DE30550C - Neuerungen an dynamo-elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 6. Juli 1884 ab.

Gegenstand dieser Erfindung ist eine dynamoelektrische Maschine, bei welcher die inducirten Ströme in den Drahtwindungen des Inductors in der Weise hervorgerufen werden, dafs von allen diesen Drähten successive ein Ende dem einen Pole eines natürlichen Magneten oder Elektromagneten genähert und gleichzeitig das andere Ende des Drahtes vom anderen Pole dieses Magneten entfernt wird, worauf Entfernung des ersteren Drahtendes vom ersteren Pol und Annäherung des letzteren Drahtendes an den letzteren Pol eintritt. Der durch Annäherung an den einen Pol, ζ. Β. den Nordpol, inducirte Strom und der durch Entfernung von dem anderen Pol, ζ. Β. dem Südpol, inducirte Strom haben gleiche Richtung und summiren sich, und können durch einen entsprechend eingerichteten Collector abgeleitet werden. Findet dann im weiteren Verlaufe der Function der Maschine . Entfernung des einen Drahtendes vom Nordpol des Magneten und Annäherung des anderen Drahtendes an den Südpol statt, so entsteht im Drahte ebenfalls ein continuirlicher Strom, doch von entgegengesetzter Richtung als der erstere, und dieser letztere Strom wird ebenfalls durch entsprechende Contactsegmente und Bürsten des Collectors in die Linienleitung geführt, so dafs diese von einem continuirlichen Strom von gleicher Richtung durchflossen wird.

Um diese successiven Annäherungen und Entfernungen zwischen einem Drahtende und einem Pole bei gleichzeitig eintretender Entfernung und Annäherung zwischen dem anderen Drahtende und dem anderen Pole zu erzielen, dreht sich ein mit longitudinal gestellten Drähten umwickelter ,,hohler Cylinder (Ringinductor) oder eine mit Drähten von solcher Stellung bewickelte Trommel (Trommelinductor) mit jedem Ende in dem elliptisch ringförmigen Polschuhe eines Magneten oder Elektromagneten oder Magnetmagazins, und die grofsen Achsen beider elliptischen Polschuhe sind unter einem Winkel von 90⁰ zu einander gestellt. Jede longitudinale Drahtwindung des Inductors wird also, wenn sie mit einem Ende in die kleine Achse des einen elliptischen Polschuhes zu stehen kommt, also dem betreffenden Pole möglichst genähert ist, mit dem anderen Ende in der grofsen Achse des anderen Polschuhes stehen und von diesem Pole die möglichst gröfste Entfernung besitzen. Nach jeder Umdrehung von 90 ° ändert sich dieses Verhältnifs und damit auch die Stromrichtung im Draht; setzt man also an einem Ende des Inductors das Ende eines Drahtes mit dem Ende eines auf der Inductoroberfläche um 90⁰ abstehenden Drahtes in leitende Verbindung, so werden beide Drähte von einem continuirlichen Strom durchflossen, und stehen beide anderen Enden dieser Drähte mit isolirten Collectorsegmenten in leitender Verbindung, so kann der Strom von diesen Segmenten durch Contactbürsten abgeleitet werden. Da in jedem Polringe zweimal Annäherung und zweimal Entfernung stattfindet, so mufs die Maschine in ihrer einfachsten Form einen Inductor mit vier longitudinalen, um 90⁰ von einander abstehenden Drahtbündeln besitzen, welche an einem Ende des Collectors zu je zweien leitend verbunden sind, während am anderen Ende je ein Drahtbündel der so ge-

bildeten Paare mit einem Drahtbündel des anderen Paares ein gemeinschaftliches Collectorsegment besitzt. Da bei jeder Umdrehung um 90 ° abwechselnd in ein Contactsegment ein positiver, in das andere ein negativer Strom tritt, müssen zur Ableitung dieser Ströme die Contactsegmente des Collectors am Ende jeder 90 gradigen Winkelbewegung des Inductors mit den Bürsten in Contact treten, was am einfachsten in der Weise bewerkstelligt wird, dafs man die zwei Segmente selbst unter Winkeln von 90⁰ gegen einander stellt und vier ebenfalls um 90° von einander abstehende Bürsten anbringt, von welchen je zwei diametral gegenüberstehende den positiven und die beiden anderen den negativen Strom ableiten. Natürlicherweise werden bei der praktischen Ausführung solcher Maschinen die longitudinal gestellten Bündel isolirter Drähte in möglichst grofser Anzahl angebracht, so dafs die inducirten Annäherungs - und Entfernungsströme mit möglichst kurzen Intervallen auf einander folgen, und es wird· aus allen Drähten eine zusammenhängende Leitung in der Weise gebildet, dafs man in jeder Gruppe von vier um 90 ° von einander abstehenden Drahtbündeln die Enden statt mit den eigenen Contactsegmenten des Collectors mit jenen der benachbarten Gruppe verbindet. Die weiteren Collectorsegmente schliefsen sich in gleichem Sinne an die der ersten Gruppe von vier Drähten entsprechenden Segmente an, so dafs sie im Ganzen einen Bogen von i8o° einnehmen können.

