DE25454C - Elektrischer Motor - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Diese Erfindung bezieht sich auf Neuerungen an jener Klasse von elektrischen Motoren, bei welchen die Anzahl der Armaturmagnete in einem solchen Verhältnifs zu der Anzahl der Feldpole steht, dafs in einem gegebenen Momente jeder Armaturmagnet eine im Vergleich mit allen übrigen Armaturmagneten verschiedene Stellung im magnetischen Felde einnimmt, zum Zweck eines gleichmäfsigen Anzuges und erhöhter Wirksamkeit.

Es soll zuerst die Anwendung der Erfindung auf einen Motor beschrieben werden, bei welchem die Armatur aus drei T-förmigen Elektromagneten besteht und in welchem vier Feldpole von abwechselnder Polarität zur Anwendung gebracht sind. Die Spulen der Armatur sind gleichartig gewunden, und die Drahtenden sind mit einem Commutator verbunden. Es kommen zwei Paar Contactbürsten zur Anwendung. Ein Paar, um den Strom zum Commutator zu leiten, und das andere Paar, Tim den Strom abzuleiten. Der Commutator und die Bürsten sind so angeordnet, dafs die Polarität jedes der Armaturmagnete viermal in jeder Umdrehung gewechselt wird. Aufserdem bekommt jeder Armaturmagnet viermal in jeder Umdrehung einen Doppelstrom, und zwar gerade dann, wenn er sich in einer solchen Stellung im magnetischen Felde befindet, dafs der Doppelstrom die rotirende Bewegung begünstigt.

Die vier Feldpole können aus vier Ringsectionen gebildet werden. Diese Sectionen können kreisförmig oder von Hufeisengestalt oder von irgend einer anderen passenden Form sein. Der Draht wird so gewunden, dafs abwechselnde Pole entstehen.

Fig. ι ist die Oberansicht der einen Form des verbesserten Motors. Fig. 2 zeigt die Feldmagnete, die Armatur und den Commutator im Querschnitt. In Fig. 2 ist nur eine Spule der Armatur und eine der Feldmagnete gezeigt; es ist jedoch selbstverständlich, dafs sämmtliche Eisenkerne mit ähnlichen Spulen versehen sind. ABC sind die Polstücke der Armatur. 1, 2, 3 und 4 sind die Contactbürsten, von denen 1 und 3 das eine Paar und 2 und 4 das andere Paar bilden. Die Bürsten stehen in Reibungscontact mit dem Commutator, welcher aus zwölf Segmenten besteht, wovon sechs in Fig. 2 und 3, nämlich α α¹ ί> P c c¹ zu sehen sind. Diese Segmente werden mit den Drahtenden der Armatur, wie Fig. 3 darstellt, verbunden, dergestalt, dafs die äufseren Drahtenden mit den Segmenten a¹ b^x c¹ in Contact stehen, die inneren dagegen mit den Segmenten abc. Diese sechs Segmente bilden eine von den zwei Reihen oder Serien, welche zusammen den Commutator ausmachen, und jedes dieser sechs sichtbaren Segmente steht in metallischer Verbindung mit einem Segment der anderen Serie, wie Fig. 5 zeigt, wo behufs deutlicher Darstellung der Commutator, in Form eines flachen Bandes ausgebreitet, gezeichnet ist. In dieser Figur, wie in allen anderen, haben die Segmente, welche zusammengehören, gleiche Bezeichnung.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht von Fig. 3 und stellt eine geeignete Construction des Com-

imitators dar. Die Segmente werden auf einem Cylinder aus isolirendem Material mittelst zweier Ringe befestigt, welche ebenfalls aus isolirendem Material bestehen. In jedem Ring befinden sich sechs Schrauben. Die Schrauben im Ring Y dienen dazu, um die Enden der Verbindungsdrähte mit den Segmenten herzustellen. Die Drähte selbst laufen, wie durch die stark punktirten Linien, Fig. 5, zu sehen ist, unterhalb der Segmente nach der anderen Seite des Commutators hin, wo sie durch die Schrauben des Ringes Z mit den entsprechenden Segmenten verbunden werden. Letztere Schrauben sind gleichfalls mit den Drahtenden der Armatur verbunden. Mit Ausnahme der dargestellten metallischen Verbindungen sind die Segmente gut von einander isolirt.

