DE78954C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT\%

In dem D. R. P. Nr. 73119 ist eine elektrische Maschine beschrieben, bei welcher die Stromwenderstege mit den Ankerwindungen durch Spulen verbunden sind, in welchen bei der Drehung der Maschine elektromotorische Kräfte erzeugt werden. Die Verbindung der Spulen mit der Ankerwickelung ist derart, dafs in jeder Spule mit Bezug auf den mit ihr verbundenen Theil der Ankerwickelung eine Verschiebung des magnetischen Feldes nach rückwärts erfolgt, wenn die Maschine als Erzeuger benutzt wird, während das magnetische Feld nach vorwärts verschoben wird, wenn die Maschine als Motor dient. Die Stromabnahmebürsten sind so angeordnet, dafs sie nach rückwärts verschoben sind, wenn die Maschine als Erzeuger wirkt, während sie nach vorwärts verschoben sind, wenn die Maschine als Motor läuft. Die Anordnung ist in jedem Falle eine solche, dafs der Ankerstrom bestrebt sein wird, den gesammten magnetischen Strom zu vergröfsern, und dafs die resultirende elektromotorische Kraft, welche in zwei beliebigen Stromwenderspulen und in dem mit ihnen verbundenen Theil der Ankerwickelung inducirt wird, bestrebt ist, den Strom in diesem Theil der Ankerwickelung umzukehren und den Strom in der Stromwenderspule auf Null zu reduciren, die mit demjenigen Stromwendersteg verbunden ist, welcher im Begriff ist, die Bürste zu verlassen, wenn eine der beiden erwähnten Stromwenderspulen unter' dem Ende des FeIdmagnetpoles ist, welcher durch den Ankerstrom verstärkt wird, die andere unter demselben hindurchgegangen ist und die . beiden entsprechenden Stege des Stromwenders durch eine Bürste mit einander verbunden sind.

Die vorliegende Erfindung ist nun eine Weiterentwickelung der erwähnten Maschine und gewährt aufser anderem den bedeutenden Vortheil, dafs die Maschine nach beiden Richtungen sowohl als Erzeuger als auch als Motor kufen kann, ohne dafs zu diesem Zweck, wie bei der in der erwähnten Patentschrift beschriebenen Maschine, zwei Stromwender nöthig wären.

Auf den Zeichnungen ist in Fig. 1 eine nach vorliegender Erfindung ausgeführte Trommelankerwickelung in abgewickeltem Zustande dargestellt. Aus dieser Figur ist die Stellung der Polflächen der Feldmagnete, der Stromwenderstege und der Stromabnahmebürsten zu ersehen, wenn die Maschine als Erzeuger in Richtung des Pfeiles χ läuft.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. i, jedoch sind die Bürsten für eine entgegengesetzte Drehungsrichtung der Maschine angeordnet.

Fig. 2 a und 2 b zeigen schematisch die Anordnung der Ankerwickelung und der Stromwenderspulen.

Fig. 3 zeigt in Seitenansicht schematisch die Anordnung der Feldmagnete mit besonderen vorspringenden Polstücken.

Fig. 4 zeigt in Seitenansicht vorspringende Pole an jedem Ende der Feldmagnete in einer Anordnung für einen umkehrbaren Motor.

In Fig. ι und 2 sind die Hauptankerwindungen mit α α bezeichnet, die Stromwenderspulen mit b b, die Stromwenderstege mit c c und die Stromabnahmebürsten mit D+ und D—.

