DE110502C

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Publication number: DE110502C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21: Elektrische Apparate dnd Maschinen.CLASS 21: Electrical apparatus and machines.

in LONDON.in London.

Einphasiger Wechselstrommotor.Single phase AC motor.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 16. Mai. 189g ab.Patented in the German Empire on May 16. 189g from.

Es ist schon vorgeschlagen worden, Elektromotoren in der in Fig. 1 angedeuteten Weise zu bauen, wo α die Feldmagnete sind, deren Bewickelungen an Speiseleitungen angeschlossen sind, b bezeichnet den Anker, c sind die mit den Ankerspulen verbundenen Stromsammlerstäbe und d die mit einander verbundenen Bürsten.It has already been proposed to build electric motors in the manner indicated in Fig. 1, where α are the field magnets, the windings of which are connected to feed lines, b denotes the armature, c are the current collector rods connected to the armature coils and d are connected to each other To brush.

Werden die Feldmagnete erregt, so werden in der Ankerwickelung Ströme inducirt. Der Pfeil ι deutet die magnetische Achse des Feldes an, die nach der Zeichnung waagrecht liegt, und der Pfeil 2 deutet die magnetische Achse des Ankers an, die durch die Bürstenauf lagestellen geht. Da die magnetischen Achsen des Feldes und des Ankers nicht zusammenfallen, so erfolgt eine continuirliche Drehung. Die in der in Fig. 1 angedeuteten Weise gebauten Motoren wiesen eine sehr geringe Leistung auf. Die Reluctanz in der Bahn eines Feldes, dessen Achse in der Richtung des Pfeiles 1 liegt, mufs nothwendig gröfser sein als jene eines Feldes, dessen Achse in der Richtung des Pfeiles 2 liegt. Eines der Felder mufs daher schwächer sein, als dies der Fall wäre, wenn die Reluctanz für beide Felder dieselbe wäre, und da die Kraft aus der gegenseitigen Einwirkung der beiden Felder abgeleitet wird, so wird sie geringer sein, als erreichbar wäre.If the field magnets are excited, currents are induced in the armature winding. Of the Arrow ι indicates the magnetic axis of the field, which is horizontal according to the drawing, and the arrow 2 indicates the magnetic axis of the armature, which lay through the Bürstenauf goes. Since the magnetic axes of the field and the armature do not coincide, so there is a continuous rotation. The built in the manner indicated in FIG Motors had very poor performance. The reluctance in the orbit of a field whose Axis in the direction of arrow 1 must necessarily be larger than that of a field, whose axis lies in the direction of arrow 2. One of the fields must therefore be weaker than it would be if the reluctance were the same for both fields, and there the force is derived from the mutual action of the two fields, it becomes smaller than would be attainable.

Nach vorliegender Erfindung werden nach dem vorstehend erörterten Grundgedanken arbeitende Motoren derart gebaut, dafs die Feldmagnete aus einem aus Blechen gebildeten ununterbrochenen Ring bestehen, wie ihn Fig. 2 zeigt, welcher keine vorspringenden Polschuhe besitzt, wobei die Bewickelung der Feldmagnete so vertheilt ist, dafs die magnetische Dichte in der Mitte jeder Polfläche des Ringes gröfser ist als an den Enden derselben.According to the present invention, working according to the principles discussed above Motors built in such a way that the field magnets consist of an uninterrupted one made of sheet metal Ring exist, as Fig. 2 shows, which has no protruding pole pieces, the winding of the field magnets is so distributed that the magnetic density is greater in the center of each pole face of the ring is than at the ends of the same.

Eine Art der Ausführung eines solchen Magneten ist in Fig. 3 dargestellt. Eine Windung der Feldmagnetwickelung wird beispielsweise durch die Schlitze ! gelegt und dient dazu, das ganze Eisen zwischen den beiden Schlitzen 1 mehr oder minder stark zu magnetisiren; eine zweite Windung kann in die Schlitze 2 gelegt werden und magnetisirt das zwischen diesen Schlitzen liegende Eisen, u. s. f. für alle weiteren Schlitze.One type of embodiment of such a magnet is shown in FIG. One turn the field magnet winding is, for example, through the slots! and serves to to magnetize the whole iron between the two slots 1 more or less strongly; one The second turn can be placed in the slots 2 and magnetizes this between them Irons lying in the slots, and so on for all other slots.

