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Aus drei Elementen bestehende, auch als Wechselgetriebe verwendbare
elektrische 1Kaschine. Es gib 'bereits elektrische Maschinen mit zwei Läufern und
einFm Ständer, die durch magnetische Kraftlinien derart-miteinander in Verbindung
stehen, daß bei ihnen elektrische Kraft in mechanische Bewegung umgewandelt und
so ein Drehmoment durch die Veränderung des magnetischen Kraftlinienverlaufes erzielt
wird.
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Diese Maschinen besitzen drei konzentrisch zueinander angeordnete
Teile, von denen das Feldmagnetelement oder der Ständer ruht, während die beiden
anderen- oder die Läufer drehbar sind. Dcr eine drehbare Teil wirkt als Feldmägnef
und nimmt durch die magnetischen Kraftlinien das andere drehbare Element
-(Läufer) bei seiner Drehung finit; Diese Maschinen sind besonders als Wechselgetriebe
geeignet und besitzen nur auf dem Ständer Erregerspulen. Der Feldmagnet sitzt auf
der treibenden oder Kraftwelle und wird zum Antrieb ,des auf. der Arbeitswelle sitzenden
Läufers benutzt, wobei die Geschwindigkeit der Arbeitswelle von dem 'Verhältnis
der Zahnteilung firn Ständer und Läufer abhängt. Die Maschine besitzt in der Regel-
einen Kommutator" der vom Anker getragen wird.
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Die Erfindung betrifft eine derartige Maschine, die entweder als Wechselgetriebe
oder als Arbeitsmaschine oder als Stromerzeuger zu verwenden ist und die bei hohem
Wirkungsrad nur ein verhältnismäßig geringes Gewicht besitzt.
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Nebenzweck der Erfindung ist, ein kräftiges Drehmoment auch bei geringen
und mittleren Geschwindigkeiten zu erzielen und so, die Maschine als Anlasser für
Kraftwagen ti: dgl. geeignet zu machen.
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Die Erfindung besteht im wesentlichendarin, daß das Magnetfeldelement
-drehbar angeordnet ist; während von den beiden anderen Elementen das eine fest
(Ständer) und das andere drehbar (Läufer) ist.
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Der Ständer und' der Läufer sind mit einer Reihe von magnetischen
Leitern- ausgerüstet, welche das Bestreben haben, bei der Drehung des Magnetfeldes
eine radiale Ausrichtung (Deckung) anzunehmen, wodurch die Drehung des Läufers -mit
der Arbeitswelle. bewirkt wird. Anker und Läufer können auch ihre Rollen .miteinander
vertauschen und entweder als treibendes oder angetriebenes Element benutzt werden:
Zweckmäßig sind auf dem Ständer die Spulen und der - Kommutator vorgesehen, während
die Bürsten von dem Feldmagneten getragenpwerden, der mit besonderen Erregerspulen
ausgerüstet ist.
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Die beiliegende Zeichnung erläutert die Erfindung. , Es bedeutet:
. -Fig. i einen Querschnitt durch eine gemäß der Erfindung- ausgeführte Maschine
- im Schnitt nach Linie r-i der Vig. 2, Fig.2 einen Längsschnitt durch dieselbe,
Fig.3 ein Stromschema, Fig. 4. eine zweite Ausführungsform der Maschine in einem
der Fig._ i entsprechenden Schnitt, Fig. 5 :einen Längsschnitt durch diese Ausführungsform,
während
Fig. 6_ den in Fig. 5 ersichtlichen lioniniutator in einem
zur Fig. 5 senkrecht liegenden Längsschnitt veranschaulicht.
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Das Gehäuse besteht aus den beiden Stirnplatten i und 2 und den beiden
Ringscheiben 3 und ¢, zwischen denen der geblätterte Ständer 5 befestigt i'st. Die
Ringscheiben 3 und 4 -können mit Tragfüßen 6 und 7 versehen sein. Mit dem Ständer
5 arbeitet ein drehbares Feldelement 8 zusammen, das von der Achse 9 getragen wird
und mehrpolig .ausgebildet ist.