Jede der Bürsten macht gleichzeitig Contact mit den beiden Serien des Commutators. Diejenigen Bürsten, welche den Strom zum Commutator leiten, sind metallisch mit einander verbunden; dasselbe ist der Fall mit denen, welche den Strom ableiten. Nennt man die Bürsten 1 und 3 die positiven und 2 und 4 die negativen, so ist aus Fig. 2 ersichtlich, dafs der Strom auf entgegengesetzten Punkten eintritt und auf entgegengesetzten Punkten austritt.

In Fig. 5 sind die Contacte der Bürsten mit dem Commutator durch die Verticallinien 1, 2, 3 und 4 dargestellt. Es ist hieraus zu ersehen, dafs der positive Strom durch die Bürsten 1 und 3 in die Segmente c a^l b¹ und c eintritt und durch die Bürsten 2 und 4 von den vier Segmenten b α c¹ und c^l abgenommen wird. Auf diese Weise bekommt der Magnet C der Armatur einen Doppelstrom, da die Segmente c und c mit den Hälften zweier positiven Bürsten in Contact stehen, während die Segmente c^x und c^l mit einer ganzen negativen Bürste in Contact stehen. Nimmt man nun an, dafs sich der Commutator um ein Zwölftel einer Umdrehung nach links bewegt hat, während die Bürsten ihre Stellung behalten, so wird ein positiver Strom durch die Segmente a¹ a¹ c und b eintreten und von den Segmenten α b^l c' und a austreten. Hierdurch erhält jetzt der Magnet A den Doppelstrom, während B seine Polarität geändert hat. Eine weitere Entwickelung, der Aenderungen, welche beim Rotiren des Commutators eintreten, ist in Fig. 6 dargestellt. Das obere Diagramm dieser Figur stellt den Commutator dar, nachdem derselbe ein weiteres Zwölftel einer Umdrehung gemacht hat. Hierbei tritt der Doppelstrom in die Spule des Magnetes B, während C seine Polarität geändert hat.

Nach dem unteren Diagramm derselben Figur hat der Commutator ein weiteres Zwölftel Umdrehung nach links vollführt, so dafs jetzt wiederum die Spule des Magnetes C einen Doppelstrom erhält, wie in dem zuerst angegegebenen Falle, nur dafs jetzt C von entgegengesetzter Polarität ist.

Wird die Polarität der Bürsten umgesteuert, während die Polarität der Feldmagnete dieselbe bleibt, wie dies durch einen gewöhnlichen Commutator leicht bewerkstelligt werden kann, so dreht sich die Armatur in der entgegengesetzten Richtung.

Fig. 2 stellt den Armaturmagnet A in dem Momente dar, wo er seine Polarität wechselt. Dreht sich die Armatur nach rechts, so ist der Magnet C in der Stellung, wo er den Doppelstrom erhält, welcher soeben B verläfst. Ist dagegen die Polarität der Bürsten eine umgekehrte, so dafs die Armatur sich nach links dreht, so wird B den den Magnet C verlassenden Doppelstrom empfangen.

Auf diese Weise erhält die Armatur zwölf stärkere Impulse während einer Umdrehung. Einen todten Punkt giebt es überhaupt nicht, da selbst bei dem eintretenden kurzen Zwischenraum unmittelbar vor der Aenderung der Polarität eines Armaturmagnetes dem Strom ein Weg durch die Spulen der beiden anderen Magnete offen steht, wodurch eine rotirende Bewegung hervorgebracht wird.

