DE16634C

DE16634C - Dynamo-electric machine

Info

Publication number: DE16634C
Application number: DENDAT16634D
Authority: DE
Original assignee: W. ELMORE in London

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

Diese Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in der Construction von dynamoelektrischen Maschinen, zum Zweck, erstens eine gröfsere Ausdehnung des magnetischen Feldes der rotirenden Armatur zu erzielen und dadurch eine gröfsere Menge Elektricität zu entwickeln, als dies mit den bisher bekannten Apparaten der Fall ist, und ferner Vorrichtungen anzubringen, um die Stromstärke zu reguliren und die Armatur zu kühlen.This invention relates to improvements in the construction of dynamo-electric Machines, for the first time, to achieve a greater expansion of the magnetic field of the rotating armature and thereby to develop a greater amount of electricity than with the previously known apparatus is the case, and also to put in place devices to regulate the intensity of the current and to cool the faucet.

In der Zeichnung ist Fig. 1 eine Seitenansicht der Maschine mit der Front nach rechts gerichtet; einige der Magnete auf der hinteren Hälfte der Maschine sind nicht umwickelt, zum Zweck der deutlicheren Darstellung.In the drawing, Fig. 1 is a side view of the machine with the front to the right directed; some of the magnets on the back half of the machine are not wrapped, for Purpose of making it clearer.

Fig. 2 ist ein Grundrifs von oben gesehen, worin keiner der Magnete umwickelt ist. Die rechte Seite der Axe und der rotirenden Armatur ist in dieser Figur im Durchschnitt gezeichnet, um das Verfahren zum Kühlen der Armaturmagneten elektrodynamischer Maschinen zu zeigen.Figure 2 is a plan view in which none of the magnets are wrapped. the the right side of the axis and the rotating armature is drawn in the middle in this figure, to show the process of cooling the armature magnets of electrodynamic machines.

Fig. 3 ist ein Querschnitt nach Linie x-x der Fig. r.Fig. 3 is a cross section along line xx of Fig. R.

Fig. 4 ist ein Querschnitt des Regulators.Figure 4 is a cross section of the regulator.

Fig. 5 stellt eine rotirende Armatur für diese Maschine dar, ist aber mit zehn radialen Magneten versehen, anstatt der sechs, welche in der Maschine, Fig. 1 bis 3, dargestellt sind.Fig. 5 shows a rotating armature for this machine, but is with ten radial magnets rather than the six shown in the machine, Figs. 1-3.

Fig. 6 sind Details der festen Magnete.Fig. 6 are details of the fixed magnets.

Fig. 7 sind Details der Magnete für die rotirende Armatur.Fig. 7 are details of the magnets for the rotating armature.

Fig. 8 stellt eine Maschine dar, worin die stationären Magnete durch Quermagnete verbunden sind, undFig. 8 shows a machine in which the stationary magnets are connected by transverse magnets are and

Fig. 8 a zeigt eine Modification in den Details der festen Magnete für diesen Zweck.Fig. 8a shows a modification in the details of the fixed magnets for this purpose.

A A sind Lager mit kreisförmiger Fläche, welche als feste Scheiben dienen und an einer geeigneten Fundamentplatte B befestigt sind. Dieselben tragen die centrale Hauptwelle C und fassen zwischen die radial angeordneten festen Magnete D. C¹ ist eine Riemscheibe, welche auf einem Ende an C sitzt und zum Betriebe dient; es kann auch ein Trieb etc. benutzt werden, welcher durch Zahnradübersetzung bewegt wird. Am entgegengesetzten Ende trägt C den Commutator E, während die äufsersten Theile von C in Lagerböcken B^x ruhen, welche auf Fundamentplatten B befestigt sind. AA are bearings with a circular surface, which serve as fixed disks and are attached to a suitable foundation plate B. These carry the central main shaft C and grasp between the radially arranged fixed magnets D. C ¹ is a pulley which sits on one end at C and is used for operation; a drive, etc. can also be used, which is moved by gear transmission. At the opposite end, C carries the commutator E, while the outermost parts of C rest in bearing blocks B ^x which are fastened to foundation plates B.

