DE54966C - Neuerung in der Konstruktion dynamoelektrischer Maschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Neuerungen beziehen sich zunächst auf die Verbesserung der Gleichstrom-Dynamomaschinen in der Weise, dafs der Commutator in Wegfall kommt. Zu diesem Zwecke erhält einestheils das magnetische Feld eine solche Gestaltung, dafs die magnetischen Kraftlinien stets auf einer anderen Fläche des Ankers austreten, als wo sie eingetreten sind, anderentheils der Anker eine eigentümliche Belegung oder Bewickelung in "der Art, dafs die stromgebenden Theile derselben durch Kupferdrähte oder -Streifen hinter einander geschaltet werden, welche in Hohlrinnen des Ankereisens untergebracht sind, damit sie von den das Eisen durchströmenden magnetischen Kraftlinien nicht geschnitten werden..

Bezüglich des magnetischen Feldes lassen sich folgende Anordnungen treffen:

1. (Fig. 1). Der ä'ufsere Mantel des hohlcylindrischen Ankers wird von einem oder mehreren gleichnamigen Magnetpolen umgeben, während der innere Mantel ebenso viele entgegengesetzte Pole einhüllt. Die magnetischen Kraftlinien treten, wie die Pfeile andeuten, am äufseren Mantel ein und am inneren aus, oder umgekehrt.

2. (Fig. 2). An der einen Stirnfläche des ringförmigen Ankers befinden sich ein oder mehrere gleichnamige Magnetpole, denen auf der anderen Stirnfläche ebenso viele entgegengesetzte Pole gegenüberstehen. Die magnetischen Kraftlinien treten auf der einen Stirnfläche ein und auf der anderen wieder aus.

3. Es kann eine beliebige Combination der Fälle .1 und 2 angewendet werden, z. B. so, dafs die magnetischen Kraftlinien auf einer oder beiden Mantelflächen des Ankers ein- und auf einer Stirnfläche wieder austreten etc.

Befestigt man nun auf einer oder mehreren der von den magnetischen Kraftlinien geschnittenen Flächen des Ankers in der Richtung der erzeugenden Linien Drähte oder Lamellen aus Metall, so werden' bei der Rotation des Ankers oder der Magnetpole in diesen Drähten oder Lamellen Ströme inducirt, welche fortwährend die gleiche Richtung haben. Schaltet man daher, wie oben erwähnt, die Drähte oder Lamellen durch nicht inducirte Kupferdrähte hinter einander, so entsteht ein Stromkreis, in welchem der elektrische Strom immer in derselben Richtung verläuft und bei feststehendem Anker durch Klemmen, bei rotirendem Anker durch Schleifcontacte nach aufsen geführt werden kann.

Zur weiteren Erläuterung sind in den Fig. ι bis 14 zwei nach diesem Princip eingerichtete Einmagnetmaschinen dargestellt. Fig. 3 ist der Querschnitt, Fig. 4 die Seitenansicht einer Einmagnetmaschine mit rotirendem Cylinderanker. Der Nordpol N des Mag-, neten M umgiebt die ganze äufsere Mantelfläche des Ankers, während der Südpol S von der inneren Mantelfläche eingehüllt ist.. Der Kreislauf der magnetischen Kraftlinien ist durch pünktirte Linien angedeutet. Die stromgebende Belegung des aus dünnen Blechscheiben hergestellten, an der auf der Drehwelle^ W sitzenden Bronzescheibe B befestigten eisernen Ankers A besteht aus den unter sich und vom Eisenkerne isolirten Lamellen a, welche durch die isolirten Kupferdrähte b z.u einem Stromkreise hinter einander geschaltet

sind. Die Enden dieses Stromkreises sind mit den auf der Drehwelle isolirt befestigten Schleifringen c und c¹ verbunden, von welchen der Strom durch Schleiffedern abgenommen wird.

Da die Lamellen α immer in derselben Richtung von den magnetischen Kraftlinien geschnitten werden, so haben auch alle Stromstöfse in denselben immer die gleiche Richtung, z.B., wie durch Pfeile angedeutet ist, von hinten nach vorn. Die Verbindungsdrähte b derselben liegen in den Hohlrinnen e, so dafs die magnetischen Kraftlinien, wie Fig. 6 ungefähr zeigt, ihren Weg im Eisen an denselben vorbeinehmen, sie also nicht induciren.

