DE30045C

DE30045C - Universal current collector for electric drum machines

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Publication number: DE30045C
Application number: DENDAT30045D
Authority: DE
Original assignee: S. czapski, Dr. phil. in Jena, Littergäfschen b. Frau venus
Anticipated expiration: 1904-07-03

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

Die nachfolgend beschriebene Art der Stromcollection bei elektrischen Trommelmaschinen (nach dem Princip der v. Hefner-Alteneckschen) soll erstens eine Vereinfachung gegenüber den bisher angewendeten sein und zweitens eine gröfsere Universalität besitzen als diese, indem sie für Trommelmaschinen das Gleiche leistet, was die Erfindungen von Hipp, Deprez, Wilde u. A. für Maschinen anderer Systeme bezwecken und erst neuerdings von EIphinstone in wesentlich anderer Weise auch bei Trommelmaschinen versucht worden ist.The type of stream collection described below with electric drum machines (according to the principle of von Hefner-Alteneckschen) Firstly, it should be a simplification compared to the previously used and secondly have a greater universality than this, in that they do the same for drum machines does what the inventions of Hipp, Deprez, Wilde and others do for the machines of others Systems are intended and only recently by EIphinstone in a significantly different way has been attempted on drum machines.

Es ist nämlich mittelst dieses Collectors möglich, die elektromotorisch wirksamen einzelnen Drahtlagen der Trommel ganz nach Belieben entweder alle hinter oder alle neben einander oder " in irgend welcher Combination theils neben, theils hinter einander zu schalten, einzelne, z. B. die der Indifferenzzone der Trommel nahe gelegenen, gar nicht zu erregen, und einzelne oder Combinationen einzelner Wickelungen in getrennten Stromkreisen zu gesonderten Zwecken, als Erregung der Elektromagnete, Erzeugung von Licht, von mechanischer oder chemischer Arbeit zu-verwenden, ohne dafs die gesammte Wirkungsweise der Maschine dadurch anders als förderlich alterirt wird. Dabei ist die elektromotorische Kraft in diesen einzelnen Stromkreisen constant und auch nicht einmal um die Dauer einer Trommelrotation periodisch, wie bei anderen Erfindungen ähnlicher Art. Die Stromsammlung und -Vertheilung geschieht durch den Commutator und die Bürsten.This is because it is possible, by means of this collector, to identify the individual ones that are active in terms of electromotors Wire layers of the drum either all behind each other or all next to each other or as desired "to connect in any combination, partly next to, partly behind one another, individual ones, e.g. the near the indifference zone of the drum, not to be excited at all, and singles or combinations individual windings in separate circuits for separate purposes, as excitation the electromagnet, generation of light, of mechanical or chemical work to use without thereby making the whole mode of operation of the machine other than beneficial is altered. The electromotive force in these individual circuits is constant and not even periodically for the duration of a drum rotation, as is the case with others Similar inventions. The current collection and distribution is done by the commutator and the brushes.

Fig. ι sei eine ganz schematisch gehaltene Vorderansicht der Trommelstirnfläche mit einem Durchschnitt des Commutatorcylinders; Fig. 2 ein eben solcher Grundrifs bezw. Aufrifs für eine specielle Form des Commutators wie der Bürsten.Fig. Ι is a very schematic front view of the drum end face with a Average of the commutator cylinder; Fig. 2 such a Grundrifs respectively. Aufrifs for a special form of the commutator like the To brush.