Nachdem das System der Erfindung in dem Falle erläutert wurde, wo drei Armaturmagnete und vier Feldmagnete in Anwendung kommen, ist es leicht zu verstehen, dafs dieses System auf eine andere Anzahl von Armatur- und Feldmagneten angewendet werden kann, vorausgesetzt, dafs die Armatur eine Spule mehr oder weniger besitzt, als die Anzahl der Feldmagnete beträgt. In jedem Falle stimmt die Anzahl der angewendeten Contactbürsten mit der Anzahl der Feldpole überein.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung, wobei fünf Armaturmagnete und vier Feldpole angewendet werden. Statt dafs die Armaturmagnete viermal in jeder Umdrehung einen doppelten Strom erhalten, bleibt jeder dieser Magnete während einer Umdrehung viermal während eines Zwanzigstels der Umdrehung unerregt. Nach dem oberen Diagramm der Fig. 7 sind die Enden der Armaturspulen befestigt wie vorher, die äufseren Enden mit den Segmenten a¹ b' c¹ d¹ und e¹, die inneren mit abcde.

Nennt man die zu den betreffenden Segmenten gehörigen Armaturmagnete ABCDE, so ist ersichtlich, dafs Magnet A (Diagramm No. 1) negativ, B positiv, C negativ und D positiv werden, während E unerregt bleibt. Dreht sich jetzt der Commutator um ein Zwanzigstel nach links (Diagramm No. 2), so wird E positiv, A negativ, B positiv und C negativ, während D unerregt bleibt. Die Contacte der Bürsten sind mit den Linien 1, 2, 3 und 4 bezeichnet.

Claims (1)

1. In dem Falle, wo die Anzahl der Armaturmagnete um eins gröfser ist, als die der Feldmagnete, findet eine seitliche Verschiebung der Segmente in dem Sinne statt, dafs die zusammengehörigen Segmente von einander entfernt werden, während, wenn die Anzahl der Armaturmagnete um eins kleiner ist, als die der Feldmagnete, eine seitliche Verschiebung im umgekehrten Sinne, eine Näherung oder ein Zusammenrücken stattfindet, wenn in beiden Fällen diejenige Stellung der Segmente zu einander als Ausgängspunkt angenommen wird, wo dieselben sich genau gegenüberliegen, oder mit anderen Worten, wenn die die Segmente trennenden Isolationen zusammenfallen. Im ersten Falle (wo die Anzahl der Armaturmagnete gröfser ist als die der Feldmagnete) bleiben die Segmente intact und sind in jeder Serie' in gleicher Anzahl mit den zur Anwendung gebrachten Armaturmagneten vorhanden, während im zweiten Falle die Segmente getheilt und in der in Fig. 5 gezeigten Weise verbunden sind. Demzufolge zeigen sich im letzteren Falle doppelt so viel Segmente in jeder Serie, obgleich in Wirklichkeit, wenn man berücksichtigt, wie sie verbunden sind, die Anzahl der zusammengehörigen Segmente derjenigen der Armaturmagnete gleichkommt. Die Gröfse der seitlichen Verschiebung der Segmente hängt nothwendigerweise von der Anzahl ab. In dem Falle, wo drei Armaturmagnete und vier Feldpole angewendet werden, ist der Unterschied zwischen einem Drittel und einem Viertel des ganzen Umfanges (ein Zwölftel) die Gröfse der seitlichen Verschiebung, und da sich sechs Segmente in jeder Serie befinden, so kommt der Anfang eines Segmentes der einen Serie gegenüber der -Mitte , eines Segmentes der anderen Serie zu stehen, wie Fig. 5 und 6 zeigen.

   Fig. 8 bezieht sich auf eine Combination von fünf Armaturmagneten mit sechs Feldmagneten. Angenommen, dafs die mit den Segmenten a a¹ b b^l c c¹ und d d^l verbundenen Feldmagnete mit ABCD und E bezeichnet wären, so wird nach dem Diagramm No. 1 dieser Figur A negativ und erhält einen Doppelstrom, B positiv, C negativ, D negativ und E, positiv. Verschiebt man den Commutator um ein Dreifsigstel nach links (Diagramm No. 2), so ist A negativ, B positiv und erhält einen Doppelstrom, C negativ, D positiv und E positiv. Der Magnet D hat seine Polarität geändert. Die Contacte sind durch die Linien 1, 2, 3, 4, 5 und 6 dargestellt.

