DE1258639B - Elektrisches Lehrmittel - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, Elektrisches. Lehrmittel die als elektrisches Lehrmittel beim Unterricht in magnetischen Wirkungen, Rotationsmaschinen mit festem Magnetfeld und Rotationsmaschinen mit rotierendem Magnetfeld nützlich ist.
• Es sind Lehrmittel zur Darstellung des Stromflusses, des Ohmschen Gesetzes, der Heizwirkung des Stromes, der Erzeugung eines magnetischen Feldes, der Generator- und Motorwirkung einer Schleife in einem magnetischen Feld und anderer Grundgesetze bekannt und im Unterricht in Gebrauch. Es ist jedoch schwierig, darzustellen, wie diese Grundgesetze Anwendung finden, und die Darstellung ihrer Anwendung, beispielsweise an elektrischen Maschinen, erfolgt den Studenten gegenüber stets auf theoretische Weise. Der Gebrauch von Illustrationen ist jedoch in vielen Fällen ungenügend, um den Studenten die erforderlichen Kenntnisse über die Grundgesetze bei rotierenden Feldern u. dgl. zu vermitteln, und wenn auf eine praktisch ausgeführte kommerzielle Maschine Bezug genommen wird, kann dies eher zu Verwirrungen als zu einer Erklärung führen. Es besteht daher eine tiefe Kluft zwischen den erläuterten Grundgesetzen und der praktischen Anwendung dieser Gesetze. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Lehrmittel zu schaffen, daß diese Kluft überbrückt, das relativ klein und so ausgebildet ist, daß jede Einzelheit seiner Wirkungsweise einer Untersuchung offensteht.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist das elektrische Lehrmittel einen Sockel auf, von dem mehrere auf den Umfang verteilte Säulen nach-oben abstehen. Der Sockel weist einen zentralen Ansatz auf, der ein Lager enthält, und es ist eine Reihe von auswechselbaren Rotoren vorgesehen, die wahlweise in den Sockel einsetzbar sind und von dem Lager getragen werden. Der Sockel weist außerdem Glieder zur Anbringung eines Stators auf, so daß wenigstens ein Stator an dem Sockel befestigt, aber auch leicht wieder abgenommen werden kann. Es ist natürlich wünschenswert, mehrere Statoren vorzusehen, um verschiedene Funktionen der Rotationsmaschine darzustellen.
• Die Erfindung macht es möglich, die Arbeitsprinzipien von Motoren, Generatoren, Netzwerken u. dgl. zu veranschaulichen, die sowohl von stationären Feldern als auch von Drehfeldern Gebrauch machen. Es ist auch möglich, zu zeigen, wie eine Richtungsumkehr erzielbar ist, welche Vielzahl von Aufgaben gewisse Standardeinheiten, beispielsweise Gleichstromanker, haben, welches das Prinzip eines Stators mit ausgeprägten Polen in Gleich- und Wechselstrommaschinen ist, und daß es möglich ist, mehrere Vorrichtungen in Reihe anzuordnen, wie beispielsweise bei einem Motor-Generator-Erregermaschinensatz, Frequenzumformern u. dgl. Dies gibt Studenten die Möglichkeit, die. funktionellen Beziehungen zwischen einer großen Anzahl von Vorrichtungen zu begreifen, die scheinbar nichts miteinander zu tun haben.
• Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der in den Ansprüchen niedergelegten Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigt F i g. 1 die perspektivische Ansicht von zwei übereinander angeordneten Vorrichtungen nach der Erfindung, die zusammen einen Motor-Generator-Satz bilden, und F i g. 2 einen Schnitt durch den oberen Teil der Anordnung nach F i g. 1.
• F i g. 1 zeigt zwei Vorrichtungen 11 und 12 nach der Erfindung, die in einer Reihe angeordnet sind und von denen jede Vorrichtung einen Sockel 13 aufweist, der aus einer Aluminiumscheibe 14 mit einem mittleren Ansatz 15 und sechs Aluminiumsäulen 16 besteht, die konzentrisch zum Ansatz 15 auf einem Kreis verteilt angeordnet sind. Die Innenflächen der Säulen 16 sind bei 17 konzentrisch zu zwei Kugellagern 18 angeordnet, welche die Lagerung des Ansatzes 15 bilden. Die oberen und die unteren Enden der Säulen 16 sind eben und stehen rechtwinklig auf der Achse des Sockels. In den oberen,Flächen der Säulen 16 sind Gewindebohrungen 21 vorgesehen, die die unteren, mit einem Gewinde versehenen Enden von Verlängerungsstäben 22 aufnehmen: In den unteren Flächen der Säulen sind Steckbohrungen 23 vorgesehen, die die oberen Enden 24 der Stäbe aufnehmen.
• Jeder Sockel nimmt eine Anzahl weiterer zu Lehrzwecken dienender Teile auf, und zwar bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 einen Anschlußring 27, der eine Anzahl Klemmen 28 trägt, an die die Enden einer Statorwicklung 29 angeschlossen sind. Die Statorwicklung 29 ist in einem Blechpaket 30 angeordnet, das von der bearbeiteten Oberfläche 17 an den Säulen 16 aufgenommen und positioniert wird.
• Bei der Anordnung nach F i g. 1 weist die untere Vorrichtung einen Kurzschlußläufer 32 auf, obwohl es natürlich für die Erfindung sehr wesentlich ist, daß jeder beliebige einer Vielzahl von verschiedenen Läuferarten benutzt werden kann. Die Rotorwelle 33 ist über eine flexible Kupplung 34 mit der Welle 35 eines oberen Rotors 36 verbunden; .der in diesem Fall von dem unteren Rotor 32 angetrieben wird. Die Rotorwelle ist in jedem Fall axial von den Kugellagern 18 gehalten und zugleich gelagert.
