DE163875C

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Publication number: DE163875C
Application number: DENDAT163875D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

M 163875 KLASSE 21 e.

Zur Messung des Verbrauchs elektrischer Energie werden in letzter Zeit vielfach Instrumente verwendet, welche einen permanenten Magneten enthalten, in dessen Feld ein mit Kupferdraht bewickelter ein- oder mehrspuliger Anker rotiert.

! Die elektromotorische Kraft, welche an solchem Anker wirksam ist, darf wegen Energieverlust nicht höher als ι Volt genommen

ίο werden, wodurch man bisher gezwungen war, den Ankerspulen eine sehr hohe Windungszahl zu geben, um ein genügend großes Drehmoment zu erhalten. Bekanntlich treten bei der Kommutierung der Ankerspulen Induktionsströme auf, deren Intensität von der Windungszahl wesentlich abhängig ist. Durch diese Ströme entstehen an den Unterbrechungsstellen des Kommutators Funken, welche denselben zerstören und Fehler in den Angaben des Instruments hervorrufen. Man hat nun versucht, die Windungszahl zu verringern und, um dasselbe Drehmoment zu erzielen, einen stärkeren Strom als bisher durch den Anker zu senden. Es zeigt sich aber hierbei, daß auch ein zu großer Strom schädigend auf Kommutator und Bürsten einwirkt, so daß Fehler nicht zu verhindern waren.

Der Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun eine Anordnung, welche es ermöglicht, mit einer geringeren Windungszahl für die Ankerspulen auszukommen, ohne den Strom für die Ankerspulen zu erhöhen.

In Fig. ι und 2 ist m der Magnet, an dessen Polen innen die Polschuhe p aus Eisen befestigt sind. An den Außenseiten sind den Magnetpolen die Jochstücke i aus Eisen gegenübergestellt ; zwischen den Magnetpolen mit den Polschuhen p und den Jochstücken i rotieren die Spulen s, welche sich dem vorhandenen Luftraum vollkommen anpassen. Diese Spulen sind an dem Ankerkörper, welcher aus der Achse und den Metallscheiben b gebildet wird, befestigt; in letzteren werden bei der Rotation im Felde des Magneten in bekannter Weise Wirbelströme erzeugt, welche die vom Anker geleistete Arbeit absorbieren. Statt dieser Metallscheiben kann natürlich auch ein Metallzylinder, welcher zwischen den Polschuhen p rotiert, angewendet werden, wobei die Spulen s an diesem befestigt sind, an der Wirkungsweise derselben aber nichts geändert wird. In diesem Falle ist es nicht unvorteilhaft, innerhalb des Metallzylinders einen feststehenden Eisenkern anzubringen, um den magnetischen Widerstand zu verringern. Der Magnet kann außer der in Fig. 1 und 2 angedeuteten Form auch in jeder anderen beliebigen Form ausgeführt werden; die Form der Ankerspulen s ist dann immer durch den Luftraum zwischen den Polen gegeben, und zwar können die Ankerspulen den Magnetpol so weit umjfassen, als es die Rotationsbewegung derselben zuläßt. Nach vorstehendem ist es leicht einzusehen, daß ein Anker in dieser Anordnung vor den bekannten Konstruktionen wesentliehe Vorteile voraus hat. Bei allen bis jetzt in Gebrauch befindlichen Zählern wird nämlich nur. ein kleiner Teil der Kraftlinien des Magneten nutzbar gemacht, während ein großer Teil infolge der Lufträume zwischen den Polen nach außen streut. Bei der vorbeschriebenen Konstruktion werden aber alle

(2. Auflage, ausgegeben am aS. Oktober igog.l

diese Streulinien von den Ankerspulen geschnitten, so daß das Drahtmaterial voll ausgenutzt wird. Die Spulen s können auch aus zwei getrennten Teilen bestehen (Fig. 4), wodurch der Zähler auch für ein Dreileiternetz geeignet ist. Besonders vorteilhaft wirken die Jochstücke i, welche die von den scharfen Kanten der Magnetpole ausgehenden Streukraftlinien sammeln, so daß zwischen den Jochstücken und den Magnetpolen ein kräftiges Feld entsteht. In diesem Felde rotieren die umgebogenen Enden der Spulen s, und es wird, da der Hebelarm der Spulen hier am längsten ist, ein starkes Drehmoment auf den Anker ausgeübt. Diejenigen Teile der Spulen s, welche sich innerhalb des Magneten befinden, rotieren ebenfalls in einem kräftigen Felde und wirken auch in gleichem Sinne drehend auf den Anker. Demzufolge ist tatsächlich das gesamte Drahtmaterial ausgenutzt, und die Spulen befinden sich mit ihrer ganzen Länge in dem wirksamen Kraftlinienfeld. Es ist daher möglich, eine bedeutend geringere Windungszahl pro Spule anzuwenden als bisher, und bei geringerem Strom ist trotzdem das Drehmoment des Ankers nicht kleiner.

Die vorbeschriebene Ankerkonstruktion gestattet, außerdem eine Grundplatte aus Stahl oder Eisen für die Zähler zu verwenden. Eine solche Platte hat vor den diamagnetischen Metallen, wie Zink, Messing, Aluminium u. dgl., die man bisher für die Grundplatten anwendete, den Vorteil größerer Stabilität und Haltbarkeit, jedoch erzeugt dieselbe, auch wenn der Magnet die Platte nicht direkt berührt, eine starke Kraftlinienstreuung an den Magnetpolen. Diese Streuung kann nun zunächst dadurch sehr vermindert werden, daß man den Magneten direkt an der paramagnetischen Platte, aber mit seiner indifferenten Zone befestigt, und zwar derartig, daß die Schenkel und Polenden desselben nicht parallel zur Plattenebene, sondern in einem beliebigen Winkel, welcher nicht kleiner als 45 °, am besten aber größer als 45 ° ist, zu derselben stehen. ' Die Schenkel und Polenden des Magneten haben z. B., wenn der Winkel, den sie mit der Grundplatte bilden, 90 ° beträgt, den größten Abstand von allen Teilen der letzteren, doch wird auch dann noch eine kleine Streuung von Kraftlinien stattfinden. Durch den vorbeschriebenen Anker nebst den Jochstücken, welche den Magneten außen einschließen, werden aber auch diese Streulinien von den Spulen geschnitten, und das von dem Felde des Magneten auf den Anker ausgeübte Drehmoment ist nicht kleiner, als wenn eine diamagnetische Grundplatte für den Zähler verwendet wird.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Motorelektrizitätszähler mit permanentem Magneten und rotierendem Anker, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausnutzung aller Streukraftlinien die Spulen des Ankers die Magnetpole so weit umfassen, als es die Rotationsbewegung der Spulen zuläßt.

2. Eine Ausführungsform des Elektrizitätszählers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Magneten an den Außenseiten Jochstücke aus weichem Eisen oder Stahl gegenübergestellt sind, zum Zwecke, die von den Kanten der Magnetpole ausgehenden Streukraftlinien zu sammein und dem Anker zuzuführen.'

3. Eine Ausführungsform des Elektrizitätszählers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet so an der Grundplatte befestigt ist, daß die indifferente Zone des Magneten auf der Grundplatte direkt aufliegt und die Schenkel und Polenden einen möglichst großen Winkel zur Grundplattenebene bilden, zum Zwecke, bei Verwendung einer Grundplatte aus paramagnetischem Material eine Lage des Magneten zu erhalten, in welcher der Anker auch die geringe Zahl der noch streuenden Kraftlinien schneidet, damit keine Verluste an magnetischer Kraft entstehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.