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Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei Polpaare vorgesehen,
obgleich man' auch eine beliebige andere Polzahl verwenden kann. Die Erregerwicklung
io -ist so angeordnet, d-aß zwei gegenüberliegende Nord-und zwei gegenüberliegende
Südpole entstehen; so daß zwei Pole entgegengesetzter Polarität um 9o° voneinander
abstehen. zwischen den Polschuhen des Feldmagneten 8 und dem Ständer 5. ist der
Läufer 13 vorgesehen. Inn allgemeinen soll im nachfolgenden der Feldmagnet 8 als
das antreibende Kraftelement und der Läufer 13 als das getriebene oder Arbeitselement
gelten.. Demzufolge stellt Welle 9. die Kraftwelle und die Welle 16 die Arbeitswelle
dar.
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Die Innenfläche des Ständers -5 ist mit einer Anzahl zur Welle paralleler
Zähne ii gleicher Teilung versehen, die als magnetische Leiter arbeiten. Bei der
dargestellten Ausführungsform sind 32 Zähne vorhanden. Die Schlitze zwischen diesen
Zähnen nehmen Wicklungen z2 auf, die so miteinander verbau Iden sind, daß eine d.-polige
Anordnung entsteht.
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Der Läufer 13 besteht aus einer Anzahl aus Blechen zusaininengesetzter
niagnetisierbarer -Stäbe oder Leiter 13 non gleicher Teilung, die in dein Ringraum
zwischen dein Feldmaigneten 8 und dem- Ständer 5 angeordnet sind und eine solche
Stärke aufweisen, daß zwischen ihnen und den Polschuhen des Feldniagneten 8 einerseits
sowie den Ständerzähnen i i anderseits nur ein geringer Luftzwibaren Stäbe 13 sind
von gleicher Breite wie , schenraum vorhanden ist. Die magnetisier die Leiter i
i ; beide besitzen jedoch verschiedene Teilurig. ; Bei der dargestellten Ausführung
sind vier Läuferstäbe nielir vorhanden als - Ständerzähne. Bei der Drehung des Läufers
gelanben daher seine Stäbe 13 nach und nach in radiale L'bereinstiinmung oder Deckung
mit den Zähnen i i des Ständers 5, und zwar gibt °_s auf dein gesamten Umfang stets
vier Punkte, in denen. eine solche Deckung stattfindet, wie dies aus Fig. i ersichtlich
ist.
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Die Läuferstäbe 13 sind zwischen den nach >dmvärts gerichteten - Flanschen
der Stirnscheiben 14 und 15 (Fig. 2) befestigt, die niit den in Lagern der Seitenplatten
i und : dreh-: baren Wellen 16 und 17 fest verbunden sind.
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Die Welle 16 dient in der üblichen Weise als Arbeitswelle. Die Enden
der Kraftwelle d besitzen einen geringeren Durchmesser und werden von Bohrungen
der.Wellen 16 und 17
umgeben. Das freie Ende der Welle 9 trägt. die Koininutator
bürsten.
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Da sämtliche drei Elemente durch magnek tische Kraftlinien miteinander
verbünden sind, werden der Ständer 5 und der Läufer.i3 das Bestreben zeigen, eine
solche Lage zueinander einzunehmen, bei der der geringste magnetische Widerstand
auftritt und bei der die Polschuhe des Feldmagneten 8 mit den vier Deckungen zwischen
den - Ständerzähnen i i und den Läuferstäben 13 übereinstimmen, wie aus Fig. i ersichtlich
ist.
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Der Ständer 5 trägt den Kommutator 18,
der in dem Lager i-9
der Stirnplatte :2 ruht. Der Kommutator = umgibt hier mit seiner Innenfläche konzentrisch
das äußere Ende der Welle g, und ist in eine Anzahl voneinander isolierter Stege
geteilt, von. denen bei der dargestellten- Ausführungsform 32 vorgesehen sind. Diese
Elemente stimmen mithin in ihrer Anzahl mit der Anzahl der Ständerspulen überein,
die durch ' Leiter 2o finit den Kommutatorstegen verbunden sind.
