DE26562C - Konstruktion des Kommutators und des Ankers bei dynamo-elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT. Y^₁

Die Erfindung bezweckt, bei dynamoelektrischen, magneto-elektrischen und 'elektro-dynamischen Maschinen die Abnutzung einzelner Theiie möglichst zu vermindern bezw. die Wirkung der Maschine zu erhöhen.

In Fig. ι der beiliegenden Zeichnungen ist em "Vcrticalschnitt einer Maschine und in Fig. 2 .'eine Endansicht, die Stellung der Magnete und der Ankerspulen als Wechselstroinniaschine eingerichtet, dargestellt. Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ansicht als continuirliche-Strommascbine eingerichtet, wobei die Kupplung der Spulen und die Richtung der Ströme angegeben sind. Fig. 4 zeigt eine obere Ansicht der Commutatoreri, Bürsten, sowie die hin- und hergehende Bewegung, wodurch sie in Wirkung gebracht werden. Fig. 5 ' zeigt schematisch die Vertheilung der erzeugten Ströme.

Um die oben genannten Resultate in einer dynamo-elektrischen oder elektro-dynamischen Maschine mit continuirlichem Strome zu erlangen, werden die Elektromagnete M in einen Kreis gestellt (Fig. 1 und 3), indem zwischen je zwei ein Raum, ungefähr gleich deren Breite, gelassen wird.

13er Anker hat eine Anzahl Spulen C, deren Anzahl gröfser oder weniger wie doppelt so grofs ist als die Anzahl der Feldmagnete, indem je näher sie derselben Anzahl, jedoch incommensurabel sind, desto gleichmäfsiger der Strom ist. ■■''.■. ;

Die Elektromagnete M sind in Paaren eingerichtet, alle mit Nordpolen auf der einen Seite des Ankers und so nahe wie möglich zu den Südpolen auf . der anderen Seite; die anderen Enden sind durch das Gestell A mit einander verbunden, so da fs der Magnetismus nicht in dem äufserea Stromkreise unterbrochen wird und somit ein sehr intensives Magnetfeld liefert, da die Kraftrichtung irgend eines Magnetes keine Affinität für dessen Nachbarn hat, sondern direct zu seinem gegeaüberliegenöen PoSe auf des- anderen Seite des Ankers geht. ■·■"■,

Um den Scheibenanker so schmal wie

möglich zu baiters, kommt ein Anker, aus

schmalen Streifen C von Kupfer gebildet, zur Anwendung,, wie bei Fig.. 1 angedeutet.

Die Spulen oder Windungen sind von einander isolirt und vermittelst eines Stiftes P unten mit den Scheiben F auf beiden Seiten verbunden, weiche ihrerseits auf der Achse D festsitzen. Diese Achse läuft in Lagern B und wird durch Riemscheibe E getrieben.

Um bei Wechselstrommaschinen die ESektromagnete von gröfserer Wirkung ευ machen, wie bei den continuirlichen Strommaschinen beschrieben, werden die Magnete und die doppelte Anzahl von Ankerspulen, wie in Fig. 2 an-, geordnet, und wird der Hauptcommutator A\ Fig. 4, derart eingerichtet, dafs er einen intermittirend continuirlichen Nebenstrom bildet, um die Elektromagnete M, Fig. 5, zu erregen, indem dieser Nebenstrom von der Klemmschraube IP durch Leiter Z nach dem Solenoid S' geführt und von dünnen breiten Metallstreifen gebildet wird, um so viel Fläche wie möglich den auf einander liegenden "Windungen, zu bieten behufs der gröfstmöglichen Verringerung der Puisirungen. Dieser Nebenstrom'.wird von ί' aus um die Magnete M geführt.·, ■ .

.. Ein Theil der Ströme der Ankerspulen < wirkt in Serie mit dem oben genannten ,Nebenstrom , zusammen, indem diese Ströme durch den Commutator J/' commtitirt werden und der erhaltene Strom von Bürste /" aus durch Leiter B¹ nach Solenoid .S² und von dort nach den Magneten M geführt wird.

Der Commutator und die Bürsten sind wie bei Fig. 4 angedeutet construirt, um ein Einschneiden zu verhindern.

.RR sind zwei Schneckenräder, durch Schnecke J, auf der Maschinenachse, getrieben; jedes Rad hat einen excentrischen Zapfen R¹, der in eine Coulisse an den. Stangen SS greift, so dafs diese eine hin* und hergehende Bewegung' erhalten, welche sie den Bürsten £^l .E' F F² G¹ und J³' mittheilen, indem diese isolirt auf einem, , auf einer Stange hin- und hergleitenden messingenen Rohr UU sitzen.

Wenn man die Räder R z.B. mit ioo Zähnen machte, so könnten sie gut als Zählwerk dienen, oder wenn sie 60 Zähne hätten, so würde die Geschwindigkeit bezw. die Zahl der Umdrehungen der Räder pro Minute gleich sein der Zahl der Umdrehungen der Maschine pro Secunde.

