DE34716C

DE34716C - Dynamo-elektrische Maschine mit stetigem Strome im Ankerdrahte

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Publication number: DE34716C
Application number: DENDAT34716D
Authority: DE
Original assignee: H. CADISCH in Paris
Anticipated expiration: 1905-01-04

Description

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PATENTAMTA^

Die den Gegenstand vorliegender Erfindung bildende dynamo-elektrische Maschine läfst besondere Dispositionen zu, welche sie vollständig von den bestehenden dynamoelektrischen Maschinen unterscheidet.

Einer dieser wesentlichen Charaktere ist die Erzeugung von wirklich stetigen Strömen, bedingt durch Ströme von gleicher Richtung im Drahte des Ankers.

Indem man den Stromwechsel im Anker aufhebt, verhindert man auch die Erhitzung und den Arbeitsverlust, welche sich daraus ergeben.

Dazu können die Bürsten (und der Gramm esche Stromsammler) mit Vortheil durch in Quecksilber tauchende Metallscheiben ersetzt werden.

Man vermeidet hierdurch das Stellen der Bürsten, welches sich mit der Tourenzahl ändert, die Funkenbildung, die Abnutzung und das Geräusch am Stromsammler.

Der Ankei ist beweglich, der Elektromagnet, wie er in beiliegender Zeichnung dargestellt, kann eine dem Anker entgegengesetzte Bewegung erhalten. Man kann jedoch auch den Elektromagneten durch eine kleine Abänderung in der Construction fest herstellen; letztere Anordnung wird wohl in den meisten Fällen angewendet werden, wo eine grofse elektromotorische Kraft nicht verlangt wird.

Es liegt ein augenscheinlicher Vortheil darin, . um grofse elektromotorische Kräfte zu erhalten, den Elektromagneten in der dem Anker entgegengesetzten Richtung drehen zu lassen, da die Stromspannung, unter gleichen Verhältnissen, proportional der Geschwindigkeit ist, mit welcher der Anker die Kraftlinien des magnetischen Feldes schneidet. Wenn der Elektromagnet eine gleiche und entgegengesetzte Geschwindigkeit wie diejenige des Ankers erhält, wird die relative Kreuzungsgeschwindigkeit beider Theile verdoppelt und hierbei die Stromspannung gleich dem zweifachen werden, als sie bei dem festen Elektromagneten würde geworden sein.

Die beiliegende Zeichnung stellt dar:

Fig. ι den Längenschnitt der dynamo-elektrischen Maschine in der Richtung der Drehachse,

Fig. 2 den Grundrifs,

Fig. 3 die Seitenansicht.

Fig. 4 und 5 sind Schnitte nach den Linien 1-2 und 3-4 der Fig. 1.

Fig. 6 und 7 geben Schematas, darstellend die Wickelung des Ankerdrahtes, um eine grofse elektromotorische Kraft, Fig. 6, und Elektricität durch Parallelschaltung zu erzielen.

Der Kupferdraht des Ankers wickelt sich um eine scheibenförmige gufseiserne Platte a mit achtkantiger Nabe a\ welche in einem Isolator b von derselben Form aus Holz oder Hartgummi sitzt und auf die Welle c des Apparates gekeilt ist.

Die Wickelung des Drahtes ist in Fig. 6 deutlich angegeben; von der positiven metallischen Scheibe p, Fig. 1, an die der Draht gelöthet oder mittelst einer Schraube in Contact gebracht ist, ausgehend, läuft der isolirte Draht f in einer Rinne d der Welle c, Fig. 1 und 4, wickelt sich, dann auf nach 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ein Trapez bildend, von welchem zwei Seiten Theile des Umfanges der Platte sind.

