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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21: Elektrische Apparate.CLASS 21: Electrical apparatus.

BAIN ELECTRIC COMPANY in CHICAGOBAIN ELECTRIC COMPANY in CHICAGO

(County of Cook, Illinois, V. S. A.).(County of Cook, Illinois, V.S.A.).

Patentirt im Deutschen Reiche vom 8. Januar 1884 ab.Patented in the German Empire on January 8, 1884.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Regulator für dynamo- oder magnet-elektrische Maschinen, um den Arbeitsstrom derart zu reguliren, dafs stets das richtige Vefhältnifs zwischen der Arbeitsleistung des äufseren Stromkreises und der erzeugten und in die Arbeitsleitung geschickten Strommenge besteht und somit der möglichst gröfste Nutzeffekt erzielt wird.The present invention relates to a regulator for dynamo or magneto-electric Machines to regulate the working current in such a way that there is always the correct ratio between the work performance of the external circuit and the amount of electricity generated and sent into the work line exists and thus the greatest possible efficiency is achieved.

Der Regulator basirt auf der automatischen Verstellung der Commutatorbiirsten, lind es wird hierzu einestheils die mechanische Triebkraft der Maschine, anderentheils die elektrische Kraft des Arbeitsstromes selbst oder eines Zweigstromes desselben benutzt. Die geringste Schwankung einer dieser beiden Kräfte übt sofort den entsprechenden Einflufs auf den Regulator aus, so dafs dieser augenblicklich wieder das. richtige Verhältnifs im Arbeitsstrome herstellt. Sobald also die Geschwindigkeit des Ankers bezw. der Feldmagnete infolge einer Schwankung der Triebkraft der Maschine sich ändert oder aber im Arbeitsstrome selbst irgend welche Aenderung eintritt, wird durch jede dieser Aenderungen automatisch auch sogleich die Thätigkeit des Regulators in entsprechender Weise modificirt.The regulator is based on the automatic adjustment of the commutator bristles, if it will on the one hand the mechanical driving force of the machine, on the other hand the electrical one Force of the working stream itself or a branch stream of the same used. The least A fluctuation of one of these two forces immediately exerts the corresponding influence on the regulator so that this immediately re-establishes the correct ratio in the work stream. So as soon as the speed of the anchor respectively. the field magnets themselves as a result of a fluctuation in the driving force of the machine changes, or whatever change occurs in the work stream itself, is made by each of these changes automatically the activity of the regulator in a corresponding manner Modified wisely.

Der Regulator besteht im wesentlichen aus einer auf der Ankerwelle befestigten Frictionsscheibe und einem darauf befindlichen Bremsring aus weichem Eisen, der mit zwei Schenkeln versehen ist, von denen der eine am Ende rechtwinklig nach dem anderen zu umgebogen ist. An den Schenkeln sind Einrichtungen getroffen, um die erforderliche bezw. erwünschte Anfangsreibung des Ringes auf der Scheibe erzielen und den Normalabstand der beiden Schenkel von einander reguliren zu können. An dem einen Schenkel ist ein Gewicht oder eine Feder angebracht, welche den Frictionsring mit seinen Armen in normaler Lage zu erhalten bestrebt ist und entgegengesetzt der Reibung auf der Frictionsscheibe wirkt, welch letztere beständig (je nach der Reibung zwischen Ring und Scheibe und der Schnelligkeit ihrer Rotation) den Frictionsring mit herumzudrehen sucht.The regulator essentially consists of a friction disk attached to the armature shaft and a brake ring made of soft iron on it, the one with two legs is provided, one of which is bent at right angles to the other at the end is. On the thighs facilities are made to bezw. desired Achieve initial friction of the ring on the disc and the normal distance between the two To be able to regulate the legs from one another. On one leg there is a weight or a spring attached, which the friction ring with its arms in normal position to endeavors to obtain and counteracts the friction on the friction disk, which the latter constant (depending on the friction between ring and disc and the speed of their Rotation) tries to turn the friction ring around.

