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Gleichstrommotor.
Es gibt bereits Motoren mit zwei Läufern und einem Ständer, die durch magnetische Kraft- linien derart miteinander in Verbindung stehen, dass bei ihnen elektrische Energie in mechanische
Bewegung umgewandelt und so ein Drehmoment durch die Veränderung des magnetischen Kraft- linienverlaufes erzielt wird.
Diese Maschinen besitzen drei konzentrisch zueinander angeordnete Teile. von denen das
Feldmagnetelement oder Ständer ruht, während die beiden anderen oder Läufer drehbar sind.
Der eine drehbare Teil (Anker) wirkt als Induktor und nimmt durch die magnetischen Kraft- linien das andere drehbare Element (Läufer) bei seiner Drehung mit. Diese Maschinen sind besonders als Wechselgetriebe geeignet und besitzen nur auf dem Ständer Magnetisierungsspulen.
Der Anker sitzt auf der treibenden oder Kraftwelle und wird zum Antrieb des Läufers auf der
Arbeitswelle benutzt, wobei die Geschwindigkeit der Arbeitswelle von dem Verhältnis der Zahn- teilung zwischen Ständer, Anker und Läufer abhängt. Die Maschine gehört zum Kommutatortvp : de : - Kommutator wird von dem Anker getragen.
Bei derartigen Maschinen sind nun aber Energieverluste vorhanden, die der Reaktion zwischen dem Ständer einerseits und dem Anker und Läufer andererseits zuzuschreiben sind.
Die vorliegende Erfindung sucht nun diese Energieverluste zu vermeiden und eine Maschine zu schaffen, die entweder als Wechselgetriebe oder als Arbeitsmaschine oder als stromerzeuflcrin zu verwenden ist und die bei hohem Wirkungsgrad nur ein verhältnismässig geringes Gewicht besitzt.
Nebenzweck der Erfindung ist ein kräftiges Drehmoment auch bei geringen und mittleren
Geschwindigkeiten zu erzielen und so die Maschine als Anlasser für Kraftwagen und dgl. geeignet zu machen.
Die Eifindung besteht im wesentlichen darin, dass das Magnetfeldelement als Anker drehbar angeordnet ist und nicht wie bisher als Ständer, während mit diesem Anker zwei Elemente zusammenarbeiten, die aus magnetischem Material bestehen und von denen das eine fest (Ständer) und das andere drehbar (Läufer) ist.
Der Ständer und der Läufer sind mit einer Reihe von magnetischen Leitern ausgerüstet. welche das Bestreben haben, bei der Drehung des Ankermagnetfeldes eine radiale Ausrichtung (Deckung) anzunehmen, wodurch die Drehung des Läufers mit der Arbeitswelle bewirkt wird. Es ist klar, dass der Anker und der Läufer ganz nach Wahl ihre Rollen vertauschen und entweder als treibendes oder angetriebenes Element benutzt werden können.
Zweckmässig sind auf dem Ständer die Spulen und der Kommutator vorgesehen. während Bürsten von dem Anker getragen werden, der mit besonderen Erregerspulen ausgerüstet ist.
Die Zeichnung erläutert in beispielsweiser Ausführung die Erfindung.
Es bedeutet :
Fig. i einen Que : schnitt durch eine gemäss vorliegender Erfindung ausgeführte Maschine im Schnitt nach Linie I-I der Fig. 2,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch dieselbe,
Fig. 3 ein Stromschema für den Kommutator,
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Maschine in einem der Fig. i entsprechenden Schnitt,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch diese Ausführungsform, während
Fig. 6 den in Fig. 5 ersichtlichen Kommutator in einem zur Fig. 5 senkrecht liegenden Schnitt veranschaulicht.
Das Gehäuse besteht aus den beiden Stirnplatten I und 2 und den beiden Ringscheiben) und 4, zwischen denen der lamellierte Ständer 5 befestigt ist. Die Ringscheiben 3 und 4 können mit Tragfüssen 6 und 7 versehen sein. Mit dem Ständer 5 arbeitet ein drehbares Feldelement (Anker) 8, das von der Achse 9 getragen wird und mehrpolig ausgebildet ist.