In beiliegender Zeichnung stellt Fig. 1 eine dynamo-elektrische Maschine des vorstehend beschriebenen Systems, und zwar mit Trommelinductor, in Seitenansicht dar.

Fig. 2 ist eine Endansicht der Maschine, von der Seite des Collectors aus betrachtet.

Fig. 3 zeigt die Maschine im Verticallängenschnitt.

Fig. 4 und 5 sind Verticalquerschnitte durch beide Polenden des hohlen, elliptischen Elektromagneten, in welchem der Inductor rotirt.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung des Trommelinductors in seiner einfachsten Form.

Fig. 7 zeigt gleichfalls schematisch einen mit vier Drahtbündelgruppen von der in Fig. '6 dargestellten Form bewickelten Trommelinductor.

Fig. 8 ist eine Ansicht des Collectors, bei welchem die gleichzeitig dem positiven und dem negativen Strome Austritt gewährenden Contactsegmente um 90 ° von einander abstehen, so dafs. sämmtliche Segmente sich über i8o° erstrecken und vier Contactbürsten vorhanden sein müssen.

Der hohle Eisenkern des Elektromagneten besteht aus zwei Hälften α a_y von elliptischem Querschnitt und mit um 90⁰ verstellten grofsen Achsen. Auf beiden in ihrer Längenmitte, also im Nullpunkte des Magneten fest verbundenen Hälften des Kernes sind die erregenden Drähte d in gleichem Sinne aufgewickelt, so dafs an einem Ende des ganzen Kernes nach dem Amp ere'sehen Gesetz immer ein Nordpol, am anderen Ende ein Südpol entsteht. Die Polenden des Elektromagneten werden von Messingrahmen b b^l getragen, welche an die Unterlagsplatte c geschraubt sind. Wie gesagt, kann der Elektromagnet durch einen starken, natürlichen Magneten von gleicher Form oder durch ein elliptisch ringförmiges Magazin von natürlichen oder Elektromagneten ersetzt werden.

Im Innern des hohlen Elektromagneten a a _l sitzt auf einer in Lagerböcken e e gelagerten Welle f der cylindrische Inductor, dessen Durchmesser nur etwas geringer ist als die kleine Achse der Ellipse im Lichten und welcher an beiden Enden mit dem Eisenkern abschneidet. Dieser Inductor kann, wie gesagt, ein Ringinductor oder ein Trommelinductor sein; in der Zeichnung ist ein Inductor g letzterer Art dargestellt.

Die Inductortrommel besteht vorzugsweise aus Eisen, kann jedoch auch aus Holz oder amagnetischem Metall bestehen. Die auf derselben in der Richtung der Cylinderseiten in Nuthen eingelegten Bündel isolirter Drähte h nähern sich bei der Rotation der Trommel mit einem Ende dem einen Pole, während ihr anderes Ende sich vom anderen Pole entfernt, und bei vier um 90⁰ von einander abstehenden Drahtbündeln vollzieht sich in jedem aus zwei diametral gegenüberstehenden Bündeln bestehenden Paare die Annäherung und Entfernung gleichzeitig mit Entfernung und Annäherung im anderen Paare. Eingangs ist erklärt worden, wie dadurch in jedem um 90⁰ von einem anderen abstehenden Drahtbündel Ströme von entgegengesetzter Richtung inducirt werden. Verbindet man die vier Drahtbündel h in der in Fig. 6 dargestellten Weise zu einer zusammenhängenden Leitung, in welcher ein continuirlicher Strom circulirt, und sind ρ und η in diese Leitung eingeschaltete Contactsegmente des Collectors, so kann offenbar durch auf diesen Contactsegmenten schleifende Metallbürsten ein Strom in eine Leitung abgeleitet werden, die gewissermafsen als Zweigleitung der geschlossenen Leitung auf dem Inductor erscheint; eines der beiden Contactsegmente leitet den positiven Strom ab, das andere den negativen, und diese Functionen wechseln nach jeder Umdrehung des Inductors um 90°.

