DE54312C - Neuerung an elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 2. October 1889 ab.

Die Erfindung betrifft eine Neuerung an elektrischen Motoren; durch diese Neuerung soll eine gröfsere Kraftleistung erzielt werden, so dafs der Motor sich zur Fortbewegung von Eisenbahnwagen, wie überhaupt für solche Zwecke eignet, welche gröfsere Kraft erfordern.

Die elektrischen Motoren, welche bis jetzt gebaut und zur Verrichtung von Arbeit benutzt werden, welche grofse Kraft bei langsamer Bewegung erfordert, wie z. B. zur Fortbewegung von Straßenbahnwagen, werden nicht direct auf der Wagenachse oder der zu treibenden Welle angebracht, sondern die Welle des Motors wird mit der zu treibenden Achse oder Welle durch ein Zwischengetriebe gekuppelt, welches die Kraft überträgt.

Durch die vorliegende Neuerung wird der elektrische Motor so eingerichtet, dafs die Drehkraft, welche er auf seine Achse ausübt, so verstärkt wird, dafs dieser Motor direct auf der zu treibenden Welle montirt werden kann, d. h. die Motorwelle bildet einen Theil der zu treibenden Welle, und der Motor kann für jede, beliebige, Drehungsgeschwindigkeit gebaut werden.

Die Verstärkung der Drehkraft dieses Motors wird dadurch hervorgebracht, dafs sowohl der das Feld bildende Magnet, als auch dessen Anker aus einer Anzahl von einander unabhängiger Magnete zusammengesetzt ist, wobei der äufsere Umfang jedes Ankermagneten excentrisch zum inneren Umfang des Feldmagneten angeordnet ist. Hierdurch wird eine gleichmä'fsige Annäherungsbewegung der.Oberfläche des einen Magneten zur Oberfläche des anderen hervorgebracht, um eine gleichmäfsige oder stetige Kraft zu erzielen, welche bestrebt ist, die Motorwelle zu drehen.

Die Neuerung in der elektrischen Maschine besteht im wesentlichen darin, dafs um eine Anzahl feststehender Elektromagnete eine entsprechende Anzahl beweglicher Elektromagnete derart angeordnet ist, dafs die Drehungsachse dieser letzteren Magnete parallel der eigenen Wagenachs« liegt und dafs die den feststehenden Magneten gegenüberstehende Aufsenfläche der beweglichen Magnete excentrisch zur eigenen magnetischen Masse ist. Die Wickelung der einen Magnetreihe ist hierbei, . wie nachbeschrieben, so beschaffen,, dafs in jedem der Magnete dieser Reihe entgegengesetzte Polarität hervorgerufen wird, wenn jeder der Magnete der anderen Reihe von jedem Magneten der ersten Reihe in Drehung gesetzt wird.

In der Zeichnung stellt Fig. 1 einen mit der Neuerung versehenen elektrischen Motor in der Endänsicht dar, und zwar von rechts gegen Fig. 2 gesehen; das äufsere Wellenlager und der damit verbundene Stromwender sind fortgelassen. Fig. 2 ist ein Längenschnitt nach der Linie x-x der Fig. 1, Fig. 3 ein Querschnitt nach der Linie y-y der Fig. 2; um die Elektromagnetkerne besser sichtbar zu machen, sind die Drahtwickelungen nur an zwei Kernen gezeichnet. Fig. 4 ist eine Einzelansicht zur Erläuterung des Stromwenders und der Umschaltevorrichtung, durch welche die Bewegungsrichtung der Welle umgekehrt wird. Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie χ^χ-χ^λ der Fig. 4 und Fig. 6 eine schematische Darstellung der Drahtverbindungen zwischen den Feldmagneten und den Ankermagneten, und es ist die Richtung und Vertheilung des elektrischen Stromes aus dieser Figur ersichtlich.

Die Gestell- oder Seitenwände A A¹ sind mit Naben A² versehen, in denen die Welle A^a des Motors gelagert ist. An diesen Wänden A A¹ sind nahe am äufseren Umfang mittelst

der Schraubenbolzen α Magnetkerne α¹ befestigt, welche von den Wänden A A¹ durch Zwischenlager α², zweckmäfsig aus Messing, getrennt gehalten werden.

