CS235007B2 - Connecting device for connected beginnings and ends of winding with induction motor's rotor winding coil groups in electric twin-engine drive - Google Patents

Description

Vynález se týká spojovacího zařízení pro spojené začátky a konce vinutí rotoru indukčního motoru v elektrickém dvoumotorovém pohonu, se statorovým vinutím dvoupólového univerzálního motoru a vícepólového indukčního motoru, uloženým v drážkách společného svazku statorových plechů a se společným svazkem rotorových plechů, v jehož drážkách je uloženo jednak vinutí univerzálního motoru spojené s komutátorem, s počtem pólů odpovídajícím počtu pólů budicího statorového pole univerzálního motoru, a jednak úplně galvanicky oddělené vinutí indukčního motoru, sestávající nejméně ze dvou skupin cívek, se sériově zapojenými, přes spojovací zařízení do zkratového obvodu spojenými cívkami se stejným krokem a se stejným počtem závitů, s počtem pólů, který odpovídá při provozu indukčního motoru počtu pólů budicího statorového pole indukčního motoru a s napětími, jejichž součet je při provozu univerzálního motoru roven nule.

Spojovací zařízení tohoto druhu se používá u dvoumotorového pohonu, který je známý z německého spisu DAS 25 30 294.

Příklad provedení známého dvoumotorového pohonu zahrnuje dvoufázové, dvanáctipólové vinutí indukčního motoru, uložené ve všech dvaceti čtyřech drážkách svazku rotorových plechů; počet drážek odpovídá tedy obvyklému vzorci № = 2p . iii2 . q2 na základě počtu pólů, počtu fází a počtu drážek pro pól a fázi. Fáze tvořící obě skupiny cívek, sestávají každá ze šesti cívek, které jsou zapojeny do série; každý začátek vinutí takového sériového zapojení je potom spojen přídavně s koncem vinutí tohoto sériového zapojení přímo, takže se vytváří zkratový obvod. К tomu je třeba spojovací zařízení, které zaručuje, že začátky a konce vinutí, které vznikají při navíjení podle počtu skupin cívek budou správně vzájemně spojeny. Je známo, že к tomuto účelu se po navinutí jednotlivých skupin cívek začátky a konce vinutí odizolují plamenem a vzájemně se spojí tvrdou pájkou. Potom se začátky a konce vinutí ovinou kolem hřídele rotoru а к zajištění vysoké pevnosti při otáčení se ovinou a zajistí bandáží chráněnou proti vlhkosti. Takto zajištěné vinutí se však nedá zkoušet zkušebním přístrojem ke zkoušení vinutí, protože je nepřípustné. Se vzrůstajícím počtem skupin cívek a s příslušně vzrůstajícím počtem začátků a konců vinutí, které se mají vzájemně spojit, stoupá obtížnost takové manipulace, zejména v důsledku nebezpečí záměny jednotlivých začátků a konců vinutí, které během navíjení nejprve volně visí nebo jsou provizorně uchyceny na hřídeli rotoru; obtížnost takové manipulace vzrůstá i tím, že je nezbytné spolehlivě propojit konce vinutí a dosáhnout dostatečné odolnosti proti působení odstředivé síly a nezvětšit příliš nevyváženost celého rotoru.

Účelem vynálezu je vytvořit spojovací zařízení pro dvoumotorový pohon zmíněného druhu tak, aby umožňoval při maximální provozní spolehlivosti, zejména pro vysokootáčkové pohony, například pro automatické pračky s vysokými otáčkami při odstřeďování podstatně jednodušší, s výhodou plně mechanizovatelnou výrobu spojovacích bodů mezi jednotlivými začátky a konci vinutí skupin cívek.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že spojovací zařízení je tvořeno spínacím kroužkem alespoň s jedním hákem umístěným soustředně ke hřídeli rotoru před tím čelem vinutí indukčního motoru, které je odvráceno od komutátoru spojeného pouze s vinutím univerzálního motoru a začátky a konce vinutí nepřerušovaně vinutých skupin cívek jsou v dotyku vždy s jedním hákem spínacího kroužku.

