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Gleichstrommotor mit ruhendem Feldmagneten und umlaufendem, über einen
Stromwender abwechselnd in entgegengesetztem Sinne erregtem Polanker. Die Erfindung
betrifft einen Elektromotor, dessen Anker von Elektromagneten gebildet und mit wechselnder
Polarität erregt wird, und zwar so, daß der Wechsel beim Vorbeigang der Elektromagneten
an den Polen erfolgt. Die Wirkung des Motors - beruht auf den abstoßenden und anziehenden
Kräften zwischen den den Anker bildendem Magneten und den Polen.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß zur Aufrechterhaltung der Ankererregung
zwischen
aufeinanderfolgenden Wechseln die Ankerwicklungen sofort
nach erfolgter Erregung kurzgeschlossen werden. Hierdurch wird durch die die Ankerwicklungen
schneidenden Kraftlinien des Ankerfeldes der Ankerstrom und damit die Erregung aufrechterhalten.
Die Wirkung des Kurzschlusses kann hierbei durch eine verhältnismäßig schwache Quelle
einer elektromotorischen Kraft unterstützt werden.
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Die den Anker bildendem. Elektromagnete sind Stabmagnete, die an den
Enden eine höhere Koerzitivkraft als in der Mitte aufweisen und vorzugsweise geblättert
sind.
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Die Abb. i bis 4 und 5 bis 8 zeigen je zwei Ausführungsbeispiele der
Erfindung.
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Abb. i ist ,ein Aufriß, Abb.2 ein wagerechter Schnitt nach der Linie
2-2 der Abb. i, Abb.3 ein senkrechter Schnitt nach der Linie 3-3 der Abb. i, Abb.4
das Schaltschema.
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Abb. 5 zeigt den Aufriß einer anderen Ausführungsform., Abb. 6 .einen
Schnitt nach der Linie 6-6 der Abb.5 mit in die Hoxrdzzontallage gedrehtem Anker,
Abb. 7 ,einen Schnitt ;nach der Linie 7-7 der Abb. 5 in vergrößertem Maßstabe, Abb.8
den Aufriß eines Ankerbleches. Der Rahmen des Motors besteht aus den oberen und
unteren Feldpolschuhen io und; ii und ihren Verbindungsjochen 12, die permanente
Magnete oder bewickelte Elektromagnete sein können.
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Bei 15 und 16 angeschraubte Joche, 13 und 14 verbinden die oberen
und unteren Polschuhe und dienten als Lager für die Welle 17.
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Auf .einer an dieser Welle sitzenden Nabe 18 sind die Ankerkerne i9
und, 2o befestigt. Diese werden am besten von Blechpaketen gebildet (Abt. 3), deren
Lamellen aus Weicheisen bestehen und zum Teil gehärtete oder getemperte Enden haben.
Hierdurch soll die magnetische Koerzitivkraft der stangenfönmi.-gen Magnete vergrößert
werden. Die Enden der im Abstand voneinander gehaltenen j, (Abt. i) Magnetstangen
tragen Ankerspulen 21 bis 24. Die Spulen 21 und 22 sind durch eine Leitung 25 und
die Spulen--3 und 24 durch .eine Leitung 26 aneinandergeschlossen. Die freien Enden
der Spuken 2 i und 22 sind durch einen Draht 27 zusammengeschlossen, während die
freien Enden der Spulen 23 und 24 durch Leitungen 28 und 29 an die in den Haltern
32 und 33 sitzenden Bürsten 30 und 31 angelegt sind.
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Die Bürsten liegen an den Segmenten 34 bis 37 (Abt. 4) an, die auf
dem am Joch 14 bei 39 angeschraubten Isolierblock 38 sitzen.
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Die Segmente 36 und 37 sind durch Leitungen 40 und 41 an eine Stromquelle
42 angeschlossen. Desgleichen sind die Segmente 34 und 35 durch die Leitungen
43 und 44 an ,eine Stromquelle 45 von verhältnismäßig niedriger Spannung angelegt.
Bei entsprechender Bemessung der Teile kann die Stromquelle 45 der in Abb. i dargestellten
Ausführungsform fortgelassen oder durch eine Einrichtung .ersetzt werden, die Energie
aus den Leitungen 43 und 44 .aufnimmt. In diesem Falle würde der bei Abnahme der
Ankermagnetsierung induzierte Strorn teilweise außerhalb des Motors ausgenutzt werden.
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Beim Umlauf des Ankers drehen sich die Bürsten 3o und 31 in Uhrzeigerrichtung
(Abt. i ). Sobald sie an den Segmenten 36 und 37 anliegen, fließt der von der Stromquelle
42 kommende Strom durch die Spulen 21 bis 24, und diese magnetisieren die Ankerkerne
i9 und 2o. Beircn weiteren Umlauf des Ankers kommen die Bürsten 3o und 31 mit den
Segmenten 34 und 35 in Berührung, so daß der Strom der Stromquelle 45 von niedriger
Spannung die Magnetisierung der Stangen i9 und 20 mit der gleichen Polarität aufrechtzuerhalten
sucht,, welche die von der Stromquelle 42 verursachte Magnetiserung hatte. Beim
weiteren Umlauf des Ankers kommet die Bürsten 3o und 31 wieder mit den Segmenten
36 und 37 in Berührung, aber in entgegengesetzter Stellung als wie obern, beschrieben.