In Fig. r sind an der Peripherie des äufsersten Kreises .(der die Trommel vorstellt) nur die Enden der Draht Wickelungen, nicht diese selbst, sichtbar. Der, Einfachheit wegen sind nur vier, getrennte Wickelungen angenommen; in Wirklichkeit kann ihre Zahl beliebig, grofs sein. Die eine Hälfte dieser Enden (von der Stellung der nicht gezeichneten (Elektro-) Magnete hängt es ab, welche) sind dann positive Pole, die andere Hälfte negative Pole der Ströme, die durch die Rotation der Trommel im magnetischen Felde jener Magneten erzeugt sind, so zwar, dafs zu einem positiven Ende + 3 das diametral gegenüberliegende , — 3 als negatives derselben Drahtumwickelung zugehört. Diese Enden sollen sämmtlich direct, z. B. geradlinig, wie Fig. 1 es zeigt, zu den Segmenten des Commutators geführt werden, zu je einem Segment nur gleichnamige Pole, je einer oder auch mehr, so dafs die zu den Drahtenden gehörigen Segmente bei Benutzung nur eines Commutators sich auf diesem in derselben Reihenfolge an einander reihen, wie die Drahtumwickelungen auf der Trommel selbst. Dafs die Segmente, wie in Fig. ι und 2, gleich breit mit den isolirenden Stücken sind, ist nicht unbedingt erforderlich. Diese Segmente, in Fig! 2 schraffirt, sollen nun spiralig gewunden sein. Wir betrachten zuerst den Fall, dafs sie auf dem Commutator, soweit sie von Bürsten berührt werden, eine Spiralität von i8o° besitzen, so. dafs ein Segment, .welches bei der ersten Bürste anfängt, d. h. berührt wird, auf dem diametral entgegen-In Fig. R on the periphery of the outermost circle (which represents the drum) there are only the Ends of the wire windings, not these themselves, are visible. Who, for the sake of simplicity, are only four separate windings accepted; in reality their number can be arbitrarily large. the half of these ends (it depends on the position of the (electro) magnets (not shown) from which) are then positive poles, the other half negative poles of the currents flowing through the Rotation of the drum in the magnetic field of those magnets are generated, so that to be true a positive end + 3 the diametrically opposite, - 3 as the negative end of the same Wire wrapping included. These ends should all be direct, e.g. B. straight, like Fig. 1 it shows that the segments of the commutator are routed to each segment with the same name Poles, one or more, so that the segments belonging to the wire ends are located when only one commutator is used Line it up in the same order as the wire wraps on the Drum itself. That the segments, as in Fig. 1 and 2, are of the same width as the isolating Pieces are not essential. These segments, in Fig! 2 hatched, should now be spiraled. We shall first consider the case that it is on the commutator, as far as they are touched by brushes, have a spiral of 180 °, so. that a segment .which starts with the first brush, d. H. is touched, on the diametrically opposite

gesetzten Ende des Commutators der letzten Bürste (oder dem Ende der Bürste, wenn nur eine auf jeder Seite vorhanden ist) gegenübersteht. Jede Mantellinie auf dem Commutator, die so lang ist, als die Bürste oder Bürsten einer' Seite breit sind, schneidet dann genau die Hälfte aller vorhandenen Segmente; es kann also umgekehrt eine Bürste auf jeder Seite den Commutator berühren, die genau je die Hälfte aller Segmente ableitet. Die Berührungslinien müssen so gewählt sein, dafs die von der einen Bürste berührten Segmente alle von einem, die von der anderen berührten alle vom anderen Vorzeichen in Bezug auf elektrische Polarität sind. Bei der in den Figuren gewählten radialen Leitung der Drähte zu den Segmenten würden die Berührungslinien der Bürsten in der durch die Indifferenzzonen der Trommel gelegten Ebene liegen müssen. Es münden also alle positiven Pole der Drahtwickelungen in die eine Bürste, alle negativen in die andere, der ersten diametral gegenüberstehende ein. Eine Leitung von der einen Bürste zur anderen, welche die Arbeitsstelle des Stromes enthält, wird dann von einem Strom durchflossen, der das Resultat, der Nebeneinanderschaltung aller an den einzelnen Segmentenpaaren vorhandenen Potentialdifferenzen ist und dessen Intensitätset end of the commutator of the last brush (or the end of the brush, if only one on each side) faces. Every surface line on the commutator, which is as long as the brush or brushes are one side wide, then cuts accurately half of all existing segments; Conversely, there can be a brush on each side Touch the commutator, which derives exactly half of all segments. The lines of contact must be chosen so that the segments touched by one brush are all by one, the from the other all touched of the opposite sign with respect to electrical polarity are. In the case of the radial routing of the wires to the segments selected in the figures the lines of contact of the brushes in the one laid by the indifference zones of the drum Must be level. So all positive poles of the wire windings flow into the one brush, all negative in the other, the first one diametrically opposite. One Conduction from one brush to the other, which contains the working place of the current, is then traversed by a current, which is the result of the juxtaposition of all the potential differences present at the individual segment pairs and their intensity

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ist, wenn η die Anzahl deris if η is the number of