Anstatt wie nach dem erwähnten Patent Nr. 73119 die Stromwenderspulen b b um den Kern des Ring- oder des Trommelankers zu wickeln, werden sie nach der vorliegenden Erfindung der Länge nach auf oder in der Oberfläche der Ankerwickelung angeordnet, in der Weise, dafs die Längs- oder Seitentheile B¹ B² einer jeden Windung, wie aus dem mittleren Theil von Fig. 1 und 2 zu ersehen, auf entgegengesetzten Seiten von zwei Abschnitten A¹A'² der Ankerwickelung α liegen und mit ihrem einen Ende in dem Punkt A³ mit der die beiden, Abschnitte mit einander verbindenden Hauptleitung verbunden sind. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dafs, wenn eine Stromwenderwindung unter dem vorspringenden Ende eines Feldmagnetpoles hinweggeht, der Theil der Windung, welcher vor dem erwähnten Abschnitt der Ankerwickelung liegt, nicht mehr unter dem vorspringenden Ende des Feldmagnetpoles liegt und daher uninducirt ist, während der hinter dem Abschnitt liegende Theil der Windung unter dem Ende des Feldmagnetpoles liegt und daher . die elektromotorische Kraft"erzeugt, welche nöthig ist, um in der in dem früheren Patent angegebenen Weise die Umkehrung des Stromes in dem Theil A¹ der Ankerwickelung zu bewirken, welcher zwischen dem erwähnten Verbindungspunkt A³ und der Seite B¹ der Stromwenderwindung b liegt, die bei der Drehung der Maschine als Erzeuger hinter jenem Verbindungspunkt liegt. Hieraus geht klar hervor, dafs, in welcher Richtung auch die Maschine als Erzeuger laufen möge, nur der Theil der Stromwenderwindung in Thätigkeit ist, welcher mit Bezug auf die Drehungsrichtung der. Maschine hinter dem Abschnitt der Ankerwickelung liegt; und da bei jeder Drehungsrichtung der Maschine ein Theil der Stromwenderwindung hinter dem Abschnitt der Ankerwickelung liegt, so kann die Maschine nach beiden Richtungen laufen.

Wenn die Maschine als Motor benutzt wird, so behält das Vorhergesagte seine Richtigkeit mit demMJnterschied, dafs der Theil der Stromwenderwindung, welcher mit Bezug auf die Drehungsrichtung vor dem Abschnitt der Ankerwickelung liegt, wirksam ist, während der hinter der Ankerwickelung liegende Theil uninducirt bleibt, in welcher Richtung auch die Maschine laufen möge.

Die Theile der Hauptwickelung a, welche mit punktirten Linien dargestellt sind, sollen unmittelbar unter dem mit vollen Linien dargestellten Theil liegen, und die beiden Theile B¹ B² der Stromwenderwindungen b sollen über der Hauptwickelung liegen, jedoch ist dies nicht wesentlich. Die kleinen Pfeile in vollen und punktirten Linien zeigen die Stromrichtung in den bezüglichen Theilen der Hauptwickelung, während die grofsen Pfeile die Stromrichtung in den Stromwenderwindungen zeigen, deren Stege gerade mit den Bürsten in Berührung stehen. Es ist ersichtlich, dafs in jedem Fall der Strom in den Stromwenderwindungen in derselben Richtung fliefst, wie in den benachbarten Theilen der Hauptwickelung a, und dafs bei der in der Zeichnung dargestellten Stellung, wenn sich unter jeder Bürste ein voller Stromwendersteg befindet, die beiden Theile der gerade inducirten Stromwenderwindung symmetrisch zu den Theilen der Wickelung liegen, in denen die Umkehrung der Stromrichtung erfolgt.

Die Stromwenderwindungen b werden zweckmäfsigerweise so angeordnet, dafs die Langseiten der beiden Ankerwindungen A¹ A² symmetrisch zwischen den Seitentheilen B¹ B'² der Stromwenderwindungen liegen, so dafs diese im Vergleich mit dem ihnen zunächst liegenden Theil der beiden Ankerwindungen, in welcher eben die Umkehrung- der Stromrichtung erfolgt, dieselbe Verschiebung des magnetischen Feldes haben, in welcher Richtung der Anker auch umlaufen mag. Dies ist aus Fig. 2 a und ?b zu ersehen, in welchen zwei Abschnitte A ^l IJ der Ankerwickelung mit den entsprechenden Stromwenderwindungen dargestellt sind, deren Seitentheile B¹B- auf entgegengesetzten Seiten der Ankerwickelung liegen, und welche in dem Punkt A³ mit dem die beiden Abschnitte A¹A² mit einander · verbindenden Theil der Wickelung verbunden sind. Fig. 2 a zeigt schematisch, wie die Ankerwickelung und die Stromwenderwindungen angeordnet sein würden, wenn kein Raum für die Ankerwelle und für die Kreuzungen der anderen Drähte erforderlich wäre. Die wirkliche Anordnung nähert sich mehr der in Fig. 2 b gegebenen Darstellung. In jedem Falle ist, wenn der Anker in Richtung des einzelnen Pfeiles χ- umläuft, der Theil A¹ der Ankerwickelung im Begriff, die Stromrichtung umzukehren, während derTheil A² seine Stromrichtung eben gewechselt hat. Würde