Auf der Hauptwelle C zwischen den Lagerplatten A ist eine Scheibe F angebracht, auf deren beiden Seiten eine Anzahl von radialen Magneten befestigt sind, welche an Stärke der Oberfläche der Scheibe F entsprechen und mit der letzteren die rotirende Armatur der Maschine bilden.On the main shaft C, between the bearing plates A, is a disk F , on both sides of which a number of radial magnets are fastened, the thickness of which corresponds to the surface of the disk F and with the latter form the rotating armature of the machine.

Die Magnete der festen Scheiben, sowie diejenigen der rotirenden Scheibe sind folgendermafsen construirt: Zwei weiche Eisenplatten a b von der ungefähren Form eines Kreisausschnitts sind durch ein massives oder hohles Verbindungsstück c von Eisen oder Stahl und von ähnlicher Form, aber geringerer Gröfse mit einander verbunden. Eine der Platten α dient als ein Flantsch, mittelst dessen die Magnete G und D entweder an der rotirenden Scheibe F oder an der festen Scheibe A befestigt werden^ während die andere Scheibe b als die weiche Eisenoberfläche des Magneten dient. Das Verbindungsstück c der Platten der Magnete istThe magnets of the fixed disks, as well as those of the revolving disc are constructed folgendermafsen: Two soft iron plates on the approximate shape of a sector are connected by a solid or hollow connecting piece c of iron or steel and of similar shape, but connected lesser magnitude with each other. One of the plates α serves as a flange, by means of which the magnets G and D are attached either to the rotating disk F or to the fixed disk A , while the other disk b serves as the soft iron surface of the magnet. The connector c of the plates of the magnets is

hohl oder massiv und dient als Kern, auf welchen der Draht gewickelt wird. In kleinen Maschinen kann der Kern vorzugsweise massiv sein, und das Verbindungsstück für die festen Magnete ist stets länger als das der rotirenden Scheibenmagnete G, um eine gröfsere Drahtmenge aufzunehmen. In Fig. 3 sind die Kerne der Magnete Ό hohl dargestellt. Die Magnete sind kreisförmig auf der rotirenden Scheibe F befestigt und befinden sich in analoger Stellung gegenüber der festen Scheibe A, so dafs die rotirende Scheibe, welche auf jeder Seite einen Kreis von Magneten trägt, gegenüber einer correspondirenden Anzahl von Magneten auf der festen Scheibe A sich bewegt.hollow or solid and serves as a core on which the wire is wound. In small machines the core can preferably be solid, and the connecting piece for the fixed magnets is always longer than that of the rotating disc magnets G, in order to accommodate a larger quantity of wire. In Fig. 3, the cores of the magnets Ό are shown hollow. The magnets are fixed in a circle on the rotating disk F and are in an analogous position opposite the fixed disk A, so that the rotating disk, which carries a circle of magnets on each side, is opposite a corresponding number of magnets on the fixed disk A. emotional.

Die rotirende Scheibe ist mit einer Nabe H versehen, welche Löcher hat, die mit isolirendem Material ausgelegt sind, durch welche die Drähte der Drahtspulen der Magnete G hindurchgeführt sind und längs der Hauptwelle zum Commutator E durch einen durchbohrten Anlauf//¹ nach den Naben der Lagerscheiben A gehen, Fig. 3 und 5.The rotating disk is provided with a hub H , which has holes lined with insulating material, through which the wires of the wire coils of the magnets G are passed and along the main shaft to the commutator E by a pierced approach // ¹ after the hubs of the Bearing washers A go, Fig. 3 and 5.

