DE158730C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Durch die vorliegende Erfindung wird mit

einfachen Mitteln eine genaue Reglung der Spannung von Gleichstromerzeugern und der Geschwindigkeit von Gleichstrommotoren bewirkt.

Allgemein läßt sich die Spannung und die Geschwindigkeit ändern durch Einwirkung auf die Erregeramperewindungszahl, und zwar dadurch, daß man einen Widerstand in

ίο das Erregerfeld einschaltet oder seine Windungszahl ändert. Dieses Verfahren besitzt jedoch zwei große Nachteile, einerseits wird die Ankerrückwirkung dadurch vermehrt, anderseits ist das Reguliergebiet nur klein.

Bei den Motoren vergrößert man die Geschwindigkeitsreglung durch Einschaltung von Widerständen in den Ankerstromkreis; dieses Verfahren ist unwirtschaftlich und sehr kostspielig wegen der großen Abmessung, welche die Widerstände haben müssen. Auch kann man eine Stromerzeugermaschine oder einen Motor mit doppelter Wicklung oder doppeltem Kollektor verwenden. Diese Anordnung ist verwickelt und ergibt nur zwei Spannungen und zwei Geschwindigkeiten, die durch Verbindung mit den oben genannten Mitteln nur wenig geändert werden können.

Schließlich hat man versucht, die Spannung und die Geschwindigkeit zu ändern, indem man durch die Anwendung von beweglichen Polen oder Polstücken den magnetischen Widerstand oder den Luftraum zwischen Feldmagnet und Anker änderte, jedoch kann auch hierbei eine Reglung nur innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen stattfinden.

Die vorliegende Anordnung gestattet, innerhalb eines weiten Bereiches das wirksame Magnetfeld durch eine Änderung seines magnetischen Widerstandes bei gleichzeitiger Ablenkung der Kraftlinienrichtung zwischen den Folgepolen zu regeln.

Zur Erreichung dieses Zweckes ist im Prinzip eine Anzahl von Kränzen vorgesehen, die unabhängig von den Polen der Feldmagnete sind und sich zwischen diesen und dem Anker befinden.

Hierbei sind sie zugleich konzentrisch beweglich zur Achse des Ankers und gegenseitig verschiebbar.

Diese Kränze werden aus Polschuhen mit gleichem Abstande untereinander gebildet — die Anzahl der Polschuhe entspricht der Anzahl der Pole der Feldmagnete — und sind durch seitliche Wangen miteinander verbunden. Die Bewegung der Kränze erfolgt durch einen geeigneten Mechanismus, und durch ihre Verschiebung wird die Symmetrie der Kraftflußverteilung bewahrt.

Die Zeichnungen veranschaulichen die Anwendung dieses neuen Prinzips auf verschiedene Anordnungen. Fig. 1 zeigt schematisch eine Dynamomaschine mit normalem Luftraum. Die Kraftlinien verlaufen fast alle im Anker.

In Fig. 2 sieht man dieselbe Dynamo mit auseinander gerückten Feldmagneten. Der

Luftraum ist großer und die Streuung deshalb vermehrt.

Wenn man, wie schematisch in Fig. 3 angegeben, entsprechend der Erfindung durch Eisenstücke α die Feldmagnete einer zweipoligen Maschine mit normalem Luftraum vereinigt, so wird ein Teil der Kraftlinien durch diese Eisenstücke α hindurchgehen und so eine größere Ablenkung des Kraftlinienflusses erzeugt.

In der schematischen Fig. 4 sind dieselben Eisenstücke α bei einer zweipoligen Maschine mit gleichem Luftraum, ähnlich derjenigen der Fig. 2, zur Anwendung gelangt. Infolge des durch diese Eisenstücke α hervorgerufenen magnetischen Pfades von geringem Widerstand und des großen magnetischen Widerstandes des Luftzwischenraumes ist der Kraftlinienfluß größtenteils vom Anker abgelenkt.

Man erhält so eine Verminderung des nutzbaren 'Kraftlinienflusses in dem Anker und somit eine entsprechende Änderung der Spannung der Dynamomaschine bezw. der Geschwindigkeit des Alotors.

Die Fig. 5 und 6 zeigen im Schnitt und im Aufriß die Anwendung der Erfindung auf eine achtpolige Dynamomaschine. Fig. 5 ist ein Schnitt nach A-A der Fig. 6, wobei der Anker weggenommen gedacht ist. Die Halbpolschuhe b sitzen Seite an Seite unter demselben Pol und sind unabhängig voneinander. Vier Bronzeringe c sind mit Schrauben an den Polschuhen b befestigt und so zu zwei Kränzen vereinigt, daß sie mittels zweier Zahnbogensegmente d und r mit Außen- und Innenverzahnungen und zweier Triebe e und s von der gleichen Übersetzung in entgegengesetztem Sinne um den gleichen Winkel verdreht werden können. Diese Triebe sitzen auf derselben Welle f, welche durch das Handrad g bewegt wird. Von den beiden Kränzen mit den Halbpolschuhen besitzt jeder Kranz an zwei diametral gegenüberliegenden Polschuhen eine Kopf schraube h, wodurch er in den in den Polen angebrachten Nuten i geführt wird. Nach den Fig. 5 und 6 sind die zwei Halbpolschuhe eines jeden Poles in Richtung der Maschinenwelle nebeneinander angeordnet, und zwar genau unter dem Kern. Dieses ist die Normalstellung. Der magnetische Widerstand ist alsdann ein Minimum, die Amperewindungszahl ist konstant, der nützliche Kraftfluß ist also ein Maximum, und für den Fall, daß ein Stromerzeuger vorliegt, wird die Spannung ein Maximum und bei einem Motor die Geschwindigkeit ein Minimum.