Bei der dai gestellten Ausführungsfci m sind zwei Polpaare vorgesehen, obgleich man auch eine beliebige andere Polzahl verwenden kann. Die Ankerwicklung IO ist so angeordnet. dass zwei gegenüberliegende Nord-und zwei gegenüberliegende Südpole entstehen, so dass zwei Poll
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Ständer ist der Läufer vorgesehen. Im allgemeinen soll im nachfolgenden der Anker als da, antreibende Kraftelement und der Rotor als dass getriebene oder Arbeitselement gelten.
Demzufolge stellt Welle 9 die Kraftwelle und die Welle I6 die Arbeitswelle dar.
Die Innenfläche des Ständers 5 ist mit einer Anzahl zur Welle paralleler Zähne Il gleicher Teilung versehen, die als magnetische Leiter arbeiten. Bei der dargestellten Ausführungsform sind 32 Zähne vorhanden. Die Schlitze zwischen diesen Zähnen nehmen Wicklungen j2 auf. die so miteinander verbunden sind. dass eine vierpolige Anordnung entsteht.
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Der Läufer besteht aus einer Anzahl aus Lamellen zusammengesetzter Stäbe oder Leiter I3 von gleicher Teilung, welche in dem Ringraum zwischen den Polschuhen von und den Ständerleitern II angeordnet sind und eine solche Stärke aufweisen, dass zwischen ihnen und den Polschuhen einerseits sowie den Ständerleitern 11 andererseits nur ein geringer Luftzwischenraum
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verschiedene Teilung.
Bei der dargestellten Ausführung sind vier Läuferleiter mehr vorhanden als Ständerlelter.
Bei der Drehung des Läufers gelangen daher die Leiter 13 nach und nach in radiale Übereinstimmung oder Deckung mit den Leitern II, und zwar gibt es auf dem gesamten Umfang stets vier Punkte, in denen eine solche Deckung stattfindet. wie dies aus Fig. i ersichtlich ist.
Die Leiter I3 sind zwischen den nach einwärts gerichteten Flanschen der Stirnscheiben ruz und I5 (Fig. 2) des Läufers befestigt, die mit den in Lagern der Seitenplatten I und 2 drehbaren Wellen I6 und I7 fest verbunden sind. Die Welle I6 dient in der üblichen Weise als Arbeitswelle.
Die Enden der Kraftwelle 9 besitzen einen geringeren Durchmesser und werden von Bohrungen der Wellen I6 und I7 umgeben. Das freie Ende der Welle 9 trägt die Kommutatorbürsten.
Es ist ersichtlich, dass, da sämtliche drei Elemente durch magnetische Kraftlinien miteinander in Verbindung stehen, der Anker und der Läufer das Bestreben zeigen werden, eine solche Lage zueinander einzunehmen, bei der der geringste magnetische Widerstand auftritt und bei welcher die Polschuhe mit den vier Deckungen zwischen den Ständerleitern II und den Läuferleitern I übereinstimmen, wie aus Fig. i ersichtlich ist.
Der Ständer 5 trägt den Kommutator I8, welcher in dem Lager I9 der Stirnplatte 2 luht.
Der Kommutator umgibt hier mit seiner Innenfläche konzentrisch das äussere Ende der Welle 9 und ist in eine Anzahl voneinander isolieiter Segmente geteilt, von denen bei der dargestellten Ausführungsform 32 vorgesehen sind. Diese Elemente stimmen mithin in ihrer Anzahl mit der Anzahl der Ständerspulen überein, welche durch Stege 20 mit den Kommutatorsegmenten ver- bunden sind.
Für jede Polarität sind zwei Bürsten 2I und 2I'bzw. 22 und 22'volgesehen. welche in Bürstenhaltern 23 der Welle 9 ruhen und durch Federn nach auswärts gepresst werden. wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Lage der umlaufenden Bürsten ist so gewählt, dass durch die Ständer- wicklungen I2 der gewünschte Strom fliesst.