Man kann den Nordpol auch so, wie Fig. 5 zeigt, gestalten, dafs derselbe aufser der äufseren Mantelfläche auch noch die beiden Stirnflächen, umschliefst. Da in allen drei Flächen die Stromstöfse hinter einander wirken, wie die Pfeile andeuten, so können die Lamellen Hufeisen form erhalten. Es ist dies einer der Fälle ' 3, indem die magnetischen Kraftlinien auf einer Mantelfläche ein- und auf der anderen Mantelfläche und den beiden Stirnflächen wieder austreten, wie die punktirten Linien andeuten.

Auch der innere Mantel des Ankers kann noch mit Stromgebern belegt und der aus denselben gebildete Stromkreis mit dem der äufseren Mantelbelegung parallel oder hinter einander geschaltet werden, wobei zu beachten ist, dafs die Stromstöfse in den inneren Lamellen die gleiche Richtung haben wie in den äufseren. Durch diese doppelte Belegung wird erreicht, dafs jede magnetische Kraftfläche zweimal, nämlich beim Eintritt in den Anker und beim Austritt aus demselben, die Stromgeber schneidet.

Fig. 7 zeigt statt der Belegung des Ankers mit Lamellen eine Bewickelung desselben mit isolirtem Kupferdraht und Fig. 8 die Hintereinanderschaltung zweier über einander liegender Lamellenschichten als Beispiel für beliebig viele solche. Um den Durchgangswiderstand der magnetischen Kraftlinien zu vermindern, kann man Lamellen aus weichem Eisen anwenden.

Fig. 9 zeigt eine Hintereinanderschaltung der sämmtlichen Lamellen zu einem Stromkreise in der Weise, dafs zunächst acht Theilgruppen gebildet sind. Diese Anordnung kann auf beliebig viele Gruppen ausgedehnt werden und hat den praktischen Zweck, dafs nicht Lamellen von hoher'Spannungsdifferenz neben einander zu liegen kommen.

Statt eines Stromkreises können auch mehrere gebildet und parallel oder hinter einander geschaltet werden.

Fig. 10 und 11 zeigen die Anwendung des Princips auf eine Einmagnetmaschine mit sogenanntem Flachringanker, wobei zum Unterschiede von der vorigen der Anker feststehend und die Magnetpole rotirend angeordnet sind. M ist der in den Lagern L drehbare Magnet, dessen Pole N und S Kreisflächen bilden, zwischen denen der aus dünnem Eisenband mit isolirender Zwischenlage gewickelte Anker A steht/ Der Kreislauf der magnetischen Kraftlinien ist wieder punktirt eingezeichnet. Damit nicht Kraftlinien von einem Pol zum anderen durch die Fundamentplatte gehen, ist der Anker von dieser durch einen Zinkfufs F isolirt und sind die Lager L aus Bronze hergestellt. Die stromgebenden Lamellen α sind hier auf beiden Stirnseiten des Ankers angebracht und jede Seite durch die in den Hohlrinnen e liegenden Verbindungsdrähte b zu einem Strömkreise vereinigt. Die Enden dieser Stromkreise führen nach den (in der Zeichnung weggelassenen) Klemmen, wo sie entweder parallel oder hinter einander geschaltet werden können. Die Magnetspule kann feststehen oder rotiren.

Da bisher nur Einmagnetmaschinen als Beispiele vorgeführt wurden, so sei noch besonders bemerkt, dafs statt des einen Magneten auch beliebig viele, im Kreise herumstehende Magnete angeordnet werden können, z. B. wie Fig. 12 zeigt. Dieselbe dient zugleich dazu, zu zeigen, dafs durch Wechselschaltung der Magnete aus der Gleichstrommaschine eine Wechselstrommaschine entsteht. Es sind hier nämlich aus den Lamellen zwei getrennte Stromkreise CC¹ und jBB¹ gebildet, in welchen die Ströme in gleicher Richtung, z. B. von links nach rechts, verlaufen. Aendert man nun die Schaltung der Magnete so, dafs je zwei neben einander liegende Pole entgegengesetzte Polarität haben, so kehrt sich in Fig. ι 2 die Stromrichtung in dem einen Stromkreise um und wechselt nun in beiden Stromkreisen, sobald denselben bei der Drehung andere Pole gegenüber zu stehen kommen.