Die Magnete werden mit Draht umwunden, welcher in Stärke nach Kraft und Quantität (d. h. je nach dem Zweck der Maschine) der geforderten Ströme variirt. Wird letztere z. B. verwendet, um Ströme für elektrische Beleuchtung zu erzeugen, so werden die Magnete mit feinem Draht umwunden, um Intensität zu erzeugen; wird aber die Maschine für elektrische Zersetzung von Metallen verwendet, so werden dicke Drähte benutzt, um Quantität zu erzeugen. Die Drähte auf den gegenüberliegenden festen Magneten werden in der Art gewunden und verbunden, dafs dieselben entgegengesetzte Polarität zu jedem gegenüberstehenden Magnet annehmen und dadurch Paare bilden, zwischen denen die Armatur rotirt.The magnets are wound with wire, which is in strength according to power and quantity (i.e., depending on the purpose of the machine) the currents required will vary. If the latter z. B. used to generate currents for electrical lighting, so are the magnets using fine wire wound to create intensity; but becomes the machine for electrical Used to decompose metals, so thick wires are used to create quantity. The wires on the opposite solid magnets are coiled and in style connected, that they assume opposite polarity to every opposing magnet and thereby form pairs, between which the valve rotates.

Um den Strom am Wechseln zu hindern und dadurch bei der Anwendung der Maschine zum Plattiren die Arbeit gegen Beschädigung zu schützen, ist vom Erfinder ein Regulator construirt, welcher in dem dargestellten Apparat an dem hinteren Ende der Maschine sitzt und durch die Triebwelle bewegt wird. Ein mit einem Tragarm versehener Lagerbock / ist an der Fundamentplatte isolirt befestigt. In Lagerbüchsen dieses Bocks ruhen kurze Wellen, welche konische Räder K tragen; eine dieser Wellen hat eine Transmissionsscheibe L_t welche von der Scheibe Z¹ der Hauptwelle C getrieben wird und die Bewegung auf K überträgt. Die andere Welle geht durch eine cylindrische Büchse M aufwärts und trägt Regulatorkugeln, welche in Gelenken N am oberen Ende von M befestigt sind. Die Enden der Regulatorarme tragen Haken oder Fänger d, welche so angeordnet sind, dafs sie auf eine centrale Stange e wirken, welche durch die Axe des oberen konischen Rades hindurchgeht und auf welcher Stange innerhalb einer Vertiefung f in der Büchse M eine Spiralfeder und eine Stellschraube g zum Justiren der Federspannung angebracht sind. Am unteren Ende der Stange e ist ein sattelförmiger oder doppelarmiger Kolben O befestigt, welcher, sobald die Geschwindigkeit des Triebrades steigt, durch die Fänger d auf den Regulatorarmen abwärts gedrückt wird. Die freien Enden der Kolbenarme O sind platinirt und reichen in zwei Schalen P, welche auf der Fundamentplatte isolirt befestigt und so weit mit Quecksilber gefüllt sind, dafs die Kolbenenden nur dann in dasselbe eintauchen, wenn die erforderliche Geschwindigkeit der Maschine erreicht oder überstiegen ist und die Centrifugalkraft der Regulatorkugeln die Kolbenenden niederbewegt.In order to prevent the current from changing and thereby protect the work against damage when the machine is used for plating, the inventor designed a regulator which, in the apparatus shown, sits at the rear end of the machine and is moved by the drive shaft. A bearing block provided with a support arm is attached to the foundation plate in an insulated manner. Short shafts, which carry conical wheels K, rest in the bearing bushes of this trestle; One of these shafts has a transmission disk L _t which is driven by the disk Z ^{1 of} the main shaft C and transmits the movement to K. The other shaft goes up through a cylindrical sleeve M and carries regulator balls which are fastened in joints N at the upper end of M. The ends of the regulator arms carry hooks or catchers d which are arranged to act on a central rod e which passes through the axis of the upper conical wheel and on which rod within a recess f in the sleeve M a spiral spring and a set screw g are attached to adjust the spring tension. At the lower end of the rod e a saddle-shaped or double-armed piston O is attached, which, as soon as the speed of the drive wheel increases, is pressed down by the catcher d on the regulator arms. The free ends of the piston arms O are platinum-plated and extend into two shells P, which are secured to the foundation plate in an insulated manner and are filled with mercury to such an extent that the piston ends only dip into it when the required speed of the machine has been reached or exceeded and the Centrifugal force of the regulator balls moves the piston ends down.