Der Commutator für die continuirliche Strom-

..maschine wird durch Ringe mit Zähnen oder Vorsprüngen hergestellt, deren Anzahl gleich der der Magnetfelder ist und eine gleiche An-.; zahl von Lücken hat, etwas gröfser als die Zähne, so dafs die Zähne des einen Ringes in ■ die Zwischenräume zwischen den Zähnen des anderen Ringes zu stehen kommen, indem die Ringe auf diese Weise in Paare eingerichtet sind. Die Anzahl der Ringe wird gleich der doppelten Anzahl der Ankerspulen sein,, in dem Falle, wo die Anzahl der Spulen und der

. Felder incommensurabel ist; aber in Maschinen, wo es vorzuziehen ist, eine commensurable Anzahl von Spulen und Feldern zu haben, wird ' die Anzahl der Ringe gleich der doppelten • Anzahl der Ankerspulen dividirt durch den gröfsten gemeinschaftlichen Nenner sein, die genannten Ringe werden derart hergestellt, dafs die Länge der Zähne, auf welchen die Bürsten.

.aufliegen, genügend ist, um den inducirten . Strom möglichst voll und ganz aufzunehmen.

Dieses Bürstenrad, Fig. 6, besteht aus einer Anzahl von Ringen 1,1, welche an einander gereiht und mit Armen und Federn 2, 2, welche auf die Achse 3 drücken, versehen sind, um Contact mit dem Commutator zu bilden, indem '■ die oben beschriebene hin- und hergehende .Bewegung besonders dienlich ist, um die Flächen rein zu erhalten. Oder, wie bei Fig. 7 angedeutet, kann das Contactrad aus Ringen 1, 1 bestehen, die auf einem Kern 4 von Kautschuk sitzen, indem die Stangen 5, 5 die Ströme Von den verschiedenen Spulen leiten. ...

Irgend welche der beschriebenen Maschinen können als elcktro-dynamische Maschinen gebraucht werden, wenn sie mit elektrischen Strömen von irgend einer Quelle her betrieben werden, indem der Strom derart commutirt wird, dafs die Pole der Ankerspulen von den Feldmagneten angezogen oder zuiückgestofsen werden, je nach Bedarf.

Bei Maschinen von bekannter Form können die Polar- oder Magnetfelder und Ankerspulen derart eingerichtet werden, um in der vorhin beschriebenen Weise zu wirken, indem diese" Erfindung sich nicht auf irgend eine besondere Construction der Feldmagnete oder Spulen oder, auf eine besondere Erzeugungsart des Stromes in einer Spule bezieht, sondern auf die Construction und die Verbindung der Spulen derart, dafs dadurch der sich anhäufende Effect der Induction in den auf einander folgenden Spulen erzeugt wird, und auf die Einrichtung der Feldmagnete, wie beschrieben.

Eine ähnliche Einrichtung und Verbindung ist auch für magneto-elektrische und' elektrodynamische Maschinen anwendbar, in welchen Elektricität zur Erzeugung von motorischer Kraft angewendet wird.

Der Anker der Dynamomaschine wird in einigen Fällen durch Kupferscheiben gebildet, die, an einander liegend, rechtwinklig zur Rotationsachse gestellt werden und die wie bei Fig. ia, ι b, 4 a und 4 b geschnitten oder gegossen werden, um eine Anzahl einfacher oder mehrfacher Windungen zu bilden, die mit einander verbunden sind, so dafs der Strom in entgegengesetzter Richtung in den an einander liegender Windungen fliefst.

Wenn mehrfache Windungen gebraucht werden, wird das innere Ende mit dem oberen Ende der nächstliegenden Scheibe verbunden, um somit continuirliche Windungen zu bilden, welche, keine Vorsprünge haben, die dem Magnet im Wege sind. ' ■

Die Scheiben für einfache Windungen sind derart geschnitten, gestanzt oder gegossen, dafs sie eine Anzahl zusammengekuppelter Windungen oder Zickzackzwischenräume abwechselnd inwendig und auswendig bilden, wie bei Fig. 4c, und lose in die äufseren Räume passen, Welche nicht mit Windungen umwunden sind. Zuweilen wird eine weitere solche Scheibe angebracht, wie bei Fig. 4d oder 5 d, indem die inneren Theile aus der Ebene der Windung gebogen sind, um. an der nächsten Windung vorbeizugehen, wo sie sich kreuzen, wie- bei Fig. ι b und 5 b; oder in einigen Fällen wird das Material an den Stellen breiter und dünner gemacht, so dafs die äufseren Flächen glatt sin3.