Na základě poznatku, že přídavné zkratové spojení mezi spojovacími body začátků a konců vinutí jednotlivých skupin cívek neovlivňuje nepříznivě principiální funkci dvoumotorového pohonu, umožňuje spínací kroužek podle vynálezu, s háky ovinutými vinutím, spojitou výrobu celého rotorového vinutí indukčního motoru nepřetržitým drátem, například pomocí tzv. krídlovky, přičemž drát během navíjení ovíjí vždy při přechodu od konce cívky jedné skupiny cívek к začátku cívky druhé skupiny cívek jeden hák spínacího kroužku. V důsledku toho lze spojení začátků a konců vinutí, respektive závitů zhotovit ve správném propojení a polohově ustavit při mechanizované výrobě jež během navíjení; po navinutí lze potom jednoduchým temováním háků spínacího kroužku za tepla vytvořit konečné elektrické spojení mezi tímto hákem a zavěšenými dráty vinutí a zafixovat toto spojení tak, aby mělo dostatečnou mechanickou odolnost při vysokých otáčkách motoru.

Tím, že spínací kroužek je umístěn před tím čelem vinutí indukčního motoru, které je odvráceno od komutátoru spojeného pouze s vinutím univerzálního motoru, lze spolehlivě zabránit tomu, aby se vzájemně nerušilo mechanické navíjení vinutí univerzálního motoru, které má být ve styku s komutátorem, a vinutí indukčního híotoru, které se má dotýkat spínacího kroužku. Spínací kroužek je podle výhodného provedení vynálezu opatřen větším počtem háků rozložených rovnoměrně na jeho obvodu, přičemž s výhodou je počet háků alespoň rovný počtu dvojic cívek vinutí indukčního motoru. Tím dochází к rovnoměrnému rozložení přívodů cívek po celém obvodu, což přispívá к minimálnímu nevyvážení rotoru, a jednak se dosahuje toho, že každý hák spínacího kroužku se dotýká pouze jednoho drátu.

Obzvláště jednoduchá výroba vinutí a spo235007 jů mezi začátky a konci vinutí skupin cívek při co nejkratších čelních spojeních drátů mezi jednotlivými skupinami cívek a háky spínacího kroužku se dosáhne podle vynálezu tím, že háky spínacího kroužku jsou ve styku, popřípadě ovinuty spojitým drátem vinutí tak, že tento drát vinutí tvoří jednak konec vinutí jedné skupiny cívek, a jednak začátek vinutí následující skupiny cívek a že vždy jeden hák spínacího kroužku, který se dotýká nebo je ovinut koncem vinutí a následujícím začátkem vinutí, je umístěn ve své tečné poloze vzhledem ke svazku rotorových plechů přibližně uprostřed mezi otvorem drážky konce vinutí a otvorem drážky začátku vinutí.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je spínací kroužek uložen alespoň ve dvoudílné izolační dělené kazetě, jejíž vnitřní díl nasunutý na hřídel rotoru, tvoří nosič soustředného spínacího kroužku, zatím co vnější díl, nasunutý na hřídeli rotoru, je vytvořen ve tvaru krycího zvonu, který je otevřen směrem к čelní straně svazku rotorových plechů a chrání spínací kroužek směrem ven. V důsledku toho je možné při velmi jednoduché výrobní technologii a montáži jednotlivých dílů zamontovat nejprve spínací kroužek elektricky odizolované na hřídeli a potom při ovíjení vinutím indukčního motoru toto vinutí uvést do styku s háky spínacího kroužku. Po navinutí celého rotorového vinutí lze připojit ke spínacímu kroužku bez obtíží zkušební přístroj na zkoušení vinutí, potom se po odzkoušení vinutí spínací kroužek uzavře nasazením vnějšího dílu kazety a úplně se tím odizoluje. Speciální tvar krycího zvonu umožňuje současně upevnit jednoduchým způsobem konce vinutí mezi háky spínacího kroužku a čelem vinutí tak, aby odolávaly namáhání způsobenému odstředivými silami. Výhodně může sloužit vnější díl dělené kazety přídavně jako náboj pro oběžné kolo ventilátoru, které může být buď nasunuto na vnější díl kazety, nebo s ním může být vyrobeno jako jeden kus, zejména litím vstřikováním.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příklady provedení znázorněnými na výkrese, kde na obr. 1 a 2 je podélný řez dvěma různými provedeními spínacího kroužku, který je uložen ve dvoudílné kazetě před čelem vinutí rotoru, na obr. 3 je půdorys spínacího kroužku podle obr. 1 a 2, na obr. 4 až 8 je příčný řez různými tvary háků spínacího kroužku, na obr. 9 je schéma vinutí a propojení rotorového dvoupólového vinutí univerzálního motoru, které je uloženo v osmnácti drážkách svazku rotorových plechů, na obr. 10 je schéma vinutí a připojení osmipólového rotorového vinutí indukčního motoru, uloženého ve stejných osmnácti drážkách svazku rotorových plechů, s devíti dvojicemi cívek, připojenými к devíti hákům spínacího kroužku, vždy se dvěma do série zapojenými jednotlivými cívkami tvořícími

