DE59321C - Wechselstromkraftmaschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Diese Erfindung hat eine Wechselstromkraftmaschine zum Gegenstande, welche aus einem Umformer und einer Kraftmaschine zusammengesetzt gedacht werden kann, so zwar, dafs diese beiden Theile periodisch ihre Rollen wechseln. Diese Anordnung macht die Einführung des Stromes durch einen Stromwender und Bürsten unnöthig, wodurch alle hierbei sich ergebenden Unzukömmlichkeiten wegfallen.

Die wesentlichen Theile dieser Maschine sind:.

Ein Anker mit in sich geschlossenen Bewickelungen, welcher auch als aus zwei Ankern T¹ T"² in Fig. 1 und 2 . zusammengesetzt bezeichnet werden kann, deren Bewickelungen durch einander geschlossen sind, und zwei Feldmagnete M¹ und M'², die durch zwei in ihren Phasen gegen einander verschobene Wechselströme erregt werden und deren Polaritätsachsen einen Winkel mit einander bilden, ohne sich jedoch zu schneiden. Hierdurch unterscheidet sich diese Anordnung von denen Tesla's und Ferrari's, da bei diesen die Felder sich in der Masse des Ankers schneiden. Hierbei ist eine jede Spule der einen Ankerhälfte durch eine Spule der anderen Ankerhälfte geschlossen. Um die Wirkungsweise der Kraftmaschine erklären zu können, betrachten wir nur die Spulen 1 und 2 in Fig. 3 und nehmen an, dafs der Anker steht. Ist der Strom von M¹, also auch der Magnetismus desselben gegen den Strom bezw. gegen den Magnetismus von M² um einen bestimmten Theil der Wellenlänge, wie z. B. in Fig. 4 durch die Curven M¹ und M^% dargestellt, um Y₄ Wellenlänge verschoben, so wird auch der von JW¹ in der Spule 2 inducirte Strom gegen den von M² in der Spule 1 erzeugten (die punktirten Linien 1 und 2 in Fig. 4) um Y₄ Wellenlänge verschoben sein, d. h. wenn der Strom in der Spule 2 Maximum ist, so ist er in der Spule ί gleich Null, und umgekehrt. Da ferner die Phasen der Ströme in 1 und 2 gegen die Phasen der sie indücirenden Felder Af² und M¹ wieder um annähernd Y₄ Wellenlänge verschoben sind, so wird das maximale Drehmoment des Feldmagneten M¹ auf die Spule ι mit dem Drehmoment gleich Null des Feldmagneten M² auf die Spule 2 zusammenfallen, und umgekehrt, d. h/ die Drehmomentmaxima der beiden Felder werden gleichfalls um Y₄ Wellenlänge verschoben sein. Diese Drehmomente werden sich nach zwei analogen Gurven ändern, wie M¹ und M², und das daraus folgende Drehmoment wird annähernd gleichbleibend sein.

Wenn sich der Anker schon in Drehung befindet, so kommen fortwährend andere Spulen in die neutralen Ebenen, d. h. in die Ebenen des maximalen Stromes bezw. des maximalen Drehmomentes. Die nicht in den neutralen Ebenen liegenden Spulen sind zugleich der Induction und dem Drehmomente beider Felder ausgesetzt. Für diese ist daher der Apparat Umformer und Kraftmaschine zugleich.

Man sieht, dafs sich diese Kraftmaschine von denjenigen Tesla's und Ferrari's nicht nur durch die Anordnung der Feldmagnete gegen den Anker, sondern auch durch die Wirkungsweise wesentlich unterscheidet. Es ist hier nicht die Resultante der zwei Kraftlinienbüschel, welche infolge der Phasenverschiebung in Drehung kommt und hierdurch den Anker mitnimmt, sondern es werden abwechselnd durch das eine Feld in einem Theil der Ankerbewickelung Ströme inducirt, die, in dem anderen Theile verlaufend, von dem anderen Feld in mechanische Bewegung gebracht werden, und umgekehrt. Die Kraftmaschinen von Tesla und Ferrari gehen deshalb auch mit entsprechend geformten Eisenankern ohne Bewickelung, während die vorliegende Kraftmaschine ohne Bewickelung nicht geht.

Die beschriebene Maschine kann in mannigfacher Weise abgeändert werden, und zwar entweder durch Aenderung des Ankers allein, oder der Feldmagnete allein, oder beider zugleich.

Wird der Raum zwischen T¹ und T² auch mit untertheilten Eisen ausgefüllt, so entsteht eine Trommel, wie in Fig. 5 dargestellt. Zur Verringerung des magnetischen Widerstandes kann die Trommel an der Mantelfläche auch mit Nuthen versehen sein, in welchen die Drähte untergebracht werden (Fig. 6).

Anstatt einer Trommel kann es unter Umständen zweckmäfsiger sein, einen Ring mit in sich geschlossenen Bewickelungen (Spulen) zu verwenden (Fig. 7).

Der Eisenkern der Trommel oder des Ringes wird in bekannter Weise untertheilt hergestellt und die Bewickelung in bekannter Weise darauf befestigt. Man kann diese Bewickelung durch wirkliches Aufwickeln herstellen, man kann indessen auch den untertheilten Eisenkern mit einem vollkommenen Metallmantel versehen, der entsprechend geschlitzt ist, um die inducirten Ströme in die richtigen Bahnen zu leiten (Fig. 8 schaubildlich, Fig. 9 im Schnitt).

