Magnetisch betätigtes lioiitaktgerät für periodische Schaltvorgänge. Es<I>ist</I> bereits voräeschlagen worden, einen Anker durch ein mehrphasiges Magnet feld derart in taumelnde. oder kreisende Be- llegling zii versetzen, dass er eine Kontakt gabe ab\\-eehselnd zwischen verschiedenen fe sten Kouiaktseämenten bewirkt. Diese Geräte zeichnen sich dadurch aus,
dass sie keine der $chinierung bedürfende, gleitende oder auf- einander mit grosser Geschwindigkeit sich ah@ülzcnde Lagerstellen aufweisen, und class sie dafür auch ohne Wartung ein Höchstmass -in Betriebssicherheit gewährlci-sten.
Die Erfindung bezweckt, den Aufwand an Material zu verringern und den Magnetpfad lnügliclsst kurz zu halten. Erfindungsgemäss gilingt dies bei einem magnetisch betätigten, Kontakt-erät für periodische Schaltvorgänge, iis,Zllesolidere für mechanische Strohrichter oder umlaufende elektrische Maschinen mit mechanischen Stromwendern,
bei dem ein ringfiirniiger Anker unter dein Einfluss eines mehrphasigen Magnetsystems eine Wälz- bewegeng ausführt, dadurch, dass die -Magnet pole für Hin- und Rückleitung des Magnet flusses im Anker auf einem Kreisumfang miteinander abwechsolnd angeordnet Eind. 1m Gegensatz zum Gegenstand der Erfindung war bislang überhaupt kein Rückfluss für den \Iagnetfluss vorhanden,
oder dieser erfolgt zentral in der 'litte des llabnetankers. Die letztere Anordnung hat. insbesondere bei gro ssen Leistungen, bei denen der Durchmesser des Anker mit Rücksicht auf die notwendige grosse Zugkraft gross sein muss, den Nachteil, dass die 1fasJe des Magnetankers mit wach sendem Diirchme,ser quadratisch. zunimmt.
Ausserdem ist es schwierig, bei dieser Anord nung den \Iagnetanher derart aus voneinan der isolierten Eisenbleches' aufzubauen, dass die M'irllelströme genügend weitgehend unterdrückt werden. Im Gegensatz dazu kann bei der Anordnung nach der Erfindung der Mabnetflüss auf kürzester Strecke durch den Anker geführt werden.
Dadurch mnrd dann die Masse des letzteren auf mögliche Werte Werte be.bracht und ausserdem wer den Wirlx-)ströme mit. konstruktiv einfachen Mitteln verhindert. .
In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung dargestellt.. 1 ist ein zentraler ?Magnetpol, der entweder aus einem Stahlmagneten besteht oder dureli eine Gleichstromspule 2 erregt wird.
Zen- irisch st-nmetrisch um 1 sind die Wechel- stromschenkel 3 bis 8 angeordnet, die auf ihrem obern Ende je eilten Polellilli tragen.
Der zentrale Mittelpol 1 trägt am ohern Ende, ebenfalls zentrisch symmetrisch angeordnet. Arme 9 bis 1-t, die zwischen die Polselmhe 3 bis 8 greifen. Auf dem Mittelpol 1 ist isoliert befestigt ein Kontaktring 15 mit einer Stromzuführung 16.
Auf den Magnets ehen- keln 3 bis 8, die durch \@TechscJsiromspulen 17 bis 2? nach Art eines mehrphasigen Dreh feldes erregt werden, sitzen isoliert angeord nete Kontaktsegmente 23, ?4 und ?5. Diese ergänzen sich mit von ihnen isolierten Zwi- schenstÜcken \?6, 27 und \18 zu einem Kreis ring,
auf welchem eine Kontaktscheibe 29, die die Form eines Kegelstumpfes von fast 180 Öffnung aufweist, eine abwälzende I3e- W-egunä ausführt. Diese Kontaktscheibe trägt auf ihrer Unterseite zwischen den Kontakt- ringen 30 und 31 einen rinbförniigen Magnet- anker 3?. Dieser ist.
nach Art eines Rinä- bandkernes, wie er beispielsweise für hoch wertige Stromwandler oder für Schaltdros- seIn Verwendung findet, aus ferromagneti- scbem Band aufgewickelt und mittels Win- kelringen an der Scheibe 29 befestigt. Die Höhe der Kontaktringe ?3,
?4 und 25 ist der art gewählt, dass bei fester Berührung der Rontakt.ringe mit ihren Kontaktauflagen der Anker 32 gerade noch nicht. zur Berührung mit den darunterliebendenPolschuhen kommt. Betrachtet man den Augenblick, in dem z.