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Für jede Polarität sind zwei Bürsten 21 und 2z' bzw. 22 tind 22' (s.
auch Fig. 3) vorgesehen, die in Bürstenhaltern 23 der Welle 9 ruhen .u id durch
Federn nach auswärts gepreßt werden, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Lage
der. umlaufenden Bürsten ist so gewählt, _daß durch die Ständerwicklungen 12 der
gewünschte Strom fließt. Die genannten- vier Bürsten sind mit den Schleifringen
2,4 und 25 am anderen Ende der Welle 9 leitend verbunden, und zwar stehen zwei Bürsten
derselben Polarität finit je einem gemeinsamen Schleifring in Verbindung, während
die Erregerwicklungen io des Feldmagneten 8 an die entsprechenden Ringe angeschlossen
sind. . Die Bürsten 26 und 27, -die auf den Ringen schleifen, führen zu dein Erregerstromkreis
io, der an einer Gleichstromquelle liegt. Durch die Bohrung 29 hindurch wird die
Verbindung zwischen den Bürsten und Ringen sowie den Erregerwicklungen i o hergestellt.
-Ein Strom, der durch die Ständer- und Feldmagnetwicklungen . fließt, wird zwischen
dem Ständer 5 urfd dem Feldmagneten 8 ein Drehmoment hervorrufen, -welches den Feldmagneten
und demzufolge auch die von diesem getragenen Bürsten in Umlauf versetzt.
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Die Maschine kann besonders. als Anläßvorrichtung für Kraftwagen-
u, dgl. verwendet werden, indem die Welle 16 unmittelbar mit der Welle der anzulassenden
:Maschine
verbunden wird. .her Feldmagnet ä dreht sich nur, wenn
der Maschine Strom zugeführt wird und kommt zur Ruhe, sobald der Anlaßniotor in
Gang gesetzt und der Strom wieder ausgeschaltet ist. Der Kommutator und die Bürsten
werden daher auch eine lange Lebens-(lauer aufweisen: Wegen des erzielten kräftigen
Drehmomentes kann die. Maschine geringe Abmessungen aufweisen, so daß sie nur wenig
Platz -cinninmit und sich als _ Anlasser für Kraftwagen gut eignet.
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Die Maschine 1ä ßt sich auch als Gleichstromergeuger und als Wechselgetriebe
hei. Motoren aller Art verwenden. Die Welle rd kann entweder als Kraft- oder Arbeitswelle
verwendet werden.
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1n Fig. 4, 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform. der Erfindung
dargestellt. Um die Wege der magnetischen Kraftlinien-zwischen-(lern Feldmagneten
8 und dein Ständer 5 an den zwischen den Deckungsstellen der Zähne i i und Eisenstäbe.
13 liegenden. Zwischenpunkten noch vollständiger zu unterbrechen und dadurch die
Stärke der magnetischen Kupplung zwischen dein Feldmagneten 8 und dem Ständer 5
zti erhöhen, wird der Luftzwischenraum zwischen den« inneren Enden der Zähne i i
und den äußeren Enden der Polschuhe des Feldmagneten 8 vergrößert, indein mehrere
Reihen unterteilter Eisenstäbe vorgesehen werden.
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Bei der Ausführungsform der Fig..[ bis 6 sind drei Reihen von Eisenstäben
ersichtlich. Es ist aber- klar, daß- man die Anzahl der Reihen noch beliebig erhöhen
kann. Vom Ständer getragene Stabreihen 5' wechseln hierbei mit solchen, die am Läufer
befestigt sind (i3 und i3'), ab.
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Die Eisenstäbe 13 und 13' liegen -radial in einer Flucht, und
die zwischen ihnen befindlichen, von einem Ring 30 der Stirnplatte 2 des
Ständers 5- getragenen Eisenstäbe 5' sind in Deckung - finit den Ständerzähnen i
i.
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. Bei dieser Ausführungsform- ist auch der holncnutator teilweise
geändert. Die Schleifringe 24 und 25 sind zu beiden Seiten des . Kominutators iä
vorgesehen. Die drei Glieder sind voneinander isoliert. Die Bürsten besitzen eine
genügende Breite, tnn den Kornmutatör und einen Ring zu bedecken, die Bürsten 2
1 und 2z' stehen mit dem Kommutator und dem Ring 25 (Fig. 5) in Berührung, während
die Bürsten 22 und ä2' den hommutator und den Ring a4. berühren, wie (lies aus Fig.
E ersichtlich ist.