Auf der Fundamentplatte isolirt befestigt befinden sich die beiden Klemmschrauben Q, welche wie in Fig. 1 und 2 angedeutet, oder an sonst geeigneten Stellen angebracht sein können. The two clamping screws Q, which, as indicated in FIGS. 1 and 2, or can be attached at other suitable locations, are attached to the foundation plate in an insulated manner.

Die Drähte von den Drahtspulen G der rotirenden Armatur F werden, wie vorher beschrieben, zum Commutator E geführt, und der Strom derselben wird aufgenommen von den Kupferbürsten, welche auf diesem Commutator ruhen. Die Bürsten werden getragen durch die Ständer E¹, welche mit Klemmschrauben versehen sind. Federn, welche in der Zeichnung nicht dargestellt sind, halten die Bürsten gleichmäfsig gegen den Commutator. Eine der Bürsten ist durch isolirte Leitung direct mit einer der Schrauben Q der Maschine verbunden und die andere Bürste ist mit allen Innendrähten der Magnete D der festen Scheiben A verbunden; alle Aufsendrähte der stationären Magnete D sind mit der anderen Schraube Q verbunden. Wenn jedoch der Regulator benutzt wird, so werden die Aufsendrähte unterbrochen und die letzteren werden zu einer der Quecksilberschalen P geführt,, während die andere Schale P mit der zweiten Schraube Q der Maschine verbunden wird. Hierdurch entsteht eine Unterbrechung der Leitung, sobald die Maschine nicht arbeitet oder wenn die Geschwindigkeit unter die Normale sinkt. Contact ist nur dann erreicht durch den Kolben O, wenn die Maschine die erforderliche Geschwindigkeit erreicht hat und die Kolbenenden in das Quecksilber der Schalen eintauchen. Das Quecksilber in jeder Schale ist mit einer Glycerinschicht bedeckt und die Kolbenenden sind platinirt, um Oxydation zu verhüten und um den sofortigen und vollständigen Contact zu sichern. Eine Decke von dünnem Gummizeug, welche durch einen Ring P¹ befestigt wird, dient dazu, Staub und Schmutz aus den Schalen fern zu halten.The wires from the wire spools G of the rotating armature F are led, as previously described, to the commutator E , and their current is taken up by the copper brushes which rest on this commutator. The brushes are carried by the stands E ¹ , which are provided with clamping screws. Springs, which are not shown in the drawing, hold the brushes evenly against the commutator. One of the brushes is connected by an insulated wire directly to one of the screws Q of the machine, and the other brush is connected to all the internal wires of the magnets D of the fixed disks A ; all the outer wires of the stationary magnets D are connected to the other screw Q. However, when the regulator is used, the guards wires are interrupted and the latter are fed to a mercury shells P ,, while the other shell P is connected to the second screw Q of the machine. This creates an interruption in the line as soon as the machine is not working or when the speed drops below normal. Contact is only achieved by the piston O when the machine has reached the required speed and the piston ends are immersed in the mercury of the bowls. The mercury in each bowl is covered with a layer of glycerine, and the ends of the flasks are platinum-plated to prevent oxidation and to ensure immediate and complete contact. A blanket of thin rubber, which is attached by a ring P ¹ , is used to keep dust and dirt out of the bowls.