der Anker in der entgegengesetzten Richtung umlaufen, so würde der Theil A² im Begriff stehen, seine Stromrichtung zu wechseln, während in dem Theil A¹ die Umkehrung schon stattgefunden hätte. Die nothwendige Bedingung für eine Drehung nach beiden Richtungen ist also, dafs der Theil A¹ zu der Seite. S¹ der Stromwenderwindung sich genau ebenso verhält wie der Theil A² zu der Seite B² derselben. Wie aus diesen Fig. 2a und '2b ebenfalls zu ersehen, steht die durch die Stromwenderwindung gelegte Ebene nahezu im rechten Winkel zu der Ebene der Abschnitte A¹A'² der Ankerwickelung.

Um die im Vorstehenden beschriebenen Stromwenderwindungen b für den beabsichtigten Zweck wirksamer zu machen, können die Enden der Feldmagnetpole an der dem Anker zugekehrten Seite mit Einschnitten G, Fig. 3 und 4, versehen sein, wobei die Breite eines jeden Einschnittes ungefähr gleich ist der Entfernung zwischen den beiden Längsseiten einer jeden Stromwenderwindung. Die magnetische Dichtigkeit in diesem Einschnitt .wird im Vergleich mit jener zwischen dem Anker und dem Feldmagnetpol klein sein. Die Folge dieser Einrichtung ist bei einem Erzeuger, dafs der Theil der Stromwenderwindung, welcher sich vor dem Abschnitt der Ankerwickelung, mit welchem er verbunden ist, befindet, und auch dieser Abschnitt selbst sich gegenüber dem Einschnitt befindet, wenn der hinter dem erwähnten Abschnitt befindliche Theile der Stromwenderwindung sich noch in dem magnetischen Feld von der gröfsten Dichtigkeit befindet. In der Stromwenderwindung wird daher eine elektromotorische Kraft inducirt, deren Richtung (bestimmt durch die jeweilige Wickelungsrichtung der Hauptankerwickelung und der Stromwenderwindungen) derart sein mufs, dafs sie bewirkt, dafs der Strom der Ankerwickelung durch diese Stromwenderwindung zu der Bürste fliefst. Wenn die Stromwenderwindung eine Stellung erreicht, in welcher ihre beiden Seiten nahezu mit den Kanten des erwähnten Einschnittes übereinstimmen, so werden die in den beiden Seiten der Windung inducirten elektromotorischen Kräfte einander gleich und entgegengesetzt gerichtet sein. Wenn der vor dem erwähnten Abschnitt der Ankerwickelung befindliche Theil der Stromwenderwindung unter dem Einschnitt hinweggegangen ist und eine Stellung unter dem Feldmagnetpol erreicht hat, wo das magnetische Feld dichter ist, wird der hinter dem Abschnitt befindliche Theil der Stromwenderwindung in eine Stellung gegenüber dem Einschnitt gekommen sein, und es wird daher jetzt in der Stromwenderwindung eine elektromotorische Kraft erzeugt, deren Richtung entgegengesetzt ist, wie im ersten Falle. Es ist nun einleuchtend, dafs, wenn die Stromabnahmebürsten D so angeordnet sind, dafs ihre Stellung mit den Einschnitten übereinstimmt, von den beiden Stromwenderwindungen, welche die Seiten eines Abschnittes der Ankerwickelung umfassen — für den Augenblick betrachtet, in welchem zwei Stromwenderstege sich unter den Bürsten befinden — in derjenigen Windung^ welche zuletzt unter den Bürsten geschlossen war, eine elektromotorische Kraft inducirt werden wird, von einer solchen Richtung, dafs sie den Strom der Ankerwickelung zwingt, durch diese Stromwenderwindung zu der Bürste zu fliefsen; während in der anderen Stromwenderwindung, welche zuerst mit der Bürste verbunden war, eine elektromotorische Kraft inducirt werden wird, welche bestrebt ist, den von dem Anker durch sie fliefsenden Strom aufzuheben. Die Folge dieser Bedingungen ist die Stromumkehrung in dem Abschnitt des Ankers, mit dessen Enden die beiden Stromwenderwindungen verbunden sind, in der Zeit, in welcher die entsprechenden Stromwenderstege C unter der Bürste hinweggehen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung sind die Einschnitte G in den Enden der Feldmagnetpole durch Einfügen von aus zwei Metallen hergestellten Brücken zwischen die Magnetpole N S gebildet. Der mit E bezeichnete Theil einer jeden Brücke besteht aus Eisen und ist eine Verlängerung seines Poles, so dafs er mit diesem Pol den Einschnitt G bildet. Der mit F bezeichnete Theil der Brücke besteht aus Messing oder einem anderen nicht magnetischen Stoff. Die beiden Brücken sind so angeordnet, dafs sie Vorsprünge des oberen iV-Poles und des unteren S-Poles bilden, sowohl wenn die Maschine als Erzeuger in Richtung des eingezeichneten Pfeiles umläuft, als auch wenn sie als Motor sich in entgegengesetzter Richtung dreht. Wenn in irgend einem Falle gewünscht wird, die Maschine in entgegengesetzter Richtung sich drehen zu lassen, so werden die beiden Brücken mit ihren Enden aus den Polschuhen herausgenommen und umgekehrt wieder eingesetzt, worauf die Maschine in entgegengesetzter Richtung läuft. In Fig. 3 zeigt das -f- Zeichen einen Strom an, welcher zu dem Ende der Ankerwickelung fliefst, während das —Zeichen einen zurückfliefsenden Strom anzeigt. In Fig. 3 ist ein Nuthenanker dargestellt, bei welchem die beiden im unteren Theil der Nuthen befindlichen Leitungen zu der Hauptankerwickelung A gehören, während die über ihnen liegenden Leitungen zu den Stromwenderwindurigen gehören. Jeder Einschnitt G ist in seiner Breite ungefähr gleich der Entfernung zwischen den in den Nuthen 1 und 4 liegenden Stromwenderwindungen B, die mit ihrem einen Ende zwischen den beiden Nuthen 2 und 3 mit den in diesen

