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Gleichstiommaschine.
Die Erfindung betrifft eine Gleiohstrommaschine. Bei den üblichen Gleichstromkollektormaschinen gehen die Ankerwicklungen während einer Umdrehung des Ankers, beispielsweise bei einer zweipoligen Maschine, einmal vor einem Nord-und einmal vor einem Südpol vorbei und schneiden die entsprechenden Kraftflüsse. Infolge der Richtungsänderung der aus den aufeinanderfolgenden Polen stammenden Kraftflüsse wird in den Ankerwicklungen ein sinusförmiger Wechselstrom induziert, welcher mittels eines mit dem Wechselstrom synchron laufenden Kommutators gleichgerichtet wird. Bei der neuen Maschine werden nun die zur Induzierung eines Stromes nötigen Ursachen in der Reihenfolge vertauscht, u. zw. wird nicht der induzierte Wechselstrom, sondern der Erregerstrom kommutiert.
Dies geschieht in der Weise, dass der Erregerstrom über einen mit der Maschine synchron laufenden Kommutator geführt wird. Die Folge davon ist, dass der Strom in ein und derselben Erregerwicklung während der Umdrehung der Maschine seine Richtung ändert. Hiedurch wird erreicht, dass in der Statorwicklung ein Gleichstrom induziert wird, welcher ohne Zuhilfenahme von Schleifringen bzw. Kommutatoren entnommen werden kann. Durch diese Kommutierung des Erregerfeldes bewegt sich vor den einzelnen Abschnitten des
Stators ein Feld ständig gleicher Polarität vorbei. So wird z : B. bei einer zweipoligen Maschine bei der Drehung des Ankers die eine Hälfte des Statorumfanges stets von einem Nordpol, die andere Hälfte von einem Südpol bestrichen.
In den Fig. 1-4 der Zeichnung ist schematisch die Wirkungsweise der neuen Maschine dargestellt.
A und B sind die beiden Segmente eines am Anker sitzenden Kollektors (Kommutators), 0 ist die Ankerwelle. Der Anker trägt die Erregerwicklung mit den Enden A', B'. Der dem Anker zugeführte Erregerstrom E ist Gleichstrom. In der in Fig. 1 dargestellten Anfangsstellung erhält das Segment A positiven und das Segment B negativen Strom. Demzufolge wird die Wicklung A', B'den durch Pfeile angedeuteten Strom aufweisen und es wird an der Stelle A'ein Nordpol und an der Stelle B'ein Südpol vorhanden sein. Nach einer Drehung des Ankers. um 900 befinden sich die Segmente A, B in der in Fig. 2 dargestellten neutralen Zone, sie erhalten demnach keinen Strom. Nach einer weiteren Drehung um 90 (Fig. 3) erhält das Segment A negativen und das Segment B positiven Strom.
Da die Erregerwicklung J/, B'mit den Segmenten A, B auf der gleichen Welle C sitzt und sich somit mit den Segmenten synchron bewegt, so wird bei dieser Stellung des Ankers die Erregerspule A', B'an der Seite A'einen Südpol und an der Seite B'einen Nordpol besitzen, umgekehrt wie dies bei der Stellung nach Fig. 1 der Fall war.
Nach einer weiteren Drehung um 90 (Fig. 4) sind die Segmente A, B wieder stromlos. Wie ersichtlich. hat demnach stets der oben befindliche Teil des Kernes der Erregerspule A', B'Nordpolarität und der untere Teil Südpolarität. Vor der oberen Hälfte des in Fig. 5 schematisch dargestellten Stators bewegt sich daher immer ein Nordpol und vor der unteren Hälfte des Stators immer ein Südpol vorbei. Die Folge dieser Erscheinung ist, dass die als Trommelwicklung ausgebildete Statorwicklung die in Fig. 5 angedeutete Stromrichtung besitzt und dieselbe auch stets beibehält. Die einzelnen Windungen der Statoiwicklung
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weise in der in Fig. 6 dargestellten Weise.
An der Stelle, wo die Richtungsänderung des Kraftflusses stattfindet, ist eine neutrale Zone vorhanden, welche im vorliegenden Falle zwischen den Windungen 5 und 6 bzw. 1 und 10 liegt.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, ergibt sich für die neue Maschine ein Aufbau, der ähnlich jenem der Synchronweehselstrommastchinen ist. So wie bei diesen erfolgt die Stromabführung am Stator, u. zw. sind gemäss Fig. 5 und 6 der Anfang der Windung 1 und das Ende der Windung 10 als Abführstellen
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zu betrachten. Im Gegensatz zur Synchronwechselstrommasehine sitzt jedoch auf der Rotorwelle noch ein verhältnismässig kleiner Kommutator.
Der Erregerstrom kann bei normalen Niederspannungsmaschinen direkt von den Klemmen der Maschine-so wie es bei Nebenschlussmaschinen der Fall ist-entnommen werden. Bei Maschinen mit höheren Spannungen, welche als Erregerspannungen nicht in Betracht kommen, werden besondere Erregerwicklungen im Stator verlegt. Die Maschine arbeitet also in diesem Falle als fremderregte Maschine.
Schliesslich kann die Erregung der Maschine gegebenenfalls auch mit Wechselstrom erfolgen.
In diesem Falle muss jedoch die Maschine mit der verwendeten Periodenzahl des Wechselstromes synchron arbeiten. Anstatt des bei Gleichstromerregung verwendeten Kollektors erfolgt hier die Stromzuführung über zwei Schleifringe.
Die Maschine kann sowohl als Dynamo wie auch als Motor arbeiten. Als Dynamo kann von ihr, falls der Stator dementsprechend konstruiert wird u. zw. mehrere Wicklungen in Öl liegen, jede gewünschte Spannung entnommen werden. Jede einzelne Wicklung des Stators kann als für sich unabhängig angesehen werden und es kann von jeder einzelnen die induzierte EMK entnommen werden, so dass von ein und derselben Maschine verschiedene Spannungen bzw. verschiedene voneinander unabhängige Leistungen abgenommen werden können.
Wie bereits erwähnt, kann der Maschine der Gleichstrom ohne Schleifring bzw. Kommutator entnommen werden und die Maschine ist demnach hinsichtlich Leistung, Spannung und Stromstärke in keiner Weise beschränkt. Im Gegensatz zu den Gleichstromkollektormaschinen entstehen im vorliegenden Falle die induzierten Spannungen nicht als sinusförmige, sondern es wird eine EMK erzeugt, welche dem Maximalwert der bei den Kollektormaschinen auftretenden Sinuswelle entspricht. Demzufolge wird das Kupfer der Statorwindungen besser ausgenutzt. Bei der neuen Maschine haben auch die Statorbleche nicht unter Hysteresisverlusten zu leiden. Ferner weisen sowohl die Ankerzähne als auch die Statorzähne keine besonders hohen Indu1. -tionen auf, da, wie dargelegt, sich die Feldverteilung über den ganzen Ankerunifang erstreckt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gleichstrommaschine, dadurch gekennzeichnet, dass der dem rotierenden Feldmagneten zugeführte Erregergleichstrom mit Hilfe eines Kollektors derart kommuttiert wird, dass sich vor jedem einzelnen Abschnitt der Statortrommelwicklung nur Felder gleicher Polarität vorbeibewegen.