DE46075C - Dynamo - oder magnetelektrische Maschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Bei allen bisher gebräuchlichen Dynamooder magnetelektrischen Maschinen wird der' Strom durch die Veränderung der relativen Lage der den Schenkel bildenden Magnete oder Elektromagnete zu der den Anker bildenden Kupferdrahtwickelung erzielt. Bald ist es die letztere, deren Lage im magnetischen Feld verändert wird, bald der. Schenkel, welcher beweglich um den Anker angeordnet ist.

In beiden Fällen ist jedoch (natürlich nach Mafsgabe der Stärke der betreffenden Maschine) die bewegte Masse eine sehr beträchtliche; zudem wird in dem Falle, wo der Anker rotirt, noch die Anwendung einer Collectorvorrichtung von Bürsten, Ringen u. dergl. zur Aufnahme der erzeugten Ströme erforderlich.
. Diese Nachtheile sollen durch vorliegende Erfindung beseitigt werden.

Dieselbe betrifft eine elektrische Maschine mit feststehendem Schenkel und einem in zwei Theile zerlegten Anker, von welchen der eine, die sonst übliche Ankerwickelung ersetzende Theil aus einer stationären Drahtspule besteht, innerhalb welcher der zweite Theil, der selbstständige Ankerkern rotirt. Durch die bei der Rotation stattfindende Veränderung der relativen Lage des Ankerkerns zu den Polen des Schenkels werden, in der "Spule die Inductionsstföme hervorgerufen.

Beiliegende Zeichnung veranschaulicht zwei Beispiele von nach vorliegender Erfindung eingerichteten elektrischen Maschinen.

Fig. ι und 2 zeigen in End- bezw. Seitenansicht eine Maschine mit einem Polpaar; Fig. 3 und 4 veranschaulichen in Endansicht bezw. Verticalschnitt nach 1-2, Fig. 3, eine Maschine mit vier Polpaaren.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Maschine besteht der Schenkel aus einem permanenten , in dem Gestell J gelagerten Hufeisenmagnet a, dessen Polstücke b b' besonders verstärkt und an der Innenfläche cylindrisch ausgerundet sind. In diese Aushöhlungen wird die Spule c eingesetzt, welche mit zwei. Polklemmen d versehen ist.

Durch die Spule c hindurch geht die den Ankerkern tragende Welle g, auf welcher zu beiden Seiten der Spule c je ein sectorförmiges Eisenstück h bezw. h' aufgekeilt ist. Die beiden Sectoren sind um i8o° gegen einander versetzt, so dafs, wenn der Sector h sich dem positiven Pol b gegenüber befindet, der zweite Sector h¹ dem negativen Pol b' gegenübersteht. Es leuchtet ein, dafs bei der von der Riemscheibe i aus erfolgenden Rotation der Welle g mit den Sectoren h und h' zufolge des beständigen Polaritätenwechsels in dem Draht der Spule c Inductionssfröme entstehen, welche man von den Polklemmen d aus ableiten kann.

Die Welle des Ankerkernes ist in zwei auf dem Grundgestell f montirten Böcken k gelagert. Der permanente Magnet α könnte selbstredend durch einen Elektromagnet ersetzt werden, welcher in irgend einer geeigneten Weise erregt wird.

Bei der vorbeschriebenen Einrichtung rotirt der gesammte Ankerkern; dies kann aber auch dahin geändert werden, dafs der innerhalb der Spule c liegende Kerntheil an letzterer' befestigt wird und sich nur die beiden Sectoren h und h' mit der Welle drehen. Bei der praktischen Durchführung dieser letzteren Einrichtung kann der innerhalb der Spule c liegende Kerntheil

entweder hohl sein, so dafs die Welle g, an welcher die Sectoren befestigt sind, einfach durch jenen Kerntheil hindurchgeht, oder es könnte letzterer auch voll hergestellt und die Sectoren an den Stirnseiten dieses Kerntheils drehbar gelagert sein, so dafs die Sectoren für sich durch irgend eine geeignete Vorrichtung in Drehung versetzt werden können. Es ist im letzteren Falle ganz gleichgültig, ob die Sectoren mit dem festen Kerntheil in directer Berührung stehen oder von demselben durch eine Luftschicht oder ein nicht magnetisches Metallstück getrennt sind.

Um übrigens in allen diesen verschiedenen Fällen die Entstehung von Foucault'schen Strömen im Anker zu verhüten, empfiehlt es sich, letzteren und zwar beide Theile, d. h. den centralen cylindrischen" Theil sowie die Sectoren in axialer Richtung zu spalten.

Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen die Anwendung vorliegender Erfindung bei einer multipolaren Maschine, und zwar sind im dargestellten Falle acht Magnete 'vorhanden, welche in zwei parallelen Gruppen α und a' zu je vier einander gegenüberstehend an den Rahmen b befestigt sind. Zwischen den beiden Magnetgruppen ist die Ankerspule c angeordnet, welche eventuell direct zwischen den Polschenkeln der Magnete festgeklemmt wird. Durch die Spule c reicht die in den beiden Böcken e drehbar gelagerte und von der Riemscheibe f aus in Rotation versetzte eiserne Welle d hindurch, auf welcher den Polenden der Magnete gegenüber zwei vierarmige Kreuze g g' festgekeilt sind. Die beiden Kreuze sind um 45° gegen einander versetzt, so dafs, wenn die vier Flügel des Kreuzes g sich gegenüber den positiven Polen der einen Magnetgruppe a befinden, die vier Flügel des zweiten Kreuzes g' genau gegenüber den vier negativen Polen der zweiten Magnetgruppe a' stehen.

Es ist ersichtlich, dafs unter diesen Verhältnissen in derselben Weise, wie oben dargelegt wurde, durch die Veränderung der relativen Lage des Ankerkernes zu den Polen bei der Rotation der Welle d in der Spule c Ströme inducirt werden, welche zufolge der stationären Lage der Spule direct ohne jede Anwendung eines Collectors und von Bürsten abgeleitet werden können. Auch bei dieser Maschine können die Magnete durch Elektromagnete ersetzt werden. Falls solche angewendet werden, kann der Kern derselben aus einem permanenten Magneten bestehen, so dafs die Maschine sich von selbst erregt.

Bei Anwendung von Elektromagneten-ist es unbedingt nöthig, dafs der von der Maschine zur Erregung der Schenkel entnommene Theilstrom umgekehrt und selbst dann beständig ist, wenn der von der Maschine gelieferte. Strom alternirend ist.

Um dies zu erreichen, wird von den Polklemmen der Maschine eine Zweigleitung nach den beiden Enden der zu inducirenden Wickelung geführt und in diese Zweigleitung ein Voltameter eingeschaltet, welcher aus ■ einer Platte aus Kupfer oder anderem Metall und einer Platte aus Aluminium besteht, welche in eine Salzlösung oder eine Säure eintauchen.

Ein in dieser Weise hergestelltes Voltameter hat die Eigenschaft, dafs es nur Ströme von einer Richtung durchläfst, woraus folgt, dafs der durch die Zweigleitung entnommene Theilstrom als continuirlicher Strom auf die Erregung der Schenkelmagnete wirkt.

Läfst man durch ein solches aus Kupfer- und Aluminiumplatten bestehendes Voltameter ununterbrochen einen Ström von geeigneter Richtung gehen, so setzt sich das Aluminium im Zustande von Aluminiumoxyd auf dem Kupfer ab. . Schaltet man ein derart vorbereitetes Voltameter in den Stromkreis einer Wechselstrommaschine ein, so zeigt sich die Thatsache, dafs das Voltameter nur diejenigen Ströme hindurchgehen läfst, deren Richtung entgegengesetzt zur Richtung des Stromes ist, mit welchem das Voltameter geladen wurde. Alle mit letzterem Strom gleichgerichteten Ströme werden dagegen von dem Voltameter festgehalten. Es folgt hieraus," dafs der Stromkreis der Maschine nunmehr lediglich von Strömen einer Richtung durchlaufen wird.

Diese Erscheinung erklärt sich wahrscheinlich in folgender Weise: Beim Laden des Voltameters in der oben angegebenen Weise stellt sich schliefslich ein Zeitpunkt ein, wo die Gesammtheit der beiden Platten polarisirt ist und der Strom nicht mehr weiter durchgelassen wird. Es ist dies der Zeitpunkt, in welchem der Apparat dazu dienen kann, um. sämmtliche Ströme von derselben Richtung wie der Ladestrom aufzuhalten und hur die Ströme von entgegengesetzter Richtung hindurchzulassen. Das Kupfer dient übrigens lediglich als· Leiter und kann durch jedes andere geeignete Material ersetzt werden. So würden z. B. zwei Aluminiumplatten ebenfalls ein gutes Resultat geben. Selbstredend mufs die Anzahl der Voltameter der elektromotorischen Kraft derjenigen Ströme entsprechen, welche von' der Maschine geliefert werden, bei welcher das System zur Anwendung kommen soll.

Uebrigens kann bei Anwendung von Elektromagneten auch ein Theil der dann in mehrere Theile zerlegten Ankerspule zur Erregung der Elektromagnete nutzbar gemacht werden.
. Das Voltameter läfst sich durch eine geeignete Zahl galvanischer Elemente irgend welchen Systems ersetzen. Die Zahl wird dadurch be-

dingt, dafs die elektromotorische Kraft dieser Elemente derjenigen der Maschine gleich sein mufs.

In diesem Falle werden die in der einen Richtung fliefsenden Ströme von den Elementen absorbirt und diese hierdurch regenerirt, während die Ströme der anderen Richtung sich zu dem Strom der Batterie addiren und mit diesem in die Leitung gelangen.

Die beiden oben gegebenen Beispiele sowie die erwähnten Modifikationen zeigen, dafs die specielle Construction der Maschinen vielfach verändert werden kann, ohne dafs dadurch an dem Wesen der Erfindung selbst etwas geändert wurde. Auch ist ersichtlich, dafs sich nach vorliegendem System Maschinen beliebiger Gröfse und für die verschiedensten Zwecke, wie Galvanoplastik, elektrische Beleuchtung etc., bauen lassen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Dynamo- oder magnetelektrische Maschine, bestehend aus feststehenden Schenkeln (b b'J, einem ebenfalls stillstehenden Anker (c) und auf einer rotirenden Welle (d) befestigten Flügeln aus weichem oder magnetischem Eisen, welche zu beiden Seiten des stillstehenden Ankers innerhalb der Schenkel rotiren, derart, dafs bei jeder Umdrehung derselben durch Einflufs der Schenkel in den rotirenden Eisenflügeln ein Polaritätenwechsel statthat, welcher in der Ankerspule Inductionsströme von wechselnder Richtung erzeugt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.