liegenden Drähten der Hauptwickelung verbunden sind.

In einigen Fällen kann man auch die in den Einschnitten der Polschuhe angebrachten Polverlängerungen mit isolirtem Draht umwickeln und die so gebildeten Spulen entweder parallel oder hinter einander, oder parallel und hinter einander schalten, um den durch die Polverlängerungen fliefsenden magnetischen Strom zu regeln.

In Fig. 3 ist die auf den Polverlängerungen E angebrachte Wickelung mit H bezeichnet. Diese Wickelung kann entweder einen von der Nebenstromwickelung der Hauptmagnete unabhängigen Nebenschlufs bilden, oder sie kann mit derselben hinter einander geschaltet werden. Die Richtung der Wickelung ist derart, dafs die Anzahl der durch die Polverlängerungen gehenden Kraftlinien so weit beschränkt wird, um gerade genügend zu sein, ein Funkengeben der Maschine zu vermeiden, wenn dieselbe nur leicht belastet ist. Wenn die Maschine stärker belastet wird, so bewirkt die Rückwirkung des Ankers eine Vermehrung der Kraftlinien proportional der Belastung, wodurch erreicht wird, dafs die Bürsten bei wechselnder Belastung auf dem Stromwender nicht verstellt zu werden brauchen.

Wenn die Maschine nach Belieben nach beiden Richtungen laufen soll, müssen die Stromabnahmebürsten so gestellt sein, dafs sie mit den Einschnitten G G¹ der Polschuhe übereinstimmen, welche durch den Ankerstrom verstärkt werden. Wenn z. B. bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung der Anker in Richtung der Pfeile α läuft, dann kommen die den Pfeilen gerade gegenüberliegenden Einschnitte G³ in Betracht und die Stromabnahmebürsten werden so eingestellt, dafs sie mit den Stromwenderstegen in Verbindung stehen, an welche die Stromwenderwindungen angeschlossen sind, deren Seiten gegenüber den Kanten der erwähnten Einschnitte liegen.