В zkratový obvod, a na obr. 11 je schéma vinutí a zapojení šestpólového rotorového vinutí indukčního motoru, umístěného v osmnácti drážkách svazku rotorových plechů, se třemi dvojicemi cívek připevněnými ke čtyřem hákům spínacího kroužku, vždy se třemi jednotlivými cívkami, zapojenými sériově do zkratového obvodu.

Obr. 1 a 2 znázorňují v podélném řezu dvě různá provedení spínacího kroužku S, který je uložen na levé čelní straně rotoru v dělené kazetě 8 s vnitřním dílem 81 a vnějším dílem 82. V drážkách svazku 9 rotorových plechů, uložených na hřídeli 7 rotoru, je radiálně uvnitř uloženo nejprve dvoupólové vinutí 10 univerzálního motoru podle obr. 1 a radiálně vně osmipólové vinutí indukčního motoru, které je na obr. 2 znázorněno svým schématem připojení a vížek 9 rotorových plechů. Vinutí jsou izolována vůči čelní straně svazku 9 rotorových plechů a vůči hřídeli 7 rotoru izolačním kotoučem 12. Spínací kroužek S, který je znázorněn v půdoryse na obr. 3, je z elektrolyťcké mědi a má na obvodu rovnoměrně rozmístěné háky S1 až S9 v počtu devět. Háky S1 až mohou být podle různých provedení, znázorněných na obr. 4 až 8, vytvořeny buď radiálně, nebo axiálně na obvodu spínacího kroužku S. Volba různých provedení háků může být dána různými parametry jako je tloušťka drátu, provozní mechanické namáhání vinutí, směr tahu drátu při navíjení, potřebná doteková plocha mezi háky spínacího kroužku a drátem a podobně.

К izolovanému a mechanicky spolehlivému zachycení je spínací prvek S nasunut na vnitřní díl 81 dělené kazety 8 a je tedy uložen nehybně. Vnitřní díl 81 dělené kazety 8 je nasunut na hřídeli 7 rotoru. Místo tohoto lisovaného uložení mezi vnitřním dílem 81 dělené kazety 8 a spínacím kroužkem S lze z technologicky výhodného hlediska postupovat tak, že se spínací kroužek S vytvoří jako otevřený kroužek a uloží se ve vnitřním dílu 81 dělené kazety 8. Vnitřní díl 81 dělené kazety 8 sestává s výhodou z tepelně odolného materiálu a to s ohledem na následující temování za horka. Vnitřní díl 81 dělené kazety 8 by mohl být tvořen jako jeden kus s izolačním kotoučem 12, v tomto případě by musel mít však izolační kotouč 12 větší tepelnou odolnost a musel by tedy být z dražšího materiálu.

Na obr. 1 a 2 je znázorněna přerušovanou čarou poloha háku SB spínacího kroužku S po temování za horka, při kterém se teplem odstraní izolace z drátu 13 vinutí a drát 13 vinutí se mechanicky jednoznačně ustaví na háku SS. Podle výhodného provedení vynálezu mají zůstat spoje začátků a konců vinutí s háky S1 až S9 spínacího kroužku S, a zejména vnější povrch háků S1 až S9 nepovlečen izolantem. To znamená, že zejména při následujícím zalévání čel vinutí prysky řičí nesmí pryskyřice dojít až к hákům spínacího kroužku. S. V důsledku toho lze například zvnějšku připojit ke spínacímu kroužku S a tedy i к vinutí zkušební přístroj sloužící ke zkoušení vinutí.

