DE82003C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bekanntlich läuft eine drehbar angeordnete Eisenscheibe unter dem Einflufs wechselnder Magnetpole, wenn letztere entsprechend angeordnet sind. Die Eisenscheibe hat jedoch nur eine geringe Zugkraft und hält nicht synchronen Gang.

Unter synchronem Gang soll die genau gleiche öder halbe Umdrehungsgeschwindigkeit verstanden werden, welche der Zahl der Polwechsel entspricht. Läuft z. B. der Stromerzeuger mit 60 Polen und 100 Umdrehungen in der Minute, so mufs der Stromempfänger, um synchron zu laufen, bei 20 Polen 300 oder 150 Umdrehungen machen. Bekanntlich ist dies bei den Stromempfängern mit Phasenverschiebung nicht der Fall; vielmehr findet bei diesen unter Belastung eine Verminderung der Umdrehungsgeschwindigkeit statt, so dafs ein vollkommener Synchronismus nicht vorhanden ist.

Diese Mängel sollen dem Gegenstand dieser Erfindung nicht mehr anhaften. In Fig. 1 und 2 sind zwei Anordnungen dargestellt. Ein sternförmig gestaltetes Eisenstück oder ein aus einzelnen Eisenblechen sternförmig zusammengesetzter Anker α ist drehbar ,angeordnet. Zwei neben einander liegende Arme des Ankers b b (Fig. 1) unterliegen der Einwirkung wechselnder Magnetpole. Sobald die Umdrehungszahl des Ankers den synchronen Gang erreicht hat, übt derselbe eine beträchtliche Zugkraft aus und hält genau gleiche Geschwindigkeit, entsprechend den Stromwechseln. Die Anordnung kann auch nach Fig. 2 getroffen werden. Es unterliegen dann sämmtliche Arme des sternförmigen Ankers dem Einflufs wechselnder Magnetpole. Naturgemäfs ist die Form der Magnetpole bezw. des Magnetfeldes dem beabsichtigten Zweck anzupassen. Es kann ein geschlossenes oder ein offenes Magnetfeld verwendet werden, ebenso ein solches mit ausgebildeten Polflächen. Auch kann das Magnetfeld innen und der sternförmige Anker aufsen angeordnet werden.

Diese Erscheinung ist nicht auf die bekannten Vorgänge der Phasenverschiebung zurückzuführen. Soweit es sich um eine unter Einwirkung wechselnder Pole rotirende Scheibe handelt, ist als bekannt vorauszusetzen, dafs die Scheibe sowol aus Eisen als aus nicht magnetischer Masse bestehen kann. Wird eine Eisenscheibe verwendet, so kann die Phasenverschiebung als Grund der Bewegung gelten; bei einer Scheibe aus nicht magnetischer Masse dagegen werden Wirbelströme als Ursache des Antriebes angenommen. Ein Synchronismus in unserem Sinne ist in beiden Fällen bei vollen Scheiben nicht vorhanden. Man hat zwar gefunden, dafs eine gröfsere Annäherung an den Synchronismus erreicht werden kann, wenn eine Eisenscheibe mit tief gezahnter Peripherie oder ein aus mehreren Stücken zusammengesetzter Anker verwendet wird. Ebenso ist bekannt, dafs eine Kurzschlufswickelung auf dem Eisenkörper die Wirkung erhöht. Alle Veröffentlichungen über derartige Stromempfänger bezeichnen dieselben jedoch

als asynchrone Motoren, deren Eigenart in einem schwachen Ahlauf und in einem gewissen Zurückbleiben hinter dem Synchronismus bei Belastung und Ueberlastung (als »Schlüpfen« bezeichnet) besteht. Diese Erfindung unterscheidet sich von diesen Motoren mit Phasenverschiebung nun in der Form schon dadurch, dafs nackte, sternförmige Eisenanker Verwendung finden, bei welchen jedesmal zwei neben einander liegende Arme des Sternes dem Einflufs wechselnder Magnetpole unterliegen.