Bei der beschriebenen Anordnung der Stromwenderwindungen bewirkt der in denselben entstehende Strom mehr eine Verstärkung des durch den Ankerkern fliefsenden magnetischen Stromes, während bei der in der Patentschrift Nr. 73119 dargestellten Anordnung der Strom der Stromwenderwindungen einen Theil der nützlichen magnetisirenden Wirkung des Ankerstromes vernichtet, welche erreicht wird, wenn die Bürsten nach rückwärts verschoben werden. Durch die vorliegende Anordnung wird es ferner vermieden,' die Stromwenderwindungen über die Enden der Trommel Wickelung führen zu müssen oder durch die Mitte des Ringankers, wodurch Draht und Raum gespart, der elektrische Widerstand dieser Windungen vermindert und die Möglichkeit gegeben wird, den Anker praktischer und sauberer zu gestalten, als es bisher möglich war. Durch die Anbringung der Polverlängerungen H oder der Einschnitte G kann aufserdem in praktischer Weise dieselbe Wirkung erzielt ,werden, als wenn die Stromwenderwindungen um den Anker geführt wären und von' beiden Polschuhenden erregt würden.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Elektrische Maschine der durch D. R. P. Nr. 73119 geschützten Art, bei welcher die Stromwenderwindungen der Länge nach auf oder in dem Umfang des Ankers in der Weise angeordnet sind, dafs Theile einer jeden Windung auf entgegengesetzten Seiten von zwei Abschnitten der Ankerwickelung liegen, mit deren Verbindungsdraht das eine Ende der erwähnten Stromwenderwindung verbunden ist, so dafs beim Hindurchgang einer jeden Stromwenderwindung unter der Kante eines FeIdmagnetpoles der Theil der Windung, welcher vor dem Abschnitt der Ankerwickelung liegt, unter der Kante des Polschuhes hinweggegangen ist und deshalb uninducirt bleibt, während der hinter dem Abschnitt der Ankerwickelung befindliche Theil sich unter der Kante des Polschuhes befindet und deshalb die elektromotorische Kraft erzeugt, welche nöthig ist, um die Stromumkehrung in dem erwähnten Abschnitt der Ankerwickelung hervorzurufen.

2. Elektrische Maschine der zu j. gekennzeichneten Art, bei welcher jede Stromwenderwindung so angeordnet ist, dafs die Seiten der beiden Abschnitte des Ankers zu einem Punkt der Verbindungsleitung, mit welchem die Stromwenderwindung verbunden ist, symmetrisch zwischen den beiden Längsoder Seitentheilen der erwähnten Stromwenderwindung liegen, so dafs diese Theile auf dem Abschnitt der Ankerwickelung, in welchem die Umkehrung des Stromes zu erfolgen hat, einen gleichen Einflufs haben, in welcher Richtung die Maschine auch umlaufen möge.

3. Elektrische Maschine der zu 1. gekennzeichneten Art, bei welcher die Enden der Feldmagnetpole auf der dem Anker zugekehrten Seite mit Einschnitten (G) versehen sind, deren Breite annähernd gleich ist der Entfernung zwischen je zwei Längs- oder Seitentheilen einer jeden Stromwenderwindung, um bei der mit den Einschnitten übereinstimmenden Stellung der Bürsten die Stromumkehrung in dem Abschnitt des Ankers, mit dessen Ende die beiden Stromwenderwindungen verbunden sind, in der Zeit zu bewirken, in welcher die entspre-

. chenden Stromwenderstege unter der Bürste hinweggehen.

Elektrische Maschine, bei welcher die in Anspruch 3. gekennzeichneten Einschnitte durch Polverlängerungen gebildet sind, die mit einer Drahtwickelung versehen sind, durch welche ein elektrischer Strom gesendet werden kann, um die Magnetisirung der Polverlängerungen zu regeln.

Elektrische Maschine, bei welcher die in Anspruch 4. gekennzeichneten, mit Drahtwickelung versehenen oder nicht versehenen Polverlängerungen verstellbar angeordnet sind, zum Zweck, ihnen bei jeder Drehungsrichtung der Maschine die richtige Stellung geben zu können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.