Fig. 7-veranschaulicht in schematischer Darstellung die wechselseitige leitende Verbindung der aus je vier um 90° von einander abstehenden Drahtbündeln gebildeten Gruppen unter einander für vier solcher Gruppen Ji₁ /?₂ /ί₃ Λ₄. Das vom Contactsegment ρ ₁ der Gruppe H₁

abgehende Drahtbündel kehrt, nachdem es die Inductortrommel in der Richtung einer Cylinderseite passirt hat, um 90⁰ verstellt nach dem um 90⁰ von P₁ abstehenden Collectorsegment W₁ zurück, das auch mit dem nächsten um weitere go° abstehenden Bündel der Gruppe H₁ in leitender Verbindung ist; letzteres Bündel kehrt um 90⁰ verstellt über das Ende der Inductortrommel zurück, endet aber nicht, wie in Fig. 6, an dem Collectorsegment ^₁ der eigenen Gruppe, sondern an jenem p_% der nächsten Gruppe Zz₂. Von den vier um 90⁰ abstehenden Bündeln dieser Gruppe geht wieder das erste vom Collectorsegment p₂ ab, um um 90⁰ verstellt an W₂ anzuschliefsen, und das vierte Bündel endet am Collectorsegment p₃ der dritten Gruppe h₃. So geht es fort, bis endlich das vierte Bündel der letzten Gruppe an das Collectorsegment ρ_λ der ersten Gruppe anschliefst. Sämmtliche Drahtbündel /ij Zz₂ h_s Zz₄ des Inductors bilden also eine continuirliche Leitung, in welcher ein Strom beständig in einer Richtung circulirt und in welche die Collectorsegmente H₁ H₂ ... P₁ _p₂ . . . eingeschaltet sind. Aus diesen Segmenten kann durch zwei gleichzeitig an verschiedene Segmente angreifende Contactbürsten der inducirte Strom abgeleitet werden, und zwar müssen, da η Drahtgruppen zu vier Bündeln, in Collectorsegmenten entsprechen, diese Bürsten gleichzeitig z. B. am 1. und (n -Jr i)^ten Segmente oder am 2. und (w -\- 2)^ten Segmente u. s. f. angreifen, auf dafs immer die Maximalanzahl von Drahtwindungen zwischen die Con- ^: tactpunkte der Bürsten zu stehen komme.

Dies erreicht man am einfachsten, wenn man auf der Collectortrommel je zwei einer Drahtgruppe angehörige Segmente W₁JJ₁ w₂ p₂, wie in Fig. 8 gezeigt, um 90⁰ von einander anbringt; sämmtliche, Collectorsegmente müssen dann, wenn der Raum zwischen W₁ und ρ_λ ausgefüllt ist, offenbar einen Raum von i8o° einnehmen. Von den vier Contactbürsten, welche so gestellt sind, dafs sie mit den Segmenten der in gröfster und kürzester Entfernung vom Pole befindlichen Drahtbündel in Berührung stehen, leiten je zwei einander diametral gegenüberstehende den positiven Strom, die beiden anderen den negativen Strom ab, und es sind immer zwei um 90⁰ von einander abstehende Bürsten gleichzeitig in Thätigkeit. Natürlicherweise könnte man die Anzahl der um 90 ° von einander abstehenden Bürstenpaare beliebig vermehren.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Bei einer dynamo-elektrischen oder magnetoelektrischen Maschine als Stromerreger ein natürlicher oder Elektromagnet, aus zwei hohlen Längentheilen von elliptischem Querschnitt bestehend, welche im Nullpunkte des Magneten mit senkrecht auf einander gestellten grofsen Achsen fest und magnetisch leitend verbunden sind und in welchen ein Ring- oder Trommelinductor rotirt.
2. 2. Bei einer dynamo-elektrischen oder magnetoelektrischen Maschine, welche einen Stromerreger der unter 1. angegebenen Form besitzt, ein Trommelinductor, bei welchem von je vier um 90⁰ auf der Trommeloberfläche von einander abstehenden, longitudinalen Drahtbündeln das erste mit dem zweiten und das dritte mit dein vierten an einem Trommelende leitend mit einander verbunden sind, während am anderen Trommelende das erste Drahtbündel von einem Collectorsegment ausgeht, das zweite und dritte Drahtbündel ein solches Segment gemeinschaftlich besitzen und das vierte Drahtbündel in das Collectorsegment des ersten Drahtbündels der nächsten Gruppe von vier Bündeln mündet u. s. f., bis endlich das vierte Bündel der letzten Gruppe wieder nach dem Collectorsegmente des ersten Bündels der ersten Gruppe hinläuft.
3. 3. Bei einem Trommelinductor der unter 2. angegebenen Einrichtung ein Collector, auf welchem die einer Gruppe von vier. Drahtbündeln entsprechenden zwei Contactsegmente um 90⁰ von einander abstehen, so

   • dafs alle Segmente einen Raum von i8o° ausfüllen, und auf welchem um 90° von einander abstehende Bürsten schleifen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.