V.,

Die Zahl der Drahtwindungen, die dieses Trapez bilden, ist nicht begrenzt, dieselbe kann mehr oder weniger geändert werden; alsdann ändert der Draht seine Richtung, um durch eine gleiche Zahl Windungen einen ähnlichen Theil der Platte in 8, 9, 10, 11, 12, 13 zu bedecken, und hierauf in 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 u. s. w. Das Ende des Drahtes wird alsdann auf die negative Sammelscheibe gelöthet oder in irgend einer Weise mit ihr in Contact gebracht, nachdem der Draht durch die Rinne d^l der Welle c geleitet. Man kann bei der dynamo - elektrischen Maschine die in Fig. 7 angegebene Wickelung anwenden, wobei im Vergleich mit der in Fig. 6 gezeigten Wickelung weniger Hintereinanderschaltung als mehr Parallelschaltung erzielt wird.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, sind anstatt eines einzigen Drahtes eine der Zahl der auf der Platte gebildeten Trapeze gleiche Anzahl von Drähten vorhanden. Die Wickelung geschieht für jedes Trapez in derselben Richtung und haben alle eintretenden Drahtenden Contact mit einer Sammelscheibe, alle austretenden mit einer anderen, d. h. das eintretende Ende 1 eines Drahtes steht mit der positiven + Sammelscheibe in Verbindung, wickelt in 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, und das austretende Ende stöfst in 8 an die —Sammelscheibe. Ebenso geht der Draht 1^! von der -j- Scheibe durch 1 \ 2¹, 3¹, 4¹, 5¹, 6¹, 7¹ und endigt in 8¹ in der ■—Scheibe u. s. w.

Es kann auch die Länge und der Durchmesser des Ankerdrahtes variirt und es können selbst Metallstangen dafür eingesetzt werden.

Die Wickelung des Ankers und die Combination mit der Form der Platte, wie es die Zeichnung angiebt und wovon nachstehend gesprochen ist, gewähren folgende Vortheile:

1. die Leichtigkeit der Wickelung;

2. durch seine Gestalt bietet der Anker während seiner Drehung der Luft wenig Widerstand ;

3. die Oberfläche des Ankers, welche dem magnetischen Felde zum Nutzen dargeboten wird, ist so grofs wie möglich.

Der Kupferdraht des Elektromagneten wickelt sich auf ein gufseisernes Gestell h, dessen Querschnitt ein doppeltes M ist, dessen Kopf oder oberer Theil gegen einander gestellt ist.

Der Anker dreht sich in der durch diese Anordnung hergestellten Oeffnung.

Der Draht/¹ des Elektromagneten füllt die beiden seitlichen ringförmigen Oeffnungen links und rechts vom Anker aus. ■ Die Wickelung ist auf beiden Seiten entgegengesetzt, wodurch an einer Seite des Ankers ein -)- Pol und an der anderen ein — Pol gebildet wird.

Die Nabe /2¹ des Gestelles bildet mit einem um sie concentrisch gewickelten Bündel aus Eisendraht/² den Kern des Elektromagneten.

Der dieser Art beschaffene Elektromagnet bietet folgende Vorzüge:

1. die Disposition der Pole hinsichtlich der Anker gewährt die Continuirlichkeit der Ströme im Ankerdraht und gestattet den Wegfall der Bürsten;

2. der Elektromagnet umschliefst den Anker vollständig;

3. die geschaffenen Kraftlinien stehen senkrecht zur Rotationsfläche des Ankers, so dafs letzterer die gröfstmögliche Zahl dieser Kraftlinien durchschneidet;

4. ein Punkt bezw. Theil des Ankerdrahtes bleibt während der Rotation in einem beständigen magnetischen Felde, woraus eine gröfsere Gleichmäfsigkeit in der Erzeugung des Stromes resultirt.

Man kann die Elektromagnete rnit dem ganzen Strom oder einem Theile desselben erregen. Die Zeichnung hat Bezug auf Erregung durch einen Theil des Stromes. Die Stromentnahme zur Erregung der Elektromagnete geschieht vermittelst einer Metallscheibe ρ ^!, die mit einem Ende des Elektromagnetendrahtes/¹ in Contact steht, der durch den in dem Gerippe h befindlichen Kanal e geht. Diese Scheibe ist von dem Elektromagneten, an welchem sie befestigt, isolirt und dreht sich mit ihm; sie taucht in ein mit Quecksilber gefülltes Becken, welches als Stromsammler dient und wo zugleich durch die Contactschraube χ die Stromentnahme für den äufseren Stromkreis stattfindet.

