DE110502C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate dnd Maschinen.

in LONDON.

Einphasiger Wechselstrommotor.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 16. Mai. 189g ab.

Es ist schon vorgeschlagen worden, Elektromotoren in der in Fig. 1 angedeuteten Weise zu bauen, wo α die Feldmagnete sind, deren Bewickelungen an Speiseleitungen angeschlossen sind, b bezeichnet den Anker, c sind die mit den Ankerspulen verbundenen Stromsammlerstäbe und d die mit einander verbundenen Bürsten.

Werden die Feldmagnete erregt, so werden in der Ankerwickelung Ströme inducirt. Der Pfeil ι deutet die magnetische Achse des Feldes an, die nach der Zeichnung waagrecht liegt, und der Pfeil 2 deutet die magnetische Achse des Ankers an, die durch die Bürstenauf lagestellen geht. Da die magnetischen Achsen des Feldes und des Ankers nicht zusammenfallen, so erfolgt eine continuirliche Drehung. Die in der in Fig. 1 angedeuteten Weise gebauten Motoren wiesen eine sehr geringe Leistung auf. Die Reluctanz in der Bahn eines Feldes, dessen Achse in der Richtung des Pfeiles 1 liegt, mufs nothwendig gröfser sein als jene eines Feldes, dessen Achse in der Richtung des Pfeiles 2 liegt. Eines der Felder mufs daher schwächer sein, als dies der Fall wäre, wenn die Reluctanz für beide Felder dieselbe wäre, und da die Kraft aus der gegenseitigen Einwirkung der beiden Felder abgeleitet wird, so wird sie geringer sein, als erreichbar wäre.

Nach vorliegender Erfindung werden nach dem vorstehend erörterten Grundgedanken arbeitende Motoren derart gebaut, dafs die Feldmagnete aus einem aus Blechen gebildeten ununterbrochenen Ring bestehen, wie ihn Fig. 2 zeigt, welcher keine vorspringenden Polschuhe besitzt, wobei die Bewickelung der Feldmagnete so vertheilt ist, dafs die magnetische Dichte in der Mitte jeder Polfläche des Ringes gröfser ist als an den Enden derselben.

Eine Art der Ausführung eines solchen Magneten ist in Fig. 3 dargestellt. Eine Windung der Feldmagnetwickelung wird beispielsweise durch die Schlitze ! gelegt und dient dazu, das ganze Eisen zwischen den beiden Schlitzen 1 mehr oder minder stark zu magnetisiren; eine zweite Windung kann in die Schlitze 2 gelegt werden und magnetisirt das zwischen diesen Schlitzen liegende Eisen, u. s. f. für alle weiteren Schlitze.

Ist der Feldmagnet in dieser Weise bewickelt worden, so kann man die Kraftlinienzahl an jeder Stelle des Magneten mittelst einer Probespule in der bekannten Weise prüfen, oder man kann den Anker selbst als Probespule benutzen und die Spannung für die verschiedenen Stellungen der Bürsten bestimmen. Aus diesen Versuchen kann man jene Aenderungen der Feldmagnetwickelung bestimmen, welche erforderlich sind, um ein Feld von der gewünschten Beschaffenheit zu erzielen.

Um die Vortheile zu veranschaulichen, die sich aus der Erhöhung der magnetischen Dichte gegen die Mitte der Polflä'che hin ergeben, sind in Fig. 4, 5 und 6 die magnetischen und elektrischen Verhältnisse dargestellt, die durch drei verschiedene Arten der Bewickelung erzielt werden.

In Fig. 4 ist die magnetische Dichte an den Enden der Polfläche gröfser als in der Mitte. In Fig. 5 ist sie nahezu gleich auf der ganzen

Polfläche, und in Fig. 6 ist sie in der Mitte gröfser als an den Enden. Diese Zeichnungen zeigen schematisch einen zweipoligen Motor. b ist der Anker mit 16 Zähnen und einer fortlaufenden Ringwickelung, wobei auf jede Nuth zwischen benachbarten Zähnen eine Windung entfällt. Die Ankerbewickelung ist in üblicher Weise mit einem Stromwender c von 16 Stäben verbunden; die vom Feldmagneten ausgehenden und durch den Anker zu ihm zurückkehrenden punktirten Linien geben die Kraftlinien an. Die Zahl der in jeden Ankerzahn eintretenden Linien soll die Dichte des magnetischen Feldes an den einzelnen Stellen der Polfläche veranschaulichen. Die obere und die untere Hälfte der Innenfläche des Feldmagneten bilden je eine Polfläche; zwischen den Polflächen befindet sich kein Luftzwischenraum, d. h. es sind keine Polschuhe vorhanden. Im Nachfolgenden wird angenommen, dafs eine magnetische Kraftlinie in einer Ankerwindung ihre Richtung wechselnd an den Enden dieser Windung eine Potentialdifferenz von ι Volt erzeugt. Da nun bei der gezeigten Ankerwickelung je eine Windung zwischen zwei benachbarten Stromwenderstäben enthalten ist, so sind die Spannungen zwischen benachbarten Stromwenderstäben gleich der Zahl der Kraftlinien, die durch die zwischen diesen Stäben liegende Windung hindurchgehen.