Der Zweck des Regulators an dynamoelektrischen Maschinen ist, die Leitung zu unterbrechen, wenn die Zahl der Umdrehungen der Armatur geringer ist als die Geschwindigkeit, welche zur gehörigen Wirkung der Maschine erforderlich ist, und es ist für die Praxis von Wichtigkeit, dafs der Regulator sicher functionirt. Bei der rotirenden Quecksilberschale, wie solche in Weston's Maschine benutzt wird, wird das Quecksilber selbst bei sehr geringer Geschwindigkeit spiralförmig vom Mittel in die Höhe geschleudert, wodurch Contact mit den darüber befindlichen Scheiben entsteht, infolge dessen der Strom unregelmäfsig passiren mufs. Rotirt die Armatur zu rasch, so wird das Quecksilber mit grofser Heftigkeit aufwärts geschleudert gegen die Contactscheiben und zertheilt sich in viele Körnchen, welche über Maschine und Fufsboden hinausfliegen und, wenn die Maschine zum Zersetzen von Metallen benutzt wird, leicht in das Zersetzungsgefäfs gelangen und beispielsweise in einem Vergoldungs- oder Plattirraume ungemeinen Schaden anrichten könnte.The purpose of the regulator on dynamo-electric machines is to break the line, if the number of revolutions of the valve is less than the speed, which is necessary for the machine to function is required, and it is of practical importance that the regulator functions reliably. With the rotating mercury bowl as used in Weston's machine, this will be the case Mercury spirals upwards from the mean even at very low speeds thrown, which creates contact with the discs above, as a result the stream must pass irregularly. If the armature rotates too quickly, the mercury will be thrown upwards with great violence against the contact discs, and divides into many Granules which fly over the machine and floor and, if the machine is used, to decompose used by metals, easily get into the decomposition vessel and, for example, in could cause immense damage to a gold or platinum room.

Ein weiterer Nachtheil der rotirenden Scheibe ist, dafs die feste Nadel, an welcher die Contactscheibe befestigt ist, durch die Erschütterungen der Maschine leicht lose wird und dadurch leicht dauernden Contact mit dem Quecksilber oder der Schale bewirkt, infolge dessen der Regulator zu wirken aufhört und die Arbeit im Zersetzungsbade leicht beschädigt oder verdirbt. Ein anderer Punkt von Wichtigkeit ist, dafs die rasche Bewegung des Quecksilbers in der Schale und die beständige Reibung, welcher dasselbe unterworfen ist, wenn die Maschine in Thätigkeit ist, das Quecksilber oxydirt, selbst wenn Glycerindeckung benutzt wird, wodurch natürlich die Wirkung des Regulators ungemein leidet.Another disadvantage of the rotating disk is that the fixed needle on which the contact disk is attached is attached, is easily loosened by the vibrations of the machine and thereby easily permanent contact with the mercury or the peel causes, as a result the regulator ceases to work and the work in the decomposition bath is easily damaged or spoiled. Another point of importance is that the rapid movement of mercury in the shell and the constant friction to which it is subjected when the machine is in action, the mercury oxidizes, even when glycerine cover is used, whereby of course the effect of the regulator suffers immensely.

Alle diese Nachtheile sind bei dem neuen Regulator nicht vorhanden.All these disadvantages do not exist with the new regulator.

Der Commutator ist von bekannter Construction und werden die Enden der von den Magneten der rotirenden Armatur kommenden Drähte, wie oben beschrieben, durch den Anlauf an der festen Scheibe A hindurchgeführt. Den Commutator stellt der Erfinder vozugsweise aus mehreren isolirten Theilen dar, und wird dann jeder Draht mit einem der Commutatortheile verbunden.The commutator is of known construction and the ends of the wires coming from the magnets of the rotating armature are passed through the stop on the fixed disk A , as described above. The inventor preferably represents the commutator in several isolated parts, and each wire is then connected to one of the commutator parts.

Bei der in Fig. 8 und 8 a dargestellten Maschine sind die Platten α der festen Magnete D mit einem vorstehenden Stück α¹ versehen, und die Magnete D sind durch Quermagnete D¹ verbunden, wodurch die Stärke der festen Magnete erhöht wird.In the machine shown in Fig. 8 and 8a, the plates α of the fixed magnets D are provided with a protruding piece α ¹ , and the magnets D are connected by transverse magnets D ¹ , whereby the strength of the fixed magnets is increased.

Für Zwecke der elektrischen Beleuchtung und der Telegraphic können die Maschinen ohne Regulator benutzt werden.For purposes of electrical lighting and telegraphic, the machines can be used without Regulator can be used.

Für Maschinen von grofser Dimension und bei Anwendung starker Ströme kann die Zahl der Armaturen F und der festen Magnetscheiben A vermehrt werden. Z. B. werden drei Scheiben A benutzt, wenn zwei rotirende Armaturen auf der Hauptwelle angewendet sind.For machines of large dimensions and when high currents are used, the number of fittings F and fixed magnetic disks A can be increased. For example, three disks A are used when two rotating fittings are used on the main shaft.