Auf dem umgebogenen Ende des zweiten Schenkels befindet sich eine Drahtspule, welche entweder direct oder mittelst einer Zweigleitung in die Leitung des Arbeitsstromes eingeschaltet ist. Mit dem Bremsring ist der Bürstenhalter derart verbunden, dafs die Bürsten das Maximum an erzeugtem Strome ableiten, wenn der Ring und seine Schenkel sich in normaler Lage befinden. Ferner ist der Bürstenhalter noch mit einer hydraulischen Bremse verbunden, welche einer zu plötzlichen unruhigen Bewegung der Bürsten vorbeugt.A wire spool is located on the bent end of the second leg, which switched either directly or by means of a branch line into the line of the working current is. The brush holder is connected to the brake ring in such a way that the brushes reach their maximum on generated currents when the ring and its legs are in normal position are located. The brush holder is also connected to a hydraulic brake, which prevents the brushes from moving too suddenly.

Es folgt aus dieser Construction, dafs die Regulirung der Stellung der Bürsten auf dem Commutator und dementsprechend auch der letzterem durch die Bürsten entnommenen Strommenge sich automatisch vollzieht, und zwar in Abhängigkeit von zwei Kräften, erstens und hauptsächlich der zwischen Frictionsring und Scheibe bei der Rotation entstehenden mechanischen Reibung, und zweitens einer von demIt follows from this construction that the regulation of the position of the brushes on the Commutator and, accordingly, also the amount of current drawn from the latter by the brushes takes place automatically, depending on two forces, first and mainly the mechanical that occurs between the friction ring and the disk during rotation Friction, and second one of that

Zustande im Arbeitsstrome abhängigen Kraft, welche entsprechend diesem Zustande die Schenkel des Bremsringes mehr oder weniger zusammendrückt und dadurch die Reibung zwischen Ring und Scheibe je nach den Aenderungen im Arbeitsstromkreis verringert oder vergröfsert und dadurch die entsprechende Verstellung der Bürsten veranlafst. Auf diese Weise wird also die Regulirung im grofsen Ganzen von der mechanischen Triebkraft der Maschine selbst verrichtet, während der erzeugte Strom eigentlich mehr zur feinen und zuverlässigen Controlirung der Thätigkeit jener mechanischen Kraft dient.States in the working current dependent force, which according to this state the The legs of the brake ring are more or less compressed and thereby the friction between ring and disc depending on the changes in the working circuit reduced or enlarged and thereby causes the corresponding adjustment of the brushes. To this So regulation is largely dependent on the mechanical driving force of the Machine does itself, while the electricity generated is actually more fine and reliable Control of the activity of that mechanical force.

Auf beiliegender Zeichnung ist ein solcher Apparat in Fig. ι in Vorderansicht und in Fig. 2 in Endansicht dargestellt. Fig. 3 veranschaulicht eine Modification.In the accompanying drawing, such an apparatus is in Fig. Ι in front view and in Fig. 2 is shown in end view. 3 illustrates a modification.

Auf der Commutatorwelle A sitzt lose der Bürstenhalter B, welcher isolirt die Zapfen C mit den auf dem Commutator D schleifenden Bürsten E trägt. Auf dieser Welle A ist mittelst Keiles α eine Frictionsscheibe F befestigt, auf welcher ein nicht ganz geschlossener Bremsring G aus weichem Eisen sitzt, von dem zwei Schenkel G' und G" ausgehen, von denen der eine am Ende rechtwinklig nach dem anderen Schenkel zu umgebogen ist.On the Commutatorwelle A loosely fitted to the brush holder B, which insulated the pin C with the sliding on the commutator brushes D E carries. A friction disk F is attached to this shaft A by means of wedge α , on which sits a not completely closed brake ring G made of soft iron, from which two legs G ' and G ″ extend, one of which is bent at right angles to the other leg at the end is.