Die Kerne der Feldmagnete M¹ und M² müssen ebenso wie die der Anker in bekannter Weise untertheilt sein. Die äufsere Form der Feldmagnete läfst aufserordentlich viele Abänderungen zu, beiläufig solche und so viel, als aus den Constructionen der Dynamomaschinen bekannt sind.

Die Anzahl der Pole kann eine beliebige gerade Zahl sein. Fig. 10 zeigt beispielsweise eine Kraftmaschine mit zwei vierpoligen Magneten M¹ und M² (M² ist der Deutlichkeit halber punktirt gezeichnet) und einen Trommelanker T\ die Windungen auf der Trommel umfassen hier nicht i8o°, sondern nur 90⁰ des Umfanges.

Die in Fig. 1 und 10 dargestellten Feldmagnete haben Polflächen, welche der Ankerfläche näher sind, als alle anderen Theile der Magnetkerne. Im Gegensatz hierzu ist in Fig. 11 und 12 eine Form gezeichnet, bei der keine hervorragenden Polflächen vorhanden sind. Die Feldmagnete bilden zwei Ringe, welche nach Art der Gr amme-Ringe so bewickelt sind dafs die Pole an den Enden eines Durchmessers erscheinen. Eine solche Anordnung jedoch mit Nuthen zur Aufnahme der Bewickelung auf Magneten und Anker zeigt Fig. 13 und 14.

Der Winkel, den die Polaritätsachsen der Feldmagnete M¹ und M² mit einander bilden, kann je nach Umständen 90⁰ betragen oder auch kleiner sein. Es wird in manchen Fällen auch zweckmäfsig sein, den einen Feldmagneten gegen den anderen verstellbar zu machen.

Anstatt die Polaritätsachsen der Feldmagnete einen Winkel mit einander bilden zu lassen, kann man dieselben auch in einer Ebene anordnen, dafür aber die eine Hälfte einer jeden Ankerspule um den entsprechenden Winkel verdrehen (Fig. 15); Fig. 16 zeigt einen solchen Anker mit geschlitztem Kupfermantel und untertheiltem Eisenkern.

Diese besondere Form läfst die Verschiedenheit zwischen der vorliegenden Erfindung und der von Ferrari und Tesla besonders scharf hervortreten. Durch die beschriebene Verdrehung der Bewickelung würde ^l man nämlich bei den Kraftmaschinen von Ferrari und Tesla keine nützlichen Wirkungen erreichen können.

In den bisher beschriebenen Ankerconstructionen war jede Spule fortwährend in sich geschlossen. Will man alle Spulen oder nur einzelne kurz geschlossen halten, so verwendet man für jede Spule einen Stromwender C mit Bürsten B, Fig. 17, die mit einander unmittelbar oder durch Widerstände VF¹ in Verbindung stehen.

Die Kraftmaschine, die oben mit einer Trommel oder einem Ringanker beschrieben wurde, kann auch mit einem Scheibenanker hergestellt werden, d. h. mit einem solchen, welcher von den magnetischen Feldern axial durchsetzt wird.

Fig. 18 und 19 zeigen eine solche Anordnung. Ai¹ und M² sind wieder die in ihren Intensitätsphasen gegen einander verschobenen Magnetfelder und S ein Scheibenanker, der aus einzelnen gegen einander versetzten Elementen E, Fig. 20, besteht. Diese Elemente haben eine solche Form, dafs sie zugleich zwei Magnetfelder der einen Gattung, z. B. M¹, umfassen und zwei Magnetfelder der anderen Ordnung, in diesem Falle M², schneiden. Diametrale Verbindungen können übrigens auch mehrere vorhanden sein, wie beispielsweise in Fig. 21 dargestellt.

Claims (1)

1. Fig. 22 zeigt die Form eines solchen Elementes E, wenn vier Paar Magnetfelder zur Verwendung gelangen. Eine andere in diesem Falle verwendbare Form ist in Fig. 23 dargestellt.

   Die äufsere Form der Feldmagnete, sowie die Gröfse der Phasenverschiebung als auch der Winkel, unter dem die Feldmagnete gegen einander angeordnet sind, ist bei allen Anordnungen der Erfindung für das Wesen derselben unerheblich.

   Patent-AnsρrOche:

   ι. Eine Wechselstromkraftmaschine, bei welcher auf einen mit in sich geschlossenen Spulen bewickelten Anker zwei von einander getrennte Feldmagnete einwirken, welche von« Wechselströmen mit verschobenen Phasen erregt werden und deren Pole so gegen einander verstellt sind, dafs sie verschiedene Windungen des Ankers beeinflussen, wodurch die Pole jedes Feldmagneten im Zusammenwirken mit den von dem anderen Feldmagneten in den Windungen des Ankers erzeugten Strömen bewegend auf den Anker einwirken.
   2. An Stelle der im Patent-Anspruch 1. angegebenen Verstellung der wirkenden Feldmagnetpole zu einander die Anordnung der Feldmagnetpole parallel und die Verdrehung der Windungen auf dem Anker zu oben genanntem Zwecke.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.