B. die Phase links in der Zeichnung der art erregt ist, dass sie den Höchstwert des Kraftflusses nach oben treibt, so schliesst sich in diesem Augenblick dieser Kraftfluss über die Gle-ichsf.rompolschuhe_ 12 und 13 zum @liltclschenlcei 1,
dessen Erregung den Iiraftfluss nach unten treibt und dcmentslire- chend verstärkt. Die Erregung des Schenhels 3 ist, so gewählt, dass sie im gleichen Augcn- blick im Schenkel 3 einen Kraftfluss nach. unten zu treiben sucht,
so dass über die Glcichstrompolschuhe 9 und 10 im gleichen Augenblick kein Magnetfluss zum Polschuh 3 auftritt. Dementsprechend wird der Anker 3? auf die Polschuhe 6, 12 und 13 gezogen. , Schreitet jetzt mit der Zeit das Drehfeld bei- spielsweise im Sinne des Uhrzeigers fort,
so werden dementsprechend die in der Zeich nung hinten bezw. oben liegenden Teile des Ankers 3? bezw. des Ringes '?9 auf die Pole bezogen. Auf diese Weise kommt eine Ab- wiilzbe"\-eäunb des flachen He"elmantels auf den in einer Ebene liegenden Iiontakiseg- menten zustande. Die besellriellene Anord nung ermöglicht es auf einfache Mreise, über all da,
wo wechselnde Magnetflüsse auftreten, das ferromaänetische Material derart zu lamellieren, dass .Wirbelströme wirksam unterdrückt. werden. Insbesondere wird man die Gleich- und M'echselstrompolschuhe aus hochwertigen Blechen aufbauen, \t-ährend der Mittelpol 1 massiv, z. B. aus einem Stahl magneten oder auch aus einem Drahtbündel, aufgebaut sein kann.
t m den Anker 32 bei begebener Zugkraft möglichst klein zu machen, verwendet man für ihn ein Material, das durch besondere Wälz- und Glübbeha.ndlun; schon bei klein sten magnetischen Feldstärken hohen Sätti- gunä@ärad aufweist, z. B.
Eisensilizium mit <B>15000</B> Gauss bei 1 AW/cm oder 50 o ige Eisennickellegierung. Die letzteren ermöj- lichen es, infolge ihres scharfen Sättigungs- knicks, den Anker in der Sättigung zu be- treiben,
so dass die Magnetkraft weitgehend unabhängig von Schwankungen der erreuen- den Ströme wird. Zur Entlastung der Kon takte von Schaltfeuer beim Ein- und Aus schalten verwendet man gegebenenfalls Schaltdrosseln, saugdrosselähnliche Transfor matoren, Primärventile oder andere Mittel.
In gewissen Strom- und Spannungsbereichen kann man jedoch auch, insbeiondere bei klei- nen Induktivitäten im Kommutierungskreis, ohne derartige Hilfsmittel auskommen.
Das beschriebene Kontaktgerät eignet sich insbesondere für mechanische ,Stromrichter. Es kommt aber auch für umlaufende elek trische Maschinen mit mechanischen Strom tendern, z. B. Gleichstrommaschinen, in Be- tiacht. Vorteilhaft dient, wie bereits im Pa tent Nr.
225233 vorgeschlagen wurde, als spei sende bezw. gespeiste Wicklung (Leistungs- w icklung, Ankerwicklung) der Ständer einer Synchronmaschine, und es sind an ihm perio disch betätigte Kontakte'zur Stromwendung angebracht. Auch für elektrische Maschinen mit Widerstandskommutierung eignet sich die Erfindung. Dies kann z. B. dadurch ver- irklicht werden, dass die Zwischenstücke 26.
