle e1 unbeweglich bleibt, z. B. infolge Selbsthemmung des Schneckengetriebes
f. Dann erfolgt eine Verdrehung der Welle e2. Die Bürstenbrücke a1 bleibt also stehen,
während die Bürstenbrücke a2 verdreht wird. Nach Fig. I hat dies eine Änderung des
Winkels ß der Bürstenachse zur Folge. Man kann das Rad h1 schmäler ausbilden als
das Rad h2. Schließlich ist es auch möglich, das axial verschiebbare Rad auf die
Welle e2 zu setzen und das feststehende auf die Welle e1. Anstatt ein Schraubenrad
auf einer Welle längs zu verschieben, kann man auch das Schraubenrad auf der Welle
fest anordnen und die Welle selbst in ihren Lagern axial verschieben. Für diese
Verschiebung des Rades h1 ist es zweckmäßig, einen kleinen Servomotor vorzusehen.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The fig.
2 shows, as an exemplary embodiment, the brush adjustment device for a rotor-fed device
Multiphase shunt commutator motor. The two toothed brush bridges are
denoted by a1 and a2. They carry the brush holder b with the brushes c. In the
The teeth of the brush bridges run the gears d1 and d2, which on the shafts e1
and sit e2. The shaft e1 is driven by the servo motor g via the worm gear f.
So that the two shafts e1 and e2 and thus also the two brush bridges
Moving a1 and a2 in opposite directions is between the two
Shafts a pair of helical gears h1 and h2 held between them. A wheel, for example
h2, sits firmly on shaft e2. The other wheel h1 can od along a wedge.
be moved in the axial direction on the shaft e1; for this purpose it can
z. B. be guided in the groove r with the help of a fork. Due to the axial displacement
The brush axis is adjusted on the two brush bridges a1, a2. This
Effect is immediately understandable if it is assumed that during the shift
of the wheel h1, the shaft e1 remains immobile, z. B. due to self-locking of the worm gear
f. The shaft e2 is then rotated. The brush bridge a1 remains standing,
while the brush bridge a2 is rotated. According to Fig. I, this has a change in the
Angle ß of the brush axis result. The wheel h1 can be made narrower than
the wheel h2. Finally, it is also possible to move the axially displaceable wheel onto the
To set wave e2 and the fixed on wave e1. Instead of a helical gear
To move longitudinally on a shaft, you can also use the helical gear on the shaft
fix it and move the shaft axially in its bearings. For this
Shifting the wheel h1, it is useful to provide a small servo motor.
Bei Motoren für zwei Drehrichtungen, wie z. B. zum Antrieb von Bergbahnen
(Windwerk von Standseilbahnen oder Schwebebahnen), Hebezeugen, Aufzügen usw. kann
die unstetige Achsverdrehung angewendet werden. Es ist sehr vorteilhaft, besonders
für untersynchronen Betrieb, die Bürstenachse gegen den Drehsinn zu verschieben.
Je nach dem Drehsinn muß also die Richtung dieser Verschiebung eine andere sein.
Durch die beschriebene Anordnung läßt sich diese Forderung leicht erfüllen. Es ist
hier zweckmäßig, die beiden Räder h1 und h2 mit gleichen Zahnzahlen auszuführen,
wie man auch die Übersetzung zwischen Welle e1 und Bürstenbrücke a1 gleich derjenigen
-zwischen e2 und a2 machen wird. Die Verschiebung des Rades h1 auf der Welle ei
bewirkt die gewünschte unstetige Verstellung der Bürstenachse.For motors for two directions of rotation, such as. B. to drive mountain railways
(Winch of funiculars or suspension railways), hoists, elevators, etc. can
the discontinuous axis rotation can be used. It's very beneficial, especially
for subsynchronous operation, move the brush axis against the direction of rotation.
Depending on the direction of rotation, the direction of this shift must be different.
This requirement can easily be met by the arrangement described. It is
It is advisable here to design the two gears h1 and h2 with the same number of teeth,
as one also the translation between shaft e1 and brush bridge a1 is the same as that
-will do between e2 and a2. The displacement of the wheel h1 on the shaft ei
causes the desired discontinuous adjustment of the brush axis.
Vor der Drehrichtungsumkehr muß der Motor gebremst werden. Dies kann
durch Rückverschiebung der Bürstenbrücken gegen die Anlaufstellung erfolgen, wodurch
er selbsttätig auf Generatorbetrieb umschaltet. Man kann noch einen besonderen Vorteil
dadurch erreichen, daß man die sprunghafte Verstellung der Bürstenachse nicht erst
bei Umkehr der Drehrichtung vornimmt, sondern schon vorher beim generatorischen
Betrieb in der alten Drehrichtung oder sogar schon zu Beginn. der Verzögerung nes
Motors, also von den ersten Anfängen
der generatorischen Arbeitsweise
an. Für den generatorischen Betrieb ist nämlich eine umgekehrte Verstellung der
Bürstenachse gegenüber der Statorachse günstig.The motor must be braked before reversing the direction of rotation. This can
be done by moving the brush bridges back against the start-up position, whereby
it automatically switches to generator mode. You can still get a special benefit
achieve that the sudden adjustment of the brush axis not only
when the direction of rotation is reversed, but before when the direction of rotation is reversed
Operation in the old direction of rotation or even at the beginning. the delay nes
Motors, from the very beginning
the regenerative mode of operation
at. For the generator operation is namely a reverse adjustment of the
Brush axis compared to the stator axis favorable.