Die Kerne a¹ sind an ihrem mittleren Theil a^l ausgespart und mit der Drahtspule a⁵ umwickelt, Fig. 2 und 3, die ausgesparten und nicht umwickelten Seitentheile der Kerne a¹ bilden Pole α⁶ α⁷, Fig. 2, welche, wenn die Kerne alle eingesetzt und an den Wänden A A¹ befestigt sind, zwei einander parallele kreisförmige Ringe bilden, denen die Welle A^B als gemeinschaftlicher Mittelpunkt dient.

Auf die Welle A³ sind innerhalb der Wände AA¹ zwei Scheiben b b¹, zweckmäfsig aus Messing, aufgekeilt oder auf geeignete Weise befestigt. An diesen Scheiben sind, nahe am . Umfang, die Magnetkerne &² befestigt, welche ebenfalls an ihrem mittleren Theile durch Aussparung verjüngt und mit Draht i>⁴, Fig. 2 und 3, umwickelt sind. Die breiteren Seitentheile £⁵ b^ß dieser Kerne b² bilden ebenfalls Magnetpole und wirken mit den ihnen gegenüberstehenden Polen a^% a¹ der Kerne a¹ zusammen, wie aus Fig. 2 ersichtlich.

Die Aufsenflächen der Pole b⁶ b⁶ sind bogenförmig excentrisch zu den Polen a⁶ a⁷ der Magnete a^l geformt, wie aus Fig. 3 ersichtlich; die untere oder Innenfläche 2, Fig. 3, der Pole b⁵ b⁶ liegt zwischen den Polen a⁶ a¹ der Pole a¹ und der Welle Α^Ά.

Auf die Nabe A- der Gehäusewand A ist, an der Innenseite dieser Wand, eine Scheibe £⁹ aus Faserstoff oder isolirender Masse lose aufgesteckt; an dieser Scheibe b⁹ sind Segmente b¹², zweckmäfsig aus Messing, mittelst Schrauben b¹⁰ befestigt; die Segmente sind unter einander durch Streifen b^iS aus isolirender Masse, wie Glimmer oder dergleichen, getrennt und bilden einen Kreis (Fig. 4), die Segmente b¹² dieses Stromwenders sind an Zahl gleich der Zahl der Feldmagnete a¹. Die Segmente b¹- haben an ihrer Innenfläche je eine halbrunde Vertiefung (Fig. ι und 2), in welche das entsprechend abgerundete Ende der . Contactstifte cc¹ eingreift; diese Stifte sind in Hülsen c² verschiebbar und werden von je einer Feder c³ nach aufsen gedrückt, so dafs sie mit dem Stromwendersegment b¹² in Berührung bleiben. Die Hülsen c² bestehen zweckmäfsig aus Metall und sind in die Scheibe b^l unter Zwischenlegung einer isolirenden Hülle c* eingesetzt.

Die Vertiefungen der Segmente ertheilen den Stiften cc¹ eine geringe Bewegung um ihre Achse, so dafs die Oberfläche gleichmäfsig abgenutzt wird.

Jedes Segment des Stromwenders hat eine Klemme c⁵,· durch welche das eine Ende des Drahtes mit dem Draht a⁵ des Magneten a¹ in Verbindung gebracht ist (Fig. 6).

Auf der Aufsenfläche der Scheibe b ist eine Scheibe c⁷ aus isolirender Masse befestigt; diese Scheibe c¹ trägt zwei Metallringe c⁸ c⁹, gegen welche die federnden Contactstifte c¹⁰ c¹² wirken, die in Hülsen c¹³ c^u beweglich sind. Letztere sind mittelst einer isolirenden Hülle c¹⁵ in die Gehäuse wand A¹ eingesetzt.

Die Hülsen c¹³ c¹⁴ bilden die beiden Pole des Motors, an welche die positiven und negativen Poldrähte angeschlossen werden; der positive Poldraht führt nach der Hülse c¹³, der negative Draht nach der Hülse c^u.

