DE337583C - Equipment on vibrators for high vibration power - Google Patents

Description

Einrichtung an Vibratoren für große Schwingungsleistung. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an Vibratoren für große Schwingungsleistung und ist insbesondere für solche Vib.ratoren bestimmt, bei denen Wendekontakte zum Umformen von Wechselstrom in Gleichstrom oder umgekehrt benutzt werden. Bei einer Einrichtung zur Stromwendung mehrphasiger Ströme mittels; schwingender Kontakte können zwar manche @d'er altbekannten Bauarten von polarisierten Relais als Vibratoren benutzt werden, doch ist es unter Umständen schwer, mit diesen Anordnungen reine Sinusschwingungen zu erhalten, weil die Zugkräfte zwischen der festen und der beweglichenEisenmasse nicht nur von der jeweiligen Stromstärke (Wechselstromphase), sondern auch von der jeweiligen räumlichen Stellung dieser Eisenteile zueinander abhängen. In der Tat sind die meisten polarisierten Relais reit Anker der »Klapp«-Gattung ausgestattet, bei welcher je nach der jeweiligen. Richtung des Stromes (Wechselstrom) der Anker in die eine oder in die andere Lage zu kippen sucht. Im allgemeinen waren bisher nur diese Endstellungen, nicht aber die Vorgänge auf dem Wege zu diesen von Bedeutung. Bei den präziseren Stromwendern ist es aber von großer Wichtigkeit, daß die Dauer der Kontaktschließungen in passendem Verhältnis zur wesentlich längeren Zeit der freien Schwingung steht und auch beeinflußt werden tank. Hierzu sind. aber möglichst simisförmige, pendelartige Schwingungen und nicht einfache »Kippungen« mit Verweilen in den Endlagen nötig. -Gemäß der Erfindung ist es aber auch möglieh, nach Art polarisierter Relais gebaute Vibratoren auszubilden, welche dieser Bedingung entsprechen, ohne daß andere Anforderungen (z. B. große Schwingungsamplitude, geringer Stromverbrauch u. dgl. m.) deswegen zurückgestellt zu werden brauchen. Infolgedessen sind diese neuen Vibratoren für große Leistungen, insbesondere auch für Umformerzwecke geeignet.Installation on vibrators for high vibration power. The invention relates to a device on vibrators for high vibration power and is particularly intended for vibrators with reversing contacts for converting alternating current in direct current or vice versa. At a device for commutation multiphase currents by means of; swinging contacts can be true of some old acquaintances Types of polarized relays used as vibrators, yet it is under In some circumstances it is difficult to obtain pure sinusoidal oscillations with these arrangements, because the tensile forces between the fixed and moving iron mass not only from the respective current strength (alternating current phase), but also from the respective spatial The position of these iron parts depend on one another. In fact, most are polarized Relay riding armature of the "folding" type equipped, which depends on the respective. Direction of the current (alternating current) of the armature in one or the other position looking to tip over. In general, only these end positions were previously, but not the processes on the way to these are important. With the more precise commutators but it is of great importance that the duration of the contact closings is appropriate Relation to the much longer time of the free oscillation is and also influenced be tank. These are. but if possible simis-shaped, pendulum-like vibrations and not simple "tilts" with lingering in the end positions necessary. -According to the invention but it is also possible to design vibrators built like polarized relays, which meet this condition without other requirements (e.g. large Vibration amplitude, low power consumption and the like) are therefore postponed need to become. As a result, these new vibrators are designed for great performance, especially suitable for converting purposes.