Segmentenpaare (in der Zeichnung = 4, überhaupt in maximo gleich der Anzahl der Drahtwickelungen der Trommel), E_k die elektromotorische Kraft eines Segmentenpaares bezw. einer Drahtwickelung, «/*· den Widerstand der in ein Segmentenpaar mündenden Drahtwickelungen, w_a den äufseren Widerstand der Strombahn bedeutet. Indem man die genannten Bürsten beiderseits etwas weniger breit macht, also ihre Berührungslinie verkürzt, werden die der Indifferenzzone der Trommel nächstgelegenen Drahtwickelungen nicht mehr abgeleitet, sie kommen also gar nicht mehr zur Geltung und können durch die Unsicherheit ihrer Stromesrichtung und geringe Intensität nicht mehr lästig fallen.Pairs of segments (in the drawing = 4, at all in maximo equal to the number of wire windings of the drum), E _k, respectively, the electromotive force of a pair of segments. a wire wrapping, "/ * · the resistance of the opening into a segment pair of wire windings, _wa the outward resistance of the circuit means. By making the mentioned brushes a little less wide on both sides, i.e. shortening their line of contact, the wire windings closest to the indifference zone of the drum are no longer diverted, so they no longer come into their own and can no longer be a nuisance due to the uncertainty of their current direction and low intensity .

Wenn man nun jede der vorhin behandelten Bürsten in eine Anzahl einzelner Bürsten getheilt denkt, die von einander isolirt sind, erhält man den in Fig. 2 dargestellten Fall des Universal-Collectors. Jede Bürste berührt dann nur eine beschränkte Anzahl von Segmenten, ' z. B. nur je eines; man richtet es aber so ein, dafs stets jedes Segment eine Ableitung hat. Je zwei Bürsten, die diametrale Stellen des Commutators berühren, werden die zusammengehörigen Pole für die in einer bezw. mehreren Drahtwickelungen erregten Ströme, und zwar für Ströme, die beim Durchgang der Drahtwickelungen durch bestimmte und stets dieselben Stellen des magnetischen Feldes erzeugt sind, also, bei . constanter Rotationsgeschwindigkeit der Trommel im Grofsen und Ganzen selbst als constant zu betrachten sind. Mit diesen Bürstenpaaren kann man nun ganz verfahren wie mit den Polen galvanischer Batterien. Stellt man leitende Verbindung zwischen den Bürsten je einer Seite her und leitet den Strom, von einer beliebigen Bürste der einen Seite durch die Arbeitsstelle zu einer der Bürsten der anderen Seite, so hat man den vorhin besprochenen Fall der Nebeneinanderschaltung der elektromotorischen Kräfte. Verbindet man hingegen .je eine Bürste der einen Seite mit der nächstfolgenden der anderen Seite, z. B. -f- ΙΠ mit —II u. s. w., so geht der positive Strom successive durch alle Bürsten, Segmente und Drahtwickelungen, wie man leicht verfolgen kann; der resultirende Strom ist also das Ergebnifs der Hintereinanderschaltung der elektromotorischen Kräfte. Im äufsersten Falle, wenn zu jeder Drahtlage ein Segment, zu jedem Segment eine Bürste gehört, hat man so alle Potentialdifferenzen, die überhaupt erzeugt sind, summirt, also wie beim Hefner-Alteneck· sehen Collector die maximale Spannung erzeugt, jedoch auch den gröfsten inneren Widerstand der Maschine zu überwinden; die Intensität desIf one now divides each of the brushes discussed above into a number of individual brushes thinks, which are isolated from each other, one obtains the case of the shown in Fig. 2 Universal collectors. Each brush then only touches a limited number of segments, 'z. B. only one each; but it is arranged in such a way that every segment always has a derivative. Any two brushes that touch diametrical points on the commutator become the associated ones Pole for those in a resp. several wire windings excited currents, namely for currents that occur when the wire windings pass through are generated by specific and always the same points of the magnetic field, i.e., at. constant speed of rotation of the drum as a whole themselves are to be regarded as constant. You can now move completely with these pairs of brushes as with the poles of galvanic batteries. If a conductive connection is made between the Brushes one side and conducts the current from any brush on one side through the work station to one of the brushes on the other side, so one has the one discussed above Case of the juxtaposition of the electromotive forces. But if you connect one brush on one side with the next one on the other, e.g. B. -f- ΙΠ with —II and so on, the positive current goes successive through all brushes, segments and wire windings, how to easily trace can; the resulting current is therefore the result of the series connection of the electromotive Powers. In the extreme case, when every wire layer has a segment, and every segment has a brush, you have them all Potential differences that are generated at all are summed up, as in the case of the Hefner-Alteneck see Collector generating the maximum voltage, but also the greatest internal resistance the machine to overcome; the intensity of the