Die Feldmagnete a¹ und die Ankermagnete £>² sind gleichartig umwickelt, aber verschieden verbunden, wie nachbeschrieben.

Am inneren Ende anfangend, wird der Draht auf jeden Magnetkern in der Richtung nach links gewickelt, wie aus der schematischen Darstellung (Fig. 6) ersichtlich; die Enden der Drähte der verschiedenen Magnete sind so verbunden, dafs bei den Feldmagneten das äufsere Drahtende des ersten Magneten mit dem inneren Drahtende des zweiten Magneten, das äufsere Ende des zweiten mit dem inneren Ende des dritten Feldmagneten u. s. w. verbunden ist, bis die Verbindungen einen fortlaufenden Draht um den Feldmagneten, wie in Fig. 6 dargestellt, ergeben.

Die Drähte der Ankermagnete werden wie folgt verbunden. Das äufsere Drahtende des ersten Magneten ist mit dem äufseren Drahtende des zweiten Magneten und das innere Drahtende des zweiten mit dem inneren Drahtende des dritten Magneten verbunden, das äufsere Drahtende des dritten dann wieder mit dem äufseren Drahtende des vierten Magneten und so abwechselnd weiter, bis das Aufsenende des letzten Magneten mit dem äufseren Ring c⁸ verbunden ist.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dafs der Ring c^s durch den Draht 20, Fig. 2 und 3 _i mit dem letzten Magneten und dafs der erste Magnet durch einen Draht 21 mit der Hülse eines Contactstiftes c¹ verbunden ist, welche seinerseits durch Draht 22 mit den anderen Contactstiften c¹ in Verbindung steht, wie durch Fig. 6 angedeutet. Die übrigen Contactstifte c sind durch Drähte 23 unter einander und durch den Draht 24 mit dem Contactring c⁹ verbunden.

Durch Fig. 6 ist ferner verdeutlicht, dafs die Magnetkerne so bewickelt sind, dafs zwei negative Pole hinter einander, abwechselnd mit zwei auf einander folgenden positiven Polen, gebildet werden. Im Betriebe wird dann durch das Vorbeigehen der permanenten negativen und positiven Pole des Ankers an den negativen und positiven Polen der Feldmagnete die Polarität dieser letzteren Magnete je einmal für jeden Ankermagneten während jeder Umdrehung des Ankers gewechselt.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, sind die negativen Pole des Ankers gegenüber einem riega-

tiven Pole der Feldmagnete und benachbart einem positiven Pole der Feldmagnete.

Angenommen, dafs der Anker sich in der Richtung des Pfeiles 40, Fig. 6, dreht, so wird jeder negative Pol derselben bei der Annäherung an den nächsten positiven Pol der Feldmagnete von diesem angezogen und von dem negativen Pol, den er soeben verlassen hat, abgestofsen werden.

Der positive Pol des Ankers, welcher sich nun dem positiven Pol der Feldmagnete gegenüber befindet, wird von diesem abgestofsen und von dem nächstfolgenden negativen Pol der Feldmagnete angezogen.

Die Kraftlinien, welche von den Feldmagneten ausgehen, sind am stärksten in der Mitte der Polstücke und üben ihre stärkste Anziehung auf den Theil der Ankerpolstücke aus, welche unmittelbar unter den Polstücken der Feldmagnete sich befinden.

Da nun die Polstücke der Ankermagnetkerne an ihrer Aufsenfläche excentrisch sind, so nehmen die von den Polstücken der Feldmagnete ausgehenden Kraftlinien allmälig an Länge zu, und zwar von der Mitte der Ankerpolstücke nach den Enden oder Seiten dieser letzteren hin.

Die Kraftlinien, welche von der Mitte der Feldmagnetpolstücke nach den Enden oder Seiten der Ankerpolstücke gehen, haben eine geringere Anziehungskraft als diejenigen, welche unmittelbar von Mitte zu Mitte reichen; da jedoch der Anker sich dreht, so werden die langen Kraftlinien allmälig kürzer, indem die Seiten oder Enden der Ankerpolstücke sich der Mitte der Feldmagnetpolstücke nähern.