Ist der Feldmagnet in dieser Weise bewickelt worden, so kann man die Kraftlinienzahl an jeder Stelle des Magneten mittelst einer Probespule in der bekannten Weise prüfen, oder man kann den Anker selbst als Probespule benutzen und die Spannung für die verschiedenen Stellungen der Bürsten bestimmen. Aus diesen Versuchen kann man jene Aenderungen der Feldmagnetwickelung bestimmen, welche erforderlich sind, um ein Feld von der gewünschten Beschaffenheit zu erzielen.If the field magnet has been wound in this way, one can see the number of lines of force Check every point of the magnet using a test coil in the known manner, or you can use the armature itself as a test coil and the voltage for the various Determine the positions of the brushes. These changes can be seen from these experiments the field magnetic winding determine which are required to produce a field of the desired To achieve texture.

Um die Vortheile zu veranschaulichen, die sich aus der Erhöhung der magnetischen Dichte gegen die Mitte der Polflä'che hin ergeben, sind in Fig. 4, 5 und 6 die magnetischen und elektrischen Verhältnisse dargestellt, die durch drei verschiedene Arten der Bewickelung erzielt werden.To illustrate the advantages of increasing the magnetic density towards the center of the pole face are shown in FIGS. 4, 5 and 6, the magnetic and electrical relationships are shown, achieved by three different types of wrapping will.

In Fig. 4 ist die magnetische Dichte an den Enden der Polfläche gröfser als in der Mitte. In Fig. 5 ist sie nahezu gleich auf der ganzenIn Fig. 4, the magnetic density is greater at the ends of the pole face than in the middle. In Fig. 5 it is almost the same all over

Polfläche, und in Fig. 6 ist sie in der Mitte gröfser als an den Enden. Diese Zeichnungen zeigen schematisch einen zweipoligen Motor. b ist der Anker mit 16 Zähnen und einer fortlaufenden Ringwickelung, wobei auf jede Nuth zwischen benachbarten Zähnen eine Windung entfällt. Die Ankerbewickelung ist in üblicher Weise mit einem Stromwender c von 16 Stäben verbunden; die vom Feldmagneten ausgehenden und durch den Anker zu ihm zurückkehrenden punktirten Linien geben die Kraftlinien an. Die Zahl der in jeden Ankerzahn eintretenden Linien soll die Dichte des magnetischen Feldes an den einzelnen Stellen der Polfläche veranschaulichen. Die obere und die untere Hälfte der Innenfläche des Feldmagneten bilden je eine Polfläche; zwischen den Polflächen befindet sich kein Luftzwischenraum, d. h. es sind keine Polschuhe vorhanden. Im Nachfolgenden wird angenommen, dafs eine magnetische Kraftlinie in einer Ankerwindung ihre Richtung wechselnd an den Enden dieser Windung eine Potentialdifferenz von ι Volt erzeugt. Da nun bei der gezeigten Ankerwickelung je eine Windung zwischen zwei benachbarten Stromwenderstäben enthalten ist, so sind die Spannungen zwischen benachbarten Stromwenderstäben gleich der Zahl der Kraftlinien, die durch die zwischen diesen Stäben liegende Windung hindurchgehen.Pole face, and in Fig. 6 it is larger in the middle than at the ends. These drawings schematically show a two-pole motor. b is the armature with 16 teeth and a continuous ring winding, whereby one turn is omitted for each groove between adjacent teeth. The armature winding is connected in the usual way with a commutator c of 16 rods; the dotted lines emanating from the field magnet and returning to it through the armature indicate the lines of force. The number of lines entering each armature tooth is intended to illustrate the density of the magnetic field at the individual points on the pole face. The upper and lower halves of the inner surface of the field magnet each form a pole face; There is no air gap between the pole faces, ie there are no pole shoes. In the following it is assumed that a magnetic line of force in an armature winding alternates its direction at the ends of this winding and generates a potential difference of 1 volt. Since the armature winding shown contains one turn between two adjacent commutator bars, the voltages between adjacent commutator bars are equal to the number of lines of force that pass through the turn located between these bars.

Die Spannungen zwischen benachbarten Stromwenderstäben sind in den Figuren über dem Stromwender eingetragen, und die Pfeile zeigen die Richtung an, in welcher der Strom fliefsen würde.The voltages between adjacent commutator bars are in the figures above the Commutator entered, and the arrows indicate the direction in which the current is flowing would.

In jeder der Figuren ist die Gesammtzahl der Kraftlinien, welche der Feldmagnet hervorruft und welche den Anker durchsetzen, dieselbe. Addirt man die Spannungen zwischen den benachbarten Stromwenderstäben unter Berücksichtigung ihrer Vorzeichen, wie dies die Pfeile andeuten, so erhält man die Spannung zwischen einem Paar von Bürsten, welche an einander diametral gegenüberliegenden Stellen des Stromwenders aufliegen.In each of the figures is the total number of lines of force that the field magnet creates and those who enforce the anchor, the same. If one adds the voltages between the neighboring commutator bars Taking into account their signs, as indicated by the arrows, one obtains the voltage between a pair of brushes placed at diametrically opposite locations of the commutator.

