DE16629C - Neuerungen an NlAUDET'schen dynamo- und magneto-elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 13. October 1880 ab.

Diese Neuerungen betreffen die im Jahre 1872 erfundene Niaudet'sche reversirbare dynamoelektrische Maschine.

Theoretische Untersuchungen haben Erfinder zur Aufstellung des folgenden Princips geführt.

Unter den verschiedenen Typen von magnetoelektrischen Maschinen wird diejenige Maschine, welche mit Bezug auf den Stromwiderstand die stärksten magnetischen Reactionen ausübt, das gröfste Mafs von disponibler Arbeit liefern, möge sie als Motor durch den Antrieb eines gegebenen Elektromotors fungiren, oder möge sie zur Erzeugung von Elektricität mit einem bestimmten Aufwand von motorischer Kraft verwendet werden.

Von diesem Gesichtspunkte aus sind die Maschinen, bei welchen bewegbare Eisenstücke sehr nahe an Magneten oder festen Elektromagneten arbeiten, in der günstigsten Verfassung. Die Niaudet'sche Maschine, das Prototyp verschiedener unter verschiedenen Namen bekannt gewordener Maschinen, gehört zu dieser Kategorie. Sie gewährt aufserdem den wichtigen Vortheil, dafs man den Inductionsapparat vergröfsern kann, indem man die Anzahl der Elektromagnete, aus denen derselbe zusammengesetzt ist, vermehrt, ohne dafs man das Volumen des einzelnen zu vergröfsern braucht; auf diese Weise erhöht die Vergröfserung des Inductionsapparates nicht das Zeitmafs, das zum Magnetisirtsein seiner Elemente nothwendig ist, und bedingt auch infolge dessen keine Verringerung derWinkelgeschwindigkeit der Maschine.

Die in folgendem beschriebenen Neuerungen erhöhen die Effectivleistung und die Dauer des Functionirens der Maschine.

In den Fig. 1 und 2 ist die Disposition der Originalmäschine veranschaulicht.

Eine Reihe von geraden Elektromagneten E ist auf einer Platte P über einem Hufeisenmagneten JVO S so angeordnet, dafs die Axen der Platte und des Elektromagneten vertical zur Ebene des Magneten stehen. Sämmtliche Inductionsrollen sind wie die einzelnen Elemente einer galvanischen Batterie zur Erzeugung grofser Stromstärken mit einander verbunden. Das von einer Rolle kommende Ende ist mit dem auf die nächstfolgende gehenden metallisch verbunden, derart, dafs der Draht aller Rollen Continuität besitzt und vollständig geschlossen ist.

Eine Reihe von Kupferstäben, welche um den Mittelpunkt der Platte, radial auf derselben, zwischen den Rollen und von einander isolirt angeordnet sind, stehen mit dem betreffenden Vereinigungspunkte der Drahtenden zweier Rollen in Verbindung.

Zwei isolirte Federn Ji und Ji¹ reiben an zwei an der Linie der Pole gelegenen Punkten. Mit diesen Reibfedern sind die Batteriedrähte verbunden. Der Strom theilt sich beim Zusammentreffen mit dem Strom der Rolle nach zwei Ableitungen von gleichem Widerstände, indem er von einer Reibfeder zur anderen überspringt. Die beiden Reibfedern JH J?¹ können mit einer Frictionsrolle, Fig. 3, versehen sein, um eine rollende Reibung zu erzielen.

Das Functioniren der Maschine ist bekannt. Ohne an dem Principe derselben etwas zu ändern, modificiren wir ihre Anordnung wie folgt:

I. Statt dafs der feste Magnet oder die Magnete oder Elektromagnete vertical zur Axe der Rolle liegen, wie bei der Clarke'schen

Maschine, liegen dieselben in der Richtung dieser Axe, Fig. 4, wie bei der Maschine von Pixii. Dadurch werden die magnetischen Reactionen viel stärker und energischer. Uebrigens haben einige Nachahmer der Niaudet'sehen Maschine diese Anordnung bereits adoptirt.

2. Die Enden der geraden Elektromagnete sind durch einen dünnen Eisenring, Fig. 5, verbunden. Die Wichtigkeit dieser Verbesserung erhellt, wenn man den Vorgang prüft, welcher in einem Inductionsapparate stattfindet, der aus geraden, nicht mit einander verbundenen Elektromagneten zusammengesetzt ist, Fig. 6.