   Fig. 9 bezieht sich auf sieben Armaturmagnete und acht Feldpole. Die seitliche Verschiebung ist jetzt ein Sechsundfünfzigstel der ganzen Länge. Bezeichnet man die mit α a¹ b b¹ c c^x dd^leeⁱffⁱ und g g'¹ verbundenen Magnete mit ABCDEF und G, so erhält A den Doppelstrom und ist negativ, B ist positiv, C negativ, D positiv, E positiv, F negativ und G positiv.

   Es ist ersichtlich, dafs, nachdem der Commutator ein Achtel Umdrehung gemacht hat, alle sieben Spulen der Armatur der Reihe nach den Doppelstrom erhalten haben und dafs sie dann eine Polarität besitzen, entgegengesetzt zu der, welche sie zuerst besafsen. Die Contacte sind mit den Linien 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 bezeichnet.

   Es ist , leicht verständlich, dafs durch ein Verdoppeln der ursprünglichen Anzahl von Armatur- und Feldpolen und von Segmenten und Contactbürsten, während die seitliche Verschiebung der Segmente dieselbe bleibt, eine Doppelmaschine hergestellt werden kann, in deren jeder Hälfte gleichzeitig dieselben Veränderungen, wie sie oben beschrieben und erläutert sind, stattfinden.

   Statt die Armaturpole, die Feldpole, die Bürsten und Segmente blos zu verdoppeln, kann man irgend eine andere Vervielfältigung der ursprünglichen Anzahl anwenden, und in jedem der entstehenden Theile oder der Sectionen wird eine ähnliche Wirkung hervorgebracht werden, als in der ursprünglichen.

   Die Feldmagnete können von der in Fig. 2 gezeigten Gestalt, von Ringform, wie in Fig. 10, oder gerade Magnete, wie in Fig. 11, oder von irgend einer anderen passenden Form sein.

   Die Erregung der Feldmagnete kann entweder durch einen Draht, in Serien verbunden, oder durch parallele Theilströme bewerkstelligt werden.

   Da ein jeder Motor ein Elektricitätserzeuger wird, wenn die Armatur gegen die Richtung der Anziehung forcirt wird, und da sich die Erfindung nicht an eine besondere Form der Magnete und Spulen bindet, so ist es klar, dafs die Erfindung ebensogut in solchen Maschinen angewendet werden kann, in welchen die Form der Spulen und die Form der Feldmagnete derart sind, dafs sie eine Erzeugung elektrischer Kraft begünstigen, so lange, als die Anzahl der Armaturspulen um eine höher oder niedriger ist, als die der Feldpole.

   Patenτ-Ansprüche:

   i. Der elektrische Motor, in welchem ebenso' viel Contactbürsten zur Anwendung kommen, als Feldpole vorhanden sind, und die Anzahl der Armaturpole um eins höher oder geringer ist als die der Feldpole, in Combination mit einem Commutator, dessen Segmente in zwei Serien vertheilt und so angeordnet sind, dafs in dem Falle, wo die Anzahl der Armaturpole gröfser ist als die

   der Feldpole, je zwei, und in dem Falle, wo die Anzahl der Feldpole gröfser ist, je vier derselben mit den dazu gehörigen Armaturspiralen verbunden sind.
   Der Commutator, in welchem die Segmente in zwei Serien vertheilt sind, welche Serien eine seitliche Verschiebung gegen einander erfahren, deren Gröfse der Anzahl der angewendeten Pole reciprok ist und welche als Winkel, betrachtet durch W= — .

   A XJ?

   ausgedrückt wird, wo A die Anzahl der Armaturpole und F die der Feldpole bedeuten.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.

   BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI.