DE32063C

DE32063C - Dynamo-elektrische Maschine

Info

Publication number: DE32063C
Application number: DENDAT32063D
Authority: DE
Original assignee: M. DEPREZ und M. LEBLANC in Paris
Anticipated expiration: 1904-09-28

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Pätentirt im Deutschen Reiche vom 28. September 1884 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine dynamo-elektrische Maschine, welche vorzugsweise als Motor für elektrische Lokomotiven zu dienen bestimmt ist.

Die Maschine ist zu diesem Zweck derartig construirt, dafs sie bei einem bestimmten Gewicht die gröfstmögliche Kraft erzeugen kann. Dabei ist Rücksicht darauf genommen, dafs die Maschine diese Kraft bei einer mäfsigen Umdrehungsgeschwindigkeit entwickelt. Die Maschine besteht aus einem eisernen Ringe A von grofsem Durchmesser, welcher die Gestalt eines Rundstabes besitzt. Derselbe ist mit einer Anzahl dicht an einander gereihter Spulen von geringer Höhe oder Dicke bedeckt, und zwar ist der Draht der einen Spule mit dem der anderen verbunden. Das Drahtende s S₁ S₂ . .. ., Fig. ι, jeder Spule steht mit dem Drahtanfang e ej e₂ .... jeder folgenden Spule in Verbindung und ihr Vereinigungspunkt steht wiederum mit einem der vom Sammler C strahlenförmig ausgehenden Drähte in Verbindung. Die einzelnen Drähte dieses Sammlers C sind von einander isolirt.

Der mit Spulen bedeckte Ring A, Fig. 2, ruht auf einem flachen Holzringe b, der seinerseits wieder von einem centralen Rade oder zwei runden Scheiben aus irgend einem nicht magnetischen Material getragen wird. Dieses Rad oder diese Scheiben sind auf eine Achse G G aufgekeilt, auf welcher auch der Sammler C befestigt ist. Der Inductor dieser Maschine wird von zwei ringförmigen Scheiben D D, Fig. 2, gebildet; die Breite dieser Scheiben ist gleich der Dicke des mit den Spulen bedeckten Ringes A. Die Scheiben D D tragen , gleich weit von einander entfernt, eine Anzahl vorspringender Stücke J J. . . . J¹ J¹ . . . ., welche den Ring A umgeben, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Diese Stücke sind von ebener Gestalt und ihre Mittelebene geht durch die Achse G G. Sie sind gleich weit von einander entfernt und in gerader Anzahl angeordnet.

Die Erfährung hat gelehrt, dafs die besten relativen Verhältnisse, welche den verschiedenen wesentlichen Elementen dieser Maschine zu geben sind, folgende sind:

R sei der mittlere Radius des Ringes A und 2 η die Anzahl der Stücke JJ...., welche auf derselben Seite des Ringes liegen.

ι. Der Durchmesser des Eisenkernes ist durch folgenden Ausdruck bestimmt:

2. Die Dicke der Drahtumwickelung des Kernes A bestimmt sich durch

0,3-

3.

Die Dicke der Stücke J J .

zu nehmen = 0,25

J¹/¹ ist

4. Die Dicke der Ringscheiben D D ist

TTi?

zu

nehmen Auf der Welle G ist lose

drehbar ein Schraubenrad H angeordnet, welches mit einem Rade R verbunden ist. Eine Schraube ohne Ende F, welche vermittelst eines Handrades in Umdrehung versetzt werden kann, steht mit dem Schraubenrad H in Eingriff. Man kann auf diese Weise das Rad H und infolge dessen auch das Rad R in dem einen oder dem

anderen Sinne drehen. Das Rad R ist nun mit Bürsten ausgerüstet, deren Anzahl gleich ist derjenigen der Stücke J bezw. J¹, mit welchen jede der Scheiben D D versehen ist.

Die Bürsten sind also in gerader Anzahl vorhanden und mögen der Reihe nach mit

1,2,3 ² ⁿ bezeichnet werden. In dem

Diagramm, Fig. 3, sind der Einfachheit halber nur vier Bürsten dargestellt.

Alle Bürsten gerader Zahl stehen in directer Verbindung mit einander ebenso alle Bürsten ungerader Zahl; aber die Bürsten gerader Zahl sind von denjenigen ungerader Zahl isolirt.

Wenn nun zwei biegsame Leitungsdrähte mit den Bürsten 1 und 2 so verbunden sind, dafs sie eine Drehung des Rades R gestatten, eine Drehung, welche immer nur einen kleinen Winkel betragen wird, und diese beiden Leitungsdrähte werden mit den Polen eines Generators in Verbindung gebracht, so wird der elektrische Strom durch jede Bürste gerader Zahl eintreten und sich in diejenigen Spulen abzweigen, deren entsprechende, strahlenförmig von dem Sammler ausgehende Drähte zwischen der vorhergehenden und nachfolgenden Bürste ungerader Zahl gelegen sind.

Der Vorgang, der nunmehr stattfindet, läfst sich aus dem Diagramm, Fig. 3, erkennen.

Der Strom wird in dem Ringe A A eine Reihe von Indifferen'zpunkten erzeugen, die gleich weit von einander entfernt sind und in Anzahl gleich den Bürsten.

Die so bestimmten Pole werden abwechselnd positiv und negativ sein. Sie werden bestrebt sein, sich den Stücken JJJ. . . . J¹'J¹ J¹, Fig. 2, welche die Armaturen bilden, zu nähern; der Ring wird sich also drehen, wenn die Pole sich nicht in der Ebene der Armaturen befinden.

Wenn die Bürsten fest bleiben, dann wird die Lage der Indifferenzpunkte im Räume constant bleiben; der Ring wird sich also continuirlich drehen, indem er immer versucht, in eine Gleichgewichtslage zu kommen, welche das Spiel des Sammlers jeden Augenblick verändert.

Sobald man die Bürsten mittelst des oben erwähnten Handrades dreht, ändert man die gegenseitige Lage der Pole und Armaturen zu einander. Man wird also die Kraftleistung und die Drehungsrichtung des Ringes variiren können. Anstatt den Ring drehen zu lassen, kann man ihn auch fest machen und läfst die

Scheiben D D mit den Stücken JJ /¹J¹,

Fig. 2, drehen. Zu diesem Zweck hat man nur nöthig, den Ring von aufsen, anstatt von innen, wie in Fig. 2 dargestellt, zu unterstützen. In diesem Falle wird auch der Sammler fest sein müssen, während sich das Rad R mit den Armaturen zusammen dreht.

Die Bürsten drehen sich also continuirlich,. und die biegsamen Leitungsdrähte, welche vorher für die Zu- und Ableitung des Stromes verwendet wurden, müssen durch zwei runde, mit Bürsten versehene Contacte ersetzt werden, die gleich jenen sein können, welche bisher in allen Wechselstrommaschinen angewendet werden.

Diese Anordnung bietet grofse Vortheile, obgleich sie eine besondere mechanische Bewegung für die Leitung der Bürsten benöthigt, wenn man die Möglichkeit bewahren will, während des Ganges die Stellung der Bürsten verändern zu können.

Um die erzeugte Kraft und die Drehungsrichtung variiren zu können, mufs man dem Rade R in Bezug auf die Armaturen eine relative Bewegung ertheilen können.

Man kann dies leicht mit Hülfe mehrerer Anordnungen erreichen, welche von Marcel Deprez construirten Apparaten entlehnt sind. Z. B. die Räder R und H, Fig. 4, stehen nicht mehr in directer fester Verbindung mit einander. ,. Das Rad T ist auf die Achse G aufgekeilt, während das Rad H lose auf G läuft. Die Räder T und H sind auf ihren einander zugekehrten Seiten mit Zähnen versehen und bilden so zwei Winkelräder, welche mit einem Zahnrad 5 in Eingriff stehen, dessen Achse O von einer der Speichen des Rades R gebildet wird.

Wenn das Rad H fest ist, dann ist die Winkelgeschwindigkeit des Rades R halb so grofs als diejenige des Rades T. Ist z. B. die Geschwindigkeit von T=w, die von H = ω', die von S = ω", die von R = ui'", und seien r und ρ die Radien der Räder T und S, so hat man, wenn man die Geschwindigkeiten im Sinne des Pfeiles α β als positiv annimmt:
ω'" r + ρ w" = w r ui'" r — ρ w" = ui' r, woraus folgt:

Mittelst eines Triebes und eines Zahnrades würde man also dem Rade, welches die Bürsten trägt, eine Winkelgeschwindigkeit = 2 w'" ertheilen können. Die Bürsten werden sich also mit der Armatur drehen, aber sie werden in Bezug auf letztere eine relative Bewegung erhalten, jedesmal wenn man auf das Rad H wirkt. .

Man kann auch das in Fig. 5 dargestellte Zahnradgetriebe anwenden; dasselbe erfordert aber eine gröfsere Anzahl von Rädern. Es sei G die Achse der Maschine und trage ein Rad vom Radius r fest aufgekeilt und ein Rad vom Radius R lose. Dasselbe sei bei Achse A der Fall. Auf der Achse O seien Räder von denselben Radien r und R angeordnet, aber diese beiden Räder seien fest mit einander verbunden;

aufserdem sei die Achse O von einem um, A drehbaren Hebel A B getragen.

Um das Verhältnifs der Geschwindigkeiten der auf der Achse G sitzenden Räder zu bestimmen, sei ω die Winkelgeschwindigkeit des Rades r, welches sich um Achse G dreht, λ diejenige des Rades R auf derselben Achse. ω' die Winkelgeschwindigkeit des Rades R, welches auf Achse A sitzt, w₃ diejenige des Rades r auf derselben Achse, u>₂ die Winkelgeschwindigkeit der beiden Räder R und r auf Achse O und schliefslich ο die Winkelgeschwindigkeit des Hebels A B. Es ergeben sich dann folgende Gleichungen:

w r = — W₁ R

ω, r = U)₀ R — ο R

• = u)_o R — or

Hieraus findet man λ = ι

R — r R

Wenn der Hebel A B fest ist, dann dreht sich das auf G sitzende Rad jR mit derselben Winkelgeschwindigkeit, wie die Achse G selbst und in demselben Sinne. Man kann also durch den Hebel A B auf die Bürsten wirken.

Es ist klar, dafs man durch "Handhabung des Hebels A B oder mit Hülfe eines anderen passenden Mechanismus die Stellung der Bürsten beliebig variiren kann.

Claims

Patent-Anspruch:

Die Construction der beschriebenen dynamoelektrischen Maschine, charakterisirt durch die Verbindung folgender Theile mit einander: des auf der Hauptwelle isolirt befestigten, mit Spulen bedeckten Ringes A, des Sammlers C mit strahlenförmig nach dem Verbindungspunkte der Drahtenden zweier benachbarten Spulen gehenden, von einander isolirten Drähten, der ringförmigen Scheiben D D mit vorspringenden, den Ring A umfassenden Stücken J J und J¹J¹.... von gerader Anzahl, und der am Rade R befestigten, mittelst Schnecke V und Schneckenrades H drehbaren Bürsten von gleicher Anzahl wie die Stücke J bezw. J\ Fig. i, 2 und 3.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.