Die in der Nähe der festen Pole A und B befindlichen Elektromagnete üben auf jene eine kräftige Wirkung aus, während die entfernter gelegenen 2, 3, 5 und 6 weniger stark darauf influiren. Dadurch, dafs nun die Drähte dieser Elektromagnete mit in den Strom eingeschaltet sind, vermehren sie, ohne die Kraft des Hufeisenmagneten sonderlich zu verstärken, den Leitungswiderstand. Durch die dünnen Eisenringe nun übertragen die von den festen Polen entfernter gelegenen Elektromagnete ihren Magnetismus und verstärken dadurch die den Polen benachbarten Elektromagnete; umgekehrt wirkt das magnetische Feld der festen Magnete, das sich rings um jeden ihrer Pole erstreckt, auf eine hinlänglich grofse Strecke des Eisenringes. Endlich sind die aus dem nach einander erfolgenden Passiren der . verschiedenen Elektromagnete resultirenden Wirkungen weniger ruckartig, sie schwächen sich ab und gleichen sich wegen der Continuität der Wirkung des Ringes aus.

Dieser Ring mufs natürlich einen hinreichend kleinen Querschnitt haben, kleiner als der Querschnitt der Elektromagnete ist; anderenfalls würde er eine Armatur für den Magneten bilden und die magnetische Polarität erheblich stören, so dafs die Reactionen statt einer Verstärkung eine Abschwächung erfahren würden.

Indessen kann man einen der Eisenringe der Elektromagnetenreihe durch eine starke Eisenplatte, Fig. 7, ersetzen, welche dann eine Art Stofsboden bildet. In diesem Falle mufs man aber einen der beiden festen Magnete oder Elektromagnete fortlassen, wobei man den anderen Magneten auf die freien Enden der durch den dünnen Eisenring mit einander verbundenen Elektromagnete einwirken läfst.

3. Der.dünne Eisenring kann entweder über den Polen eines festen oder mehrerer festen Magnete, Fig. 8, angeordnet sein. Das Resultat ist nahezu dasselbe, wie wenn man den Ring über den beweglichen Elektromagneten placirt. Der Magnetismus der festen Pole wird nach den entfernten Elektromagneten geleitet, derart, dafs ein jeder derselben bei einer vollen Umdrehung mit einem Maximaleffect reagirt, sobald er sich den festen Polen gegenüber befindet.

Dieser dünne, über den festen Polen angeordnete Ring darf nicht verwechselt werden mit den Verzweigungen, welche man bei gewissen Maschinen den Polen gegeben hat. Diese durch massive schmied- oder gufseiserne Anhängsel, Fig. 9, gebildeten Verzweigungen verursachen eine von derjenigen der dünnen Eisenringe sehr verschiedenartige Wirkung.

Vermittelst des Ringes, Fig. 10, erzielt man eine rationelle Vertheilung des Magnetismus. Das Magnetisirtsein, das auf der Linie n-n der Wahrnehmung nach gleich Null ist, steigert sich von dieser Linie aus bis zum Pole A oder B auf ein Maximum. Ein Elektromagnet E, der sich von der Position 1 aus an dem Eisenring vorbeibewegt, unterliegt einer gradatim wachsenden magnetischen Einwirkung, bis er in die Position 2 gelangt; von hier aus nimmt die magnetische Einwirkung fortwährend ab, bis nach Position 3 hin, woselbst sie für die Wahrnehmung gleich Null ist; sodann nimmt diese Einwirkung im ungekehrten Sinne stufenweise zu, erreicht im Punkte 4 ihr Maximum und nimmt nach Punkt 1 hin endlich stufenweise wieder ab.

Die Wirkungen der massiven Verzweigungen, Fig. 9, sind hiervon gänzlich verschieden. Indem nämlich diese Verzweigungen α b c d a¹ b¹ c^l d¹ fast über ihre ganze Oberfläche gleich stark magnetisirt sind, wird fast gar keine Arbeit während der Zeit verrichtet, wo E vor diesen Flächen vorbeigeht; die Arbeit .ist auch noch gering, wenn E aus der Nachbarschaft dieser Flächen heraustritt. Eine wirkliche Arbeitsleistung findet also nur dann statt, während die Peripherie von E vor ab, cd, a^l b¹, c¹ d¹ vorbeipassirt; es giebt somit während einer vollen Umdrehung für jeden Elektromagneten vier Reactionsperioden, welche von vier Perioden fast indifferenten, astatischen Verhaltens getrennt liegen. Freilich kann man durch zweckmäfsiges Anpassen der Verzweigungen an die Oberflächen der Elektromagnete die Arbeitsperioden eines jeden derselben um etwas verlängern; indessen es werden damit auch dann noch nicht die vortheilhaften Resultate des dünnen Eisenringes erzielt werden, welcher die Wirkung sämmtlicher Elektromagnete wechselseitig macht, eine Vertheilung ihrer Reactionen bewirkt und den Magnetismus der benachbarten festen Pole verstärkt, indem er den Magnetismus der entfernter gelegenen Elektromagnete hierbei zur Geltung bringt.