27. ?8 nicht aus Isolation bestehen, sondern eine gewisse, in Richtung des Umfanges sehr stark zu- bezw. abnehmende Leitfähigkeit aufweisen, die derart abgestimmt ist, dass sie fähig ist, die Ströme durch ihren )Viderstand zu kommutieren. Um die Verluste in diesen Widerständen herabzusetzen, kann man gleichzeitig die oben erwähnten Entlastungs mittel für die Kontakte. nämlich Schaltdros seln, saugdrosselähnliche Transformatoren oder Primärventile, zur Anwendung bringen.
Man kann auch die Schlitze zwischen den ein zelnen Kontaktsegmenten ganz fortfallen las sen und einen stetigen Übergang von Material sehr hoher und sehr geringer Leitfähigkeit auf den Ringumfang anordnen. Hierfür eig nen sich beispielsweise in bestimmter Weise zusammengesetzte Kohle-, Graphit- oder der <B>"</B> ]eichen Z@Tiderstände. Unter Umständen kann man auch die Kontaktbahn unter einer Flüs sigkeit von geeigneter Leitfähigkeit anord nen.. Um Prellungen zu vermeiden und ruhi gen Lauf zu erzielen, kann der Anker 32 elastisch mit dem Ring 29 verbunden sein.
Zur Erzielung grösserer Schliess- und Trenngeschwindigkeit können die Segmente 2:; bis 28 elastisch auf ihrer Unterlage ange ordnet sein. Zur Erleichterung des Anlauf vorganges und zur Beruhigung des Laufes kann der Anker 32 bezw. 29 derart federnd gehalten sein, dass seine Eigenfrequenz voll ständig oder angenähert mit der Frequenz des Drehfeldes übereinstimmt.
Anderseits kann das Anlaufen auch dadurch erleichtert werden, dass während des Anlaufvorganges der mögliche Hub des Ankers allmählich von Null auf seinen Endwert vergrössert wird. Zur Erzielung verschiedener Kontaktzeiten, insbesondere einer grösseren Kontaktzeitüber- lappung, kann man. mehrere Kontaktgeräte der beschriebenen Art in Reihe oder parallel schalten.
Insbesondere kann auch auf der Unterseite der in der Zeichnung gezeigten Anordnung eine zweite Kontakteinrichtung angeordnet werden. Die Kontaktflächen führt man zweckmässig derart schwach gewölbt aus, dass bei Abbrand durch Kurzschlüsse das Schaltfeuer schnellstens aus der Kontakt fläche herausgeblasen wird und neben der auf diese Weise entstandenen Vertiefung frische Kontaktstellen miteinander in Berüh- rung kommen, die etwa noch in der gleichen Ebene wie die abgebrannten liegen, so dass die Scheibe 29 nicht durch Vertiefungen zu laufen braucht,
wodurch unruhiger Lauf her vorgerufen würde. Um aus der Kontaktebene hervorragende Schmelzperlen zu beseitigen, kann der spezifische Flächendruck an den Kontaktberührungsstellen so hoch gewählt sein, dass das Material nahe der Fliessgrenze beansprucht ist, so dass es sich bei jeder Un regelmässigkeit in die ebene Fläche zurück- ,2, insbesondere kann die Lauffläche auch gerillt sein.
Um beschädigte Kontaktringe 30 bezw. Kontaktsegmente 23 bis 28 schnellstens aus zuwechseln, ist eine zweckmässig leicht lös- bare Halterung vorzusehen,. Das beschriebene Gerät eignet sich infolge der Anordnung der Magnetpole gemäss der Erfindung besonders für mehrpolige bezw. vielpolige Geräte, bei denen die Drehfeldfrequenz ein Vielfaches der Bewegungsfrequenz des A ,nkers beträgt. In solchen Fällen kann der Durchmesser der Kontaktscheibe 30 grosse Werte, z.
B. 1 m oder mehr, annehmen und das Gerät wird geeignet für grösste Leistungen, insbesondere kann es direkt mit einem Generator zusam- inengebaut 'erden, so dass es die bislang iüiliellen Rollektoren ersetzt.