Die genannten vier Bürsten sind mit den Schleifringen 24 und 25 am anderen Ende der Welle 9 leitend verbunden, und zwar stehen zwei Bürsten derselben Polarität mit je einem gemeinsamen Schleifring in Verbindung, während die Ankerwicklungen IO an die entsprechenden Ringe angeschlossen sind. Die Bürsten 26 und 27, welche an den Ringen schleifen. führen zu dem Ständerstromkreis 28. Durch die Bohrung 29 hindurch wird die Verbindung zwischen den Bürsten und Ringen sowie den Ankeiwicklungen Io hergestellt.
Ein Stiom, der durch die Ständer-und Ankerwicklungen fliesst, wird zwischen dem Ständer. 5 und dem Anker 8 ein Drehmoment hervorrufen, welches den Anker und demzufolge auch die von diesem getragenen Bürsten umdreht.
Die Maschine kann besonders als Anlassvorrichtung für Kraftwagen und dgl. verwendet werden, indem die Welle I6 direkt mit der Welle der anzulassenden Maschine verbunden wird.
Der Anker 8 dreht sich nur. wenn der Maschine Strom zugeführt wird und kommt zur Ruhe, sobald die anzulassende Maschine in Gang gesetzt und der Strom wieder ausgeschaltet ist. Der Kommutator und die Bürsten werden daher auch eine lange Lebensdauer aufweisen. Wegen des
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sie nur wenig Platz einnimmt und sich als Anlasser für Kraftwagen gut eignet.
Die Maschine lässt sich auch als Gleichstromerzeuger und als Wechselgetriebe an Motoren aller Art verwenden. Die Welle I6 kann entweder als Kraft-oder Arbeitswelle verwendet werden, wobei der Kommutator und die Ankerwicklung in Fortfall kommen können.
In Fig. 4, 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Um die Wege der magnetischen Klaftlinien'zwischen dem Anker 8 und dem Ständer 5 an den zwischen den Deckungsstellen der Leiter II und IS liegenden Zwischenpunkten noch vollständiger zu unterbrechen und dadurch die Stärke der magnetischen Kupplung zwischen dem Anker und dem Ständer zu erhöhen, wild der Luftzwischemaum zwischen den inneren Enden der Zähne II und den äusseren Enden der Polschuhe vergrösseit, so dass mehrere Reihen magnetischer lamellierte-' Leiter entstehen.
Bei der der dargestellten Ausführungsform der Fig. 4 bis 6 sind drei Reihen von Leitern ersichtlich. Es ist aber klar, dass man die Anzahl der Reihen noch beliebig erhöhen kann. Die von dem Ständer getragenen Leite-reihen sind in abwechselnder Folge mit den Reihen der Läufer-
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welche die Leiter IS von aussen konzentrisch umgeben und in Deckung damit stehen (Fig. 4). Die äussere Reihe ist an einem Ansatz der Stirnscheibe 14 des Läufers angebracht. Zwischen
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den beiden Leiterreihen I3 und. r. ?' des Läufers liegt ein Ring von Ständerleitern 5'. Dieser Ring wird von einem Ring 30 der festen Stirnplatte 2 getragen. Die Leiter 5'sind in Deckung mit den Leitern II.
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und 25 sind zu beiden Seiten des Kommutators I8 vorgesehen.
Die drei Glieder sind voneinander isoliert. Die Bürsten besitzen eine genügende Breite, um den Kommutator und einen Ring zu bedecken, die Bürsten 2. und 2I'stehen mit dem Kommutator und dem Ring 25 (Fig. 5) in Berührung, während die Bürsten 22 und 22'den Kommutator und den Ring 24 berühren. wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist.
PATENT-ANSPRÜCHE: i. Motor, der auch als Wechselgetriebe oder Generator verwendet werden kann. dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ständer (5) und dem drehbaren Anker (8) ein unbewickelter Läufer angeordnet ist, der nach Art einer Verzahnung ausgeführte, voneinander isolierte. paramagnetische Stäbe (I3) besitzt, von denen während des Betriebes immer ein Teil mit den am.
Ständer vorgesehenen, paramagnetischen Stäben (11) zur Deckung gelangt und dabei den Schluss des magnetischeu Kraftlinienstromes zwischen den Ankerpolen und dem Ständer bewirkt.