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Elektrische Kupplung.
Gegenstand der Erfindung bildet eineauf elektromagnetischem W (. ge witksame Kupplung zur Kraftübertragung von einer Kraftwelle auf eine Arbeitswelle. Diese Maschine iat dabei gleichzeitig so ausgestaltet, dass sie die an der Kraftquelle angeschlossene Arbeitsmaschine. z. B. eine Explosionsmaschine, anlassen kann. In der Verwendung als Kupplung v'rma die Vorrichtung gleichzeitig als Wende-und Wechselgetriebe zu arbeiten. Schliesslich kann die Vorrichtung auch noch zum Speisen von Batterien o. dgl. verwendet werden.
Die Maschine besitzt als wesentliche Merkmale zwei feststehende Magnetgestelle, nämlich den ,,ersten Ständer" und den ,,zweiten Ständer", deren Wicklungen miteinander verbunden sind. Mit diesen Ständern arbeiten zwei mechanisch gekuppelte Läufer, deren Wicklungen ebenfalls miteinander verbunden sind.
Zwischen dem ersten Läufer und dem ersten Ständer ist ein Feldelement. de Anker, vorgesehen, der auf die Wicklungen des ersten Ständers und des ersten Läufers induktiv wirkt. Kupplungen, bei denen zwischen Ständer und Läufer ein derartiger umlaufender Anker angeordnet ist und bei denen dieser Anker derartig ausgeführt ist, dass auf seinem äusseren Umfang die Ständerpole vorgesehen sind, zwischen denen nach innen in gleicher Anzahl die Läuferpole angebracht sind, wobei die Jochstücke zwischen den einzelnen Polen als Leiter für die Kraftlinien dienen, sind bereits bekannt. Der Anker sitzt dabei auf der Kraftwelle und bildet für den Fall, dass die Vorrichtung als Kupplung arbeitet, den antreibenden Teil. Der Anker wirkt bei seiner Drehung auf den ersten Ständer ein und erzeugt in dessen Wicklung einen Mehrphasenstrom.
Dieser Mehrphasenstrom wird nun
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Der Anker induziert ferner gleichzeitig in dem ersten Läufer einen Mehrphasenstrom, der in der Wicklung eines zweiten Läufers efn Drehfeld erzeugt. Das Drehfeld im zweiten Slander und das Drehfeld im zweiten Läufer besitzen gleiche Winkelgeschwindigkeit, sind aber um 90 elektrisch gegeneinander verschoben, wodurch auf den zweiten Läufer eine Zugkraft ausgeübt wird.
Durch die Reaktion zwischen dem Anker und dem Strom im ersten Läufer erhalten die beiden mechanisch miteinander gekuppelten Läufer ein weiteres Antriebsmoment, das sich zu der Zugkraft im zweiten Läufer addiert.
Die Wicklungen usw. sind dabei zweckmässig derart berechnet, dass der Leistungfaktor der im ersten Läufer-und Ständerpaar erzeugten Ströme sehr niedrig ist. Die Wicklungen des Ankers stehen mit Widerständen zur Regelung der Feldstärke und mit einem Umschalter zur Umkehrung der Drehrichtung des Läufers in Verbindung.
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Feldmagnete dienenden Batterie o. dgl. oder zum Anlassen der Kraftmaschinen zu verwenden, ist auf dem ersten Ständer noch eine Wicklung vorgesehen, die mit der Batterie in Verbindung gebracht werden kann.
Die besondere Ausführung der Schaltung sowie die eingehende Schilderung des auftretenden Stromverlaufes gibt nachfolgende Beschreibung, zu deren Erläuterung in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
In der Zeichnung bedeutet :
Fig. i einen Längsschnitt durch die Mitte der Maschine in Verbindung mit einem Schaltungsschemä.
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während
Fig. 4 ein Leitungsschema veranschaulicht, um die Verbindung der einzelnen Organe zu zeigen ;
Fig. 5 zeigt ein Leitungsschema für die Einrichtung, wenn sie als Anlasser und als Generator verwendet wird.'1
Die beiden Ständerelemente 1 und : 2 sind aus Lamellen zusammengesetzt und werden
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kurzgeschlossen.
Die beiden Läufer 5 und 6 liegen konzentrisch zu den beiden Ständern und sitzen auf einer Muffe 7, die mit der Arbeitswelle 29 verbunden ist. Die beiden Läufer hängen miteinander durch Leitungsstäbe 9 zusammen, welche durch Nuten der Läufer greifen und an ihren Enden nach Art einer Ankerstabwicklung elektrisch verbunden sind.
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Die Läufer stellen das angetriebene Organ dar, während der Anker, der auf der Welle 8 befestigt ist, das treibende Organ bildet, Der Anker besteht aus einem Ring 10, welcher mit einer Anzahl von in gleichem Abstande verteilt angeordneten Polen versehen ist.
Zwischen den sechs äusseren Polen 11 (Ständerfelder) sind sechs innere Pole IS (Läuferfelder) angeordnet.
Die Ringteile zwischen den Polen bilden das magnetische Joch, welches die Pole der einen Seite mit den Polen der benachbarten verbindet. An seinem äusseren Rand ist der Ring 10 an einer Speichenscheibe 13 aus unmagnetischem Material befestigt, welche auf die treibende Welle 8 aufgekeilt ist. Die äusseren Pole tragen eine Wicklung 14 (die Ständerfeldwicklung) und die inneren Pole die Läuferfeldwicklung 15. Diese Wicklungen sind so angeordnet, dass sie abwechselnd sich gegenüberstehende Pole bilden, wie dies aus dem Schaltungsschema der Fig. 4 ersichtlich ist. Die Ständerfeldwicklung ist mit den beiden
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der treibenden Welle 8 verbunden. Ein fünfter Schleifring 20 sitzt ausserdem noch auf der Welle 8, dessen Zweck später erläutert wird.