Zur Beherrschung -ehr grosser Strom stärken wird man unter Umständen künst- liclici liiililun@r, z. B. durch Flüssibl;eit., an den festen Iionlaktstüchen vorsehen.
Auch gcl;ühlte, insbesondere flüs-iökeitsbel;ühlte Wicklungen für die Erregerspulen können zwerkmässib sein, um den Wickelraum und ih-init die Abniessun#,cn des Gerätes klein zu ])alten. Die Spannungsrügelung kann dadllrcll erfolgen. dass die I'nterla-e für die Kontaht- se@;
mcnte 23 bis 28 hcenülicr dein lla@;net- systein verdreht. wird. Bei grösseren Imistun- ;#cn wird man statt (]essen besser die Phase (]er erre;;
enden it'cch@cistrt)me durch be- hannte llitt < @l, wie I)i'elitransforni"itoren, ver- drehen.
Der Ei-findungsged@inl;e kann aber auch, ohne Vorliegen eine: zentralen, den Gleich fuss führenden Kernes verwirklicht werden.
Die Ansl,ildiinc des Feldes und die Wick- lnn'@@a1101'dlitill@,r bringen jedoch eine Reihe von Schwieri\-'hciten, die durch eine andere Weiterbildung des Erfindungsgedankens be- 1io?san werden.
Vorschlagsweise werden die auf dem Kreisumfang wirksamen Einzel- magnete oder 1lfannetsysteme jetzt durch Gleichstrom- und 1@Techselstronierregerwick- hin; erregt, und die Schaltung der Gleich- sironin-icl;
lun, oder -wieklunjen ist. dabei so getroffen, dass die im Gleichstromkreis irAnzierten Wechselspannungen sich in der Summe zu Null oder nahe zu Null ergänzen. Der resultierende Fluss kann auf diese Weise die für das ordniin-sniässige Arbeiten erfor- derliclien Pulsationen ausführen,
ohne dass die Gleiclistroniwickiung eine Belastung für die @@"echc.lstronitrrcguiin@-n %iarstellt.
Eine Ausführungsni@@glichkeit hierfür ist in Fig. 2 der Zeichnung beispielsweise an einem Kontaktgerät mit zwei zylindrischen Kontaktbahnen dargestellt. Während eine ältere, noch nicht bekannte Anordnung einen, den magnetischen Gleiclifluss führenden, zy- linderförmigen Kern für den bewegten Zylin der aufweist, kommt dieser liier in Fortfall.
Die Kontaktbahnen 1 und 2 werden durch den zylinderförmigen Hohlkörper 32, der die hontahtrinöe 1' und ?' führt, ülxrbriicht. Dieser trägt. einen verhältnismässig --chinalen Rin; 32' aus hochwertigem maänetiscbem Material. Auf diesen Ring wirken die im Kreise angeordneten Magnete 11 'bis<B>16</B> ein.
Diese Magnete haben -einen lamellierten Eisenkern und sind so ausgebildet, dass ihre Polschuhe 17 und 18 auf einem Kreisumfang nc-heneinanderlieöen, so dass der gegenüber- 1iegende Teil des Ringes 4 als Joch jeweils von den am stärksten erregten Polschuhen 17 und 18 angezogen wird. Die Magnete-tragen ausser der @@ echselstromerregerwicklung ?1 bis -26 die
Gleichstrointrregerwichlung Diese ist so an;eordnet. dass die von den 1@'achsclsiromwicl;lungen 21 bis '?6 in ihr iiiduzic-rti-n Teilspannungen sich praktisch. zur Summe Null ergänzen. Sie kann. wie in dem Ausführungsbeispiel, koaxial zur Achse des Itontaktgerätes licäen.
Während das Ausführungsbeispiel ge- i mäss Fig. ? mit. Einzelmagneten arbeitet, die auf dein Umfang verteilt angeordnet. sind, stellt. Fim 3 eine Ausführung der Erfindung, dir, die mit einem gestanzten Bleelisclinitt. vc-rsehen ist..