Zur Erläuterung wird im folgenden der Entwicklungsgang der Eifindung dargelegt: Fig. r zeigt schematisch eine zweipolige W echselstrommaschine der Innenpoltype. Schickt man durch die Gehäusewicklung a Wechselstrom üblicher Frequenz, während der -innere Magnet b mit Gleichstrom erregt wird,. so kommt der ;Magnet in Schwingungen. Doch wird ein derartiger Vibrator trotz aller Vorzüge im allgemeinen nur eine sehr kleine- Amplitude ergeben, da die Trägheit des :Magneten zu groß ist. Man kann letztere herabsetzen,wenn man demDoppel-T-Anker b einen möglichst kleinen Durchmesser gibt und ihn dafür in achsialer Richtung entsprechend länger macht. Doch darf man mit Rücksicht auf die dabei eintretende Verkleinerung des Spulenquerschnittes hierin nicht zu weit gehen. Da aber der -Anker sich nicht dreht, sondern nur schwingt, so kann man weiter die Spule c vom Eisenkörper trennen und feststehend anordnen, wie die Fig. z zeigt, und so die Trägheit wesentlich verkleinern. FinG. 3 zeigt eine der Fig. a ähnliche Anordnung, bei der aber .die erregende Spule dicker gemacht und das Eisengestell entsprechend ausgeschnitten ist. Ebenso kann man auch der Gleichstromspule einen länglichen Querschnitt geben, wie Fig. q. und 5 zeigen. Fig. 6 zeigt dagegen die Zerlegung der Erregerspule in zwei Teile, um eine bessere Zugänglichkeit zum Eisenanker oder dessen Lagerung zu erhalten. Die so umgestaltete Wechselstrommaschine ist nun für Vibratorzwecke sehr :geeignet geworden. Die Festlegung und Verlegung der Magnetspule gestattet die Anbringung einer großen Kupfermenge und somit eine starke Erregung, ohne die Trägheit des schwingenden Ankers zu vergrößern. Mit der Stärke der Erregung wächst aber die Kraft und damit die Amplitude. Anderseits ist durch die nunmehr mögliche Verkleinerung des Ankerdurchmessers die Trägheit entsprechend verringert, da durch die erforderliche Verlängerung- des Ankers in achsialer Richtung die Schwungmasse nicht so viel gesteigert wird wie durch Vergrößerung des Durchmessers.The course of development of the invention is explained below Explained: Fig. r shows schematically a two-pole alternating current machine of the inner pole type. If you send an alternating current of usual frequency through the housing winding, while the inner magnet b is excited with direct current. this is how the magnet starts to vibrate. However, such a vibrator, in spite of its merits, is generally only very one small amplitude, because the inertia of the: magnet is too great. You can do the latter if the double-T-anchor b is given the smallest possible diameter and makes it correspondingly longer in the axial direction. But you can come along Consideration of the resulting reduction in the coil cross-section here don't go too far. But since the anchor does not turn, but only swings, so one can further separate the coil c from the iron body and arrange it in a fixed position, as shown in FIG. z, and thus significantly reduce the inertia. FinG. 3 shows an arrangement similar to FIG. a, but in which the exciting coil is made thicker and the iron frame is cut out accordingly. You can also do the same the DC coil give an elongated cross-section, as Fig. Q. and 5 show. Fig. 6, however, shows the separation of the excitation coil into two parts for better accessibility to get the iron anchor or its storage. The AC machine redesigned in this way has now become very: suitable for vibrator purposes. The laying down and laying the solenoid allows a large amount of copper to be attached and thus a strong excitation without increasing the inertia of the swinging armature. With the The strength of the excitation increases the force and thus the amplitude. On the other hand is due to the now possible reduction of the armature diameter, the inertia accordingly reduced because of the necessary extension of the anchor in the axial direction the centrifugal mass is not increased as much as by increasing the diameter.

