DE20515C - Neuerungen an dynamo-elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Fatentirt im Deutschen Reiche vom 18. Januar 188a ab.

Bei den gewöhnlichen dynamo-elektrischen Maschinen sind nur diejenigen Drahtwindungen des Inductors von Wirksamkeit in der Erzeugung von elektrischen Strömen, welche sich zwischen den Polen des feststehenden Magneten bewegen, und die übrigen Windungen des Inductors wirken während dieser Zeit nachtheilig, inde,m sie nur zur Vermehrung des LeitungsWiderstands des erzeugten Stromes beitragen.

Ein Hauptzweck dieser Neuerungen ist vor allem die Vermeidung dieses Uebelstandes. Durch die Construction des feststehenden Magnetkerns, sowie des rotirenden Inductorkerns müssen alle Drahtwindungen des Inductors während dessen Drehung immer zwischen Polen des feststehenden Elektromagneten rotiren, wodurch sämmtliche Drahtwindungen des Inductors für die Erzeugung von elektrischen Strömen nutzbar gemacht und die Wirksamkeit der dynamo-elektrischen Maschine vergröfsert wird.

Ein anderer Zweck der Neuerungen besteht in der Herstellung einer dynamo-elektrischen Maschine, vermittelst welcher entweder ein Wechselstrom oder ein dauernd nach gleicher Richtung wirkender Strom erzeugt werden kann.

Im ersten Fall, d. h. bei der Erzeugung des Wechselstromes, ist die leitende Verbindung zwischen den Drahtwindungen des feststehenden Elektromagneten, welche durch einen Batteriestrom von aufsen gespeist werden, und denen des Inductors unterbrochen; <im anderen Falle, d. h. bei der Erzeugung eines gleichgerichteten Stromes hingegen stehen die Drathwindungen des rotirenden Inductors mit denen des feststehenden Elektromagneten in leitender Verbindung, während die Verbindung der letzteren mit einer aufserhalb befindlichen Batterie unterbrochen ist.

Dieser zweifache Zweck der neuen dynamoelektrischen Maschine läfst sich durch Verschiebung der mit dem Stromwender · in Verbindung stehenden Contact- oder Schleiffedern und der diese Verbindung entsprechenden Umschaltung des Stromes bewirken.

Auf beiliegender Zeichnung ist

Fig. ι die Ansicht der dynamo-elektrischen Maschine und

Fig. 2 die obere Ansicht derselben.

Fig. 3 zeigt den Stromlauf mit der Stellung der Schleiffedern für eingeschalteten Stromwender nebst punktirten Schleiffedern für den ausgeschalteten Stromwender.

A stellt den feststehenden Elektromagnet der Maschine, dar. Dessen Kern, welcher in Fig. 1 theilweise mit den Drahtwindungen im Schnitt gezeichnet ist, besteht am besten aus einem einzigen Stück von Gufseisen, Schmiedeisen oder irgend einem anderen Material.

Zwanzig bogenförmige Abtheilungen a, durch die radial stehenden, neben einander liegenden Schenkel «² und die inneren Verbindungsbogen β¹ zusammenhängend, bilden ebenso viel Kerne für zwanzig, aus Spiralen bestehenden Drahtbündeln, die alle in einer und derselben Richtung zwischen den Schenkeln a² um jeden Kern gewunden sind. Die inneren und äufseren Enden eines jeden dieser einzelnen Drahtbündel sind jedoch so mit einander verbunden, dafs ein dieselben durchlaufender Strom seine Richtung bei jedem folgenden Drahtbündel wechseln mufs. So z. B. ist das äufsere Ende des Bündels ί>' mit dem äufseren Ende des nebenan liegenden Bündels Z>²