Die gröfste erreichbare Spannung in Volt ist nach Fig. 4 gleich 44, nach Fig. 5 gleich 64, nach Fig. 6 gleich 84. Da der einzige Unterschied in den Einrichtungen nach diesen drei Figuren in der verschiedenen Vertheilung der Kraftlinien im Feld liegt, so ist klar, dafs der stärkste inducirte Strom und damit das stärkste Drehmoment bei der Einrichtung nach Fig. 6 erzielt wird.The highest achievable voltage in volts is 44 according to Fig. 4, 64 according to Fig. 5, according to Fig. 6 equal to 84. Since the only difference in the facilities after these three Figures in the various distributions of the lines of force in the field, it is clear that the strongest induced current and thus the strongest torque in the device according to Fig. 6 is achieved.

Ein ähnliches magnetisches Feld, bei welchem die Kraftlinien in der Mitte der Polfläche dichter liegen als an den Enden derselben, kann, wie Fig. 7 zeigt, dadurch erhalten werden , dafs man blos den mittleren Theil der Polfläche mit einer einzigen Spule bewickelt; in einem solchen Falle ist es nicht nöthig, die Feldmagnetwickelung aus mehreren Spulen zusammenzusetzen, sondern man kann eine einzige Spule benutzen, weiche nicht viel mehr als eine Hälfte der Polfläche umschliefst.A similar magnetic field in which the lines of force are in the center of the pole face are closer than at the ends thereof, as shown in FIG. 7, can thereby be obtained that only the central part of the pole face is wound with a single coil; in such a case it is not necessary to assemble the field magnet winding from several coils, you can use a single coil that does not enclose much more than half of the pole face.

Obgleich im Vorangehenden nur von einer zweipoligen Maschine die Rede war, so kann doch die vorliegende Erfindung auch bei mehrpoligen Maschinen zur Anwendung gelangen.Although in the foregoing only a two-pole machine was mentioned, so can however, the present invention can also be used in multi-pole machines.

Man kann Strom der Ankerwickelung durch die Bürsten zuführen und die Feldmagnetwickelung kurz schliefsen oder der Feldmagnetwickelung Strom zuführen und die Bürsten mit einander verbinden, oder man kann endlich der Feld- und der Ankerwickelung Strom zuführen.You can feed current to the armature winding through the brushes and the field magnet winding short-circuit or supply current to the field magnet winding and the brushes connect with each other, or you can finally get current from the field and armature windings respectively.

Die Kraft und Geschwindigkeit des Motors kann durch Drosselspulen und Vorschaltwiderstände geregelt werden.The power and speed of the motor can be controlled by reactors and series resistors be managed.

Um die Drehungsrichtung eines solchen Motors umkehren zu können, kann man auch dem Feldmagneten die in Fig. 8 gezeigte Wickelung geben, welche aus zwei Einzelwickelungen ef besteht, die unter einem solchen Winkel gegen einander versetzt sind, dafs die Achse des von der Bewickelung e erzeugten Feldes mit der Achse des Ankerfeldes einen Winkel einschliefst, durch welchen die Drehung des Ankers in der einen Richtung veranlafst wird, während die Feld wick el ung_/ die Drehung des Ankers in der entgegengesetzten Richtung veranlafst. Auf diese Weise kann die Drehungsrichtung durch einen aufserhalb des Motors gelegenen Umschalter umgekehrt werden, der die eine oder die andere Feldmagnetwickelung einschaltet.In order to reverse the direction of rotation of such a motor, it is also the field magnet giving in Fig. Winding shown 8, which consists of two individual windings ef, which are offset at an angle against each other, that the axis of the produced by the wound onto e Field encloses an angle with the axis of the anchor field through which the rotation of the anchor is caused in one direction, while the field winding / causes the rotation of the anchor in the opposite direction. In this way, the direction of rotation can be reversed by a changeover switch located outside the motor, which switches on one or the other field magnet winding.

Claims

Patent claims:

ι. Single-phase AC motor with field magnets designed as a ring without pole protrusions and in the manner of a direct current armature with commutator provided armature, in which either both parts or only one part under short-term the Winding of the other part, characterized in that the winding of the ring is so distributed that the magnetic lines of force in the middle parts of the pole faces are closer than at the ends.

2. AC motor according to claim 1, characterized in that the ring has two carries coils offset from one another at an angle, one for the one, the other for the opposite Direction of rotation is used.

1 sheet of drawings.