Die Wechselstromwicklung ist in den Fig. i bis 6 nur als Querschnitt der wirksamen Drahtbeile dargestellt. Für das Verständnis der Wirkung dürfte dies auch ausreichend sein, doch möge der Vollständigkeit halber noch erwähnt werden, daß die Rückführung der Drähte in drei wesentlichen Arten erfolgen kann, wie sie in Fig.-7a, b, c dargestellt sind. Wesentlich ist, daß ein Wechselstromquerfeld wie in jedem Wechselstromerzeuger gebildet wird, d. h. daß die benachbarten Zähne entgegengesetzte Wechselstrompolarität bekommen (in Fig. 7 durch Pfeile angedeutet), während sie durch das Gleichfeld gleichpolig magnetisiert werden. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß das Wecll.selstromfeld mit Ausnahme des wirksamen Luftspaltes-keine anderenLuftstrecken zu durchlaufen braucht.The alternating current winding is shown in FIGS. I to 6 only as a cross section the effective wire hatchets shown. For the understanding of the effect this should be also be sufficient, but for the sake of completeness it should be mentioned that the return of the wires can be done in three main ways as they in Fig. 7a, b, c are shown. It is essential that an alternating current transverse field as is formed in any alternator, d. H. that the neighboring teeth get opposite alternating current polarity (indicated by arrows in Fig. 7), while they are magnetized homopolar by the constant field. This results in the advantage that the Wecll.selstromfeld with the exception of the effective air gap - none needs to traverse other airways.

Um in der Praxis eine möglichst vollkommene Wirkung und einen guten Betrieb zu erreichen, sei im folgenden noch einiges über die vorteilhaftesten Verhältnisse bei der Bemessung der Teile u. dgl. bemerkt: Man wird dien von Fig. 4 - über Fig. 5 zu Fig..6 führenden Gedanken meist noch etwas weiter fortführen und die Gestaltung etwa entsprechend Fig. ß wählen können, wobei die Gleichstromspulen über die mit Wechselatromwicklüng versehenen Pole (Doppelzähne) aufgeschoben werden. Hierbei wird man die Gleichstromspulen so kurz halten, daß der Anker, ohne sie zu streifen, leicht herausgenommen oder hineingesetzt werden kann. Die Polschuhbreite dies Doppel-T-Ankers ist nicht so beliebig zu wählen wie bei Stromerzeugern, d. h. man ,darf den Polschuh nicht breit nehmen, um mit möglichst wenig Amperewindungen der Spule auszukommen und doch einen beträchtlichen magnetischen Fluß zu erzielen. Vielmehr muß mit Rücksicht auf die Schwungmasse des Ankers der Polschuh verhältnismäßig schmal bleiben. Die Grenze ist dadurch gegeben, daß der Polschuhbogen um eine Kleinigkeit größer sein muß, als die Schwingungsamplitude des Ankers beträgt, damit in den äußersten Stellungen d es letzteren die Polschuhkante nicht über die Mittellinie des Polei (Schlitz der Wechselstromnut) hinausgeht, sondern noch etwas davon zurückbleibt. Wird diese Bedingung nicht erfüllt, so können große Unregelmäßigkeiten im Verlauf der Schwingung eintreten. Bei zu breitem Ankerpolschuh wird dagegen der magnetische Fluß nicht voll ausgenutzt und demnach die Amplitude im Verhältnis zur Größe der magnetischen- und mechanischen Teile zu klein ausfallen. Beim Entwurf des Vibrators muß außer der Erkenntnis der Wichtigkeit der beschriebenen Bemessung der Polschuhfläche noch anderes berücksichtigt werden. So sollen die mit Wechselstrom erregten Polzähne dem Gleichstromfeldfluß eine möglichst gleichmäßige Polfläche bieten. Sie müssen daher durch ihre Erweiterungen sich gegenseitig möglichst nähern und demnach eineArt einseitig gerichtete Polschuhe wund b erhalten, (Fig.9), welche nur durch einen schmalen Schlitz voneinander getrennt sind. Ist dieser Schlitz nicht größer als etwa das Doppelte des Luftspaltes zwischen Pol ünid Anker, so isst ein genügend homogenes Gleichfeld , erreicht. Hingegen brauchen -diese Polzähne auf den einander abgekehrten Seiten keine Verbreiterung zu erhalten, sonldern können sogar, wie Fig. 9 zeigt, abgerundet werden). Doch ist dies letztere ohne große Bedeutung.In order to achieve the best possible effect and a good one in practice To achieve operation, in the following there is still a lot about the most advantageous conditions in the dimensioning of the parts and the like noted: One will serve from Fig. 4 - via Fig. 5 thoughts leading to Fig. 6 usually continue a little further and the design can choose approximately according to Fig. ß, the DC coils over the with Wechselatromwicklüng provided poles (double teeth) are pushed. Here the direct current coils will be kept so short that the armature, without touching them, can be easily removed or put in. The width of the pole piece of this double T-anchor is not to be chosen as arbitrarily as with electricity generators, i. H. one, may the pole piece do not take it wide in order to get by with as few ampere turns of the coil as possible and yet achieve considerable magnetic flux. Rather, must be done with consideration on the flywheel of the armature, the pole piece remains relatively narrow. the The limit is given by the fact that the pole shoe arch can be slightly larger must, as the oscillation amplitude of the armature, so in the extreme positions d it the latter the pole shoe edge does not go beyond the center line of the Polei (slot of the Alternating current groove), but something of it remains. Will this condition not fulfilled, large irregularities can occur in the course of the oscillation. If the armature pole shoe is too wide, however, the magnetic flux is not fully utilized and therefore the amplitude in relation to the size of the magnetic and mechanical Parts are too small. When designing the vibrator, in addition to the knowledge of the The importance of the described dimensioning of the pole shoe area also takes other things into account will. So the pole teeth excited with alternating current are supposed to flow in the direct current field offer a pole face that is as uniform as possible. You therefore have to go through their extensions approach each other as closely as possible and thus a kind of unidirectional pole pieces sore b, (Fig. 9), which are separated from one another only by a narrow slit are. If this slot is not larger than about twice the air gap between Pole unid anchor, so eat a sufficiently homogeneous constant field, reached. However, need -these pole teeth do not get any widening on the sides facing away from each other, they can even be rounded off, as shown in FIG. 9). But this is the latter of no great importance.