und das innere Ende des Bündels b² mit dem inneren Ende', des, nebenan liegenden Bündels b^z -verbunden. Das äufsere Ende des Bündels b^z ist wieder mit dem äufseren Ende des Nachbarbündels b^l verbunden, und so weiter bis zu dem neben b¹ liegenden Bündel Z>²⁰. Die inneren Enden b der Drahtbündel b¹ und P⁰ gehen an die auf den Ständern B¹ sitzenden Klemmschrauben B. Bei dieser Art der Verbindung der Drahtbündel haben die mit ungeraden Ziffern bezeichneten b¹ bis b¹⁹ eine und dieselbe Stromrichtung, welche entgegengesetzt ist der Stromrichtung derjenigen Drahtbündel, die mit geraden Ziffern b² bis bⁱ⁰ bezeichnet sind. Die einzelnen mit Drahtspiralen umwundenen Abtheilungen α des feststehenden -ringförmigen Magnetkerns bilden mit ihren radialen, nach innen gekehrten Schenkeln a² ebenso viele einzelne Elektromagnete, deren gleichnamige Pole in den Schenkeln «² dicht neben einander liegen. Da nämlich die Spiralen je zweier neben einander liegender Drahtbündel / nach entgegengesetzten Richtungen vom elektrischen Strom 'durchlaufen werden, so bilden sich immer gleichnamige Pole an den neben einander liegenden Schenkeln «², welche paarweise durch die. Bogenstücke a¹ verbunden sind.

Der elektrische Strom gelängt durch den einen Draht b in die Spiralen des feststehenden Elektromagneten A und, nachdem er dieselben durchlaufen, durch den anderen Draht ί wieder aus denselben heraus.

Je nachdem die Spiralen nach der einen oder der anderen Richtung um den Kern α gewunden und die Enden derselben mit einander verbunden werden, kann der elektrische Strom die Drahtbündel in der einen oder der anderen Richtung durchlaufen. Der feststehende Elektromagnet wird durch die Ständer £^x, welche- auf der Grundplatte B² der Maschine befestigt sind, getragen. Die Klemmschrauben B sind durch Scheiben aus Hartgummi oder ariderem nichtleitenden Material von dem Ständer B' isolirt.

Im Innern des feststehenden Elektromagneten rotirt der Inductor C, dessen Kern aus Abtheilungen c mit radial nach aufsen gerichteten Schenkeini² und Verbindungsbogen c^l. gebildet ist. Die Anzahl dieser Abtheilungen entspricht derjenigen des feststehenden Elektromagneten; um die Abtheilungen c sind die Drahtspiralen der einzelnen Drahtbündel des Inductors zwischen den Schenkeln c"² gewunden, und zwar alle in einer und derselben Richtung, wobei die inneren und äufseren Enden dieser Spiralwindungen auf dieselbe Weise mit einander verbunden sind, wie die Enden der Spiralen des feststehenden Elektromagneten. Man kann daher den Inductorring ebenfalls als eine Reihe von neben einander Hegenden Elektromagneten ansehen, deren Kerne c von. den Drahtbündeln d¹ bis dr" umwickelt sind und deren neben einander liegende Schenkel f² als gleichnamige Pole angesehen werden können, welche durch die Bogenstücke c¹ verbunden sind.

Natürlich wechselt die Polarität dieser einzelnen Elektromagnete, aus welchen der Inductorring zusammengesetzt ist, beständig während der Rotation desselben. Das. Drahtende d geht von dem inneren Ende des Drahtbündels d¹ nach einem auf der Inductorach.se C¹ sitzenden Metallring D, während das innere Ende" des Drahtbündels d¹⁰ durch einen zweiten Draht d mit einem zweiten MetallringZ?¹ der Inductorachse C¹ leitend verbunden ist. ,

Die Ringe D D¹ sind unter einander und von der Achse C¹ durch nichtleitende Scheiben isolirt und mit den metallischen Schleiffedern E E^x versehen. Letztere sind mit den Drähten d verbunden und in den Metallstützen FF¹ vermittelst Klemmschrauben festgehalten. '. ■ . Diese Stützen sind nichtleitend auf den Armen G des feststehenden Elektromagneten befestigt.. Die Arme G G¹ dienen zugleich durch eine mittlere Nabe als Lager für die Inductorachse C¹.

Die Drähte d erstrecken sich weiter von den Ringen DD¹ nach je einer der beiden Metallplatten des Stromwenders H.

Letzterer sitzt auch auf der Inductorachse C\ und seine Platten H bestehen aus zwei um die Enden eines nichtleitenden . Cylinders gelegten Bändern, von denen aus, parallel mit der Achse dieses Cylinders, in einander greifende Lappen oder Finger von Metall sich erstrecken. Diese Finger sind jedoch nicht in leitender Verbindung unter einander, sondern durch den nichtleitenden Cylinder, auf welchem sie sitzen, isolirt. Durch diesen Cylinder ist auch der Stromwender von den Ringen D D \ sowie von der Inductorachse'. C¹, isolirt.

