DE52130C - Dynamomaschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Dynamo-Maschine.

Die vorliegende Maschine unterscheidet sich von den bisher bekannten /Systemen hauptsächlich durch die Form des Ankers. Derselbe ist ein Trommelanker, dessen "Wickelung aus nur einer Lage von Längsstäben besteht; auf einer oder auch auf beiden Seiten des Ankers liegen die Commutatorbürsten auf den von den Kraftlinien geschnittenen Stäben auf, um den Strom zu und von den Ankerstäben während ihres Durchganges durch das magnetische Feld zu leiten. Auf diese Weise werden die Ankerstäbe aus dem Stromkreis ausgeschlossen, sobald sie über das Feld hinausgehen, und rotiren, so lange sie für die Induction technisch unwirksam sind, mit offenen Enden.

Auf den Zeichnungen ist in den Fig. 1 bis γ" eine Ausführungsform der neuen Maschine dargestellt, während die Fig. 8 bis 15 einige Abänderungsformen zeigen.

Fig. ι ist eine Vorderansicht mit theilweisem Längsschnitt durch die Mitte. Fig. 2 ist eine Seitenansicht. Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1. Fig. 4 ist ein Längsschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3. Fig. 5 ist ein Diagramm, welches die in eine Ebene aufgerollten Ankerstäbe nebst Polschuhen und Bürsten zeigt. Fig. 6 zeigt in vergrößertem Mafsstabe ein Bruchstück des Ankers im Querschnitt. Fig. 7 veranschaulicht ein Verbindungsstück zweier Bürsten.

Die dargestellte Maschine besteht im allgemeinen aus einem cylindrischen Anker A, der sich innerhalb des Feldmagneten F dreht. Letzterer besteht aus radial angeordneten Polen NSNS von wechselnder Polarität, die sämmtlich durch das cylindrische Maschinengestell f mit einander verbunden sind. Auf den Polen N S befinden sich die Erregerspulen c c; dieselben erhalten ihren Strom entweder von einer besonderen Erregerdynamo oder sind bei einer selbsterregenden Maschine in Parallel- oder Hintereinanderschaltung mit den Bürsten in geeigneter Weise verbunden..

Der Anker A ist auf der Ankerachse C befestigt, die sich in den auf der Grundplatte E angeordneten Lagern D dreht. Der Anker ragt an den Enden über die Feldmagneten hervor, und auf diesen vorstehenden Theilen liegen an jeder Seite ebenso viel Bürsten auf, als die Maschine Pole N S besitzt. Der Anker besteht aus einem cylindrischen Kern α von weichem Eisen und einer denselben umgebenden und daran befestigten Aufsenlage von Längsstäben b b.

Der Eisenkern besteht, um Foucault'sche Ströme zu verhüten, aus Blechscheiben. Zweckmäfsig wird dazu dünnes Eisenblech mit zwischengelegtem Seidenpapier, Vulkanfiber oder einer anderen isolirenden Masse verwendet. Die Blechscheiben werden zwischen einer festen Stirnscheibe d und einer beweglichen Stirnscheibe d¹ mittelst der Schraubenmuttern e e¹, Fig. 4, zusammengeschraubt.

Die Ankerstäbe b b, deren Querschnitt die Form eines langen Trapezes mit nur geringer Neigung hat, werden hochkantig auf den mit einer Isolirschicht g umgebenen Ankerkern a aufgesetzt, und zwischen je zwei solchen Stäben werden dünne Scheiben i i irgend einer isolirenden Masse gelegt, Fig. 6, wozu sich vorzüglich Glimmer eignet. Die Ankerstäbe wer-

den durch äufsere Bänder h h von dünnem, um den Anker gewickelten Draht gegen den Eisenkern geprefst und so festgehalten. Um ein Gleiten des Eisenkernes innerhalb der Ankerstäbe völlig unmöglich zu machen, wird derselbe mit Längsrinnen a¹ a^l versehen, in welche gewisse Stäbe b¹ b¹, die breiter sind als die übrigen, hineingreifen, Fig. 6.

Der weiche Eisenkern α vermittelt den Schlufs des magnetischen Feldes der Pole N und S, wie dies in Fig. 3 in Bezug auf zwei Pole durch punktirte Linien angedeutet ist. Da der Anker sich in dem magnetischen Felde dreht, so werden die Stäbe b b durch eine Anzahl starker magnetischer Felder von wechselnder Polarität hindurchgeführt; es wird nun während ihres Durchganges durch diese Felder eine elektromotorische Kraft in den Stäben inducirt; dieselbe wird in Form elektrischer Ströme abgenommen, indem Commutatorbürsten auf den entgegengesetzten Enden derjenigen Ankerstäbe aufliegen, welche durch die bezüglichen Felder hindurchgehen. Die Commutatorbürsten B B liegen auf dem über das Schenkeleisengestell hervorragenden Theil der Ankerstäbe auf, welche so gleichzeitig als Commutatorsegmente dienen. Die beiden Bürsten eines jeden Paares sind an den entgegengesetzten Enden des entsprechenden Magnetfeldes angelegt und berühren die Stäbe auf einem Wiiikelabstand, der gleich der Dicke des von dem Pol ausgehenden Kraftlinienbüschels ist. Die Bürstenpaare sind entweder jedes an einem besonderen Stromkreis oder alle an einem Stromkreis sowohl hinter einander oder neben einander zu schalten.