Podle výhodného provedení vynálezu je spínací kroužek S se svými háky SI až S9 po přezkoušení vinutí izolován a zapouzdřen tím, že, vnější díl 82 dělené kazety 8 je vytvořen ve tvaru krycího zvonu, který je otevřen к čelu rotorového vinutí a zakrývá spínací kroužek S ve své koncové poloze směrem z vnějšku. Ocelně může tento krycí zvon sloužit současně jako náboj pro oběžné kolo 11 ventilátoru, které je spojeno s vnějším dílem 82 dělené kazety 8 nebo je s ním vytvořeno jako jeden kus. Zvonovitá stěna vnějšího dílu 82 dělené kazety 8 má mimo to přítlačný díl, který směřuje axiálně ke drátu 13 vinutí a drží drát 13 vinutí, který je jinak volný, mezi čelem 5 vinutí a hákem S6 spínacího kroužku S. Jako protikus к přítlačnému dílu vnějšího dílu 82 dělené kazety 8 je na vnitřním dílu 81 dělené kazety 8 vytvořeno dosedací rameno 811. V provedení podle obr. 1 je přítlačný díl vnějšího dílu 82 děleného kroužku 3 vytvořen z technologicky nejvýhodnějšího hlediska jako přítlačný výstupek 821, který má axiální směr v provedení podle obr. 2 jako přítlačný talíř 822, který je vytažen směrem nahoru ve směru drátu 13 vinutí, podpírá a kryje tento drát 13 vinutí na poměrně dlouhém úseku a je s výhodou opatřen větracími otvory 823.

Obr. 10 a 11 znázorňují dvě výhodná vinutí pro uvedený dvoumotorový pohon, jejichž výrobu spínací kroužek podle vynálezu podstatně zjednodušuje a v případě obr. 10 teprve umožňuje tak, aby takový dvoumotorový pohon byl hospodárně použitelný jako produkt hromadné výroby. Předpokladem pro výhodnou kombinaci druhu vinutí podle obr. 10, 11 a jeho jednoduché propojení pomocí spojovacího zařízení se spínacím kroužkem je poznatek, že spojovací body začátku a konce vinutí každé skupiny cívek, které tvoří zkratový obvod, a které se podle dosavadních řešení vytvářely vždy odděleně a teprve po navinutí celého rotoru se jednotlivě propojovaly, mohou být vzájemně spojeny, aniž by se principiálně porušila funkce motoru. Zatímco u vinutí podle obr. 11 odpovídá počet drážek N2 v rotoru o sobě známému vzorci

N = 2p . Ш2 . q2 vyznačuje se vinutí podle obr. 10 mimo jiné zejména tím, že celkový počet drážek rotoru je odlišný od počtu drážek, který se vypočítává na základě počtu pólů, počtu fází a počtu drážek na pól a fázi pro vinutí s celistvým počtem drážek na pól a fázi a odpovídá vzorci

N = 2p . ma . q2

Volná volba poměrů počtu drážek je výhodným předpokladem pro dimenzování dvoumotorového pohonu s malým magnetickým šumem. Až dosud bylo toto možné pouze ve spojení s tzv. plně integrovaným dvou* motorovým vinutím podle německého spisu DAS čís. 27 44 472 vždy s oběma vinutími indukčního motoru připojeným ke společnému komutátoru a se dvěma vinutími univerzálního motoru. Kombinace vinutí podle obr. 10, která sama o sobě obsahuje až dosud neobvyklý počet určitým způsobem spojených začátků a konců vinutí, se spojovacím zařízením podle vynálezu se spínacím kroužkem, umožňuje společné využití výhod dvoumotorových pohonů podle citovaných německých spisů DAS čís. 25 30 294 a čís. 24 44 472 aniž by bylo třeba brát v úvahu jejich nevýhody. Rotor podle obr. 10 má tedy, odlišně od počtu drážek vypočtených na základě vzorce № = 2p . Ш2. q2 osmnáct drážek. Krok w_t vinutí v cívkách odpovídá, tak přesně jak je to na základě tohoto počtu, drážek možné, jednoduché pólové rozteči osmipólového vinutí indukčního motoru. V konkrétním případě by přesná velikost pólové rozteče byla geometricky τρ = 45°. Podle zvoleného počtu drážek je praktická hodnota kroku vinutí w₍ = 40° geometrických. Prostorová úhlová vzdálenost mezi dvěma následujícími cívkami jedné skupiny je geometricky 180°, jak je jasně patrné z obr. 10.

