DE919959C

DE919959C - Electric pole armature motor

Info

Publication number: DE919959C
Application number: DEB19189A
Authority: DE
Inventors: Walter Baensch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-02-22
Filing date: 1952-02-22
Publication date: 1954-11-08

Description

Elektrischer Polankermotor Es ist bekannt, daß zwei verschiedene Metalle, z. B. Kupfer und Zink, und andere oder auch andere Stoffe, z.B. Kohle und Zink, die sich gemeinsam in einem Elektrolyt befinden, einen elektrischen Strom liefern. Die auf diese Art gebauten galvanischen Elemente wurden unter anderem auch zum Antrieb von Elektromotoren benutzt, wobei der elektrische Strom mittels eines auf der Ankerwelle befindlichen Kommutators ständig ein- und ausgeschaltet bzw. umgeschaltet wird, was wiederum mit Funkenbildung, Ankerrückwirkung, Selbstinduktion usw. verbunden ist. Die Vorteile der Selbstumpolung wie beim Wechselstrom konnten hierbei nicht angewendet werden, weil galvanische Elemente nur Gleichstrom liefern. Die Erfindung löst die Aufgabe, mit Hilfe von galvanischen Elementen einen periodisch unterbrochenen Strom oder einen Wechselstrom ohne den üblichen Kommutator oder kommutatorähnlichen Schalter zu erzeugen, und zwar dadurch, daß die elektrisch positiven und die negativen Elektroden eines oder mehrerer galvanischer Elemente auf der Ankerwelle befestigt und unmittelbar oder mittelbar mit der Ankerwicklung verbunden sind und entsprechend der Ankerdrehung periodisch in eine elektrolytisch wirksame Flüssigkeit, einen Elektrolyt, eingetaucht werden, so daß der periodisch erzeugte, seine Richtung beibehaltende oder sie ändernde Strom den Anker des Motors in Drehung versetzt: Die Einschalt- oder Umschaltzahl (Frequenz) eines solchen Stromes ist naturgemäß erheblich geringer als bei normalen Wechselstromgeneratoren, desgleichen die Spannung, die von der Anzahl der galvanischen Elemente abhängt. Wegen der niedrigen Zellenspannung wird der Motor nach der Erfindung zweckmäßig für geringe Spannungen bei relativ großen Stromstärken ausgelegt.Electric pole armature motor It is known that two different metals, z. B. copper and zinc, and other or also other substances, e.g. coal and zinc, which are together in an electrolyte, deliver an electric current. The galvanic elements built in this way became, among other things, a drive used by electric motors, the electric current by means of a on the armature shaft the commutator is constantly switched on and off or toggled, which in turn is associated with sparking, armature feedback, self-induction, etc. is. The advantages of self-reversal as with alternating current could not be used here can be used because galvanic elements only supply direct current. The invention solves the task, with the help of galvanic elements, a periodically interrupted Current or an alternating current without the usual or commutator-like commutator To produce switches, in that the electrically positive and the negative Electrodes of one or more galvanic elements attached to the armature shaft and are connected directly or indirectly to the armature winding and accordingly the armature rotation periodically in an electrolytically active liquid, an electrolyte, are immersed, so that the periodically generated, maintaining its direction or changing the current sets the armature of the motor rotating: The switch-on or switching number (frequency) of one such a current is natural considerably lower than with normal alternators, also the voltage, which depends on the number of galvanic elements. Because of the low cell voltage the motor according to the invention is useful for low voltages at relative large currents.

An Hand der Abb. I bis Io sind einige Ausführungsbeispiele und Arbeitsweisen eines solchen Motors beschrieben.On the basis of Fig. I to Io are some exemplary embodiments and working methods of such a motor.

Abb. I ist ein Längsschnitt eines Motors gemäß der Erfindung mit einem durch Dauermagnete erregten Ständer, Abb. 2 eine Ansicht dieses Motors von rechts, Abb. 3 eine Ansicht von links.Fig. I is a longitudinal section of an engine according to the invention with a Stator excited by permanent magnets, Fig. 2 a view of this motor from the right, Fig. 3 is a view from the left.