Fig. 7 stellt schematisch die Abwicklung der zwei Kränze mit den Halbpolschuhen einer sechspoligen Dynamomaschine dar. Die schraffierten Teile bedeuten die Halbpolschuhe b, welche zu zweien auf den punktiert angegebenen Polen sitzen. Diese Anordnung entspricht der durch Fig. 6 veranschaulichten Normalstellung.

Das Schema nach Fig. 8 zeigt die Polschuhe in ihrer mittleren Stellung", welche durch die einfache Drehung des Handrades g j erhalten wird. Die resultierende Verschiebung vollzieht sich mit Hilfe der Triebe e und s und der Zahnbogensegmente d und r in der Pfeilrichtung. Aus der Numerierung der verschobenen Teile ergibt sich sehr deutlich die Größe der Verschiebung. Hier besitzt der magnetische Widerstand einen mittleren Wert. Der Luftraum ist um die Breite des punktierten Teiles vergrößert, die Spannung nimmt ab bezw. die Geschwindigkeit zu.

Nach der Anordnung der Fig. 9 ist der magnetische Widerstand ein Maximum. Der Luftzwischenraum umfaßt den ganzen punktierten Teil; außerdem, wird, und dieses ist eine besondere Eigenart des neuen Prinzips, durch die magnetische Vereinigung der Polschuhe zweier Folgepole eine Ablenkung bezw. eine große Streuung des Kraftflusses zwischen diesen Polen geschaffen. Durch diese beiden Mittel (hoher magnetischer Widerstand des Nutzweges, geringer Widerstand des Streuweges) lassen sich Änderungen der Spannung oder Geschwindigkeit in größerem Maße erzielen. Der Wirkungsgrad wird hierbei unmerklich beeinflußt, die Leistung bleibt konstant. .

Um eine bessere Kommutation zu erlangen, können die Polschuhe b mit rechteckigen Öffnungen j (vergl. Fig. 10, 11 12 und 13) versehen werden. Fig. IO und 11 sind Querschnitte einer vierpoligen Maschine, Fig. 12 ist eine Abwicklung und Fig. 13 ein Schnitt eines Polschuhes. Die radial gestellten Öffnungen j bieten dem von den Amperewindungen des Ankers hervorgerufenen Kraftfluß genügend Widerstand und ergeben so einen funkenfreien Gang. Bei den rundpoligen Dynamomaschinen, wie sie im Aufriß und Schnitt durch die Fig. 14 und 15 dargestellt sind, sind die Kerne mit rechteckigen, festen Polschuhen k versehen von einer in der Fig. 14 angegebenen Form. An jeder Seite des Vorsprunges, welcher dazu dient, die Köpfe der Befestigungsschrauben zu versenken, gleiten zwei Kränze mit Halbpolschuhen b, welche den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Kränzen c ähnlich sind.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß diese Erfindung leicht an irgend einer Gleichstromdynamomaschine beliebiger Bauart angebracht werden kann. Dies ist natürlich ein großer Vorteil.

Um die Verschiebung der Polschuhe b zu

erleichtern, genügt es, zwischen diesen und dem Kern einen geringen Luftraum zu lassen, um das Festhalten infolge der magnetischen Anziehung zu verhindern. In Fig. 5 ist dieser Luftzwischenraum 0 genannt. Die Bronzeringe c allein sind mit dem Kern in Berührung. Man erhält so eine minimale Anhaftung an ein nichtmagnetisches Metall, welches gleichzeitig einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat. Eine Abänderung besteht in der Anbringung einer dünnen Antifriktionslage ρ aus Metall zwischen Kern und Pol (Fig. 10 und 11). Diese ist unmagnetisch und besitzt einen besonders geringen

.15 Reibungkoeffizienten.

Aus dem Gesagten geht hervor, daß die beweglichen Polschuhe b, anstatt durch seitlich geschlossene Ringe vereinigt zu werden, auch an ihren äußersten gegenüberstehenden Enden verbunden werden können. Sie bilden so Körper, welche durch Bogenstücke derartig miteinander verbunden sind, daß sie einen Kranz aus einem Metallstück, entweder Eisen oder Stahl, darstellen, dessen volle Teile den Polschuhen entsprechen und dessen Zwischenräume allein von den Verbindungswangen der Polschuhe gebildet werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Vorrichtung zur Reglung der Spannung von Gleichstromerzeugern . oder der Geschwindigkeit von Gleichstrommotoren, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Kränze, welche aus von den Polen unabhängigen und mit letzteren an Zahl gleichen Polschuhen bestehen, die durch Wangen oder Ringe unter Wahrung eines gewissen Abstandes zu einem die Achse konzentrisch umgebenden Ringe verbunden sind, um ihre Achse gegeneinander und in bezug auf die Pole von der Polmitte bis zur Überbrückung aufeinander folgender Pole mittels geeigneter Getriebe verschoben werden, zum Zwecke, das nützliche magnetische Feld durch Änderung seines magnetischen Widerstandes und gleichzeitige Ablenkung des Kraftlinienflusses zwischen den Folgepolen innerhalb eines weiten Bereiches zu regeln.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.

   Berlin, gedruckt in der Reichsdruckerei.