• Die Verlängerungsstäbe 22 dienen verschiedenen Zwecken und können, wie in der Zeichnung dargestellt, dazu benutzt werden, um die beiden Sockel 13 im Abstand voneinander zu halten. Sie können auch dazu dienen, Bürstenhalter 39 zu tragen, die mit Hilfe von Klemmen 40 an den Stäben 22 befestigt sind. Die Bürsten 41 in den Bürstenhaltern 39 liegen an Schleifringen 42 an.
• Das dargestellte Ausführungsbeispiel an Hand einer von vielen Rotationsmaschinenanordnungen beschrieben, die nach der Erfindung zusammengestellt werden können. Es ist jedoch auch ersichtlich, daß die Erfindung auch beispielsweise dazu benutzt werden kann, durch das Einlegen eines Blattes aus einem ummagnetischen Werkstoff zwischen die Windungen und Bestäuben dieses Blattes mit einem magnetisierbaren Werkstoff wie Eisenfeilspänen die Form und Intensität des magnetischen Flusses darzustellen, der von einem durch die Spulen und um die Pole fließenden Strom erzeugt wird.
• Die gestuften Anschläge an den Säulen können Statorpakete verschiedener Form aufnehmen; wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, die verschiedenen Bedingungen zu veranschaulichen, die bei verschiedenen Art von Wicklungen angetroffen werden.
• Es ist weiter wichtig, daß durch den Gebrauch von Lagern der an Hand des obigen Ausführungsbeispieles beschriebenen Art ein Läufer von oben einfach in die Lager eingesetzt werden kann und dann von den Lagern vollständig nach Art eines Auslegers getragen wird und sowohl gegen Axialverschiebung gesichert als auch drehbar gelagert ist. Es ist ferner ersichtlich, daß mehrere der erfindungsgemäßen Vorrichtungen übereinander angeordnet werden können, indem sie einfach so miteinander verbunden werden, wie es in F i g. 1 dargestellt und an Hand dei. F i g. 1 beschrieben worden ist.

Claims (12)

1. Patentansprüche: 1. Elektrisches Lehrmittel, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß ein Sockel (13) vorgesehen ist, der längs seines Umfanges verteilt mehrere aufragende Säulen (16) und in seiner Mitte einen mit einem Lager (18) versehenen Ansatz (15) aufweist, daß mehrere gegeneinander austauschbare Rotoren (32; 36) vorgesehen sind, die je eine Welle (33; 35) aufweisen, die in das Lager (18) einsetzbar sind, so daß wahlweise ein beliebiger der Rotoren in den Sockel einsetzbar ist, daß der Sockel Glieder (17) zur Positionierung eines Stators (29,30) aufweist und daß mindestens ein in den Sockel lösbar einsetzbarer, vorzugsweise mit einem Blechpaket versehener Stator vorgesehen ist, der von den Positionierungsgliedern konzentrisch zu dem in das Lager eingesetzten Rotor gehalten wird.
2. 2. Lehrmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (13) längs seines Umfanges verteilt weitere nach unten ragende Säulen (16) aufweist, die Füße des Sockels bilden.
3. 3. Lehrmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verbindungsstäbe (22) vorgesehen sind, die in die oberen Enden der Säulen (16) und in Aufnahmestellen (23) an der Unterseite des Sockels (13) einsetzbar sind.
4. 4. Lehrmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstäbe (22) an ihren unteren Enden ein Gewinde aufweisen und in Gewindelöcher (17) - einschraubbär . sind, die in - den oberen Enden der Säulen (16) vorgesehen sind und sich parallel zur Sockelachse erstrecken.
5. 5. Lehrmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich parallel zur Sockelachse erstreckende Stecklöcher (23) für die oberen Enden (24) der Verbindungsstäbe (22) in den unteren Enden der weiteren Säulen (16) vorgesehen sind.
6. 6. Lehrmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verbindungsstäbe (22) anklemmbare Bürstenhalter (39, 40) vorgesehen sind.
7. 7. Lehrmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden der Säulen (16) und/oder die unteren Enden der weiteren Säulen (16) jeweils in einer gemeinsamen, rechtwinklig zur Sockelachse stehenden Ebene liegen. B.
8. Lehrmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ansatz (15) des Sockels (13) zwei Kugellager (18) längs der Sockelachse im Abstand voneinander angeordnet sind und die Rotorwelle (32; 35) in die Kugellager einsetzbar ist.
9. 9. Lehrmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenringe der Kugellager (18) verschiedene Durchmesser haben und die Rotorwelle (32; 35) so gestuft ist, daß sie mit Schultern auf den Lagerringen zur Sicherung gegen eine Axialverschiebung aufliegt.
10. 10. Lehrmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder zur Positionierung des Stators von an der Innenseite der Säulen (16) angebrachten Anschlagflächen (17) gebildet werden.
11. 11. Lehrmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Sockel umgebender Anschlußring vorgesehen ist.
12. 12. Lehrmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere einen Sockel (13) aufweisenden Einheiten (11 und 12) übereinander angeordnet und durch Verbindungsstäbe (22) gegeneinander abgestützt sind und daß die Rotorwellen (33 und 35) diese Einheiten paarweise durch eine Kupplung (34) miteinander verbinden.