DE201317C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 201317 KLASSE 21 d. GRUPPE

Ankerwicklung.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. August 1907 ab.

Gegenstand der Erfindung ist eine Gleichstromdynamomaschine mit zwei leitend verbundenen Ankerwicklungen, von denen die eine zur Erzeugung des elektrischen Stromes dient, während die andere die Ankerrückwirkung aufhebt und das Drehmoment der Antriebsmaschine unterstützt.

Es sind bereits Gleichstromdynamomaschinen mit zwei leitend verbundenen Wicklungen,

ίο wovon die eine stromerzeugend, die andere motorisch wirkt und letztere das Drehmoment des, Ankers unterstützt, bekannt geworden. Diese. Maschinen unterscheiden sich jedoch wesentlich von der vorliegenden Anordnung.

Nimmt man z. B. an, eine Dynamomaschine bekannter Bauart soll auch noch eine zweite Wicklung erhalten, welche das. Drehmoment des. Ankers in motorischem Sinne unterstützen soll, so ist ohne weiteres klar, daß die motorische Wicklung nicht die gleiche Anzahl Windungen erhalten kann, denn beide Wicklungen werden durch äußere mechanische Energie von der Antriebsmaschine in Bewegung versetzt und beide Wicklungen rotieren unter den Polen und bewegen sich im magnetischen Felde. Es wird also auch die motorische. Wicklung unter ςίβη Polen eine Induktion erfahren, und zwar wird die Strdmrichtung in beiden Wicklungen parallel verlaufen. Nirnnrt man nun an, daß beide Wicklungen gleiche. Windungszahl bei gleicher Länge der induzierten. Leiter besitzen, so wird üi beiden Wicklungen eine elektromotorische Kraft' erzeugt werden, welche an den Klemmen beider Wicklungen gleiche Höhe erreicht.· Es muß also die elektromotorische Kraft in der motorischen Wicklung kleiner sein, wenn letztere den von der Dynamowicklung zugeführten Strom durchlassen soll. Die motorische Wicklung erfährt also unter den Polen die sogenannte Gegeninduktion und erzeugt eine elektromotorische Kraft, welche der Dynamowicklung entgegengesetzt gerichtet ist. Diese Gegeninduktion muß aber auch bei den bereits bekannten Dynamomaschinen vorhanden sein, damit die Dynamomaschine nicht kurzgeschlossen wird. Ferner unterscheiden sich die bekannten Dynamomaschinen mit den oben besprochenen Wicklungen von dem Erfmdungsgegenstand noch dadurch, daß bei denselben der Strom, welcher die motorische Wicklung durchfließt, für den äußeren Stromkreis verloren geht, was bei der vorliegenden Maschine nicht der Fall ist.

Nimmt man beispielsweise an, eine Dynamomaschine mit zwei leitend verbundenen Wicklungen von 100 P. S. soll das Drehmoment des Ankers in der Motorwicklung mit 50 P. S. unterstützen; die Antriebsmaschine wird also mit 50 P. S. unterstützt. Der Strom, welcher in der Motorwicklung kreist, geht für den äußeren Stromkreis verloren. Die Dynamowicklung kann daher nur noch von den übrigen 50 P. S. Energie für andere Zwecke,- z. B. für Kraftbetrieb und Licht, abgeben, wenn sie nicht überlastet werden soll. Genau dasselbe wird man auch erreichen, wenn man nur eine Dynamomaschine von 50 P. S. auf-

stellen wird und die Motorwicklung fortläßt; alsdann werden wenigstens die Verluste in der Umwandlung erspart. Bei den bekannten Dynamomaschinen gewöhnlicher Bauart hat daher die Verbindung einer stromerzeugenden und einer motorisch wirkenden Wicklung nur nebensächliche Vorteile, und man wendet aus diesem Grunde solche Maschinen auch nur

■ für besondere Zwecke an, z. B. als Umformer,

ίο Zusatzmaschinen zur Hauptmaschine usw.

Wesentlich anders verhält sich vorliegende Maschine. Während bei den bekannten, oben besprochenen Maschinen der motorische Strom für den äußeren Stromkreis verloren geht, wird bei der vorliegenden Maschine der ganze Strom in seiner vollen Kraft und Stärke in motorischem Sinne nützlich und vorteilhaft verwendet, was nur dadurch möglich ist, daß die Motorwicklung einer Gegeninduktion nicht unterliegt. Es sind also bei der vorliegenden Maschine Dynamowicklung, Motorwicklung und Stromverbraucher, wie Lampen, Kraftmotor usw., alle in Reihe geschaltet.