Die gesamte Anzahl der durch Gleichstrom erzeugten Kraftlinien, der Gleichstromfluß, hat den Weg durch -den Anker zu nehmen. Die Größe dieses Flusses bestimmt demnach den Eisenquerschnitt dies Ankers und umgekehrt. Dies gilt ganz unabhängig von der Größe der Schwingungsamplitude, welch letztere erst d urch die Mitwirkung des Wechselfeldes entsteht. Da nun die Größe der Schwingungsamplitude einerseits proportional dem Produkt aus Gleich- und Wechselfeld wächst, anderseits umgekehrt proportional zur Masse des Ankers ist, diese Masse aber wiederum vom Ankerquerschnitt abhängt, so sieht man deutlich, daß die beste Ausnutzung der Ankermasse bzw. die Erreichung der größten Amplitude von der gegenseitigen Bemessung des Wechsel- und Gleichstromfeldes abhängt, Diese Felder müssen sich zueinander möglichst wie i : i, keinesfalls aber über i : 2 verhalten, sonst werden die Vibratoren zu groß und für ihre Leistung also nicht genügend wirtschaftlich. Durch Überlagerung des Gleich- und Wechselfeldes entsteht eine Differenz der Erregung der einzelnen Zähne des Doppelzahnes (Pol). Wäre der Anker in der Mitte festgekeilt, so würde bei diesem Hin- und Herschm@anken des Feldes der Gesamtfluß (Gleichfeld) dies Ankers unverändert bleiben. Man kann sagen, da,ß in der Mittelstellung des Ankers das Wechselfeld als Querfeld nicht eigentlich durch denselben geht, sondern seich im Polschuh des Ankers anzsgleicht. Anders ist es bei den übrigen Stellungen, mithin also auch bei der Schwingung des Ankers. Solche Pulsationen des Feldes sind übrigens bei jeder einphasigen Wechselstrommaschine bekannt und verzerren dort die Kurve des Stromes bzw. der elektromotorischen; Kraft.The total number of lines of force generated by direct current, the Direct current flow, has to take the way through the armature. The size of this river determines the iron cross-section of this anchor and vice versa. This is entirely true regardless of the magnitude of the oscillation amplitude, the latter only through the Cooperation of the alternating field arises. Since now the size of the oscillation amplitude on the one hand it grows proportionally to the product of the constant and alternating fields, on the other hand is inversely proportional to the mass of the anchor, but this mass in turn depends on the anchor cross-section depends, you can clearly see that the best utilization of the anchor mass or the Achieving the greatest amplitude from the mutual dimensioning of the alternating and DC field depends, these fields must be related to each other as possible as i: i, but never more than i: 2, otherwise the vibrators will be too big and So not economical enough for their performance. By overlaying the constant and alternating field creates a difference in the excitation of the individual Teeth of the double tooth (pole). If the anchor were wedged in the middle, it would with this shuffling of the field, the total flow (constant field) of this anchor remain unchanged. One can say that ß is the alternating field in the middle position of the armature as a cross-field does not actually go through it, but is in the pole piece of the Anchor. It is different with the other positions, therefore also with the vibration of the armature. Such pulsations of the field are incidentally with everyone single-phase alternating current machine and distort the curve of the current there or the electromotive; Force.