Ein weiterer Theil dieser Erfindung besteht darin,, den Anker ähnlich dem Gramme-Ringe zu machen, aber mit dem Draht Streifen,

Claims (1)

1. Stangen oder Scheiben derart herzustellen, dafs sie ein unregelmäfsiges Schraubengewinde mit giobem Gange bilden, wie bei Fig. 2 a, indem die Seiten radial sind und die Anzahl der inneren Räume gleich der Anzahl der gleichen Polarfelder und indem die Windungen um einen Kern von magnetischem oder nicht magnetischem Material gelegt sind. ■

   Diese Einrichtung gestattet die Anwendung von radialen Magneten wie bei anderen Scheibenankern, so dafs eine gröfsere Anzahl Felder gebraucht werden können, während die Pole sich viel näher kommen und in einigen Fällen der Vorzug eines continuirlichen Stromes gewonnen wird. ;

   Die ganze Windung wird wie bei Fig. 2 b gemacht und die Verbindungen je nach Bedarf hergestellt.

   Für continuirliche Ströme mit den erstbebchriebenen Scheibenankern werden die Scheiben gegen einander verstellt, so dafs die Paare von Spulen oder Scheiben nicht zu gleicher Zeit ihie Maximal-Induction haben.

   Die Scheiben werden in Serien oder auf irgend eine andere Art, je nach den Erfordernissen der gewünschten elektromotorischen Kraft; gekuppelt.

   In einigen Fällen, wenn die elektromotorische Kraft klein ist, besonders für grofse Maschinen, sviid der Anker wie bei Fig. 3a angeordnet, in welchem. Falle die Abtheilungen separat gegossen und zusammengekuppelt werden und der Spannung des gewünschten Stromes entspiechen.

   Fig. 6 a zeigt eine Einrichtung des Ankers aus Metallstäben in Paaren gebildet, in der Form, wie Fig. 5a zeigt, indem jede innere Oese, wie bei Fig. 6 b, seitwärts gebogen wird, so dafs die auf einander folgenden Windungen einander nicht im Wege sind.

   Fig. 8 zeigt eine Construction des Ankers fur eine grofse elektromotorische Kraft, bestehend aus Drähten, Stangen oder Streifen 1 und 2, im Centrum 3 mit einander verbunden, aber in verschiedener Richtung gewunden, so dafs die losen, zur Befestigung dienenden Enden aufsen an der Windung endigen und daher nicht den Magneten im Wege sind, so dafs deren Pole so nahe wie möglich an einander gerückt sein, können. Fig. 9 zeigt eine weitere Construction der Ankerspulen, wobei eine Anzahl Spulen neben einander dadurch gebildet werden, dafs das Ende der inneren Windung der einen Spule um'die andere vorhergehende oder nachfolgende gewunden wird, oder umgekehrt. .

   Pat>ent-An s ρ rüche:

   ι . Die bei Fig. 4 beschriebene Construction , von hin- und hergehenden Contactbürsten oder Contacträdern zur Verhinderung des Einschneiden, indem eine auf der Ankerachse befindliche Schnecke J Räder Ji treibt, . deren Achsen mit Kurbel oder Excenter ■ versehen sind, die durch Stangen mit den gleitenden Rahmen der Bürsten etc. ver_r bunden sind.

   2, Die bei Fig. 6 und 7 beschriebene Construction von nachgiebigen oder elastischen Contacträdern 1, 1 aus einer Anzahl Ringen bestehend, die elastisch mit einer Achse verbunden sind, derart, dafs jeder Ring frei ist, sich unabhängig von den anderen an den Commutator anzulegen.

   3, Die Construction von ringförmigen Ankern mit einer Anzahl zickzackförmiger Leiter, zwischen welchen abwechselnd an dem inneren und äufseren Umfange des Ringes Lücken gebildet sind und bei denen die inneren Theile aus der Ebene der äufseren und radialen Theile seitlich ausgebogen sind, während die äufseren Lücken genügend grofs sind, um ähnlich construirte Zickzackleiter aufzunehmen, wie bei ia bis 2b beschrieben, indem der Zweck hiprvon der ist,

   , alle Kraftlinien zu umfassen und nicht nur blos die Hälfte davon, wie- bei Frickbezw. Ferranti & Thomson-Maschinen.

   4, Die Construction von Ankern fur continuirliche Strommaschinen, wie bei 2a, 2b und 2d, derart, dafs die radialen Theile jeder Theilwindiing nicht in derselben Ebene liegen, sondern diagonal zusammengekuppelt sind,

   .abwechselnd inwendig und auswendig, um, .'.. somit einen unregelmäfsigen Schraubengang zu bilden. ■

   5, Die Construction von Ankern mit einer beliebigen Anzahl Paare von Windungen, welche Seite an Seite gestellt und in verschiedener

   .'.'■' Richtung gewunden sind, so dafs die beiden inneren Enden zusammen befestigt werden können, ohne dafs seitliche Vorsprünge gebildet werden, die den Magneten im Wege wären.

   6, Die Construction von Ankerspulen für Maschinen von niedriger elektro-motorischer Kraft, bei welchen zwei Windungen, wie bei Fig. 3a angedeutet, vereinigt sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.