Indem die Kraftlinien allmälig kurzer werden, nimmt die Anziehung des excentrischen Endes des Ankerpolstückes allmälig zu, d. h. die Kraft der Feldmagnetpolstücke auf den excentrischen Ankerpolstücken steigt allmälig an, und das Ergebnifs dieser Ausfuhrungsart ist, dafs die Dreh kraft, welche die Welle zu drehen bestrebt ist, langsamer und stetiger wirkt.

Der Weg des elektrischen Stromes durch die Maschine ist folgender:

Der Strom wird durch den Contactstift c¹⁰ zum äufseren Ring c⁸ geführt, dann durch Draht 20 nach den Ankerwickelungen, welche der ganze Strom der Reihe . nach durchfliefst, bis er aus der letzten Spule durch Draht 21 nach einem der Contactstifte c¹, Fig. 2 und 6, geführt wird.'

Der Strom ist nun gleichmäfsig zwischen fünf der Contactstifte c¹, wie durch Pfeile 25, Fig. 6, angedeutet, getheilt, und von jedem Contactstift c¹ gehen zwei Zehntel des ganzen Stromes nach dem Stromwendersegment, mit welchem der Stift c¹ Berührung hat, dann durch den Draht c⁶, welcher mit dem Segment verbunden ist, nach den Feldmagneten, wo er, wie durch Fig. 6 verdeutlicht ist, getheilt wird, so dafs ein Zehntel des äufseren Stromes durch jede Rolle der Feldmagnete fliefst und dann durch Drahte⁶ zu den Stromwendersegmenten zurückkehrt, welche mit den Contactstiften c Berührung haben. Von da geht der Strom durch Draht 24 nach dem inneren Ring c⁹ und wird dann durch Stift c¹² zu dem negativen Poldraht des zugeführten Stromkreises geleitet.

Die Scheibe b⁹ hat einen Schlitz, durch welchen eine Schraube d, Fig. 4, hindurchführt; an der Scheibe befindet sich ein Griff a?¹, Fig. 2 und 5.

Der Schlitz d² ist lang genug, um die Scheibe so weit drehen zu können, dafs die Stromwendersegmente mit verschiedenen Contactstiften in Berührung kommen, d. h. dafs diejenigen Segmente, welche mit den Stiften c¹ Contact haben, nunmehr den Stiften c gegenüberstehen, so dafs, wenn Strom zugelassen wird und, wie vorbeschrieben, durch die Ankerspulen kreist, die Polarität der Feldmagnete geändert oder gegen die in Fig. 6 angegebene Ordnung umgekehrt wird.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. In einer elektrischen Maschine oder einem elektrischen Motor eine kreisförmige Reihe von feststehenden Feldmagneten (a¹), deren Polstücke an ihrem Umfange concentrisch mit der Drehungsachse sind, in Verbindung mit einer zweiten kreisförmigen Reihe von drehbaren Ankermagneten (b²), deren Polstücke so eingerichtet und angeordnet sind, dafs ihre den Feldmagneten zugewandten Aufsenflächen excentrisch mit den mit der Achse concentrischen Umfangsflächen der Feldmagnetreihe liegen, welche gleichzeitig so bewickelt ist, dafs in jedem ihrer Feldmagnete eine Umkehrung der Polarität stattfindet, wenn jeder Magnet der Armatur von jedem der Feldmagnete in Drehung versetzt wird, zu dem Zwecke, durch die allmälige Kürzung der Kraftlinien eine allmälige Steigerung der von den Feldmagneten auf die Armaturmagnete geäufserten Anziehungskraft herbeizuführen und durch die somit gesteigerte Kraft der Magnete eine Erhöhung der motorischen Kraft der Maschine zu erzielen.

2. In einer Maschine der unter 1. gekennzeichneten Art die darin bestehende Abänderung, dafs die Reihe der Magnete b² feststehend und der Kreis der Magnete a¹ drehbar um die feststehende Reihe angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.