Obr. 9 znázorňuje dvoupólové vinutí univerzálního motoru, které je umístěno v drážkách N1 až N18 svazku 9 rotorových plechů, sloužících pro vinutí indukčního motoru, přičemž z tohoto vinutí je znázorněna pouze jedna smyčka vinutí připojena к lamelám C6, C7 komutátoru C. Umístěním spínacího kroužku S na spodní straně vinutí indukčního motoru a komutátoru C, na horní straně vinutí univerzálního motoru má být naznačeno, že zejména pro strojní výrobu obou vinutí je výhodné uložit komutátor C a spínací kroužek S na prot’lehlých stranách svazku 9 rotorových plechů. Osmpólové vinutí indukčního motoru, znázorněné na obr. 10, lze pomocí spínacího kroužku S, který je elektricky vodivý a je opatřen devíti háky SI až S9, vyrábět strojově, například pomocí tzv. křídlovky, jednoduchým a spolehlivým způsobem: začátek spojitého drátu 13 vinutí se například zachytí na háku S3 a táhne ku drážce s cívkou N3, navine se cívka N3, N1, drát 13 vinutí se bez doteku se spínacím kroužkem S ve smyslu sériového zapojení táhne к následující cívce skupiny, která obsahuje cívky N1, N3, to znamená к drážce N12, navine se cívka N12, N10, drát se táhne к následujícímu háku S4 spínacího kroužku S, ovine se kolem něj a táhne к drážce N5, potom se začne s navíjením první cívky N5, N3 následující skupiny

235 cívek N5,. N3; N14, N12. Toto navíjení pokračuje tak dlouho, až se konec drátu znova zachytí za hák S3, čímž je celé vinutí s devíti dvojicemi cívek hotové bez přerušení drátu. Temováním za horka se potom může zajistit elektrický kontakt a konečná mechanická poloha mezi háky spínacího kroužku S a drátem 13 vinutí.

Obr. 11 ukazuje vinutí s Nz—žp.mz.qz v rotoru. Každá skupina cívek sestává ze tří rového· vinutí indukčního motoru v elektric007 dvojic cívek, které jsou zapojeny do série. První dvojice cívek obsahuje například cívky N1, N4, N7, N10, N12, N16. Sériová zapojení jsou přitom zapojena přes spojení háků Sl až Sl spínacího kroužku S do zkratových obvodů, přičemž i v případě podle obr. 11 se dá celé vinutí · navinout výhodně spojitým nepřerušovaným drátem. Spínací kroužek S v obr. 10 a 11 má stejnou konstrukci a tvoří celistvý stavební díl.

Claims (14)

1. Spojovací zařízení pro· spojené začátky a konce vinutí skupin cívek rotorového indukčního motoru v elektrickém dvoumotorovém pohonu, se statorovým vinutím dvoupólového univerzálního motoru a vícepólového indukčního motoru, uloženým v drážkách společného svazku statorových plechů, a se společným svazkem rotorových plechů, v jehož drážkách je uloženo jednak vinutí univerzálního motoru spojené s komutátorem s počtem pólů, který odpovídá počtu pólů budicího statorového pole univerzálního motoru, a jednak galvanicky úplně odděleného vinutí indukčního motoru, sestávající nejméně ze dvou skupin cívek s cívkami zapojenými do série a spojenými přes spojovací zařízení ve zkratové obvody, · přičemž cívky mají stejný krok a stejný počet závitů, s počtem pólů, který odpovídá při provozu indukčního motoru počtu pólů budicího statorového pole indukčního motoru a s indukovanými napětími, jejichž součet je při provozu univerzálního motoru roven nule, vyznačené tím, že je tvořeno spínacím kroužkem (S) alespoň s jedním hákem [Sl, respektive S2, respektive S3) umístěným soustředně ke hřídeli (7) rotoru před tím čelem (5) vinutí indukčního motoru, které je odvráceno od komutátoru (C) spojeného pouze s vinutím (6 j univerzálního motoru a začátky a konce vinutí nepřerušovaně vinutých skupin cívek jsou v dotyku vždy s jedním hákem (Sl, respektive S2, respektive S3) spínacího kroužku (S).

