DE28965C - Dynamo-elektrische Maschine und Motor - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich in der Hauptsache auf dynamo-elektrische Generatoren und bezweckt vornehmlich eine mechanische Vereinfachung derselben, eine Verringerung der bei ihrer Herstellung erforderlichen Kupfermenge, eine Erhöhung der Wirkung hinsichtlich des Nutzeffects und eine Vermehrung ihrer elektrischen Capacität.

Wie bekannt, hat die dynamo-elektrische Maschine als Erzeugerin elektrischer Kraft eine bedeutende Leistungsfähigkeit; bei der Erzeugung von Licht ist ihre thatsächliche und effective Leistungsfähigkeit indefs gering und beträgt wahrscheinlich auch bei den allerbesten Anlagen nicht über 60 pCt. der zu ihrer Hervorbringung aufgewendeten mechanischen Kraft.

Während eine dynamo-elektrische Maschine beiläufig 90 pCt. der auf sie übertragenen mechanischen Kraft in elektrische Kraft umwandeln kann, werden nicht mehr als zwei Dritttheile dieser Kraft zur Herstellung des Lichtbogens nutzbar gemacht, indem der Rest als Wärme abgegeben und in der Maschine selbst zertheilt wird, was in nicht geringem Mafse dem im Verhältnifs zur ganzen Stromleitung hohen Widerstände der Maschine zuzuschreiben ist.

Ferner ist die Capacität der dynamo-elektrischen Maschine auf ein bestimmtes Mafs beschränkt, und zur Erzielung bedeutender Ströme mufs letztere mit grofser Geschwindigkeit angetrieben werden. Vergröfsert man den Durchmesser der Armatur, so müssen auch die Polstücke der Magnete verbreitert werden, was zur Folge hat, dafs ihre magnetische Intensität für Ströme .von gleicher Gröfse vermindert und deshalb ein verhältnifsmäfsig stärkeres magnetisches Feld erforderlich wird.

Vermehrt man die Drahtmasse auf der Armatur oder wickelt man dieselbe in einer dickeren Schicht um ihren Kern, so wird der letztere oder der inducirte Körper dadurch weiter von dem magnetischen Felde entfernt, was den elektrischen Effect verringert und den Widerstand in der Armatur erhöht. Um derartige Uebelstände zu vermeiden, werden in der vorliegenden Erfindung zwei oder mehrere Armaturen oder erzeugende Elemente angewendet, die dicht bei einander angeordnet sind, und von denen das eine oder beide rotiren, so dafs die magnetische Polarität des einen das inducirende Agens für das andere bildet, oder umgekehrt; mit anderen Worten, die Erfindung vermeidet das gewöhnliche magnetische Feld und benutzt nur zwei oder mehrere Armaturen, die eine wechselseitige inducirende Wirkung auf einander haben, so dafs sie zusammenhängende Ströme in einander hervorbringen.

Die Armaturen oder erzeugenden Elemente können in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden, oder es können eine oder mehrere derselben feststehen, während die übrigen rotiren; in allen Fällen aber müssen sie so angeordnet sein, dafs ihre inducirenden oder inducirten Theile sich in entgegengesetzten Richtungen bewegen, wenn sie einander nahe sind oder bei einander vorbeigehen. Die Armaturen oder Elemente können eine in der anderen oder neben, vor oder hinter einander oder beliebig anders zu einander angeordnet sein.

Die Anbringung zweier oder mehrerer Armaturen, oder Elemente, die wechselseitig auf ein-

ander agiren und reagiren, um elektrische Ströme oder Kraft zu erzeugen, läfst eine beliebige Vergröfserung derselben zu behufs Vermehrung ihrer Capacität zum Zweck der Erzeugung der vorerwähnten Kraft.

Um den Nutzeffect der letzteren zu vermehren, wird es höthig, den Widerstand zu verringern, den die Armaturen den sie durchfliefsenden Strömen darbieten; der Erfinder bringt deshalb die inducirten Eisenkerne der Armaturen oder Elemente so dicht wie nur möglich zusammen. Um dies zu erreichen, umgiebt er sie mit nur einer oder zwei Lagen Kupferdraht.

Vermöge einer derartigen Construction wird deshalb nicht nur eine Ersparnifs an gebrauchtem Kupferdraht erzielt und dadurch der Widerstand in der Armatur oder der inneren Stromleitung der dynamo-elektrischen Maschine verringert, sondern es kommt auch dem Kern einer jeden Armatur der Vortheil der elektrischen inducirenden Kraft des Drahtes auf dem Kern der anderen oder gegenüberliegenden Armatur zu gut.

Ein fernerer Zweck dieses Abschnittes der Erfindung besteht in der Anbringung einer Armatur oder eines Elementes von sehr geringem Widerstände ohne wesentliche Verringerung der elektrischen Capacität der Armatur.

