DE102587C

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Publication number: DE102587C
Application number: DENDAT102587D
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PatentschriftPatent specification

KLASSE 21 ^Elektrische Apparate und MaschinenCLASS 21 ^ Electrical apparatus and machines

. Patentirt im Deutschen Reiche vom 16.. Mai 1897 ab.. Patented in the German Empire from May 16, 1897.

Bekanntlich ist es nicht möglich, das Feld eines aus gut unterteiltem weichen Eisen .hergestellten Wechselstroinelektromagneten direct auf 90° oder mehr Phasenverschiebung gegen die Spannung des Magnetisirungsstromes zu bringen; nur durch Anwendung von Hülfswickelungen oder von Nebenschlüssen, combinirt mit vorgeschalteten Drosselspulen, konnte man bisher einen Kraftflufs von 90 ° und mehr Verschiebung erzeugen.As is well known, it is not possible to use the field of a well-subdivided soft iron Alternating current electromagnets directly opposed to 90 ° or more phase shift to bring the voltage of the magnetizing current; only by using auxiliary windings or from shunts, combined with upstream choke coils, one could hitherto produce a force flow of 90 ° and more Generate shift.

Die im Folgenden beschriebene Erfindung löst dagegen dies Problem ohne Anwendung irgend welcher Hülfswickelungen, Hülfsdrosselspulen oder dergl., so dafs man gemä'fs. derselben im Felde des mit einer einfachen, Wickelung versehenen Elektromagneten direct einen um 90⁰ verschobenen' »Kraftflufs zur Verfügung hat. :In contrast, the invention described below solves this problem without the use of any auxiliary windings, auxiliary choke coils or the like. the same in the field of the electromagnet provided with a simple, direct wrapping a 90 ⁰ shifted '' Kraftflufs has available. :

Die bekannten Erscheinungen der Hysteresis und der im Eisen des Elektromagneten selbst auftretenden Wirbelströme geben mit Berücksichtigung der Streuung die Mittel zur Erreichung dieses Zweckes an die Hand, und man kann dementsprechend einen Elektromagneten mit um 90° oder mehr gegen die Spannung des Magnetisirungsstromes verschobenem Felde in folgender Weise construiren:The well-known phenomena of hysteresis and that in the iron of the electromagnet itself Occurring eddy currents give the means to achieve this, taking into account the scattering this purpose at hand, and you can accordingly use an electromagnet with shifted by 90 ° or more against the voltage of the magnetizing current Construct fields in the following way:

Entweder man stellt den'. Körper aus Stahl bezw. Stahlblech oder isonst aus einem Material von grofser Hysteresis her, dann addirt sich die hysteretische Phasenverschiebung zu derjenigen, welche von der Selbstinduction der Wickelung und den, wenn auch nur schwachen, Wirbelströmen herrührt, oder man benutzt einen Elektromagneten aus Eisen, das jedoch wenig oder gar nicht untertheilt ist, so dafs sich die Wirkung der in diesem Eisen erzeugten kräftigen Wirbelströme mit der, welche die Selbstinduction der Wickelung liefert, combinirt. In beiden Fällen wird der auftretenden Streuung wegen der Kraftflufs im unbewickelten Anker und im Felde bei / stärker verschoben sein wie in den Magnetschenkeln und leicht auf 90⁰ Verschiebung gegen die Klemmspannung gebracht werden können. Es ist hierbei, wie der Versuch zeigt, nicht erforderlich, den ganzen Elektromagneten massiv zu machen, sondern es genügt, nur einen Theil des magnetischen Kreises, z. B. wie in Fig. ι und 2 dargestellt, nur die Theile A oder die Polschuhe P aus gar nicht oder wenig unterteiltem Eisen herzustellen.Either you ask the '. Body made of steel or Sheet steel or otherwise made of a material with great hysteresis, then the hysteretic phase shift is added to that which arises from the self-induction of the winding and the eddy currents, even if only weak, or one uses an electromagnet made of iron, which however little or even arises is not subdivided, so that the action of the powerful eddy currents produced in this iron is combined with that produced by the self-induction of the winding. In both cases the scattering occurring will be postponed because of the stronger Kraftflufs in unwound anchor and in the plains of / can be easily brought to 90 ⁰ shift against the clamping voltage as in the magnet legs and. As the experiment shows, it is not necessary to make the entire electromagnet solid; it is sufficient to use only part of the magnetic circuit, e.g. B. as shown in Fig. 1 and 2, to produce only the parts A or the pole shoes P from iron that is not or only slightly subdivided.

Endlich kann man noch beide Mittel zugleich benutzen und für den Elektromagneten wenig untertheilten Stahl oder theils Stahl, theils Eisen in massiver oder nicht sehr untertheilter Form anwenden.Finally one can still use both means at the same time and for the electromagnet little subdivided steel or partly steel, partly iron in solid or not very subdivided Apply shape.