D,er Strom fließt nun in umgekehrter Richtung durch die Spulen 21 bis 24 und entmagnetisiert
die Kerne i9 und 20, um sie dann mit entgegengesetzter Polarität wieder zu erregen.
Sie nehmen diese entgegengesetzte Polarität ixt wesentlichen in dem Augenblick an,
wo -sie die Stellung unter dein Feldpolschuhen verlassen. Nach dieser Ummagre- 1
tisierung haben sie dieselbe Polarität wie der benachbarte Feldpolschuh, der ihr
benachbartes Ende infolgedessen abstößt und das entfernte Ende anzieht und hierdurch
den Umlauf herbeiführt. Die äußeren Enden der geblätterten- Ankerkerne i9 und 2o
werden ein besten etwas gehärtet, so da.ß sie den einmal angenommenen Magnetismus
für längere Zeit beibehalten, um den auf die gegenüberliegenden Polschuhe ausgeübten
Zug zu vergrößern.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 bis 8 sind die oberen und unteren
Feldpolschuhe 46 und 47 ebenfalls ,an ihren Enden durch gleichgerichtete permanente
Magnete 48 miteinander verbunden. Die Polschuhe 46 und 47, die aus passendem magnetischen
Material, wie Gußeisen; bestehen, :sind in; der Mitte durch bei 51 ,angeschraubte
Lagerböcke 49 und 5o versteift. Die in passenden -Lagern dieser Lagerböcke 49 und
50 liegende Welle 52 ist mit einem stangenförmigen Magneten 53 verkeilt. Dieser
besteht aus Einzellamellen
54 (Abb. 8). Die Lamellen sind in der
Mitte weich belassen, an den Enden 54a dagegen .gehärtet, um vorübergehend als permanente
Magnete zu wirken. Nach Belieben können manche Lamellen ganz und gar ungehärtet
gelassen werden.
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An den Enden trägt der umlaufende stangenförmige Magnet 53 Elektromagnetspulen
55-und 56, die mit zwei Enden bei 57 zusammengeschlossen und mit dem anderen Enden
durch Leitungen 58 und 6o an Bürsten 59 und 61 angeschlossen sind. Die Bürstensitzen
an dem stangenförmigen Magneten 53 und werden. federnd nach innen gedrückt, um sich
mit schwachem Druck an den Kommutator 62
anzulegen, der an den Lagerbock 49
bei 63 (Abb.7) angeschraubt ist.
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An den Block 62 aus Isohermaterial sind die Metallsegmente
64 und 65 bei 66 angeschraubt und durch Leitungen 67 und 68 mit einer passenden
Stromquelle, dem Generator 69, verbunden.
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Läuft die Welle 52 in Uhrzeigerrichtung um (Abb. 5), so kommen
die Bürsten 59 und 61 zur Anlage an die Segmente 64 und 65, so da.ß vom Generator
69 aus die Spulen 55 und 56 erregt werden und den Stangenmagneten 53 ummagnetisieren,
so daß in dem in Abb. 5 festgehaltenen Augenblick das obere Ende des Stangenmagneten
ein Nordpol und das untere Ende ein Südpol wird. Da nun aber der Nordpol des umlaufenden
Magneten einem gleichnamigen Polschuh 46 und ebenso der Südpol des Magneten einem
gleichnamigen Polschub 47 gegenüberliegt, werden beide Magnetpole von den benachbartem
festen Polschuhen abgestoßen, von den entfernt liegenden festen Polschuhen dagegen
angezogen, so daß die Welle 52 fortgesetzt in derselben Richtung umläuft.
-Die Länge der Segmente 64 und 65 ist so bemessen, daß der vom Generator 69 ausgehende
Strom für die Ummagnetisierung der getemperten äußeren Enden des umsaufenden Stangenmagneten
genügend Zeit findet.
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Unmittelbar nachdem. die Bürsten 59 und 61 die Segmente 64 und 65
überlaufe- haben, trefTen sie auf viel längere Segmente 70 und 7i, die durch
eine Leitung 7 2 (Abb. 6) zusammengeschlossen sind. Verschwinden nun die
Kraftlinien in den Elektromagnetspulem 55 und 56 bei der Unterbrechung des Kontaktes
zwischen den Segmenten 64 und 65 und den Bürsten 59 und 61, so suchen sie den Strom
durch die Spulen in der gleichen Richtung aufrechtzuerhalten. Dadurch; daß .die
Segmente 70 und 71 verbunden ;sind und mit den Bürsten 59 und 61 in
Kontakt kommen, kann dieser Vorgang eine Zeitlang stattfinden und die Magnetisierung
des umlaufenden Stangenmagneten fast auf seiner vollen. Höhe auf einem beträchtlichen
Abschnitt sein-es Weges aufrechterhalten werden. Kommen die: Bürsten 59 und 61 bei
ihrem weiteren; Umlauf wieder mit den Segmenten 65 und 64 in Berührung, kehrt sich
die Stroanrichtung durch die Spulen 55 und 56 um, so daß der Stangenmagnet 43 wieder
ummagnetisiert wird. Numnehr beginnt der Kreislauf von neuem. Der Stromwender wird
am besten an den mit den Segmenten 64 und 65 besetzten; Stellenerhöht und die Segmente
7o und 7 1 an ihren- Anfang etwas vertieft (Abb. i).