Um dies zu erreichen, wird die Armatur oder das Element in eine Anzahl paralleler Stromleitungen mit entsprechenden Polaritätspunkten eingetheilt, indem man jeden Commutatorblock mit der Armatur an zwei oder mehreren Stellen verbindet.

Fig. ι ist ein die Erfindung veranschaulichender verticaler Längenschnitt einer dynamo-elektrischen Maschine.

Fig. 2 ist eine Ansicht der Armatur oder der Entwickelungselemente in vergröfsertem Mafsstabe und veranschaulicht die Stellung der Commutatorbürsten.

Fig. 3 ist eine Ansicht der Armaturen oder Elemente und zeigt die Verbindung zwischen den Commutatorblöcken und den Armaturen, um letztere mit geringem Widerstände herzustellen.

Fig. 4 ist ein Querschnitt von Fig. 3.

Fig. 5 ist ein Entwurf einer Armatur oder eines Elementes und Commutators und veranschaulicht ebenfalls die bei Fig. 3 beschriebene Verbindung.

Fig. 6, 7, 8 und 9 stellen eine modificirte Construction und Anordnung der Armaturen oder erzeugenden Elemente dar.

A, Fig. i, ist die Grundplatte eines dynamoelektrischen Generators, auf der die Träger A' A¹ aufgeschraubt sind, die Lager A"¹ A ² für die von einander getrennten Wellen BB¹ haben; letztere sind hohl oder genuthet und mit Riemscheiben B³ B^s, Commutatoren CC und Armaturen öder Entwickelungselementen EE¹ versehen.

Jede dieser Armaturen ist fest auf dem Ende ihrer bezw. Welle aufgekeilt; in der Zeichnung sitzt die eine Armatur in der anderen, und zwar ist E hier - die . äufsere und E₁ die innere Armatur. Jede derselben besteht aus einem ringförmigen Kernstück oder Eisenring, der ganz mit Spulen isolirten Drahtes ohne Ende nach Art der Pacinotti-Armatur umwickelt ist, so dafs sie wechselseitig continuirliche elektrische Ströme in einander induciren.

Bei der Anwendung der Pacinotti'schen oder einer ähnlichen anderen Armatur windet man am besten die Spulen oder deren Drahtspiralen so, dafs die Kernstücke C^z so dicht wie möglich an einander gebracht, folglich nur eine oder zwei Drahtlagen um die Kerne gewunden werden.

Die Enden der Spulen oder Spiralen der Armatur E werden durch die Welle B¹ hindurch nach dem Commutator C¹ und die von der Armatur Z?¹ durch die Welle B nach dem Commutator C gezogen.

DD¹ sind die Bürsten für die Commutatoren, die in entsprechenden, in der Zeichnung nicht weiter veranschaulichten Rahmen oder Trägern befestigt sind.·

Die Armaturen E E' werden am besten entgegengesetzt zu einander rotirt; es ergiebt sich deshalb bei Prüfung von Fig. 2, dafs die Punkte entgegengesetzter Polarität stets vor einander zurückweichen, während die Punkte gleichartiger Polarität sich einander nähern.

Die Stromkräfte wirken deshalb nicht hindernd auf einander ein, da die Stromrichtung im Draht oder der Spule an der . inneren Seite der Armatur E dieselbe ist wie die Stromrichtung im Draht oder in der Spule an der äufseren Seite der Armatur E', wie durch die Pfeile χ in Fig. ι angedeutet ist.

Die Construction und Anordnung der vorbeschriebenen Armaturen und Elemente kann im übrigen eine beliebige sein; dieselben können daher auch mit den Spulen oder Drähten α α¹ <z² b b¹ P . . . construirt werden, die abtheilungsweise aufgewickelt sind und deren Enden an den Theilstrichen oder Berührungspunkten zwischen den einzelnen Abtheilungen liegen. Wie gezeigt, befinden sich in jeder Armatur 48 solcher Abschnitte und 16 Kupfer- oder Metallringe H.

Wenn die Armaturen, wie in Fig. 4 gezeigt, eine innerhalb der anderen angeordnet sind, so liegen die Ringe II für die Armatur E¹ auf deren innerer Peripherie, während die für die Armatur E aufsen angeordnet sind.
■ Jeder Ring ist mit seiner bezw. Armatur an zwei oder mehreren Punkten oder Abschnitten verbunden, so dafs sie in eine Anzahl paralleler Stromleitungen mit entsprechenden . Polaritätspunkten eingetheilt wird, um eine Armatur oder

Claims (1)

1. ein Element von geringem Widerstände zu erhalten.