Da es, wie bereits erklärt, für Vibratoren großer Leistung, besonders für solche, welche Wendekontakte betreiben, von besonderer Wichtigkeit ist, -daß die Schwingungsform möglichst sinoidal verläuft, so mruß die eben beschriebene Feldpulsation bis auf einen kleinen Bruchteil beseitigt werden. Eines der Mittel hierzu wäre, den Vibrator so zu bemessen, daß das Gleichfeld stark vorherrscht und die -Wechselmagnetisierung verhältnismäßig schwach gehalten wird. Dieses Mittel führt aber zu nicht genügend wirtschtftlichen Abmessungen des V ibrators.Since, as already explained, it is especially suitable for vibrators of great power for those who operate reversing contacts, it is of particular importance that If the waveform is as sinoidal as possible, the field pulsation just described must be used can be eliminated except for a small fraction. One of the means to do this would be to dimension the vibrator so that the constant field and the alternating magnetization prevail is kept relatively weak. However, this remedy does not lead to sufficient economic dimensions of the vibrator.

Das folgende Mittel wirkt wesentlich besser. Es werden in der Richtung des Gleichfeldes, also z. B. um dasselbe herum, an passender Stelle kurzgeschlossene Windungen von möglichst kleinem Widerstande angebracht. Die Anordnung ist beispielsweise in Fig. io schematisch dargestellt. .Als ein die Pulsationen des Gleichfeldes verhindernder Dämpfer D dient eine starke feststehende Kupferwindung, die den schwingenden Anker umgibt. Man wird aber zweckmäßig diese Windung auf beide Pole verteilen und sie um den Doppelzahn zwischen der Gleich- und Wech selstromwicklung legen. Fig. i i zeigt den Dämpfer D etwa in Gestalt eines die Gleichstromwicklung haltenden Sputenkastens.The following remedy works much better. It will be in the direction of the constant field, so z. B. around the same, short-circuited at the appropriate point Windings with the smallest possible resistance attached. The arrangement is for example shown schematically in Fig. io. .As a means of preventing the pulsations of the constant field Damper D is a strong fixed copper coil that holds the vibrating armature surrounds. But one will expediently distribute this winding to both poles and them Place around the double tooth between the DC and AC windings. Fig. I i shows the damper D approximately in the form of a spout box holding the direct current winding.