Auf diesem umgebogenen Schenkelende ist eine Drahtspule H angebracht, welche entweder direct oder durch eine Zweigleitung eingeschaltet ist und das Schenkelende beim Stromdurchgang somit in einen Elektromagneten verwandelt, welcher dann den als Anker dienenden zweiten Schenkel G" anzieht. An diesem zweiten Schenkel oder an sonst einem geeigneten Theil des Bremsringes bezw. des Bürstenhalters ist ein Gewicht J oder eine Feder angebracht, welche den Bremsring mit seinen Schenkeln beständig in der normalen Lage zu erhalten suchen. A wire coil H is attached to this bent leg end, which is switched on either directly or through a branch line and thus transforms the leg end into an electromagnet when the current passes through, which then attracts the second leg G " serving as an anchor. On this second leg or on another one A weight J or a spring is attached to a suitable part of the brake ring or the brush holder, which tries to keep the brake ring with its legs constantly in the normal position.

Zwischen den Schenkeln des Ringes ist eine Feder J angeordnet, welche in dem dargestellten Falle einfach, über den Schaft einer Justirschraube K geschoben ist und in Verbindung mit letzterer dazu dient, die Anfangsreibung des Ringes und die Lage des Ankers G" zum Elektromagneten G' H richtig einzustellen. Zu diesem Zwecke könnte natürlich auch irgend eine andere geeignete Einrichtung verwendet werden. A spring J is arranged between the legs of the ring, which in the case shown is simply pushed over the shaft of an adjusting screw K and, in conjunction with the latter, serves to control the initial friction of the ring and the position of the armature G ″ relative to the electromagnet G 'H Any other suitable device could of course be used for this purpose.

Der Bürstenhalter C ist mit dem Bremsring G durch einen Stift b oder in sonst passender Weise fest verbunden. Die Drahtspule H steht durch einen isolirten nachgiebigen Leitungsdraht c mit einer der Bürsten E in leitender Verbindung und ist durch Draht d an eine der Klemmschrauben der Maschine angeschlossen und somit hier direct in die Leitung eingeschaltet. Es kann jedoch zuweilen vortheilhafter sein, eine feindrähtige Spule anzuwenden und dieselbe in einen Zweig der Hauptleitung einzuschalten. Ferner ist es zweckmäfsig, den Bürstenhalter noch mit einer hydraulischen Bremse oder einer anderen geeigneten Bremseinrichtung zu verbinden, um jede zu plötzliche Verstellung der Bürsten zu verhindern.The brush holder C is firmly connected to the brake ring G by a pin b or in another suitable manner. The wire coil H is in a conductive connection with one of the brushes E through an insulated, flexible conductor wire c, and is connected through wire d to one of the clamping screws of the machine and is thus connected directly to the line here. However, it may sometimes be more beneficial to use a fine-wire coil and place it in a branch of the main line. It is also expedient to connect the brush holder to a hydraulic brake or some other suitable braking device in order to prevent any sudden adjustment of the brushes.

Die Wirkungsweise des Regulators ist folgende: The regulator works as follows:

Im Ruhezustande hängt derselbe infolge seiner Schwere vertical, wie in Fig. 1 gezeichnet, wobei sich die Bürsten in derjenigen Stellung auf dem Commutator befinden, in welcher sie das Maximum an Strom ableiten. Sobald aber die Ankerwelle zu rotiren beginnt und der erzeugte Strom die gewünschte Stärke erreicht, wird der Bremsring durch die Reibung an der Frictionsscheibe ein Stück mitgenommen, bis Reibung und Schwere sich das Gleichgewicht halten, so dafs die ganze Einrichtung dann vielleicht die in Fig. ι punktirt gezeichnete Lage einnimmt und die Bürsten in diejenige Stellung auf dem Commutator verschoben sind, wo sie gerade die für die Arbeitsleistung erforderliche Strommenge ableiten.In the state of rest it hangs as a result of it Heavy vertical, as drawn in Fig. 1, with the brushes in that position the commutator, in which they derive the maximum amount of current. But as soon as the The armature shaft begins to rotate and the generated current reaches the desired strength Brake ring dragged a bit by the friction on the friction disc until there is friction and gravity keep their balance, so that the whole arrangement then maybe the in Fig. ι assumes dotted position and the brushes in that position on the Commutator are moved where they have just the amount of electricity required for the job derive.