Zur Klarlegung der Betriebsbedingungen verweisen wir auf den Antrieb synchroner, nicht durch Phasenverschiebung betriebener Wechselstrommotoren. Die von Ganz & Comp, in Budapest und »Helios« in Köln - Ehrenfeld gebauten synchronen Wechselstrommotoren haben feststehende Inductionsspulen und ein Magnetfeld, welches ebenso viel Radialmagnete hat, wie Inductionsspulen vorhanden sind. Das Magnetfeld ist beweglich angeordnet und ein Stromwender auf der Achse ist mit der Wickelung der Radialmagnete leitend verbunden. Der Wechselstrom wird den Inductionsspulen und den feststehend auf dem Stromwender schleifenden Bürsten zugeführt. Der Motor wird in Bewegung gesetzt, und sobald das Magnetfeld eine dem synchronen Gang entsprechende Geschwindigkeit erlangt hat, werden die Radialmagnete durch den Stromwender mit gleichgerichtetem Wechselstrom gespeist. Es ist nun eine Eigenthümlichkeit dieser Motorenanordnung, dafs dieselbe auch synchron läuft, wenn die Wickelung der Radialmagnete von dem Stromwender abgetrennt und kurz geschlossen wird, auch wenn alsdann kein Strom dem Magnetfeld von aufsen zugeführt wird. Diese Erscheinung erklärt sich aus der Inductionswirkung der mit Wechselstrom gespeisten, feststehenden Ankerspulen auf die Eisenkerne der Radialmagnete, wodurch in deren Wickelung Ströme entstehen, welche den Motor synchron treiben; In beiden Fällen, sowohl wenn die Radialmagnete mit gleichgerichtetem Wechselstrom gespeist, als auch wenn sie durch die Inductionswirkung der Ankerspulen erregt werden, kann von einer Phasenverschiebung im Tesla-Ferrari'schen Sinne nicht die Rede sein. Das Gleiche ist bei unserer Anordnung der Fall, welche dem beschriebenen synchronen Wechselstrommotor entspricht, jedoch mit der Abänderung, dafs die Radialmagnete überhaupt keine Wickelung haben, sondern dafs ein nackter Eisenstern Verwendung findet.

Eine physikalische Erklärung der Betriebsbedingungen kann in folgender Weise gegeben werden:

Treten in dem Magnetfeld Fig. 2 wechselnde Pole auf, so werden in den Armen des sternförmigen Ankers die entgegengesetzten Pole inducirt. Wenn die Polwechsel im Magnetfeld langsam auf einander folgen, hat der Anker Zeit, denselben zu folgen und wird sich demnach nicht bewegen. Sobald aber die Polwechsel so schnell auf einander folgen, dafs der im Anker erzeugte Magnetismus noch wirksam ist, wenn durch den Strom bereits andere Pole im Magnetfeld erzeugt sind, mufs eine Abstofsung zwischen dem durch die Stromwirkung im Magnetfeld erzeugten und im Anker noch wirksamen gleichnamigen Magnetismus stattfinden, während zu gleicher Zeit der benachbarte entgegengesetzte Pol des Magnetfeldes einen Zug ausübt. Bringt man den Stromempfänger nun auf eine synchrone oder halb synchrone Geschwindigkeit, so fällt der Anker stets mit voller Kraft aus dem gleichnamigen Polfeld in das entgegengesetzte. Es hängt dabei von Polwechselzahl, Stärke des Magnetfeldes und Eisenmasse des Ankers ab, ob derselbe den vollen oder halben Synchronismus als beste Betriebsbedingung ergiebt.

Die Anordnung unterscheidet sich nach Vorstehendem ganz wesentlich von den bekannten, durch Phasenverschiebung oder Wirbelströme betriebenen Stromempfängern. Die Sternform des nackten Ankers in einem magnetisch symmetrisch angeordneten Magnetfeld ist den Motoren mit Phasenverschiebung fremd, ebenso wie der hier erreichte, vollkommen synchrone Gang.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Synchroner Wechselstrommotor mit nacktem, sternförmigem Eisenanker, bei welchem der Abstand zweier neben einander liegender Arme des Sternes gleich ist dem geringsten Abstande zweier Feld-Magnetpole, zum Zwecke, einen genau synchronen Gang zu gewährleisten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.