DE295047C

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Publication number: DE295047C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-' JKl 295047 -KLASSE 21 a. GRUPPE

in TURIN.

mechanischer Arbeit.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. März 1914 ab.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Verstärkung schwacher periodischer Ströme, beispielsweise solcher für Telephohzwecke, und beruht auf dem dynamo-elektrisehen Prinzip, gemäß welchem unter Aufwand mechanischer Energie elektrische Energie erzeugt werden kann, indem man von elektromagnetischer Erregung irgendwelcher Art ausgeht.

Der Gegenstand der Erfindung zeichnet sich indessen durch das Fehlen eines Kollektors oder irgendwelcher Schleifkontakte aus, und ferner dadurch, daß er keinen Strom von einer Frequenz erzeugt, die von der Frequenz des-

!5 jenigen Stromes verschieden ist, der verstärkt werden soll.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus zwei festen Wicklungen, der induzierenden und der induzier-' ten, die vollkommen gleich und symmetrisch zueinander sind, derart, daß jede derselben unterschiedslos sowohl als Primärwicklung wie auch als Sekundärwicklung arbeiten kann, ferner aus einem sich drehenden Teil, der aus homogenem . Metall von hoher Leitfähigkeit hergestellt ist; seine Drehung erhält er durch irgendeine äußere Kraftquelle mit konstanter Geschwindigkeit.

Die Wirkungsweise des Apparates kann leicht an Hand der Fig. 1 erläutert werden, welche schematisch eine Ausführungsform wiedergibt.

Der Rotor R ist eine glatte, volle Scheibe aus Elektrolytkupfer. Vor jeder seiner beiden Kreisflächen sind in geringem Abstande davon . zwei Spulensysteme angeordnet, deren . Windungen parallel zur Scheibe liegen und lameliierte Kerne aus weichem Eisen haben; diese Kerne weisen ihre größte Ausdehnung in der Richtung der Radien der Kupferscheibe . auf.

In Fig. ι ist der Verlauf dieser Wicklungen A₁ B, C, D vor der einen Seite der Scheibe R dargestellt; auf der anderen Seite könnte sich ein diesem ganz gleiches System befinden, und zwar, so, daß man das gezeichnete parallel zu sich auf die andere Seite versetzt und die gleichachsigen Spulen in Serie verbunden denkt, um zusammenfallende magnetische Wirkungen quer durch die Scheibe zu erhalten. Es genügt aber zum Verständnis, hur die Wicklungen auf der einen Seite der Scheibe

zu betrachten, wie sie in Fig. ι zu sehen sind. Darin bedeuten a, b, c, d die Schnitte durch die vier Kerne aus weichem Eisen, auf welchen die unter sich gleichen Spulen A₁ B und D₁ C gewickelt sind. Die beiden ersteren davon, A und B₁ sind derart hintereinandergeschaltet, daß sie quer durch die Scheibe entgegengesetzt gerichtete Kraftlinien ergeben, wenn sie von einem Strom durchflossen werden. In

ίο derselben Art sind die Spulen C und D miteinander verbunden.

Das System der beiden Spulenpaare A, B und C₁ D ist symmetrisch zu den zwei rechtwinklig zueinander stehenden Ebenen A-B und C-D und ebenso auch zu zwei Ebenen unter 45°. Das eine Spulenpaar ist das primäre, das andere das sekundäre; sie sind Bestandteile der beiden getrennten und voneinander isolierten Stromkreise I und II.

Wenn ein periodischer Strom die eine der Wicklungen, beispielsweise A, B, durchfließt, so entsteht in der Scheibe ein statisch induzierter Strom, der um die Achsen der Spulen A und B parallel zu ihren Windungen verläuft; aber der sich daraus ergebende magnetische Kraftlinienfluß quer durch die Scheibe wird, da er nicht mit den Windungen der Spulen D und C gekoppelt ist, keinen Strom in diesen induzieren.

Es besteht keine gegenseitige statische Induktion zwischen den beiden Spulenpaaren.

Wenn man aber die Scheibe sich drehen läßt, beispielsweise in der Pfeilrichtung der Fig. 2, so wird eine elektromotorische Kraft in der Richtung des Durchmessers B-A entstehen, der bei der Drehung die entstehenden primären Kraftlinien schneidet. Daraus ergibt sich ein diametraler Strom B, A, der sich über die rechte und linke Scheibenhälfte verzweigt und etwa nach den Linien a-d-b und a-c-b in Fig. 2 verläuft.