Stromes ist dann_/=Current is then _ / =

i -j- T^— W_n i -j- T ^ - W _n

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bei gleicher Bedeutung der Zeichen, wie vorher.with the same meaning of the characters as before.

Man kann einzelne der Bürsten einer Seite mit einander, diese mit entsprechenden Bürstencomplexen der anderen Seite verbinden und so ohne Schwierigkeit die vorhandenen elektromotorischen Kräfte in irgend welchen Combinationen theils hinter, theils neben einander schalten und z. B. der Bedingung maximaler Stromintensität, dafs der äufsere Widerstand gleich dem inneren sei, möglichst nahe kommen. Man kann die Berührungslinie der Bürsten so weit verkürzen, dafs die schwächsten und unsichersten Ströme gar nicht zur Geltung kommen, ja überhaupt, nicht erzeugt werden, weil- sie keine geschlossene Strombahn finden. Die grofse Variabilität in der Bestimmung der Intensität und des von der Maschine erzeugten Gesammtstromes und der inneren Widerstandsverhältnisse ermöglicht es, schon bei der Construction der Maschine, bei geforderter Leistungsfähigkeit und gegebenem äufseren Widerstände, in der Wahl der Drahtstärke und Anzahl der Drahtwindungen und Drahtlagen eine gröfsere Freiheit walten zu lassen bezw. mehr rein technischen Rücksichten zu folgen als bisher, da durch geeignete Kuppelung oder im Voraus gewählte DimensionYou can combine individual brushes on one side with one another, these with corresponding brush complexes the other side and so without difficulty the existing electromotive Switch forces in any combination, partly behind, partly next to one another, and z. B. the condition of maximum Current intensity, so that the external resistance is equal to the internal one, come as close as possible. The line of contact of the brushes can be shortened to the point where the weakest and most insecure Currents do not come into their own, yes at all, are not generated because - they not find a closed current path. Great variability in determining the intensity and the total current generated by the machine and the internal resistance ratios makes it possible, already during the construction of the machine, with the required performance and given external resistance, in the choice of wire size and number of wire turns and wire layers to exercise greater freedom respectively. more purely technical considerations to follow than before, as a suitable coupling or dimension selected in advance

und Zahl der Bürsten, Segmente u. s. w. innerhalb weiter Grenzen das gesteckte Ziel event, doch noch erreicht werden kann.and number of brushes, segments, etc. within wide limits the set target event, can still be achieved.

Es ist wohl ohne Weiteres ersichtlich, wie man mittelst der Bürsten einzelne Stromkreise bilden kann, die eine gewisse elektromotorische Kraft und einen gewissen Widerstand haben; man hat nur die betreffenden Bürsten oder Bürstencomplexe für sich als Pole in den Stromkreis einzuschalten. Man kann also den Gesammtstrom der Maschine so oft spalten, als man rein algebraisch aus η gegebenen Elementen Complexionen bilden kann. Es ist besonders hervorzuheben, dafs, wenn man zeitweise oder überhaupt einzelne Stromkreise, also einzelne der Drahtwickelungen der Trommel nicht benutzt, indem man z. B. die Bürsten isolirt läfst oder entfernt, dafs alsdann für Erzeugung von Strömen in diesen Kreisen auch keine äufsere Arbeit verbraucht wird, d. h. verloren geht.It is easy to see how, by means of the brushes, one can form individual circuits which have a certain electromotive force and a certain resistance; you only have to connect the relevant brushes or brush complexes as poles in the circuit. So one can split the total stream of the machine as often as one can form complexions purely algebraically from η given elements. It should be particularly emphasized that if one does not use individual circuits, i.e. individual wire windings of the drum, at times or at all, by z. B. leaves the brushes insulated or removed, so that no external work is then used, that is, lost, for the production of currents in these circles.