Fig. 5 veranschaulicht die Hintereinanderschaltung der Bürsten. Der Strom tritt bei der negativen Polklemme P ein und geht von der ersten Bürste durch die mit derselben in Contact stehenden Stäbe nach links durch dieselben hindurch über den Nordpol des magnetischen Feldes hinaus, in die auf der anderen Seite befindliche Bürste, von hier durch das Verbindungsstück G in die nächste Bürste, dann durch die mit derselben in Contact befindlichen Stäbe nach rechts durch den nächsten südmagnetischen Pol zurück in die rechts davon angeordnete Bürste. In derselben Weise geht es fort, bis der Strom zuletzt bei der positiven Polklemme P¹ austritt, nachdem er den durch die nicht gefiederten Pfeile angedeuteten Weg durchlaufen hat. Der gefiederte Pfeil giebt die Drehungsrichtung des Ankers an. Die beiden entgegengesetzten Enden eines jeden Stabes kommen, wenn derselbe in das magnetische Feld eintritt, in Contact mit den entsprechenden Bürsten, so dafs die durch die Bewegung des Stabes hervorgerufene elektromotorische Kraft einen von der einen Bürste nach der anderen fliefsenden Strom erzeugt.

Unmittelbar nach dem Austritt aus dem magnetischen Felde kommen die Ankerstäbe auch aufser Contact mit den Bürsten, so dafs sie bis zum Eintritt in das nächste magnetische Feld beiderseits offen sind. Wenn der Ankerstab in das folgende magnetische Feld eintritt, so hat der darin hervorgerufene Strom die entgegengesetzte Richtung.

Alle Ankerstäbe, die mit einem Bürstenpaar in Contact sind, bilden in Wirklichkeit einen Leiter; deshalb ist der Ankerwiderstand ein sehr geringer und der erzeugte Strom ein sehr starker. Die Commutatorbürsten müssen eine entsprechend hohe Leitungsfähigkeit besitzen. Dieselben werden daher zweckmäfsig aus vielen zu einem dicken Block zusammengefügten Kupferplatten gebildet, die durch den mit dem leitenden Bürstenhalterzapfen / verbundenen Bürstenhalter H zusammengehalten werden. Sämmtliche Zapfen I sind auf jeder Seite des Ankers an der Scheibe J befestigt. Die Scheiben J sind auf den Achslagern D drehbar angebracht und werden mittels der Stellschrauben q festgestellt; nach Lösung dieser Stellschrauben lassen ' sich die Scheiben / leicht vor- oder rückwärtsdrehen, um die Bürstenstellung zu ändern.

Mit dem ersten und dem letzten Bürstenhalterzapfen / sind die Polklemmen PP¹ in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise verbunden; die einzelnen Bürsten sind durch die in Fig. 7 besonders dargestellten Verbindungsstücke G G mit einander verbunden, wobei die letzteren an die Bürstenhalterzapfen / angeschlossen sind.

Um eine beträchtliche elektromotorische Kraft zu erzielen, ist es erforderlich, die Ankerstäbe b b und die Feldmagnete so lang als möglich zu machen. Um dies zu erreichen, ist es zweckmäfsig, die an dem gemeinschaftlichen Eisenmantel untergebrachten Magnetkerne in zwei oder mehreren Theilen auszuführen, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt.

In Fig. 8 und 9 sind dem in Fig. 5 gegebenen ähnliche Diagramme gezeichnet, welche zwei weitere verschiedene Arten der Bürstenschaltung veranschaulichen. In Fig. 5 sind alle Bürsten hinter einander geschaltet, so dafs die gesammte elektromotorische Kraft gleich ist dem Product aus der in einem Stabe beim Durchgang durch ein magnetisches Feld bei einer bestimmten Geschwindigkeit erzeugten elektromotorischen Kraft und der Anzahl der magnetischen Felder, durch welche gleichzeitig Ankerstäbe hindurchgehen (im vorliegenden Falle also sechs Felder).

In Fig. 8 sind die Bürsten parallel geschaltet, so dafs die Gesammtspannung nur gleich der in einem Stabe erzeugten, die Gesammtstromstärke hingegen um so viel Mal gröfser ist, als die Anzahl der magnetischen Felder beträgt. Die Schaltverbindungen sind hierbei durch die

Linien r.r für die negativen und r¹ r¹ für die positiven Bürsten angedeutet. In Fig. 9 ist eine achtpolige Maschine mit gemischter Bürstenschaltung veranschaulicht, indem die Bürsten paarweise parallel geschaltet sind. Der ganze Stromkreis ist dabei in eine Anzahl Theile zerlegt, die gleich der halben Anzahl der magnetischen Felder ist; jeder Theil umfafst zwei hinter einander geschaltete Ankerstäbe, und da diese Theile unter einander parallel geschaltet sind, so ist die gesammte elektromotorische Kraft doppelt so grofs, als die in einem einzigen Stabe entwickelte.

Die Endverbindungen mit den Bürsten liegen auf nur einer Seite der Maschine, und die Bürsten sind hier in der aus Fig. 10 ersichtlichen Weise durch die Verbindungsstücke G und G¹ in entsprechender Weise verbunden. Die Verbindung der auf der anderen Seite des Ankers liegenden Bürsten ist durch die Linien r" angedeutet. Es ist klar, dafs für diesen Fall die Bürsten an diesem Ende sämmtlich mit einander verbunden sein können, oder es tonnen alle Bürsten entfernt und die Stäbe b b an diesem Ende sämmtlich mit einander verbunden werden, sei es nun, dafs man dieselben zusammenlöthet oder sie mit einem Metallring umgiebt, der mit allen Stäben Contact hat.

Die Fig. 11 und 12 veranschaulichen eine Abänderung der beschriebenen Maschine.

Fig. ι ί ist halb Seitenansicht und halb Querschnitt, während Fig. 12 den Längsschnitt derselben Maschine zeigt.

Der Feldmagnet hat zwölf Pole und der Anker hat einen .gröfseren Durchmesser. Der Eisenkern α des Ankers besteht aus einer Hohltrommel, die von zwei auf die Ankerwelle aufgekeilten seitlichen Nabenkränzen w w gehalten wird. Der Eisenkern besteht zweckmäfsig aus Gufs oder Schmiedeisen in Form eines Rohres mit Flantschen, um welches gejfirnifster Eisendraht gewickelt wird. Auf die Drahtlage kommt dann eine Isolationsschicht und darauf die Ankerstäbe b, welche durch die äufseren Drahtbänder fest angezogen werden. Die Bürsten B sind an der rechten Seite angeordnet, während auf der linken Seite die Stäbe sämmtlich mit. einander verbunden sind, indem sie nach Entfernung der Isolationsschicht mit einander verlöthet sind. Diese Maschine bietet den Vortheil, dafs ihr sechs verschiedene Ströme entnommen werden können, oder dafs alle sechs Ströme zu einem einzigen vereinigt werden können, je nachdem es die Umstände gerade erfordern.

Eine weitere Abänderung ist beispielsweise die in Fig. 13, 14 und 15 dargestellte Maschine. Fig. 13 ist ein Querschnitt nach der gebrochenen Linie 13-13.

Fig. 14 ist der Grundrifs mit theilweisem Schnitt und Fig. 15 ist ein Querschnitt nach der Linie 15-15.

Bei dieser Abart hat der Feldmagnet nur zwei Pole N und S. Die Welle C bildet den Eisenkern und die Stäbe b sind unter Zwischenfügung einer Isolationsschicht direct darauf gelegt. Diese Ausführungsform eignet sich zweckmäfsig für kleine Maschinen. Wegen des gröfseren gegenseitigen Abstandes der Pole ist es hier nöthig, zwei Bürsten B B an jedem Ende jedes Feldes anzuwenden; die Halter der beiden Bürsten sind elektrisch und mechanisch durch einen Steg t mit einander und die beiden Stege 11 mit der Scheibe J verbunden.

Die beschriebenen Maschinenmodelle lassen sich durch geeignete Bürstenstellung zweckmäfsig auch als Elektromotoren anwenden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Dynamomaschine, gekennzeichnet durch einen cylindrischen Anker, der aus einem rotirenden Eisenkern und einer einzigen Lage Leitungsstäbe besteht, welche von dem Ankereisen und von einander isolirt sind, welcher Anker sich innerhalb eines Feldmagneten mit convergirenden Polkernen von wechselnder Polarität dreht, so dafs die Stäbe abwechselnd durch nord- und südmagnetische Felder rotiren, wobei die Commutatorbürsten die durch die bezüglichen magnetischen Felder hindurchgehenden Stäbe berühren, um die in denselben erzeugten Ströme zu sammeln und gleichzeitig die für die Induction jeweilig unwirksamen Stäbe auszuschalten.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.