In der Zeichnung ist der Erfmdungsgegenstand schematisch dargestellt, wobei für die Erfindung nebensächliche Teile fortgelassen sind.

Die Maschine ist beispielsweise mit einem G ramme-Ringanker ausgeführt, weil dieser sich zur Erklärung der Erfindung am besten eignet und die beste Übersicht gewährt. Wenn man bei einem Ringanker (Fig. 3) an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen N¹, S² elektrischen Strom ein- und ausleitet, so teilt sich dieser in zwei Zweige, wovon der erste über die eine und der zweite über die andere Ringhälfte fließt, wie dies die Pfeile erkennen lassen. Da der Strom hierbei das Eisen des Ringes umkreist, so müssen die beiden Ringhälften zu Magneten werden. Die beiden oberen Enden η, η bei N¹ werden Nordpole und die beiden unteren Enden s, s bei S² Südpole. Demnach wird an jeder Stelle, wo die beiden Ringhälften zusammenstoßen, ein Pol entstehen, weil hier zwei gleiche Pole zusammentreffen. Ordnet man nun rechts und links von der die Pole schneidenden Linie feststehende Magnetpole N und 5 um den Ring an, so wird der Nordpol η, η von dem rechts liegenden feststehenden Nordpol N abgestoßen und von dem links liegenden feststehenden Südpol S angezogen, so daß sich der Ring gemäß dem eingezeichneten Pfeil i dreht. An der entgegengesetzten Ringseite, Pol s, s, ist der Vorgang ähnlich. Ist nun auf dem Ring noch eine zweite Wicklung vorhanden, welche von dem Strom in entgegengesetzter Richtung zu demjenigen in der ersten Wicklung durchflossen wird, so wird sich der Ring nicht mehr drehen; die Magnetisierung hebt sich dadurch auf, und es entsteht zwischen den beiden Wicklungen ein Zustand des Gleichgewichts. Diese Vorgänge sind jedoch praktisch nicht ausführbar und kann damit ein Vorteil nicht erreicht werden, es soll dies nur zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung dienen.

Die bekannten Gleichstromdynamomaschinen mit mehreren in einer Nut liegenden Leitern werden vielfach so gebaut, daß der Strom nur von denjenigen Ankerleitern abgenommen wird, welche sich gerade unter den Polen bewegen. Außerhalb dieser Bürsten heben sich die Induktionswirkungen der Leiter gegenseitig auf. Diejenigen Leiter, welche sich in diesen sogenannten Indifferenzzonen bewegen, bilden infolgedessen einen wertlosen Widerstand und schwächen das magnetische Feld (Feldmagnetismus). · Dieser Übelstand soll durch vorliegende Erfindung beseitigt werden.

Die in den Fig. 1 und ia schematisch dargestellte Dynamomaschine ist eine von Lahmey er scher Bauart, bei welcher der Polbogen p (Fig. ι a) möglichst klein gehalten ist, so daß er den Anker nur zu einem Sechstel seines Umfanges umschließt. Der Pol und das Joch des Magnetgestelles sind massiv, um den Kraftlinienweg und Widerstand möglichst klein zu gestalten. Bei dieser Maschine wird nun der induzierte Strom nicht in der Mitte, wie in Fig. 3 gezeigt, sondern unmittelbar vor den Polen N und S auf den Ankerwindungen abgenommen, welche gerade das magnetische Feld verlassen, und denjenigen Ankerwindungen der Maschine wieder zugeführt, welche gerade in das magnetische Feld eintreten.