Aendert sich nun die Geschwindigkeit der Ankerwelle infolge einer Schwankung der Betriebskraft etc., so dafs beispielsweise von den Bürsten ein stärkerer Strom, als erforderlich, abgeleitet wird, so verstärkt derselbe bei seinem Durchgang durch die Drahtspule H auch den Elektromagneten G' H, der Schenkel G" wird kräftiger angezogen, damit zugleich auch der Bremsring G' stärker angedrückt, und die so vermehrte Reibung an der Frictionsscheibe veranlafst ein weiteres Mitnehmen des Bremsringes nebst Schenkel und Bürstenhalter, so dafs sich die Bürsten noch mehr oder weniger den neutralen Punkten des Commutators nähern und somit der Arbeitsstrom stets gleichmäfsig erhalten wird.If the speed of the armature shaft changes as a result of a fluctuation in the operating force, etc., so that, for example, a stronger current than necessary is diverted from the brushes, then the same amplifies the electromagnet G 'H, the limb , as it passes through the wire coil H G " is tightened more vigorously, so that the brake ring G ' is also pressed more strongly, and the increased friction on the friction disc causes the brake ring to be carried along with the legs and brush holder so that the brushes come closer or less to the neutral points of the commutator and thus the working current is always maintained uniformly.

Ebenso verändert sich natürlich auch die Attraktionskraft des Magneten G' H, sobald der Strom in der Arbeitsleitung selbst irgend welche Aenderung erleidet; die Pressung des Bremsringes auf die Frictionsscheibe wird dementsprechend verringert oder vergröfsert, und die Bürsten auf dem Commutator derart verschoben, dafs sie genau die stets erforderliche Strommenge ableiten.In the same way, of course, the force of attraction of the magnet G 'H changes as soon as the current in the working line itself undergoes any change; the pressure of the brake ring on the friction disk is correspondingly reduced or increased, and the brushes on the commutator are shifted in such a way that they dissipate exactly the amount of current that is always required.

Es wird also das Gleichgewicht des Stromes im Arbeitskreis ununterbrochen erhalten, gleichviel ob der Widerstand in dieser Leitung oder die Drehungsgeschwindigkeit des Ankers sich ändert.The equilibrium of the current in the working group will therefore be kept uninterrupted, no matter whether the resistance in this line or the speed of rotation of the armature itself changes.

Es leuchtet ein, dafs bei der beschriebenen Einrichtung nur ein verschwindend kleiner Bruchtheil des erzeugten Stromes zur RegulirungIt is obvious that in the case of the device described, it is only an infinitesimally small one Fraction of the generated electricity for regulation

der Bürsten verbraucht wird, da die Aenderung der Reibung zwischen Bremsring und Frictionsscheibe äufserst wenig Kraftaufwand erfordert und die zur Verschiebung der Bürsten auf dem Commutator nöthige Arbeit durch die zur Drehung des Ankers dienende Kraft selbst geleistet wird.of the brushes is consumed because of the change in the friction between the brake ring and the friction disc Requires very little effort and the need to move the brushes on the Commutator's work is done by the force used to turn the armature itself will.

Die Folge hiervon ist, dafs der Regulator äufserst rasch functionirt. und schon für verhältnifsmäfsig sehr geringe Aenderungen empfindlich ist, ohne dafs derselbe dabei schwächend oder sonst nachtheilig auf den Arbeitsstrom einwirkte. The consequence of this is that the regulator functions extremely quickly. and already for relatively moderate is sensitive to very slight changes without having a weakening or otherwise detrimental effect on the working current.