   Da die Art der Herstellung der Verbindung oder Stromleitung zwischen den Ringen H, ihren Armaturen und Commutatoren bei beiden Armaturen oder Elementen dieselbe ist, so braucht nur bei einer, E\ eine derartige Verbindung beschrieben zu werden. Um dieselbe besser verständlich zu machen, sind die Ringe H in Fig. 5 in Form von Dreiecken dargestellt, deren Ecken die Verbindungsstellen zwischen diesen Ringen und der Armatur bilden.

   Jeder Ring ist daher mit den Drähten verbunden, die von drei Abschnitten kommen, und ebenso steht er mit einem Commutatorblock auf die in der Zeichnung angedeutete Weise in Verbindung. Es besteht demnach jeder Commutator aus 16 Blöcken, i, 2, 3, 4 etc., d. h. es sind so viel Blöcke im Commutator, wie sich Ringe H in der Armatur befinden.

   Es wird vorausgesetzt, dafs sich in Fig. 5 eine weiter nicht gezeichnete Bürste in Contact mit dem Commutatorblock 1 und eine andere gleiche Bürste in Contact mit dem Block 9 befindet; der in den ersteren eintretende Strom geht von hier, wie durch den Pfeil y angedeutet, nach den Verbindungen oder Abschnitten «β¹«² der Armatur, um sechs parallele Stromleitungen durch dieselbe nach den Abschnitten i r z² ihres Ringes ^"herzustellen, der mit dem Commutatorblock 9 und der damit in Contact befindlichen Bürste in Verbindung steht. Beim Weiterrücken der Armatur werden die Blöcke 8 und 16 mit jenen Bürsten in Contact gebracht, worauf der Strom in dieselben ein- und mittelst des nächsten Satzes der Ringe H und ihrer Armaturverbindungen aus demselben austritt u. s. w., bis er durch die sämmtlichen Ringe und Commutatorblöcke hindurchgegangen ist. Eine so construirte Armatur hat sechs Polaritätspunkte, wie durch die Buchstaben NS in den Fig. 3 und 5 angedeutet ist.

   Eine derartige Construction verleiht einer Armatur Y₉ des Widerstandes, den eine Pacinotti-Armatur von entsprechender Gröfse oder Capacität besitzt, und theoretisch würde sie nur '/₃ der Capacität der letzteren haben. Praktisch ist aber die Capacität dieser neuen Armatur 8 bis 9 Zehntel der einer entsprechenden Pacinotti-Armatur und hat dabei' nur ¹J₉ des Widerstandes, und zwar aus dem Grunde, weil in jener Maschine oder Armatur der Weicheisenkern der Armatur von hinlänglicher Gröfse sein mufs, um den Magnetismus aus der ganzen Spule des Halbkreises nach den Polaritätspunkten zu leiten, während in dieser neuen Armatur der Kern nicht so viel Material erfordert, da er den Magnetismus nur von jeder Zweigleitung oder Ringverbindung nach dem Polaritätspunkte für jenen Abschnitt weiter leitet.

   Durch die vorliegende Construction ist man daher in den Stand gesetzt, die für den Kern der neuen Armatur erforderliche Metallmenge zu reduciren und dadurch die Mittelpunkte des magnetischen Feldes näher an einander zu bringen und so die magnetische Wirkung in gröfserem Verhältnifs zu vermehren. Anstatt der 48 Abschnitte oder Spiralen und der 16 Ringe H kann auch eine gröfsere oder geringere Anzahl solcher Abschnitte benutzt und können die Ringe H an mehr oder weniger als an drei Punkten mit den Armaturen in Verbindung gebracht werden. Die Ringe können aus an einander gefügten Segmenten bestehen.

   In den Fig. 6 und 7 sind die Armaturen seitlich von einander angeordnet, während sie in den Fig. 8 und 9 mit ihren Flächen gegen einander liegen und auf parallelen Wellen montirt sind, wobei die Bürsten oder Schleiffedern so liegen sollen, dafs sie Polaritätspunkte herstellen, wie in den Figuren angedeutet ist.

   Bei sämmtlichen vorbeschriebenen Anordnungen der Armaturen mufs ein kleines permanentes oder elektromagnetisches Feld angewendet werden, um die magnetische Thätigkeit in den Armaturen zu erregen.

   Durch die Umstellung der Lage der Bürsten und Einschaltung der Armaturen in die Stromleitung eines elektrischen Generators kann die Vorrichtung als Motor nutzbar gemacht werden.

   Patenτ-Anspruch:

   In einem dynamo-elektrischen Generator die Anordnung zweier neben oder in einander auf getrennten Wellen B B¹ montirter Armaturen EE¹, die sich in entgegengesetzter Richtung zu einander drehen und deren nach Art der Gram me'sehen Armatur gewickelte Spulen durch die hohlen oder genutheten Wellen hindurch mit den Commutatoren CC¹ verbunden sind.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.