Um die hohlen Magnete, kühl zu halten, ist die feste Scheibe hinter den Magneten durchlöchert, und wendet der Erfinder einen durch einen Ventilator erzeugten Luftstrom an (welcher abgekühlt sein mag), der durch Rohre T in die Höhlungen der Magnete getrieben wird und durch entsprechende Oeffnungen entweichen kann.In order to keep the hollow magnets cool, the solid disc behind the magnets is perforated, and the inventor applies a flow of air generated by a fan (which may have been cooled), which is driven through tubes T into the cavities of the magnets and through corresponding ones Openings can escape.

Um die Armatur dynamoelektrischer Maschinen zu kühlen, werden die Scheibe und die Kerne der Magnete mit einer durchlaufenden inneren Aussparung versehen, wie dies in Fig. 2 ersichtlich ist. Die Armatur wird aus zwei hohlen Theilen, welche mit dem Hohlraum der Magnetkerne in Verbindung stehen, gebildet, und zwar so, dafs die.Oeffhung 1 auf einer Seite der Armatur mit der Oeffnung 2 der anderen Armaturhälfte communicirt, so dafs Wasser oder Luft zum Kühlen durch die centrale Bohrung 3 des einen Axenendes eintreten und am anderen austreten kann. Die Bohrungen der Axe sind nicht ganz durch die Welle hindurchgeführt, sondern gehen nur bis zur OefFnung 1 bezw. 2, so dafs der Kühlstrom mit Hülfe von kurzen Rohrenden 4 und 5 durch den ganzen Hohlraum der Armatur hindurch mufs. Die äufseren Enden der Axe C sind mit Stopfbüchsen 6 versehen, durch welche Zuführungs- und Abflufsrohre 7 hindurchgehen in die centrale Bohrung der Axe C. Die Rohre 7 sind in Lagern oder anderweitig am Maschinengestell gestützt. Ein Kühlstrom passirt die Armatur dann in der Richtung der Pfeile während des Betriebes der Maschine.In order to cool the armature of dynamo-electric machines, the disk and the cores of the magnets are provided with a continuous internal recess, as can be seen in FIG. The armature is made up of two hollow parts, which are connected to the cavity of the magnetic cores, in such a way that opening 1 on one side of the armature communicates with opening 2 of the other half of the armature, so that water or air is used for cooling can enter through the central bore 3 of one end of the axis and exit at the other. The bores of the axis are not completely passed through the shaft, but only go as far as opening 1 respectively. 2, so that the cooling flow with the aid of short pipe ends 4 and 5 must pass through the entire cavity of the valve. The outer ends of the axis C are provided with stuffing boxes 6 through which supply and drainage pipes 7 pass into the central bore of the axis C. The pipes 7 are supported in bearings or otherwise on the machine frame. A flow of cooling then passes the valve in the direction of the arrows while the machine is in operation.

Claims

Patent Claims:

1. The magnetic frames DG with their circular segment-shaped plates α and b, which are connected by hollow or solid cores c , as described and shown in Fig. 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8 and 8a.

2. In a dynamoelectric machine, as shown in FIG. 8, the circular segment-shaped plates with the protruding pieces a ¹ (see FIG. 8 a).

3. The cooling of the fixed magnets D shown in FIGS. 1, 2, 3 and 8 with hollow cores c and air tubes T by means of the use of air currents in the overall construction illustrated by the drawing.

4. The centrifugal regulator for dynamo-electric machines, which is controlled by the main

shaft is driven by transmission and makes the cylinder M rotate, which presses down or lifts the rod e and saddle 0 in order to establish or interrupt the line by means of the mercury shells IP, everything as described and shown in Figs. 1, 2 and 4. .

The manufacture of the armature of dynamo-electric machines from two hollow halves, the cavities of which communicate with central bores in the ends of the axes, for the purpose of opening the armature by means of cold air or cold air To cool water flows, in the overall construction illustrated by the drawing.

For this purpose ι sheet of drawings.