Das andere Ende des Drahtes steht durch eine der vorhergehenden Scheibe analoge Metallscheibe n^l in Verbindung mit einem zweiten Becken g^l, welches' durch die Contactschraube x¹ den rückkehrenden Strom des äufseren Stromkreises aufnimmt.

Die totale Erregung geschieht, . wie Fig. 8 zeigt. Es würden dabei sechs anstatt acht Scheiben verlangt werden.

GGG sind die Quecksilberbecken ,ABC DEF die Scheiben. In / ist das Ende des Ankerdrahtes, der den Strom zuführt, in /° das Ende des Ankerdrahtes, durch welchen der Strom des äufseren Stromkreises zurückgelangt. Die Elektromagnete sind mit/¹ und der a'ufsere Stromkreis mit f^x bezeichnet.

Die gufseiserne Platte a, welche den Kern des Ankers bildet, vermindert ihre Dicke von der Mitte (bezw. der Achse) zur Peripherie. Diese Form hat neben dem Vortheil, den Widerstand des Metalls aufs beste ausnutzen zu können, noch denjenigen, den Krümmungsradius der Ankerdrähte auf dem Umfange der Scheibe zu verkürzen und hierdurch eine unnütze Drahtverschwendung zu verhindern.

Die Nabe a^l der Scheibe hat eine achtkantige Gestalt, Fig. 1 und 5, und legt sich auf einen Isolator b von Holz oder Ebonit von derselben

Form. Letzterer hat, um die Längenbewegung der Scheibe zu verhindern, an einer Seite einen Ansatz b¹ und an der anderen ein Gewinde zur Aufnahme einer Mutter £>², welche einen zweiten Ansatz bildet. Dieser Isolator besteht aus zwei Stücken, Fig. 5, welche sich auf einen Unterlegekeil der Welle c legen und sich mit ihr drehen. Das positive Ende des Drahtes f des Ankers läuft in einer Rinne d, Fig. 1 und 4, der Welle und wird an die Metallscheibe ρ gelöthet oder vermittelst einer Schraube befestigt. Diese Scheibe ist durch eine Schraube auf einem Isolator i, der auf der Welle sitzt und sich mit ihr dreht, befestigt.

Die Metallscheibe ρ taucht in das Quecksilber enthaltende Becken g und führt somit den Strom einestheils durch die am Becken befestigte Gontactschraube χ zum ä'ufseren Stromkreis und anderentheils vermittelst einer zweiten Scheibe p¹, die in dasselbe mit Quecksilber gefüllte Becken taucht, zu den Elektromagneten. . .

Das gufseiserne Gestell h, welches den Kupferdraht des Elektromagneten aufnimmt, hat, wie schon gesagt, die Gestalt zweier mit ihren oberen Theilen gegenübergestellten M, wie es Fig. ι angiebt. Die Nabe h¹ des Gestelles dient mit dem Bündel von Eisendraht, das sich ihm concentrisch anschliefst, den Elektromagneten als Kern.

Diese Naben Zz¹Zz¹ laufen kegelförmig zu, woraus sich zwei abgestumpfte Kegel bilden, die sich mit ihren Grundflächen gegenüber stehen.

In der Vereinigung der Naben schliefsen die Grundflächen die Radfelge j einer Riemscheibe ein, welch letztere dazu bestimmt ist, den Elektromagneten in entgegengesetzter Richtung zur Rotation des Ankers zu drehen. Eine Isolirmasse k trennt das rechte magnetische Feld vom linken bezw. die rechte Seite des Elektromagneten von der linken.

Die Seiten Zz² Zj² des Elektromagneten sind mit einer ringförmigen Isolirschicht versehen, die durch Schrauben befestigt ist und bezweckt, die Bildung eines magnetischen Poles zu verhindern, da der Draht durch / in einer gewissen Entfernung von der Eisenmasse gehalten wird, wodurch der Einflufs des Stromes auf diese verringert ist.