Dieser in der Scheibe induzierte Strom verläuft ganz ähnlich periodisch wie der primäre Strom A₁ B, behält während der Drehung der Scheibe seine Anordnung und Lage im Raum unverändert bei und hat eine Stärke, die eine Funktion der Geschwindigkeit der Scheibe ist.

Der magnetische Kraftlinienfluß der beiden induzierten Stromkreise a, d_} b, α und a, c, b, a liegt sytnmetisch zu einer zur Scheibe senkrechten Ebene, deren Spur C₁ d ist (Fig. 2); er schneidet die Scheibenebene in der Gegend der Scheibenmitte und der Radien Oc und Od₁ und zwar auf der einen Seite des Durchmessers A-B in entgegengesetzter Richtung wie auf der anderen. Das zweite Paar Spulen CD (Fig. 1), deren Kernachsen in der Ebene mit der Spur cd liegen, ist maximal gekoppelt mit diesem Kraftlinienfluß des auf der Scheibe induzierten Stromes, und die Spulen nehmen deshalb davon durch Induktion den' größten Teil der Energie auf. Die sekundäre Wicklung CD wird also von einem Strom durchflossen, der ähnlich periodisch verläuft wie derjenige, der die primäre Wicklung AB erregt,, und zwar mit einer Stärke, die mit der Geschwindigkeit des Rotors wächst.

Wegen der volkommenen Gleichheit und Symmetrie der beiden Wicklungen kann die Vorrichtung bei jeder Drehrichtung der Scheibe vollständig umkehrbar arbeiten in bezug auf ' zwei Stromkreise, die voneinander isoliert die Wicklungen AB und CD enthalten, d. h.: wenn CD von einem periodischen Strom durchflossen wird, wird AB als sekundäre Wicklung arbeiten.

Die Kerne a, b, c, d aus weichem Eisen können gegebenenfalls durch permanente Magnete polarisiert werden nach Art von in der TeIephonie gebräuchlichen Magneten, oder auch durch Gleichstrom erregt werden, zu dem Zweck, das Eisen auf sein Maximum von Permeabilität zu bringen. Selbstverständlich muß diese Polarität so gerichtet sein, daß durch jedes zweipolige Spulenpaar ein konstanter geschlossener Kraftlinienstrom geht.

Um diese Vorrichtung als Telephonrelais zu verwenden, schließt man die von der Station TR (Fig. 3) kommende Linienleitung über die eine der Wicklungen, beispielsweise AB₁ und die Linienleitung, die zur Station RT geht, über die zweite Wicklung CD. Die Vorrichtung arbeitet in beiden Richtungen vollkommen umkehrbar, sobald die Scheibe mit angemessener Geschwindigkeit gedreht wird, ohne daß irgendeine Kommutation nötig wäre.

Der Verstärkungsfaktor dieses Telephon- relais enthält das Produkt aus der Oberfläche der Scheibe und ihrer Umdrehungszahl.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Umkehrbares Relais zur Verstärkung schwacher periodischer Ströme unter Aufwendung mechanischer Arbeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine volle metallische Scheibe hoher Leitfähigkeit im Bereiche der magnetischen Felder von zwei festen und voneinander isolierten Wicklungen drehbar ist, von denen die eine in dem primären und die andere in dem sekundären

. Kreise liegt, und diese beiden Wicklungen völlig gleich und symmetrisch zu zwei aufeinander und der Ebene der Scheibe senkrechten Ebenen angeordnet sind, derart, daß sie keine gegenseitige Induktion erzeugen, solange die Scheibe stillsteHt.

2. Umkehrbares Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der bei-

den Wicklungen auf jeder Seite der Scheibe ein Paar diametral zueinander angeordneter Spulen enthält, und beide Paare, primär und sekundär, mit ihren Mitten auf zwei zueinander senkrechten Durchmessern der Scheibe liegen, wobei die Spulen so verbunden sind, daß bei Stromdurchgang durch die Spulen jeder Wicklung ein geschlossener, die Scheibe zweimal durchsetzender Kraftlinienstrom entsteht.

3. Umkehrbares Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen lameliierte Kerne aus weichem Eisen umschließen, die durch konstante magnetische Felder polarisiert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.