2. Spojovací zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že spínací kroužek [Sj je opatřen větším počtem háků (Sl, S2, S3,...) rozložených rovnoměrně po jeho obvodu.

3. Spojovací zařízení podle bodu 1 nebo 2, vyznačené tím, že počet háků (Sl, S2, S3, ...) spínacího kroužku (S) odpovídá alespoň počtu dvojic cívek vinutí indukčního motoru.

4. Spojovací zařízení podle jednoho z bodů 1 až 3, vyznačené tím, že při více nežli jednom háku (Sl, S2, S3, ... j spínacího kroužku (S) je každý hák (Sl, S2, S3..J v doteku jen s jedním průběžným drátem vinutí a háky (Sl, S2, S3, ...j jsou navzájem vodivě spojeny.

5. Spojovací zařízení podle jednoho z bodů 1 až 4, vyznačené tím, že hák (Sl, S2,S3,...)

VYNALEZU spínacího kroužku (S), který je v doteku s koncem vinutí a začátkem následujícího vinutí skupiny cívek, je umístěn uprostřed mezi otvorem drážky konce vinutí a otvorem drážky začátku vinutí.

6. Spojovací zařízení podle jednoho z bodů 1 až 5, vyznačené tím, že spínací kroužek (S) a háky (Sl, S2, S3, ...j jsou vyrobeny jako jeden díl z elektrolytické mědi.

7. Spojovací zařízení podle jednoho z bodů 1 až 6, vyznačené tím, že začátky a konce vinutí, vedená k hákům (Sl, S2, S3 . ..) spínacího kroužku [Sj, jsou mechanicky fixovány a elektricky spojeny se spínacím kroužkem (Sj temováním za horka.

8. Spojovací zařízení podle jednoho z bodů 1 až 7, vyznačené tím, že · spojení začátků a konců vinutí s háky (Sl, S2, S3, .. .) spínacího kroužku (Sj je prosté izolačního povlaku pro umožnění připojení elektrického zkušebního přístroje.

9. Spojovací zařízení podle jednoho z bodů 1 až 8, vyznačené tím, že spínací kroužek (Sj je zapouzdřen alespoň ve dvoudílné izolační dělené kazetě (8), jejíž vnitřní díl (81) nasunutý na hřídeli (7) rotoru tvoří nosič soustředného spínacího kroužku (S), zatímco vnější díl (82), nasunutý na hřídeli (7) rotoru, je · vytvořen ve tvaru krycího zvonu, který je otevřen směrem k čelní straně svazku (9) rotorových plechů a chrání · spínací kroužek (S) směrem ven.

10. Spojovací zařízení podle jednoho z bodů 1 až 9, vyznačené tím, že vnitřní díl (81) dělené kazety (8) je opatřen dosedacím ramenem (811) a vnější díl (82) dělené kazety (8) je opatřen přítlačným dílem, přičemž mezi dosedacím ramenem (811) a přítlačným dílem je vytvořena prstencová mezera, kterou je veden drát (13) · vinutí mezi čelem (5) vinutí a příslušným hákem (S6) spínacího kroužku (S), takže je zajištěn zejména proti působení odstředivé síly.

11. Spojovací zařízení · podle bodu 10, vyznačené tím, že přítlačný díl je vytvořen jako přítlačný výstupek (821), který dosedá svým hrotem na drát (13) vinutí.

12. Spojovací zařízení podle bodu 11, vyznačené tím, že přítlačný díl je vytvořen jako přítlačný talíř (822), který dosedá svou spodní plochou na drát (13) vinutí.

13. Spojovací zařízení podle bodu 12, vy značené tím, že přítlačný talíř (822) je opatřen větracími otvory (823).

14. Spojovací zařízení podle jednoho z bo dů 9 až 13, vyznačená tím, že s vnějším dílem (82) dělené kazety je spojeno oběžné kolo (11) ventilátoru.