Die Elektromagnete drehen sich auf den beiden Naben Zi¹ Zj¹, welche auf Broncelagern wm¹ ruhen, befestigt auf Isolatoren ο o^l in zwei Theilen, Fig. 4, welche selbst auf der Welle c befestigt sind und sich mitdrehen. Ein Ansatz m² der Lager verhindert ein Verschieben der Elektromagnete in der Längenrichtung der Welle. Die Scheibe p^l für die Stromentnahme zur Erregung des Elektromagneten ist auf diesem befestigt, durch eine Isolirschicht z¹ von ihm getrennt und dreht sich mit ihm. Die zur Aufnahme des Quecksilbers bestimmten Becken g g¹ sind aus Bronze oder besser Gufseisen hergestellt; sie sind auf den Isolatoren qq^l montirt, die ihrerseits auf an der Grundplatte des Apparates verbolzten Stützen s s^l ruhen. Das Gestell ist in seiner Gestalt und seinen Dimensionen so construirt, dafs in den beiden symmetrischen Seitenwangen i¹ 1² sich Lager befinden zur Aufnahme der Drehzapfen C¹C^ der Welle c, an welcher sich an einem Ende die Riemscheibe P für den Treibriemen befindet.

Die Becken g g^l sind mit Contactschrauben xx^l versehen; an der einen χ befestigt sich der Draht, welcher den Strom in den äufseren Stromkreis leitet, und an der anderen der Draht, welcher den Strom zurückführt.

Claims

Patent-Anspruch: Eine dynamo-elektrische Maschine mit stetigem Strome im Ankerdraht, bei welcher:

1. die Wickelung des Ankerdrahtes gekennzeichnet ist:

a) für Hintereinanderschaltung, Fig. 6, dadurch, dafs der isolirte Draht f, von der positiven metallischen Scheibe p, Fig. i, mit welcher der Draht in Contact gebracht ist, ausgehend, in einer Rinne d der Welle c, Fig. 1 bis 4, läuft, sich dann nach 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 aufwickelt, ein Trapez bildend, von welchem zwei Seiten Theile des Umfanges der Platte sind, und hierauf, seine Richtung ändernd, einen ähnlichen Theil des Plateaus in 8, 9, 10, 11, 12, 13 bedeckt und in 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 u. s. w. aufgewickelt wird, und schliefslich, nachdem derselbe durch die Rinne d^l der Welle c geleitet, mit der negativen Scheibe in Contact gebracht wird;

b) für Parallelschaltung, Fig. 7, dadurch, dafs anstatt eines einzigen Drahtes eine der Zahl der auf dem Plateau gebildeten Trapeze gleiche Anzahl von Drähten vorhanden ist und die Wickelung für jedes Trapez in derselben Richtung erfolgt und sämmtliche eintretenden Drahtenden mit einer positiven Sammelscheibe ρ und sämmtliche austretenden Enden mit einer negativen Sammelscheibe η in Contact stehen;

bei welcher ferner:

2. die Stärke der Scheibe, auf welche der Ankerdraht gewickelt ist, sich von der Welle zur Peripherie hin vermindert, wodurch der Krümmungsradius der Drähte kleiner wird an einer Stelle, wo eine Entfaltung des Ankers zwecklos sein würde, wie Fig. ι zeigt;

3. der eigentliche Querschnitt des Gestelles

des Elektromagneten zwei mit ihren oberen Partien sich gegenüberstehende M bildet, auf denen die Radfelge einer Riemscheibe, welche dem Elektromagneten eine dem Anker entgegengesetzte Rotation zuertheilen soll, angebracht ist, wie Fig. ι, 2 und 3 zeigen;

der Elektromagnet kegelförmig geformt ist (bedingt durch den eigenthümlichen Quer

schnitt des Gestelles), wodurch der Anker fest eingeschlossen wird und die Elektromagnete demselben mehr Fläche bieten, und

die Scheiben in Quecksilberbecken tauchen, von denen die einen die Stromsammler für die inducirten Ströme bilden, während die anderen dazu dienen, die Erregungsströme dem Elektromagneten zuzuführen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.