In Abb. I sind I, 2, 3, 4, 5 und 6 positive und negative Elektroden, die in eine elektrolytische Flüssigkeit 7 im Behälter 8 eintauchen. Es sind hier beispielsweise drei Paare hintereinandergeschaltet. Gegenüber, nach oben gerichtet, befinden sich entsprechende negative und positive Elektroden 9, Io, II, I2, I3 und I4. Die Elektroden 2, 3, 4 und 5 sowie Io, II, I2 und I3 sind an einer isolierenden Büchse I5, die fest auf einer Welle I6 sitzt, befestigt, während die Elektroden 6 und I4 direkt an der leitenden Metallwelle I6 und die Elektroden I und 9 an einer leitenden Metallbüchse I7 befestigt sind. Die Büchse I7 ist durch eine isolierende Lagerbüchse I8 gegen das Lager I9 isoliert. Der Anker 2o mit der Wicklung 2I ist zwischen den Magnetpolen 22 und 23 angeordnet. In der gezeigten Stellung fließt der Strom so, daß der obere Ankerpol als Nordpol vom Nordpol 22 abgestoßen und vom Südpol 23 angezogen wird und sich gemäß Abb. 3 nach rechts dreht, bis bei horizontaler Stellung des Ankers 2o und der aus dem Elektrolyt 7 herausbewegten Elektroden I bis 6 der Durchfluß des elektrischen Stromes aufgehört hat. Bei Weiterdrehung des Ankers infolge seiner lebendigen Kraft (Schwungrad) beginnen die Elektroden 9 bis I4 in die Flüssigkeit 7 zu tauchen, und weil die Anordnung der positiven und negativen Elektroden 9 bis I4 umgekehrt gegenüber den Elektroden I bis 6 ist, fließt dann der elektrische Strom in entgegengesetzter Richtung. Dadurch wechselt nun die Polarität der Ankerpole, und der Anker 2o dreht sich in der bekannten Weise weiter, als ob ein Kommutator üblicher Bauart wie bei Gleichstrommotoren vorhanden wäre, bzw. als wenn ein Wechselstrom durch die Ankerwicklung fließen würde. Beim Motor nach der Erfindung dient also die Stromquelle mit ihren Elektroden gleichzeitig als Kommutator. Auf diese Weise ist bei der vorliegenden Erfindung durch geeignete Anwendung der elektrochemischen Mittel zur Gleichstromerzeugung ein Motor geschaffen, der ohne den gebräuchlichen Stromwender mit Gleichstrom betrieben werden kann.In Fig. I, I, 2, 3, 4, 5 and 6 are positive and negative electrodes, which are immersed in an electrolytic liquid 7 in the container 8. There are here for example three pairs connected in series. Opposite, directed upwards, there are corresponding negative and positive electrodes 9, Io, II, I2, I3 and I4. The electrodes 2, 3, 4 and 5 as well as Io, II, I2 and I3 are on an insulating one Sleeve I5, which sits firmly on a shaft I6, attached while the electrodes 6 and I4 directly on the conductive metal shaft I6 and the electrodes I and 9 on one conductive metal sleeve I7 are attached. The socket I7 is through an insulating Bearing bush I8 isolated from bearing I9. The armature 2o with the winding 2I is arranged between the magnetic poles 22 and 23. Flows in the position shown the current so that the upper anchor pole repelled as the north pole from the north pole 22 and from the South Pole 23 is attracted and rotates to the right according to Fig. 3, until at horizontal Position of the armature 2o and the electrodes I moved out of the electrolyte 7 until 6 the passage of the electric current has ceased. If you continue to turn the As a result of its living force (flywheel), the electrodes 9 bis begin the armature I4 to immerse in the liquid 7, and because the arrangement of the positive and negative Electrodes 9 to I4 is the opposite of electrodes I to 6, then flows the electric current in the opposite direction. As a result, the polarity now changes the armature pole, and the armature 2o continues to rotate in the known manner as if a commutator of the usual design as would be present in DC motors, or as if an alternating current would flow through the armature winding. With the engine after the According to the invention, the power source with its electrodes also serves as a commutator. In this way, in the present invention, by appropriately applying the electrochemical means of direct current generation a motor created without the common commutator can be operated with direct current.