Die Anzahl der Finger des Stromwenders ist halb so grofs wie die Anzahl der Drahtbündel d^l d² . . . des Inductorringes.

JJ¹ bezeichnet die Stellung, welche von den Schleiffedern EE^x eingenommen wird, wenn dieselben so verschoben sind, dafs sie mit dem Stromwen'der in leitender Berührung sind. Der Ring des Inductors wird am besten aus einer Anzahl sehr dünner Platten von Schmiedeisen oder anderem passenden Material, welche durch Bolzen zusammengehalten werden, hergestellt. Derselbe ist mit der Inductorachse C¹ durch die Arme //, deren Enden in die Zwischenräume der Schenkel c² des Inductorringes eingepafst sind, fest verbunden.

Indem der Kern des rotirenden Elektromagneten oder Inductors aus dünnen Platten gemacht wird, im Gegensatz zu dem Kern des feststehenden Elektromagneten, welcher aus einem einzigen Stück hergestellt wird, 'erhält

man einen Inductor, der rasch magnetisch und unmagnetisch wird.

Dies ist wesentlich, wenn die Maschine als Motor benutzt wird. Es ist in diesem Falle in dem Kern des feststehenden Elektromagneten immer eine Spur von Magnetismus von' vorausgegangenen Magnetisirungen zurückgeblieben. Bei der Drehung des Inductors wird durch diese kleine Menge Magnetismus schon ein anfänglich schwacher Inductionsstrom in den Spiralen desselben erzeugt, der bei fortgesetzter Drehung den Strom, welcher den Kern des feststehenden Elektromagneten umkreist,' mehr und mehr verstärkt. Λ

Da die Pole, des feststehenden und des rotirenden Magneten gegen einander gerichtet sind . und die Anzahl der feststehenden und rotirenden Pole und Drahtbündel die gleiche ist, so müssen auch gleichzeitig alle Drahtbündel des rotirenden Kerns beständig zwischen den Polen des feststehenden Magnetkerns sich befinden und daher auch fortlaufend inducirend auf denselben wirken. Hierdurch sowie durch die Bewegung . der Pole und Drahtbündel des Inductors, vor und dicht an den Polen und Drahtbündeln des feststehenden Elektromagneten vorbei, entlang dem ganzen Umfang desselben, wird die Wirksamkeit-dieser Maschine vergröfsert.

Die Inductorachse C kann durch eine aufgekeilte Riemenscheibe C² getrieben werden.

Aus Fig. 3, welche den Stromlauf darstellt, lassen sich die neuen Einrichtungen erkennen, vermittelst deren diese Maschine in ihrer doppelten Eigenschaft, einmal zur Erzeugung . von Wechselströmen und ein anderes Mal zur Erzeugung von gleichgerichteten Strömen, benutzt werden kann.

Um einen fortdauernd gleichgerichteten Strom zu liefern, geht der in den Inductorwindungen erzeugte Strom durch dieVermittelung des Stromwenders in die Drahtbündel des feststehenden Elektromagneten und von da in die Leitung. Dies geschieht, wenn die Umschalter MM^x so gedreht sind, dafs . sie den Stromlauf schliefsen, die Umschalter KK¹ aber denselben unterbrechen.

Der von den Windungen des rotirenden Elektromagneten kommende Strom geht durch die Drähte d d nach den beiden Platten H des Stromwenders, welcher die wechselnde Richtung dieses Stromes umwandelt, und weiter durch die Schleiffeder J₁ den Draht h und den Umschalter M, sowie die Drähte g und b in die Dralitwindungen des, feststehenden Elektromagneten.

Nachdem der Strom dieselben durchlaufen hat, geht er durch g^x und den Umschalter M¹ sowie den Draht i in die Leitung' o. -

Das andere Ende der Leitung ist durch den Draht j mit dem anderen Ende der Leitung ο verbunden.

Durch die Klemmschrauben B und den Draht N wird ein Batteriestrom von auswärts in die Windungen des feststehenden Elektromagneten geleitet, wodurch bei der Drehung des Inductors Indnctionsströme in dessen Windungen erzeugt werden.