Eine zusätzliche Verbesserung der reversierbaren Motoren wird dadurch
erreicht, daß die kontinuierliche Bürstenverschiebung nicht auf α = ± I8o°
beschränkt, sondern sogar bis etwa zum doppelten Betrag gesteigert wird. Bei α
von etwa + I8o bzw. - i 8o' befindet sich der Motor bei der äußersten übersynchronen
bzw. untersynchronen Drehzahl. Von der Stellung der Bürsten für die unterste Drehzahl
aus kann der Motor entweder durch Verdrehung der Bürstenbrücken in dem einen oder
anderen Sinn hinaufgeregelt werden. Man kann also die Verdrehung derselben dem jeweiligen
Drehsinn des Motors anpassen. Auf diese Weise erhält man eine sogenannte »sympathische«
Steuerung. Bei Durchgang durch die Stellung für die tiefste Drehzahl kann mit Vorteil
die beschriebene sprunghafte Verstellung der Bürstenachse vorgenommen werden. Man
kann aber auch auf sie verzichten und sich lediglich auf die Ausnutzung des Vorteils
der sympathischen Bürstensteuerung beschränken.This is an additional improvement on the reversible motors
achieves that the continuous brush displacement is not to α = ± 180 °
limited, but even increased to about twice the amount. At α
of about + I8o or - i 8o ', the motor is at the extreme oversynchronous
or subsynchronous speed. The position of the brushes for the lowest speed
The motor can either be turned off by turning the brush bridges in one or the other
other sense can be turned up. So you can twist the same to the respective
Adjust the direction of rotation of the motor. In this way you get a so-called "sympathetic"
Steering. When passing through the position for the lowest speed can be advantageous
the described abrupt adjustment of the brush axis can be made. Man
but can also do without them and simply take advantage of the benefit
limit the sympathetic brush control.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit für die beschriebene Anordnung
ergibt sich bei Antrieben von großen Schwungmassen, z. B. Zuckerzentrifugen, Betonrohr-
oder Stahlrohrschleudermaschinen usw. Hier findet zwar immer ein Lauf des Motors
in demselben Drehsinn statt. Jedoch wechselt die Arbeitsweise dauernd zwischen motorischem
und generatorischem Betrieb. Es empfiehlt sich daher meistens, den Rädern h1 und
h2 ungleiche Zähnezahlen zu geben, und zwar derart, daß beim Übergang der Bürstenstellung
von der maximalen übersynchronen Drehzahl zur minimalen untersynchronen die Bürstenachse
kontinuierlich mehr und mehr entgegen dem Drehsinn des Motors verstellt wird, ähnlich
wie dies eingangs beschrieben ist. Beim Übergang zum generatorischen Betrieb wird
mit Vorteil die Bürstenachse sprunghaft gegen den Drehsinn etwas verschoben. Diese
Verschiebung kann durch die beschriebene Anordnung bequem erreicht werden. Man kann
diese Verschiebung sogar automatisch vornehmen. Unter Umständen ist es sogar möglich,
eine Verschiebung des einen Schraubenrades längs zur Welle statt von außen her dadurch
einzuleiten, daß durch den Axialschub der Schraubenverzahnung selbst die Längsverschiebung
bis zu je einem Anschlag bewirkt wird.Another possible application for the arrangement described
results in drives with large centrifugal masses, e.g. B. Sugar centrifuges, concrete pipe
or tubular steel centrifugal machines, etc. The motor is always running here
in the same direction of rotation. However, the way of working changes constantly between motorized
and generator operation. It is therefore usually advisable to use the wheels h1 and
h2 to give unequal numbers of teeth, in such a way that at the transition of the brush position
from the maximum oversynchronous speed to the minimum undersynchronous the brush axis
is continuously adjusted more and more against the direction of rotation of the motor, similar
as described at the beginning. When switching to generator operation,
Advantageously, the brush axis is shifted somewhat against the direction of rotation by leaps and bounds. These
Displacement can be conveniently achieved by the arrangement described. One can
even make this shift automatically. Under certain circumstances it is even possible
a displacement of one helical gear longitudinally to the shaft instead of from the outside thereby
initiate that through the axial thrust of the helical toothing itself the longitudinal displacement
is effected up to one stop each.