In den Nuten sind die Wechsel- s stromwicklungen 21, '-"2. .. 26 der einzelnen Phasen in zykli@eher Reihenfolge an;
eord- net, ebenso ist die Gleichstromerrecerwick- lung in den Nuten untergebracht und dabei derart geschaltet, dass sie die Entstehung eines pulsierenden Flusses nicht, hindert. Die Wicklung kailn in bekannter Weise auch als llehrlocliwicklung au=geführtwerden,
um den Feldverlauf noch gleichmässiger zu gestalten. 'Wenn Gleichstrom- lind @fiechselaroniwici;- lung <B>ha</B> derselben Nut untergebracht werden, dann wird zweckmässig die Gleichstromwick= liln; an den offenen Teil der Nut gelegt, um die Streuung herabzusetzen.
Eine Ausbildung des Ständers aus gestanztem Blech ist insbe- sondere dann von Vorteil, wenn es sich .um Rontakteräte mit grossem h:mfanb handelt- CD Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in Fig. 4 anäejelien. Hier wird ein als Kontaktbrücke dienender Ring 3, Tier sich taumelnd auf einer obern 1:
n(1 sintern Kontaktbahn 1 und 52 abwälzt, von zwei 'famnetsystemen 10 und 20 lnge- ti-ivben. Dabei wird vorzugsweise die eine hontaktbalin mit Segmenten ausgerüstet sein uni' :ils Kommutltor dienen, die andere Kon- t:,Wialm als Schleifring dienen.
Die Eisen- lirs-n < , ilcr Magnete 10 und 20 sind als Band- k#.i ne aiisgcfülirt und enthalten Nute und Z:iline. in denen: die Gleichstrom- und Wech- < u-1>tronicrregenvickdungen liegen.
Auf dem Kontaktring 3 ist ein leichter magnetischer Rind, 30, vorteilhaft aus Bandmaterial ge wickelt. angebracht, der jeweils als Joch für das obere Magnetsystein und auf der gegen- Seite als Joch für das untere \Gi-netsysteni dient.
Die Wicklungsanord- winr entspricht beispielsweise derjenigen @;emiiss Fig. :1. Zoobei das Magnetsvstem 10 @eöcn das Magnetsystem 20 um 1S0 versetzt i-t. Auf diese Weise wird der Rin; oben und unten @t:irk angepresst und abwiilzend bewegt.
aus hautechnischen Gründen können auch die Kontakte den äussersten Umfang des Rin- t:Vs 3 bilden, und der Magnetkern kann in den Ring verlegt werden. Auf diese Weise wird durch die Erfindung auch der Antrieb von @sc#ni;@cr einfachen Kontaktkörpern erreicht.
Scliliesslieh ist in Fiö. 5 ein Au:führungs- bc@p@el der Erfindung veranschaulicht, bei dem der innere und äussere Teil des Kontakt- äcriites die Plätze vertauscht hhen. Nuu,- melir ruht der innere Teil, und der äussere Teil ist. der bewegte Kontakt.
Gleichzeitig ist die schaltungsmässige Anordnung für einen dreiphasigen Gleich- oder Wechselrich- ter-angedeutet. Man erkennt.
dass die einzel nen Solmente der Kontaktbahn 1 an die freien Enden der nicht bezifferten Transfor- matoren -ickIuii- angeschlossen sind, und dass die Kontakt.liabn 2 und der Sternpunkt der Tran..formatorwieklung die Abnahme bezw. 7ufülirung der Gleichspannung bewirken. Die Kontaktbrücke 3 ist als dünn windiger Holilz-,
-linder ausgebildet und wie bei Fig. 2 finit einem Ring 4 aus hochwertigem maone- 1-iscliein Material versehen.
Die Magnet- s@s@eme uni,reben wie bei Fig. 2 und<B>3</B> den 1ie -eäten Teil des Kontaktgerätes. Man er- kennt, dass die Kontaktbrücke gerade oben Kontakt gibt, weil der Hohlzylinder 3 mit dem Ring 4 durch das untere 'Magnetsystem 21 angezogen wird.
Die Anordnung gemäss Figr. 5 ist. vorteilhafter als die gemäss Fig. 2 und 3, weil der dünnwandige Hohlzylinder günstig federt und damit auch die Prell- gefahr herabgesetzt ist. Ausserdem wirkt die Fliehkraft in gleichem Sinne günstig.