Bezüglich der technischen Durchführbarkeit der Erfindung gibt es sehr verschiedene Konstruktionsmöglichkeiten, wovon einige im folgenden angegeben werden. Beispielsweise zeigt Abb.4, daß auch gleichartige Elektroden 24, z.B. aus elektrisch positivem Material, einander gegenüberstehen können, wenn die leitende Metallbüchse I7 aus zwei isolierten Hälften besteht. Die negative Elektrode 25 z.B. kann dann eine volle Scheibe sein, die dauernd von der elektrolytischen Flüssigkeit 7 berührt wird. Es kann natürlich auch die Scheibe 25 positiv sein, wenn die Elektroden 24 negativ sind. Zur Erzeugung der wechselnden Polarität des Ankers 2o werden zwei parallel geschaltete Wicklungen 26 und 27 angebracht, so daß der elektrische Strom jeweils in der einen oder in der entgegengesetzten Richtung durch eine der Wicklungen fließt.As to the technical feasibility of the invention, there is a great deal various construction options, some of which are given below. For example, Fig. 4 shows that electrodes 24 of the same type, e.g. made of electrical positive material, can face each other when the conductive metal sleeve I7 consists of two isolated halves. The negative electrode 25, for example, can then be a full disk that is constantly in contact with the electrolytic liquid 7 will. The disk 25 can of course also be positive if the electrodes 24 are negative. To generate the alternating polarity of the armature 2o are two parallel connected windings 26 and 27 attached so that the electric current each in one or in the opposite direction through one of the windings flows.

Eine andere Konstruktion zeigt Abb. 5, bei der der Flüssigkeitsbehälter 8 als negative Elektrode dient; wahlweise kann er auch als positive Elektrode dienen, wenn die Elektroden 24 aus negativem Material bestehen.Another construction is shown in Fig. 5, in which the liquid container 8 serves as a negative electrode; optionally it can also serve as a positive electrode, when the electrodes 24 are made of negative material.

Zur Erzielung größerer Stromstärken werden die Elektroden zweckmäßig so ausgebildet, daß ihre einander gegenüberstehenden Oberflächen möglichst groß werden, wie beispielsweise Abb. 6 zeigt.The electrodes are expedient to achieve higher currents designed so that their opposing surfaces as large as possible as shown in Fig. 6, for example.

Es ist weiterhin möglich, an Stelle des in Abb. I bis 3 gezeigten permanenten Magneten einen Elektromagneten anzubringen.It is still possible in place of the one shown in Fig. I to 3 permanent magnet to attach an electromagnet.