Die Spannungen zwischen benachbarten Stromwenderstäben sind in den Figuren über dem Stromwender eingetragen, und die Pfeile zeigen die Richtung an, in welcher der Strom fliefsen würde.

In jeder der Figuren ist die Gesammtzahl der Kraftlinien, welche der Feldmagnet hervorruft und welche den Anker durchsetzen, dieselbe. Addirt man die Spannungen zwischen den benachbarten Stromwenderstäben unter Berücksichtigung ihrer Vorzeichen, wie dies die Pfeile andeuten, so erhält man die Spannung zwischen einem Paar von Bürsten, welche an einander diametral gegenüberliegenden Stellen des Stromwenders aufliegen.

Die gröfste erreichbare Spannung in Volt ist nach Fig. 4 gleich 44, nach Fig. 5 gleich 64, nach Fig. 6 gleich 84. Da der einzige Unterschied in den Einrichtungen nach diesen drei Figuren in der verschiedenen Vertheilung der Kraftlinien im Feld liegt, so ist klar, dafs der stärkste inducirte Strom und damit das stärkste Drehmoment bei der Einrichtung nach Fig. 6 erzielt wird.

Ein ähnliches magnetisches Feld, bei welchem die Kraftlinien in der Mitte der Polfläche dichter liegen als an den Enden derselben, kann, wie Fig. 7 zeigt, dadurch erhalten werden , dafs man blos den mittleren Theil der Polfläche mit einer einzigen Spule bewickelt; in einem solchen Falle ist es nicht nöthig, die Feldmagnetwickelung aus mehreren Spulen zusammenzusetzen, sondern man kann eine einzige Spule benutzen, weiche nicht viel mehr als eine Hälfte der Polfläche umschliefst.

Obgleich im Vorangehenden nur von einer zweipoligen Maschine die Rede war, so kann doch die vorliegende Erfindung auch bei mehrpoligen Maschinen zur Anwendung gelangen.

Man kann Strom der Ankerwickelung durch die Bürsten zuführen und die Feldmagnetwickelung kurz schliefsen oder der Feldmagnetwickelung Strom zuführen und die Bürsten mit einander verbinden, oder man kann endlich der Feld- und der Ankerwickelung Strom zuführen.

Die Kraft und Geschwindigkeit des Motors kann durch Drosselspulen und Vorschaltwiderstände geregelt werden.

Um die Drehungsrichtung eines solchen Motors umkehren zu können, kann man auch dem Feldmagneten die in Fig. 8 gezeigte Wickelung geben, welche aus zwei Einzelwickelungen ef besteht, die unter einem solchen Winkel gegen einander versetzt sind, dafs die Achse des von der Bewickelung e erzeugten Feldes mit der Achse des Ankerfeldes einen Winkel einschliefst, durch welchen die Drehung des Ankers in der einen Richtung veranlafst wird, während die Feld wick el ung_/ die Drehung des Ankers in der entgegengesetzten Richtung veranlafst. Auf diese Weise kann die Drehungsrichtung durch einen aufserhalb des Motors gelegenen Umschalter umgekehrt werden, der die eine oder die andere Feldmagnetwickelung einschaltet.

Claims (2)

1. Patent- Ansprüche:

   ι . Einphasiger Wechselstrommotor mit als Ring ohne Polvorsprünge ausgebildetem Feldmagneten und nach Art eines Gleichstromankers mit Stromwender versehenem Anker, bei welchem entweder beiden Theilen oder nur einem Theile unter Kurzschliefsen der Wickelung des anderen Theiles Strom zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dafs die Wickelung des Ringes derart vertheilt ist, dafs die magnetischen Kraftlinien im mittleren Theile der Polflächen dichter liegen als an den Enden.
2. 2. Wechselstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs der Ring zwei unter einem Winkel gegen einander versetzte Wickelungen trägt, von denen die eine für die eine, die andere für die entgegengesetzte Drehrichtung benutzt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.