Die beiliegenden Diagramme erläutern die hier in Frage kommenden Wirkungen:The attached diagrams explain the possible effects here:

In Fig. 3, wo der Fall eines gut untertheilten Elektromagneten mit sehr geringen Wirbelströmen und ohne merkliche Hysteresis dargestellt ist, soll durch die Richtung OF¹ die Phase des verschobenen Feldes gegeben sein. Die resultirende, dies Feld erzeugende magnetomotorische Kraft fällt in dieselbe Richtung und sei durch O F¹ ihrer Gröfse nach gegeben. Sie setzt sich zusammen aus einer kleinenIn FIG. 3, which shows the case of a well-divided electromagnet with very low eddy currents and without noticeable hysteresis, the phase of the shifted field should be given ^{by the direction OF 1.} The resulting magnetomotive force producing this field falls in the same direction and is given by OF ^{1 in} terms of its magnitude. It is composed of a small one

Componente O n>, von den geringen, im Eisen erzeugten Wirbelströmen herrührend, welche Componente offenbar senkrecht auf O F¹ steht, da die Wirbelströme, deren Bahnen als inductionsfrei angenommen werden können, um 90⁰ in ihrer Phase gegen die Feldphase verschoben sind. Zu dieser Wirbelstromcomponente kommt nun die bedeutend gröfsere der Magnetisirungsspule, welche man durch Construction des Parallelogramms OwF¹ M¹ gleich O M¹ findet. Nun gehen aber infolge der unvermeidlichen Streuung nicht alle von der Magnetisirungsspule erzeugten Kraftlinien durch das in Frage kommende Feld im Interferricum, vielmehr haben wir in den Magnetschenkeln ein dichteres Feld, so dafs für dies letztere die ganze magnetomotorische Kraft der Spule gleich O M in Betracht kommt. Ferner gehen durch die Schenkel auch, nicht alle Wirbelstromlinien des Ankers, sondern im Ganzen nur Wirbelstromlinien, denen eine rnagnetomotorische Kraft gleich O n>^x kleiner als O n> entspricht, so dafs schliefslich die Diagonale O F die magnetomoforische Kraft für die Magnetschenkel darstellt. Um diese oder die dieser entsprechenden Amperewindungen zu erzeugen, ist eine dazu senkrechte elektromotorische Kraft aufzuwenden gleich O S, welche sich mit dem in die Richtung O M fallenden O hm'sehen Spannungsverlust O e zu der aufzuwendenden Klemmspannung OE zusammensetzt. Wie man sieht, bildet diese letztere mit der Resultante des Feldes, d. h. mit O F¹ einen spitzen Winkel, und man hat noch nicht die gewünschten 90 ° erreicht. Construirt man aber den Elektromagneten so, dafs das Eisen weniger untertheilt ist, also die Wirbelströme eine gröfsere Rolle spielen, so ergiebt sich in genau analoger Weise, wie oben, das Diagramm Fig. 4, welches thatsä'chlich zwischen Feld O F¹ und Klemmspannüng' O E eine etwas über 90⁰ betragende Verschiebung liefert. Tritt noch Hysteresis auf, so wird die Phase des Feldes noch gegen die der resultirenden magnetomotorischen Kraft verschoben.Component O n>, originating from the small eddy currents generated in the iron, which component is apparently perpendicular to OF ¹ , since the eddy currents, whose trajectories can be assumed to be induction-free, are ^{shifted by 90 °} in their phase compared to the field phase. In addition to this eddy current component, there is now the considerably larger magnetizing coil, which is found by constructing the parallelogram OwF ¹ M ¹ equal to OM ¹ . Now, however, go as a result of the inevitable spread not all lines of force generated by the Magnetisirungsspule by the candidate field in Interferricum, but we have in the magnet legs a denser field; so that for this last the whole magnetomotive force of the coil is equal to OM is concerned. Furthermore, not all the eddy current lines of the armature go through the legs, but only eddy current lines as a whole, to which a magnetomotive force equal to O n> ^x less than O n> corresponds, so that finally the diagonal OF represents the magnetomorphic force for the magnet legs. In order to produce this or these respective ampere-turns, is to spend a perpendicular electromotive force equal composed O S extending hm'sehen with the falling in the direction OM O O e voltage loss to be expended terminal voltage OE. As you can see, the latter forms an acute angle with the resultant of the field, ie with OF ¹ , and the desired 90 ° has not yet been reached. If, however, the electromagnet is constructed in such a way that the iron is less subdivided, i.e. the eddy currents play a larger role, the diagram in Fig. 4 results in exactly the same way as above, which actually lies between the field OF ¹ and the clamping voltage. OE provides a shift amounting to a little more than 90 ^0. If hysteresis still occurs, the phase of the field is shifted against that of the resulting magnetomotive force.

Claims

Patent claim:

Process for the production of an electromagnet, whose field without the application of special Auxiliary windings or auxiliary apparatus have a phase shift of 90 or more degrees against the voltage of the magnetizing current, characterized in that the with a corresponding spread afflicted magnetic circuit either wholly or partly from little or not at all divided iron is formed, which encourages the creation of eddy currents is achieved, the effect of which is combined with that of dispersion, or that the with The magnetic circuit provided with scattering is wholly or partly made of solid or subdivided Steel or a similar material with highly hysteretic properties is made, so that the hysteretic phase shift is added to that of the magnetizing current and again, together with the scattering effect, delivers the desired effect.

1 sheet of drawings.