Leitet man hingegen durch die Drähte der Leitung ο von einer auswärts liegenden Batterie einen Strom in die Maschine bei der Stellung der Umschalter, Fig. 3, so kann dieselbe als Motor gebraucht werden.

Soll auf der Maschine ein Wechselstrom erzeugt werden, so stellt man die Schleiffedern aus der Stellung JJ¹ in die Stellung EE¹, oder man schaltet den Stromwender aus, die. Ringe D D^x dagegen ein. Ferner unterbricht man den Stromlauf durch Drehung der Umschalter M M', schliefst dagegen durch Drehung von KK¹ den Strom zwischen c und /, e¹ und /', welche Stellung der Umschalter in Fig. ι und 2 dargestellt ist. Der Stromwender ist bei dieser Stellung aufser Thätigkeit gesetzt. Durch die Drähte NN wird ein Batteriestrom durch die Drahtwindungen des feststehenden Elektromagneten geleitet..

Die inducirten Ströme der rotirenden Drahtwindungen gehen durch die Drähte d d und die Ringe D D\ die Schleiffe.dern EE\ und die Drähte e e¹ an die Umschalter KK^X und von da durch die Drähte//¹ und, die Klemmschrauben LL¹ in die Leitungsdrähte 0 0, wo diese Wechselströme zu irgend einem beliebigen Zweck verwendet werden können.

Claims (3)

Patent-Ansprüche: Bei der durch die Zeichnungen dargestellten dynamo-elektrischen Maschine:

1. Die Construction des Kerns des feststehenden Elektromagneten aus einzelnen Bogenstücken α mit den Drahtspiralen b und den Verbindungsbogenstücken a^l von kleinerem Radius zwischen den radial stehenden, gleichnamige Pole bildenden Schenkeln «².

2. Die Verbindung eines aus einem einzigen Stück Metall nach Anspruch 1. gebildeten Kerns eines feststehenden Elektromagneten mit dem . aus einer Anzahl dünner Metallplatten bestehenden rotirenden Inductorkern, wie beschrieben, wodurch die Wirksamkeit der Maschine erhöht werden soll.

3. Die Einrichtung, um bei einem von einer äufseren Elektricitätsquelle kommenden und durch die Windungen des feststehenden Elektromagneten gehenden Strom, die Verbindung zwischen den Drahtwindungen des feststehenden Elektromagneten und denen des rotirenden Inductorkerns aufzuheben behufs Erzeugung eines Wechselstromes und behufs Erzeugung eines nach einer Richtung wirkenden, constanten Stromes,

den von der aufserhalb der Maschine befindlichen Elektricitätsquelle kommenden Strom von dem Kern des feststehenden Elektromagneten abzuschliefsen und die Verbindung zwischen den Windungen des feststehenden Elektromagneten und denen des rotirenden Inductors herzustellen.

Die Anordnung von Umschaltern mit Verbindungsdrähten, wodurch der Strom einer aufserhalb der Maschine liegenden Elektricitätsquelle durch die Windungen des feststehenden Elektromagneten geleitet und der Strbmlauf zwischen den Windungen des feststehenden Elektromagneten und des rotirenden Inductors unterbrochen werden kann; oder wodurch die Speisung der Windungen des feststehenden Elektromagneten von einer äufseren Elektricitätsquelle unterbrochen und der Stromlauf zwischen den Windungen des feststehenden Elektromagneten und denen des rotirenden Inductors hergestellt werden kann.

Die Leitungsdrähte JV von einer aufserhalb liegenden Batterie in Verbindung mit den zu den Windungen des feststehenden Elektromagneten führenden Drähten b und die Drahtwindungen d des rotirenden Inductorkerns, die Ringe DJD¹, die Schleiffedern EE^X, die Drähte e e\ die Umschalter KK¹, welche die Verbindung der Drähte e e¹ mit dem äufseren Stromlauf vermitteln, der Stromwender mit den Platten H, an welchen die Drähte d von dem Inductorkem führen, sowie die Leitungsdrähte g h, Umschalter M, Draht/¹, . Draht g¹, Umschalter M ^J und Draht i zur Erzeugung von Wechselströmen sowie von nach einer Richtung wirkenden Strömen. V

Hierzu I Blatt Zeichnungen.