Wie bereits oben angedeutet, wird also die Regulirung durch zwei Kräfte ausgeführt, und zwar wird, wie beschrieben, durch die elektrische Energie die Bremsvorrichtung in entsprechender Weise in Thätigkeit gesetzt, während die betreffende Einstellung der Theile des Regulators dann durch die mechanische Kraft der Maschine selbst bewirkt wird.As already indicated above, the regulation is carried out by two forces, and Although, as described, the braking device is in a corresponding manner due to the electrical energy Manner, while the relevant adjustment of the parts of the regulator then caused by the mechanical force of the machine itself.

Fig. 3 zeigt eine Modification der Regulirvorrichtung. Hier ist auf der Maschinenwelle eine Frictionsscheibe J/befestigt, an welche ein zweites Frictionsrad JV, entsprechend der Stärke des durch die Drahtspule O hindurchgehenden Stromes, mehr oder minder stark angedrückt wird. Die Scheibe JV ist in dem einen Schenkelende des um Q schwingenden Hebels JP gelagert.Fig. 3 shows a modification of the regulating device. Here, a friction disk J / is attached to the machine shaft, against which a second friction wheel JV, depending on the strength of the current passing through the wire coil O , is pressed more or less strongly. The disk JV is mounted in one leg end of the lever JP swinging about Q.

Von dem Bürstenhalter geht eine Schnur aus, welche um eine mit der Scheibe JV verbundene Trommel geschlungen ist, während der Bürstenhalter selbst wiederum mit einem Gegengewicht oder einer Gegenfeder in Verbindung steht.A cord extends from the brush holder and is looped around a drum connected to the pulley JV , while the brush holder itself is in turn connected to a counterweight or a counter spring.

Selbstredend können in ähnlicher Weise die Details der Construction noch vielfach modificirt werden, ohne an dem Wesen der Erfindung selbst etwas zu ändern, welches, wie erwähnt, hauptsächlich darin besteht, dafs der Arbeitsstrom automatisch durch die Energie des elektrischen Stromes selbst und durch die mechanische Thätigkeit der Maschine regulirt wird, indem erstere die letztere gewissermafsen controlirt. Of course, the details of the construction can be modified in many ways in a similar way without changing the essence of the invention itself, which, as mentioned, consists mainly in the fact that the working current is automatically generated by the energy of the electrical The current itself and is regulated by the mechanical action of the machine, in that the former controls the latter to a certain extent.

Claims

Patent Claims:

1. The regulation of the working current of an electric generator by means of a direct Mount the braking device on the armature shaft and connect it to the power take-off brushes, which is set into action by the current of the machine itself in such a way that the braking friction corresponds to the Changes in the working current are regulated and, in turn, the position of the brushes is changed on the commutator in a corresponding manner.

2. A regulator for electrical generators, consisting of a direct on the rotating Mount the armature shaft and connect the braking device to the brush holder and an electromagnet connected to the outer line of the machine, which controls the braking effect according to the strength of the external circuit.

3. dynamo or a brake device for regulators magnet -elektricher machines, consisting of a fixed on the armature shaft, mitrötirenden Frictionsscheibe F and a same spanning and connected to the brush holder B brake ring G whose friction by a turned-on in the guards line electromagnet gemäfs the change the strength of the working current is regulated.

4. The arrangement of two parallel iron legs G ' and G " on the brake ring G, one of which forms the core of an induction coil connected to the external line of the generator, the other leg the armature of the resulting electromagnet, so that more or less strong excitation of the latter, corresponding to the fluctuations in the working current, the braking effect of G is changed to the same extent.

5. The arrangement of a device for adjusting the normal friction of the brake ring, consisting of an adjusting screw K connecting the legs G ' and G ″ with a spiral spring J.

For this purpose I sheet drawings.