Möglich ist es auch, den Motor nach der Erfindung als nicht polarisierten Polanker zu betreiben, wenn an Stelle von Permanent- oder Elektromagneten als magnetischer Rückschluß ein Stator aus magnetisierbarem Material, wie z.B. Eisen, angeordnet wird, der vom Stator aus nicht magnetisiert wird. Abb. 7, 8 und 9 zeigen einen derartigen Motor. Bei der in Abb. 7 gezeigten Ankerstellung fließt ein elektrischer Strom von der Elektrode 24 durch eine leitende Metallbüchse 17, durch die Spule 2I auf einem Anker 2o und durch die Welle I6 zur Elektrode 25. Das feststehende Gehäuse 28 ist so ausgebildet, daß sich der magnetische Anker 2o infolge des Kraftlinienschlusses über das Gehäuse 28 erfahrungsgemäß in der Pfeilrichtung dreht, weil die Kraftlinien bestrebt sind, den Luftspalt zwischen dem Anker 2o und den kurvenförmigen Polflächen 29 des Gehäuses zu verkleinern. Ist nun derAnker in die punktiert dargestellte Stellung gemäß Abb. 8 gekommen, dann ist auch die eine in gleicher Stellung befindliche Elektrode 24 aus der elektrolytischen Flüssigkeit herausgetreten, und der nun stromlose Anker dreht sich vermöge seiner lebendigen Kraft um einen kleinen Winkel weiter, bis die andere Elektrode 24 wieder in die Flüssigkeit eintaucht und der Anker infolge Stromdurchflusses wieder magnetisch wird und den anderen Halbkreis beschreibt. Das galvanische Element dient hiernach durch die besondere Ausgestaltung der Elektroden gleichzeitig zum Ein- und Ausschalten der Ankerwicklung.It is also possible to use the motor according to the invention as non-polarized Pole armature operate when instead of permanent magnets or electromagnets as magnetic Inference, a stator made of magnetizable material, such as iron, is arranged which is not magnetized from the stator. Figs. 7, 8 and 9 show one such Engine. In the armature position shown in Fig. 7, an electric current flows from the electrode 24 through a conductive metal sleeve 17, through the coil 2I on a Armature 2o and through shaft I6 to electrode 25. The stationary housing 28 is designed so that the magnetic armature 2o as a result of the force line connection Experience has shown that the housing 28 rotates in the direction of the arrow because the lines of force strive to reduce the air gap between the armature 2o and the curved pole faces 29 of the housing. The anchor is now in the position shown in dotted lines come according to Fig. 8, then one of the electrodes in the same position is also there 24 stepped out of the electrolytic liquid, and the now currentless armature by virtue of its living power turns a small angle further until the the other electrode 24 is immersed again in the liquid and the armature as a result of the current flowing through it becomes magnetic again and describes the other semicircle. The galvanic element serves hereafter due to the special design of the electrodes at the same time for Switching the armature winding on and off.

Bisher wurde in Übereinstimmung mit den Abbildungen nur je ein Polpaar des Ankers und des Stators angeführt, es können selbstverständlich auch mehrere Polpaare angeordnet sein, auch kann z. B. der Anker wie bei Polankermotoren der üblichen Art drei Pole haben, während der Statör zwei Pole hat. Der Motor nach der Erfindung kann auch als Schwingankermotor ausgebildet sein, dessen prinzipielle Anordnung und Arbeitsweise aus Abb. Io hervorgeht. Dabei trägt ein um eine Achse 3o hin und her drehbarer liegender zweiarmiger Hebel 3I an dem längeren Ende 3Ia die in die elektrolytische Flüssigkeit 7 ein- und austauchenden Elektroden 32, während an dem anderen, kürzeren Ende 3Ib ein Elektromagnet 33 mit der Ankerwicklung angebracht ist. Unterhalb des letzteren ist in entsprechendem Abstand ein Eisenstück 34 oder ein Permanentmagnet auf einer Grundplatte 35 angebracht. Während des Stromdurchflusses schwingt die Magnetseite 3Ib des Hebels 3I auf das Eisenstück 34 zu, und die am anderen Hebelende 3Ia befindlichen Elektroden 32 werden aus der elektrolytischen Flüssigkeit 7 herausgehoben. Dadurch wird der Magnet 33 stromlos, und die Elektroden 32 an dem etwas schwereren Hebelende 3Ia tauchen wieder in die Flüssigkeit, wodurch das Spiel von neuem beginnt. Man kann natürlich auch das Eisenstück am kürzeren Hebelarm anbringen und den Magneten auf einer Grundplatte befestigen. Auch hierbei ist eine Reihe weiterer Konstruktionsmöglichkeiten denkbar, z. B. mit einarmigem Hebel und Ausgleichgewicht.So far, in accordance with the figures, only one pair of poles has been used of the armature and the stator, there can of course also be several Pole pairs can also be arranged, for. B. the armature as in pole armature motors usually have three poles, while the stator has two poles. Of the Motor according to the invention can also be designed as a vibrating armature motor, its basic arrangement and mode of operation can be seen in Fig. Io. Here is a A lying two-armed lever 3I on the longer one, rotatable back and forth about an axis 3o At the end 3Ia, the electrodes immersed in and out of the electrolytic liquid 7 32, while at the other, shorter end 3Ib an electromagnet 33 with the armature winding is appropriate. Below the latter is a piece of iron at a corresponding distance 34 or a permanent magnet attached to a base plate 35. While the current is flowing the magnetic side 3Ib of the lever 3I swings towards the iron piece 34, and the am other lever end 3Ia located electrodes 32 are from the electrolytic Liquid 7 lifted out. As a result, the magnet 33 is de-energized and the electrodes 32 at the somewhat heavier end of the lever 3Ia dive back into the liquid, whereby the game starts all over again. You can of course also use the iron piece on the shorter one Attach the lever arm and attach the magnet to a base plate. Here too a number of other design options are conceivable, e.g. B. with one-armed Lever and balance weight.