In Fig. ι liegen die Bürsten oben auf den beiden Stromwenderstegen h¹, A², welche mit den die Pole eben verlassenden bzw. unter diese eintretenden Ankerleitern in Verbindung stehen. Der Strom erscheint an diesen beiden Stellen als Plusstrom (-)-). Von diesen Bürsten fließt der -f Strom durch die beiden Leitungen u, u¹ der Leitung u² zu. Diejenigen Ankerleiter, welche sich nur außerhalb des magnetischen Feldes zwischen den Bürsten h\ h² bzw. h³, Ä⁴ bewegen, sind somit ausgeschaltet und können keinen Strom mehr führen. Alle Spulen bzw. Ankerleiter, welche sich gerade in dieser Indifferenzzone bewegen, sind stromlos. Der Anker α (Fig. 1 und ia) besitzt nun noch eine zweite Wicklung, welche über oder unter die erste gewickelt ist, und hat einen besonderen Stromwender. Es sind also auf dem Anker zwei Wicklungen und zwei Stromwender vorhanden, wie dies Fig. 2 zeigt, welche nur mittels Bürsten und Zwischenleitung in Verbindung kommen können. In Fig. ι und ia sind diese beiden Wicklungen zerlegt, und zwar schematisch dargestellt.

Der in der Leitung u² (Fig. 1) vereinigte, bei h¹ und h² abgenommene Strom gelangt zu

der Bürste ν (Fig. ia), welche mit dem zweiten Stromwender bzw. den Stegen k¹, k? in Verbindung steht, und durchfließt die zweite Ankerwicklung, aber nur in den Indifferenzzonen nach links und rechts bis zu den Bürsten v¹, v², welche mit den Stangen k³ und &⁴ verbunden sind, und zwar in entgegengesetzter Kichtung zu dem Strom, welcher in der Ankerwicklung der Fig. ι unter den Polen N

ίο und 5 induziert wird. Der Strom kreist in den beiden Wicklungen des Ankers genau so, wie dies an Fig. 3 erläutert worden ist, nur mit dem Unterschiede, daß der wirksame Strom in Fig. 1 nur unter den Polen N und S, in Fig. ι a nur in den Indifferenzzonen kreist. In der zweiten Wicklung (Fig. ia) werden nun so viel Leiter vom Strom in entgegengesetzter Richtung durchflossen, als in der ersten Wicklung (Fig. 1) unter den Polen induziert und vom Strom durchflossen werden. Würde Strom in der zweiten Wicklung ebenfalls unter den Polen N und S durchfließen, so müßten auch unterhalb der Pole Bürsten aufgelegt werden. In diesem Fall wurden aber die Leiter ebenfalls induziert werden, und zwar der Stromrichtung entgegengesetzt. In Fig. 1 a liegen nur Bürsten in den Indifferenzzonen und kann infolgedessen hier in der Wicklung unter den Polen 2V und S kein Strom induziert werden, weil diejenigen Spulen, welche sich unter den Polen bewegen, nicht durch Bürsten geschlossen sind.

Von den Bürsten v¹, v² durchfließt - der Strom die beiden Leitungen u² und vereinigt sich bei u^l, um durch die Leitung u^s zu der oberen Polklemme d -\- zu gelangen. Von hier wird der Strom an den äußeren Polkreis w abgegeben und fließt in diesem zur Polklemme b—, zurück durch die Leitung 0, verzweigt sich in den beiden Leitungen o¹, o² und tritt durch Bürsten auf die Stromwenderstege Α³, h* über, um von hier aus die der Induktion unterliegenden, unter den Polen sich bewegenden Ankerleiter zu durchfließen und von neuem als -f- Strom an den Stegen. h¹, h² zu erscheinen.

Durch das entgegengesetzte Kreisen des elektrischen Stromes in der zweiten. Wicklung heben sich die von den beiden Ankerwicklungen hervorgerufenen Magnetisierungen des Ankerringes gegenseitig auf. Die Maschine übt daher einen ganz bedeutend verminderten Gegenzug auf die Antriebsmaschine aus, wodurch die Betriebskosten verringert werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Gleichstrommaschine mit zwei getrennten, je an besondere Stromwender angeschlossenen Wicklungen auf gemeinsamem Ankerkern, von denen die eine stromerzeugend und die andere motorisch in dem Sinne wirkt, daß sie das Drehmoment des Ankers unterstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Strom, der beide, lediglich durch Stromwenderbürsten verbundene Ankerwicklungen in Reihe durchfließt, in der stromerzeugenden Wicklung nur unterhalb der Pole und in der Motorwicklung nur zwischen den Polen, ohne ebenda eine erhebliche elektromotorische Gegenkraft vorzufinden, in entgegengesetzter Richtung kreist, so daß die magnetischen Felder der beiden Wicklungen im Anker einander entgegenwirken und sich mehr oder weniger aufheben.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.