Der Stromverlauf für die beiden Felder ergibt sich aus den Fig. i und 4 ; die Stromquelle für den Magnetisierungsstrom besteht aus einer Batterie 21. Das Ständerfeld ist mit dieser Batterie über Leitungen 22 und 23 verbunden, welche zu den Bürsten der Schleifringe 16 und 17 führen. Das Läuferfeld steht mit der Batterie 21 über Leitungsdrähte 24 und 25 in Verbindung, welche ihrerseits durch Bürsten mit den Schleifringen 18 und 19 verbunden sind. Um die Stärke der Felder zu verändern, sind Widerstände 26 und 27 in den Stromkreisen vorgesehen, während die Richtungsänderung der beiden Magnetisierungsströme durch einen Umschalter 28 bewirkt werden kann, der in einem der Stromkreise, z. B. in dem Läuferfeldstromkreis, vorgesehen ist.
Sind Läufer-und Ständerfeld erregt und läuft der Anker um, dann wird ein Mehr-
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feldern 14 angeordnet sind, so sind diese beiden Drehfelder um 900 elektrisch gegeneinander verschoben und üben eine Zugkraft auf den Läufer 6 aus, deren Richtung von der gegenseitigen Lage der Pole der beiden Elemente abhängt.
Die Läuferwicklung besitzt einen sehr geringen Widerstand und verbraucht nur einen sehr kleinen Teil des erzeugten Potentials. Der Strom in den Läuferwicklungen ist aus diesem Grunde sehr kräftig und wirkt auf das verhältnismässig schwache Läuferfeld des Ankers ein. Hiedurch wird dafür gesorgt, dass der Leistungsfaktor des erzeugten Stromes sehr niedrig ist und dass das treibende Organ bzw. die Primärmaschine grosse Strommengen unter Aufwendung nur einer verhältnismässig kleinen Energie erzeugen kann.
Dasselbe gilt auch von den Ständern und ihren Wicklungen.
Die Drehrichtung der Arbeitswelle richtet sich nach der Stellung des Umschalters.
Die Maschine stellt eine Kombination einer Kraftübertragungsvorrichtung, eines Maschinenanlassers und Batterieladers dar. Diese Anwendung der Einrichtung geht aus den schematischen Fig. 4 und 5 hervor. Eine zusätzliche Wicklung 30 wird auf dem ersten Ständer 1 verwendet und steht durch die feststehenden Bürsten 31 (Fig. 4) mit einem Kommutator 32 der Welle 8 in Verbindung. Der Kommutator ist mit der Batterie 21 an drei Punkten über den Schleifring 20 und den Leitungsdraht 33 verbunden (Fig. 4).
Soll die Maschine angelassen werden, dann wird die Batterie 21 mittels -des Schalters 34 in den Stromkreis eingelegt. Die Ständerfeldwicklung wird dann durch einen Strom erregt, der über Leitung 23, Schleifring 17, Feldmagnetwicklung, Schleifring 16, Leitungsdraht 22 und über Widerstand 26, 26'zur Batterie zurückfliesst. Der Läuferfeldstromkreis ist am Widerstand 27 geöffnet. Die Ständerwicklung 30 (Fig. 5) wird über Leitung 23, Schleifring 17, Leitung 35, den Kommutator und Ständerwicklung 30, Schleifring 20 und Leitung 33 von der Batterie 21 erregt.
Der von der Batterie ausgehende Gleichstrom wird dabei gleichzeitig durch die Ständerfelr'-nagnetwicklung in der aus Fig. ersichtlichen Pfeilrichtung geleitet und findet seinen Weg durch die Ständerwicklung in der durch den Pfeil w angedeuteten
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Fe'der zu erregen, und kann, falls erforderlich, auch die Batterie 21 speisen, in welchem Falle der Schalter 34 geschlossen wird. Durch diesen Schalter lässt sich aber auch die Batterie abschalten,
Der erzeugte Strom fliesst in der durch den Pfeil G der Fig. 5 angegebenen Richtung und vermag dann die beiden erwähnten Funktionen zu verrichten. Er fliesst in die Felder
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Richtung zu derjenigen, in welcher der Strom beim Entladen seinen Weg nimmt.
Soll die Maschine als Kupplung arbeiten, so wird sie durch allmähliche Verstärkung der Ständer-und Läuferfelder angelassen. Sobald die Läufer umlaufen, werden die Feldstromwiderstände ausgeschaltet und dadurch die Zugkraft im zweiten Ständer-und Läuferpaar erhöht. Hierbei ist noch darauf hinzuweisen, dass es wünschenswert ist, die relative Stärke der beiden Felder zu verändern, wenn der Läufer umgekehrt zum Anker laufen soll, um den Leistungsfaktor im ersten Läufer auf einem Minimum zu erhalten. Weiter dient diese Veränderung zur Regelung der Zugkraft und der Geschwindigkeit.
PATENT-ANSPRÜCHE ! :
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die Ständerpole vorgesehen sind, zwischen denen nach innen in gleicher Anzahl die Läuferpole angebracht sind, wobei die Jochstücke zwischen den einzelnen Polen als Leiter für die Kraftlinien dienen, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den fremderregten, von einer Kraftmaschine angetriebenen Anker (10, 11, 12) in den Wicklungen (4) des Ständers (1) und in den Wicklungen (9) des Läufers (5) erzeugten Mehrphasenströme in einem zweiten Ständer (2) und'einem zweiten, direkt mit diesem arbeitenden Läufer (6) zwei um 90' elektrisch gegeneinander verschobene Drehfelder hervorrufen, wobei beide Läufer und beide Ständer mechanisch miteinander verbunden sind.