Das Anwendungsgebiet eines solchen elektrochemischen Motors erstreckt sich erfindungsgemäß außer auf physikalische Lehrmittel auch auf Spielzeuge, Reklamemodelle u. dgl. und z. B. auch auf elektrisch betriebene Geräte, bei denen jede Störung durch Funkenbildung und davon ausgehende Wellen vermieden werden muß.The field of application of such an electrochemical motor extends According to the invention, in addition to physical teaching aids, it also applies to toys and advertising models and the like and e.g. B. also on electrically operated devices, in which any malfunction due to spark formation and waves emanating from it must be avoided.

Ein spezieller Anwendungszweck ist erfindungsgemäß auch dadurch gegeben, daß durch die elektrolytische Wirkung natürlichen Wassers, das immer irgendwie alkalisch oder sauer usw. ist, ein solcher Motor zum Antrieb kleiner Wasserfahrzeuge benutzt werden kann, derart, daß die periodisch eintauchenden Elektroden als Flügel eines Propellers ausgebildet werden und gleichzeitig als Antriebsschraube dienen. Auch für Zwecke eines Antriebs-Wasserrades oder des Pumpens von Flüssigkeiten ist dieser Motor anwendbar.According to the invention, a special application is also given by that due to the electrolytic effect of natural water, it is always somehow alkaline or sour, etc., such a motor is used to propel small craft can be, such that the periodically immersed electrodes as a wing of a Propellers are formed and at the same time serve as a drive screw. Even for purposes of driving a water wheel or pumping liquids, this is Motor applicable.

Claims

PATENT CLAIMS: I Electric pole armature motor, characterized in that that periodically immersed in an electrolyte (7), together with the electrolyte Electrodes that form the power source for the motor (I to 6, 9 to I4, 24 and 25) on the shaft (I6) a rotatably mounted and with one or more windings (2I, 26, 27) provided armature (2o) are attached in such a way that when avoiding a usual commutator or commutator-like switch to switch on and off or switching of the armature winding or armature windings solely by switching on or off extending electrodes is effected, while the stator with its poles (22, 23) formed by permanent magnets or from magnetically conductive building material (28) with or can exist without external excitation.

2. Motor according to claim i, characterized in that that the one electrode of a galvanic element through the electrochemical effective liquid (7) containing container (8 in Fig. 5) is replaced.

3rd engine according to claims 1 and 2, characterized in that its armature rotates.

4. Motor according to claim 1 or 2, characterized in that its armature oscillates back and forth.

5. Motor according to claim i, 2 or 3, characterized in that the in an electrolytic effective liquid as well as electrodes periodically immersed in natural water as propeller blades of a drive screw for watercraft or as blades a water wheel or the like. Are formed. Printed publications: German Patent No. 579 16o.