Statt durch Wechselschaltung der Magnete kann man auch durch Wechselschaltung der Belegung des Ankers Wechselströme erhalten, wie Fig. 13 zeigt. Hier stehen der stromgebenden Belegung des Ankers wieder nur gleichnamige Pole gegenüber, die Belegung aber besteht aus doppelt so vielen Abtheilungen, als gleichnamige Pole vorhanden sind, und es sind die Lamellen in je .zwei auf einander folgenden Abtheilungen entgegengesetzt mit einander verbunden, so dafs, wenn in der einen Abtheilung durch Einwirkung der Magnete ein Strom nach rechts circulirt, in der nächsten ein solcher nach links circuliren wird, sobald derselben ein Magnetpol gegenübersteht. In der gezeichneten Stellung der Magnetpole sind alle aufserhalb derselben liegenden Abtheilungen B der Belegung stromlos und dienen nur als verbindende Leiter für den in den stromgebenden Äbtheilungen C nach rechts

circulirenden Strom. Bei der Drehung der Magnetpole nach rechts nimmt der Strom in den Abtheilungen C ab, und zwar einestheils, weil Lamellen derselben aus dem magnetischen Felde treten, anderentheils, weil die Induction der dafür eintretenden Lamellen der Abtheilungen B entgegengerichtet wirkt. Sobald die Anzahl der im magnetischen Felde befindlichen Lamellen in beiden Abtheihmgen C und B gleich grofs ist, wird der Strom gleich Null, geht dann in die entgegengesetzte Richtung über und erreicht in dieser sein Maximum, wenn die Pole über den Abtheilungen B stehen. Es findet demnach ein achtmaliger Richtungswechsel statt, also- bei n- Polen ein 2 n-fächer. Die Wechselschaltung der Belegung hat vor der der Magnete den Vortheil,-dafs die magnetischen Kraftlinien im Anker ihre Richtung nicht wechseln.

Auch die in den Fig. 3 und 10 dargestellten Einmagnetmaschinen lassen sich durch Wechselschaltung der Belegung in Wechselstrommaschinen verwandeln, wenn man die Pole zahnradförmig gestaltet, so dafs den nicht inducirten Gruppen der Belegung Lücken in den Magnetpolen gegenüberstehen.

Läfst man in Fig. 13 jede der Beleggruppen C und B nur aus einer Lamelle (oder aus mehreren Lamellen von getrennten Stromkreisen) bestehen, so fallen die durch dSn Eisenanker A gehenden Verbindungsdrähte weg und es bleiben nur noch die Verbindungen an den Endflächen der Lamellen übrig, Fig. 14. ■ Die periodisch nicht inducirten Lamellen ersetzen hier die sonst in den Hohlrinnen des Eisenankers liegenden Verbindungsdrähte, und die Lücken in den Magnetpolen dienen an Stelle der Hohlrinnen des Ankers dazu, die magnetischen Kraftlinien von den nicht inducirt werden sollenden Lamellen abzuhalten. Es kann also hier der Eisenanker in Wegfall kommen.

Endlich sei noch bemerkt, dafs man bei den Wechselströmmaschinen mit Wechselschaltung der Belegung durch Anbringung noch eines besonderen, gleichförmig über den Anker vertheilten Stromkreises einen Gleichstrom zur Speisung der Magnete gewinnen kann. Es entsteht so eine selbsterregende W^echselstrommaschine ohne Commutator.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   An Maschinen, welche elektrischen Strom, sei es Gleichstrom oder Wechselstrom oder beides zugleich, ohne Anwendung eines Commutators liefern sollen: ein nach Art des Gramme'schen Ringes gestalteter, hohlcylindrischer oder ringförmiger Anker, welcher in dem von den Polen N und S eines oder mehrerer Magnete gebildeten Hohlräume so gelagert ist, dafs bei der Rotation des Ankers oder der Magnetpole die magnetischen Kraftlinien auf einer anderen erzeugenden Fläche des Ankers austreten, als wo sie eingetreten sind, und dessen »Wickelung« in der Weise bewirkt ist, dafs entweder der Eisenkern des Ankers mit isolirten, stromgebenden Lamellen oder Drähten α aus Metall belegt oder der ganze Anker aus isolirten, stromgebenden Eisenlamellen α hergestellt ist, welche durch Kupferdrä'hte oder -Streifen b hinter einander geschaltet sind, die in Hohlrinnen e des Ankereisens liegen, damit sie von den den Anker durchströmenden magnetischen Kraftlinien nicht inducirt werden, oder die durch Fig. 14 erläuterte, speciell für die Wechselstromerzeugung geeignete Modification dieses Ankers in Verbindung mit den zahnradförmig gestalteten Magnetpolen N und S, wobei der Eisenkern des Ankers in Wegfall kommt und an Stelle der Verbindungsdrähte b die in den Höhlungen der Magnetpole befindlichen und daher nicht inducirten Lamellen die Hintereinanderschaltung der zwischen den Polflächen befindlichen inducirten Lamellen bewirken.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.