Wenngleich in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen aus Gründen größerer Einfachheit immer nur die zweipolige Form des Vibrators beschrieben ist, so bedarf es doch keiner weiteren Erläuterung, daß auch vier-, sechs- und rnehrpolige Anordnungen den beschriebenen Erfindungsgedanken verkörpern können. Der Doppel-T-Anker nimmt dann sinngemäß die Form eines mehrarmigen Sternes an, jedoch immer noch unter Einhaltung der Forderung, daß der Polbogen des Ankerpölschuhes im Verhältnis zur achsialen Breite sehr schmal ist.Albeit in this description and in the claims for reasons only the two-pole form of the vibrator is described for greater simplicity, so there is no need for any further explanation that also four-, six- and multi-pole Arrangements can embody the inventive concept described. The double-T anchor then analogously assumes the shape of a multi-armed star, but still below Compliance with the requirement that the pole arc of the anchor pole shoe in relation to axial width is very narrow.

Claims (1)

PATENT-ANsPRTJCHrt: i. Einrichtung an Vibratoren für große Schwingungsleistung, insbesondere an solchen, bei denen Wendekontakte zum Umformen von Wechselstrom in Gleichstrom oder umgekehrt dienen, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen als achsial langer Doppel-T-Anker ausgebildeter Weicbeisenkörper in derart kombinierten Gleich- und Wechselstromfeldern schwingt; daß jedem Ankerpol ein aus Doppelzähnen bestehender Pol entspricht, dessen Doppelzähne durch Gleichstrom gleichpolig magnetisiert und gleichzeitig durch Wechselstrom einander entgegengesetzt polarisiert werden. a. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom-,und Wechselstromspulen so bemessen sind, daß die sich überlagernden, magnetischen Flüsse der beiden Stromarten mindestens bis zu 5o Prozent, wenn nicht vollständig einander gleich groß sind, zum Zwecke der größten Ausnutzung der schwingenden, magnetisierten Massen. 3. Ausführungsform nach Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß in sich kurzgeschlossene Windungen vorgesehen sind, welche je einen Doppelzahn, also das Gleichfeld, möglichst voll umfassen, um Pulsationen dies letzteren, verursacht durch wechselnde Stellung des Ankers, zu verhindern. q.. Ausführungsform nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite eines Polbogens des Ankers größer ist als die Amplitude der Schwingung, zum Zwecke, die Pulsationen des Gleichfeldes zu verringern. 5. Ausführungsform nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselpole einseitig einander zugekehrte Polschuhe erhalten, die nur durch einen schmalen Abstand (Schlitz) getrennt sind; so daß für das Gleichfeld ein nahezu ununterbrochener Polbogen vorhanden ist.PATENT APPLICATION: i. Equipment on vibrators for high vibration power, especially those with reversing contacts for converting alternating current into Serve direct current or vice versa, characterized in that a substantially as axially long double-T-anchor formed white iron body in such a combination DC and AC fields oscillates; that each anchor pole is made up of double teeth existing pole whose double teeth are magnetized homopolar by direct current and at the same time are polarized in opposite directions by alternating current. a. Embodiment according to claim i, characterized in that the direct current, and AC coils are dimensioned so that the overlapping, magnetic fluxes of the two types of current at least up to 5o percent, if not completely one another are of the same size, for the purpose of making the greatest possible use of the oscillating, magnetized Crowds. 3. Embodiment according to claim i or a, characterized in that in short-circuited turns are provided, which each have a double tooth, ie embrace the constant field as fully as possible in order to cause pulsations of the latter by changing the position of the anchor. q .. embodiment according to claim i or the subclaims, characterized in that the width of a pole arc of the armature is greater than the amplitude of the oscillation, for the purpose of pulsations of the constant field. 5. Embodiment according to claim i or the subclaims, characterized in that the pole pieces face one another on one side obtained that are only separated by a narrow distance (slot); so that for the constant field is an almost uninterrupted polar arc.