4. Wir bringen ferner unsere dünnen Eisenringe auch bei der Construction von Maschinen in Anwendung, deren Elektromagnetenreihe nicht parallel der Rotationsaxe, sondern radial angeordnet ist, wie in Fig. 11 dargestellt ist. In diesem Falle würde der Ring C C ein dünner, eiserner Cylinder sein, der um alle Elektro-

magnetenenden ähnlich angeordnet ist, wie ein Radkranz um die Speichen.

5. Der Elektricitätssammler wird, anstatt aus radial liegenden, von einander getrennten Stücken zu bestehen, aus Metallsectoren, Fig. 12, hergestellt, welche auf einer mit einer Isolirschicht (Holz oder Ebonit) versehenen Platte, von einander nur wenig getrennt, befestigt sind, derart, dafs die Reibfedern (welche einfache oder vielfache sein können) von dem einen Sector zum anderen, fast ohne Unterbrechung zu erleiden, übergehen. Um die Anwendung des in vorstehendem dargelegten Princips zu zeigen, sind in beiliegenden Zeichnungen als Proben drei Formen von Maschinen dargestellt.

Fig. 13 zeigt den Längenaufrifs einer Maschine mit dünnem Ringe;

Fig. 14 ist ein Grundrifs davon;

Fig. 15 ist ein Querschnitt nach 1 - 2 der Fig. 13 und 14 und eine Seitenansicht des dünnen Ringes;

Fig. 16 stellt einen anderen Schnitt durch die Maschine nach der Linie 3-4 der Fig. 13 und 14 und eine Seitenansicht des Elektricitätssammlers dar;

Fig. 17 zeigt den Längenaufrifs einer Maschine mit zwei dünnen Ringen;

Fig. 18 ist ein Grundrifs derselben;

Fig. 19 ist ein Querschnitt nach Linie 5-6 der Fig. 17 und 18 und stellt die Reibfedern dar.

Fig. 20 und 21 stellen eine Ansicht und einen diametral geführten Schnitt durch die Drahtwickelungen dar, deren Elektromagnete radial angeordnet sind; diese Anordnung hat eine dritte Form von Maschinen zur Folge.

In allen Figuren bezeichnen gleiche Buchstaben gleiche Theile oder ähnliche Organe, N und »S sind feste Magnete oder Elektromagnete, E sind bewegliche Elektromagnete, welche in ihrer Gesammtheit den Inductionsapparat ausmachen.

A ist die Rotationsaxe des Inductionsapparates,

C C sind dünne Eisenringe,

R R sind Reibfedern,

K ist der Elektricitätssammler,

X ist der Untersatz des Apparates.

Mit Hülfe eines doppelten Commutators und eines Galvanometers kann man die Stärke der elektromotorischen Kraft messen, welche in dem Drahte einer der beweglichen Spiralen an verschiedenen Punkten ihrer Wegstrecke herrscht.

Die festen Elektromagnete können in den Hauptstrom eingeschaltet werden, oder, wie es Wheatstone gezeigt hat, in eine Ableitung nach dem Hauptstrome. In letzterem Falle mufs der Widerstand des Stromes der Elektromagnete viel gröfser als im ersteren sein. Als feste magnetische Organe können sowohl Magnete als Elektromagnete in Anwendung kommen.

Claims (3)

PATENT-Ansprüche:

1. Die Anordnung dünner, eiserner Ringe, welche die Enden der eisernen Elektromagnete verbinden, welche den Inductionsapparat bei Maschinen nach Niaudet'schem System bilden, mögen diese Elektromagnete parallel oder normal zur Rotationsaxe der Maschine angeordnet sein.

2. Bei genannten Maschinen die Anordnung . dünner, eiserner Ringe, welche die festen Pole verbinden.

3. Die Anordnung dünner, eiserner Ringe, welche die Enden der beweglichen Elektromagnete verbinden, in Combination mit dünnen, eisernen Ringen, welche eine Verbindung der festen Pole herstellen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen.