DE21962C - Neuerungen an dynamo-elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt Im Deutschen Reiche vom 12. Juli 188a ab.

Der erste Theil der Erfindung betrifft eine neue Anordnung der Ringinductorspulen bei einer dynamo-elektrischen Maschine und eine neue Art der Verbindung der einzelnen Spulen unter einander sowie mit dem Commutator der Maschine.

Die Erfindung besteht in der Vertheilung der Spulen auf der Armatur in vier Gruppen. Die Spulen einer jeden Gruppe sind in Bezug auf einander in der Art symmetrisch angeordnet, dafs eine jede Theildrahtspule unter einem Winkel von 90 ° zu ihren beiden benachbarten Spulen derselben Gruppe placirt wird und diametral gegenüber der verbleibenden Spule dieser Gruppe.

Wenn die Armatur beispielsweise acht Spulen besitzt, so sind zwei Gruppen zu vier Spulen vorhanden und die Spulen von einer Gruppe werden zwischen denjenigen der anderen Gruppe placirt. Wenn ferner die Armatur zwölf Spulen besitzt, so werden die einzelnen Spulen in drei Gruppen angeordnet und jede vier verbundene Spulen gehören dann zu einer besonderen Gruppe. In jedem Falle jedoch werden die Spulen einer jeden Gruppe in Bezug zu einander in der bereits beschriebenen Weise angeordnet.

Eine jede Gruppe ist mit einem besonderen Commutatorringe versehen und ein Ende einer jeden Spule einer Gruppe steht mit einer besonderen Schiene des Commutators in Verbindung. Bei der hier gewählten Anordnung der Pole werden diametral gegenüberliegende Spulen mit diametral gegenüberliegenden Schienen des Commutators verbunden. Die anderen Enden der Spulen stehen dabei unter einander in continuirlicher elektrischer Verbindung.

Commutatorbürsten sind so angeordnet oder die Schienen des Commutators von einer solchen Länge, dafs jede Spule mit der Commutatorbürste verbunden ist, während sie von einem Indifferenzpunkte zum anderen übergeht. Die Zeitdauer, während welcher sie in Stromschlufs sich befindet und während welcher sie ausgeschaltet ist, oder am Indifferenzpunkte aufser Verbindung mit der Stromleitung gelangt, mufs hierbei durch Versuche bestimmt werden. Gleichwohl sind ausgezeichnete Resultate dadurch erzielt worden, dafs man die Spulen ungefähr während 135° Umdrehung, indem sie von einem Indifferenzpunkte zum anderen übergehen, stromleitend verbunden hielt.

Die Armatur kann irgend eine gewünschte Anzahl von Spulen haben, die durch die Zahl 4 theilbar ist. Patentinhaber hat gefunden, dafs ausgezeichnete Resultate durch die Anwendung von acht Spulen erzielt werden, die in zwei Gruppen, je zu vier, getheilt sind. Eine jede Gruppe wird mit der Schiene eines unabhängigen Commutatorringes in der nachstehend beschriebenen Weise passend verbunden, und es ist dieser Commutatorrmg mit den gewöhnlichen positiven und negativen Stromsammeibürsten versehen.

In Fig. ι beiliegender Zeichnung stellt K eine Grundplatte der Maschine dar, die mit gewöhnlichen Elektromagneten L M ausgerüstet ist.-Dieselben sind durch die gewöhnliche Polbacke N vereinigt, zwischen welcher und einer ähnlichen

Polbacke S auf der anderen Seite die Armatur der Maschine auf einer Drehachse angeordnet ist.

Im vorliegenden Falle ist eine Armatur bekannter Form vorausgesetzt, die acht unabhängige Spulen trägt, welche in zwei Gruppen vertheilt sind.

T und W stellen zwei metallene Verbindungsringe dar, von welchen ein jeder für eine Gruppe von Spulen dient. Diese Ringe können von irgend einer gewünschten Form und mit der Drehachse so verbunden sein, dafs sie sich mit ihr drehen.

Die Ständer zur Lagerung der Drehachse sind mit 7 bezeichnet und O stellt den Commutator der Maschine dar.

In Fig. 3 sind ABCD die vier Spulen, die in derselben Gruppe auf deren drehbaren Armatur angeordnet sind, und abcd sind die zugehörigen Schienen eines Ringes des Commutators O, an welche Schienen die gleichen Enden der Spulen in der bekannten Weise angeschlossen werden.

Im vorliegenden Falle sind, wie aus Fig. ι hervorgeht, die Verbindungen mit den Spulen durch die hohle Drehachse hindurch hergestellt. Die übrigbleibenden freien Enden der Spulen sind in die gemeinschaftliche elektrische Verbindung durch Anschlufs an einen Ring W eingeschaltet.

Die vier Spulen A B C D sind symmetrisch zu einander angeordnet und stehen auf dem Ringe unter AVinkeln von 90⁰ von einander ab. Sie drehen sich in der gewöhnlichen Weise zwischen den gekrümmten Polstücken NS, Fig. 2, so dafs die einzelne Spule oder die beiden Spulen auf einer Seite der Indififerenzlinie Ströme gleicher Polarität erzeugen j während die Spule oder die Spulen auf der gegenüberliegenden Seite Ströme von der entgegengesetzten Polarität induciren. Die verbleibenden vier Spulen der Armatur sind zu einander sowie zu den Spulen ABCD symmetrisch angeordnet. Sie sind in Fig. 2 durch die Buchstaben EFGH bezeichnet und in der gleichen Weise wie die erste Gruppe mit einem gemeinschaftlichen Ringe T in Verbindung, sowie mit den Schienen eines unabhängigen Commutators, die zu denjenigen des . Commutators der ersten Gruppe unter einem Winkel von 45° angeordnet sind, wie durch die punktirten Linien in Fig. 4 und 6, welche die Isolirschichten zwischen den einzelnen Schienen darstellen, angedeutet ist.

Wenn die Armatur zwölf Spulen hat, so wird jede Gruppe von vier Spulen in ähnlicher Weise mit ihrem unabhängigen Commutator verbunden, der dann ebenso wie seine Gruppe unter einander verbundener Spulen von seiner benachbarten Spulehgruppe unter einem Bogen von 90⁰, wie leicht einzusehen, entfernt ist.

In Fig. 6 stellen 6, 6 und 5, 5 die doppelten Commutatorbürsten eines Commutators dar. 5, 5 sind unter einander in der bekannten Weise elektrisch verbunden und bilden z. B. die negative Bürste, während 6,6 die positive Bürste darstellen.

Wenn die so unter einander und mit dem Commutator verbundenen Ringinductorspulen zwischen den gekrümmten Polbacken der Elektromagnete rotiren, so werden die Spulen BD oder A C durchaus Ströme von entgegengesetzter Polarität erzeugen und gleichzeitig mit den entgegengesetzten Bürsten in Verbindung sein. Während ein jedes Paar Spulen, z. B. das Paar B D, von einem Indifferenzpunkte zum anderen übergeht und einen Strom erzeugt, wird das andere Paar A C eine Zeit lang ausgeschaltet sein, und zwar während das Paar B D auf der Mitte seines Umdrehungsbogens sich befindet, indem es von einem Indifferenzpunkte zum anderen übergeht und in einem Abstande von jener Mitte sich befindet, wie er durch Betrachtung der Verhältnisse sich ergiebt.

In dem Umdrehungsbogen, der dem neutralen Punkte unmittelbar folgt und vorhergeht, wird eine jede Spule B oder D gleichzeitig mit einer Spule A oder C mit der gleichen Commutatorbürste verbunden sein. Eine der beiden auf diese Weise gleichzeitig verbundenen Spulen ist gerade im Begriff, die Bürste an einem Indifferenzpunkte zu verlassen, wenn sie die anderen Indifferenzpunkte gerade überschritten hat und einen Strom zu erzeugen beginnt.

Die Zeitdauer, während welcher eine einzelne Spule mit der Bürste verbunden ist und während welcher zwei an einander liegende Spulen gleichzeitig mit einer Bürste verbunden sind, ist natürlich von der Länge der Commutatorschienen abhängig, sowie von der Dimension der Bürsten.

Gute Resultate wurden dadurch erzielt, dafs man die Theile des Commutators so einrichtete, dafs ein jedes Paar entgegengesetzter Spulen während etwa 45 ° Umdrehung auf der Mitte des Umdrehungsbogens, in welchem Strom von demselben abgeleitet wird, allein in Stromschlufs ist und zwei Spulen in dem verbleibenden Theile des Bogens gleichzeitig verbunden sind.

Unter solchen Verhältnissen ist es nothwendig, die Commutatoren so zu construiren, dafs jedes Ringstück derselben mit einer Commutatorbürste in Verbindung ist, während es durch einen Umdrehungsbogen von 135⁰ geht. Eine jede Spule wird dann nur auf den mittleren 45 Graden ihrer entgegengesetzt dem Commutator oder den Bürsten gerichteten Kreisbewegung mit der gegenüberliegenden Spule in Stromschlufs sein. Auf den 45 Graden, welche dem mittleren Theile des ganzen Bogens vorhergehen, wird sie gleichzeitig mit der vor ihr

liegenden Spule mit der Commutatorbürste in Verbindung sein. Auf den 45 Graden, welche dem mittleren Theile folgen, ist sie zugleich mit der ihr folgenden Spule in solcher Verbindung. Dies ergiebt sich leicht bei Betrachtung der Constructionsverhältnisse. Wenn ein Commutator so construirt ist, dafs eine Schiene oder ein Ringstück auf einem längeren- Bogen verbunden ist, so ist der Bogen kürzer, in welchem diese Schiene und die mit ihr verbundene Spule unabhängig von den verbundenen Spulen der Gruppe mit der Aufsenleitung in Verbindung sind. Wenn die Maschine in Thätigkeit ist, wird der Strom nur eines einzigen Paares von Spulen zu einer gewissen Zeit unterbrochen, und es ist praktisch unmöglich, den Strom, der in mehr als einer Spule erzeugt wird, zur gleichen Zeit zu unterbrechen, da es unmöglich ist, die Theile so zu construiren, dafs die entgegengesetzten Commutatorringstücke oder Schienen ihre Bürsten genau in dem gleichen Moment verlassen.

In der Praxis wird die eine Commutatorschiene einen Augenblick vor der anderen die Bürste verlassen, indessen der Strom von derjenigen Spule, deren Schiene in diesem Augenblicke in Verbindung bleibt, wird nicht zu derselben Zeit unterbrochen, weil derselbe durch die gemeinsame neutrale Verbindung nach derjenigen Spule ihrer Gruppe einen Weg findet, die zu derselben Zeit im Begriff ist, einen Strom entgegengesetzter Polarität zu erzeugen. Aufserdem ist noch zu bemerken, dafs bei dieser Anordnung der Spulen der totale, durch die Maschine erzeugte Strom niemals an dem Commutator abgerissen wird, und die Bildung grofser, schädlicher Funken ist deshalb ganz unmöglich. Bei zwei oder mehr Gruppen von Spulen an der Armatur oder einer anderen Armatur gelten die gleichen Betrachtungen für eine jede Gruppe. Der in den beiden Gruppen erzeugte Strom kann in irgend einer gewünschten Weise vereinigt werden. Wenn die Ringsegmente oder Schienen eines Commutators zu denjenigen des anderen unter einem Winkel angeordnet sind, der gleich der betreffenden Entfernung von den beiden Gruppen ist, so werden die Bürsten der beiden Commutatoren in derselben Linie, wie angedeutet, angeordnet.

Die Bürsten können indessen verrückt werden und dann befinden sich die Unterbrecher in den beiden Commutatoren in einer Linie.

Construction und Anordnung der Bürsten bleibt der jeweiligen Wahl überlassen.

In Fig. 5 ist die Art dargestellt, in welcher die unabhängigen Gruppen von vier Spulen verbunden sind, um einen intensiven Strom zu liefern.

Die positiven und negativen Bürsten der getrennten Commutatoren sind mit den gewöhnlichen Zeichen + und — versehen und die positive Bürste des einen Commutators ist mit den negativen Bürsten des nächsten verbunden.

Bei dieser Anordnung ist man im Stande, den Effect der Maschine bedeutend zu steigern, wenn dieselbe z. B. zum Speisen einer Anzahl in Reihen verbundener elektrischer Lampen benutzt wird. Wenn quantitative Wirkungen erwünscht sind, so werden sowohl die beiden positiven, als auch die beiden negativen Bürsten unter einander verbunden. Wenn gewünscht, können zwei Bürsten, die breit genug sind, beide Commutatorcylinder zu bedecken, an Stelle der vier eben besprochenen Bürsten verwendet werden.

Die Verbindung der Elektromagnete und des Commutators findet in der gewöhnlichen Weise statt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die unteren Commutatorbürsten mit dem einen Ende der Elektromagnet-Drahtspulen verbunden, die anderen Enden der letzteren sind durch eine Klemmschraube mit dem einen Ende der Hauptleitung verbunden und die oberen Bürsten mit dem anderen Ende genannter Leitung.

Die Erfindung ist auch auf andere Formen von Maschinen anwendbar und kann leicht bei schon vorhandenen Maschinen ausgeführt werden. Es ist nur nöthig, einen passenden Commutator anzubringen und die Verbindungen nach demselben in der beschriebenen Weise herzustellen.

Es können alle Drahtwindungen der Armatur in den vier getrennten Spulen vereinigt werden, wobei dann natürlich nur der eine Commutatorcylinder mit seinen vier Ringstücken benutzt wird.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Die Combination von vier Armaturspulen, von welchen eine jede symmetrisch zu einer anderen in einem durch ein positives und ein negatives Polstück gebildeten magnetischen Felde angeordnet ist, mit einem Commutatorcylinder, der mit getrennten Ringstücken oder Schienen versehen ist, mit welchen die gleichen Enden der einzelnen Spulen getrennt verbunden sind, mit positiven und negativen Sammelbürsten, die an genannten Commutatorcylinder sich anlegen, und einem gemeinsamen, eine elektrische Verbindung herstellenden Ringe, mit welchem die anderen Enden der Spulen verbunden sind.

2. An einer Armatur, deren Spulen in zwei oder mehr unabhängige Gruppen von je vier Spulen vertheilt sind, wobei die Spulen in jeder Armatur zu einander symmetrisch vertheilt liegen, ein Commutatorcylinder für eine jede solche Gruppe von Spulen, mit dessen Ringstücken die freien Enden einer

jeden Gruppe verbunden sind, und eine gemeinsame elektrische Verbindung für die anderen Enden der Gruppe.
Die Combination von zwei Polstücken, zwei oder mehr Gruppen von Armaturspulen, von denen eine jede Gruppe aus vier symmetrisch zu einander angeordneten Spulen gebildet ist, zwei oder mehr unabhängigen Commutatorcylindern, und zwar einen für eine jede Gruppe von Spulen, mit deren Ringstücken die Spulen getrennt verbunden sind, einer gemeinsamen elektrischen Verbindung für das eine Ende der Spulen in' einer jeden Gruppe und von einander unabhängigen positiven und negativen Sammelbürsten für die Commutatorcylinder, wobei die-positive Bürste des einen Cylinders mit der negativen des anderen verbunden ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.