Im übrigen mufs bemerkt werden, dafs in dem obigen nur das System der Stromcollection als solches ausgeführt worden ist, und dafs für die specielle Construction der Bürsten, Isolirungen, Segmente u. s. w. alle Verbesserungen in Anwendung kommen können, die sich für dieselben sonst als praktisch bewährt haben. For the rest it must be noted that in the above only the system of stream collection has been carried out as such, and that for the special construction of the brushes, insulation, Segments and so on, all improvements can be used that have otherwise proven to be practical for the same.

Eine schwache spiralige Drehung ist mehrfach bei Commutatoren zum Zwecke der Vermeidung von Funkenbildung angewendet worden; sollte sich bei vorliegender Anordnung die Funkenbildung nicht schon von selbst als gehoben zeigen, so könnte man ganz entsprechend eine Verstärkung der Spiralität der Segmente noch über i8o° längs der oben angegebenen Breite des Cylinders 'eintreten lassen, oder denselben Zweck durch passendes Breiteverhältnifs . der Segmente, Isolirungen und einzelnen Bürsten leicht erreichen.Weak spiral rotation has been used several times in commutators for the purpose of avoiding sparking; In the present arrangement, the sparking should not turn out to be lifted by itself show, one could quite appropriately reinforce the spiraling of the segments allow it to enter more than 180 ° along the width of the cylinder given above, or the same Purpose through appropriate width ratio. of the segments, insulation and individual brushes easy to get to.

Man kann ferner, statt alle Drahtwickelungen nur nach einer Trommelstirnfläche hin auf einen-Commutator abzuleiten, wenn ein praktisches Bedürfnifs hierfür vorliegt, einen Theil der Drahtenden nach einem vor der anderen Stirnfläche gelegenen Commutator führen, wodurch sich für die Gestalt der Bürsten und Segmente nichts wesentliches ändert.It is also possible, instead of all wire windings, to only point to a drum end face on a commutator to derive, if there is a practical need for this, part of the wire ends lead to a commutator located in front of the other end face, which means for the shape of the brushes and segments does not change significantly.

Die Anwendung einer Spiralität der Segmente von 180 ° und gerader Berührungslinie der Bürsten ist nur eines der Mittel, durch welche bei der angegebenen einfachen Zuleitungsweise der Drahtenden zu den Commutatorsegmenten die Stromsammlung bezw. Spaltung bewirkt werden kann. Man kann die Bürsten den Commutator selbst in einer Spirallinie berühren lassen und mufs dann die spiralige Drehung der Segmente um den Betrag der Drehung jener Spirallinie vermehren bezw. vermindern, je nachdem jene Linie in demselben oder entgegengesetztem Sinne gedreht ist wie die Segmente. Man kann also die Segmente im äufsersten Falle wie bei den meisten elektrischen Maschinen geradlinig machen, wenn man die Bürsten jeder Seite so stellt, dafs sie in einer Spirale von i8o° den Commutator berühren. Die Verwendbarkeit des Commutators zu den oben angegebenen Zwecken bleibt durch diese äufserlichen Modificationen völlig ungeändert.The application of a spiral of the segments of 180 ° and a straight line of contact of the Brushing is just one of the means by which in the given simple feed method the wire ends to the commutator segments respectively the current collection. Causes division can be. One can touch the brushes the commutator itself in a spiral line and then must the spiral rotation of the segments by the amount of rotation that spiral line increase resp. diminish according to that line in the same or is rotated in the opposite sense as the segments. So you can use the segments in In the extreme case, as with most electrical machines, make a straight line if you use the Brush each side so that they touch the commutator in a 180 ° spiral. This means that the commutator can still be used for the purposes specified above external modifications completely unchanged.

Claims

Patent claim:

In the case of electric drum machines, the facilities:

i. that like poles of wire windings, in the same order as they lie on the drum, are led to the segments ^{1 of} a commutator, which are spiral and touched on both sides by one or many brushes in a line, the spiral rotation of which corresponds to that of the segments ° added, for the purpose of collecting electricity; . 'z. that the brushes mentioned, as shown in detail in the description, are temporarily or permanently group-wise connected to one another in a conductive manner in order to Wire windings of the drum electro-. motor-driven in any combination, partly behind, partly next to each other, to one or more separate circuits, possibly with the omission of individual windings resp. Segments.

1 sheet of drawings.