DE33832C - Elektro-dynamische Unipolar-Maschine mit Hintereinander- und Parallelschaltung - Google Patents

Description

PATENTAMT.

Bei den bisher bekannt gewordenen mehrpoligen Dynamo-Maschinen wechselt der Magnetismus in. den Eisenkernen bei jeder Umdrehung (bei Trommelmaschinen wie bei Ringmaschinen) mindestens zweimal, und es verursacht die Ueberwindung des remanenten Magnetismus einen ziemlich bedeutenden Arbeitsverlust.

Bei der vorliegenden dynamo-elektrischen Maschine bestehen die inducirenden Magnete aus Kernen von weichem Eisen, die ursprünglich nur eine geringe Spur von Magnetismus besitzen, der jedoch genügt, einen schwachen Strom in den Spiralen der eigenthümlich geformten rotirenden Armatur zu induciren, welcher dann seinerseits zur Verstärkung des Magnetismus der inducirenden Magnete benutzt wird.

Durch den Einflufs des Erdmagnetismus schon allein entsteht im weichen Eisenkern eine geringe magnetische Polarität, welche genügt, um den ersten Strom in der Armatur zu induciren.

Der Eisenkern in vorliegender Construction wird, wie hiernach näher beschrieben, und wie die beiliegenden Zeichnungen darstellen, durch den vorderen Theil eines zackenförmig gebogenen Eisens gebildet, deren vier oder mehr radial zusammengestellt sind und mit ihren Verbindungsstücken in η eine gemeinschaftliche Welle bilden; dieser vordere umgebogene Theil bildet hier die Pole der Armatur und ist, wie hiernach beschrieben, um parallel und hinter einander geschaltet werden zu können, mit einer doppelten Drahtumwickelung versehen.

Was die Unterschiede zwischen dieser Maschine und den bisher bekannt gewordenen, speciell der Unipolar-Maschine in ihrer Wirkung anbetrifft, so ist hier zu constatiren, dafs sämmtliche bekannten Unipolar-Maschinen nur Elektridtät von niederer Spannung lieferten, während vorliegende Unipolar-Maschine mit hoher Spannung arbeitet, und zwar aus folgenden Gründen: Einer der elementaren Sätze der Elektrotechnik stellt fest, dafs die Spannung abhängig ist von der Länge des inducirten Drahtes. Die vorliegende Maschine liefert hochgespannte, und zwar beliebig hochgespannte Elektrizität (es hängt dies nur von der Zahl der verwendeten Windungen ab), da bei jeder einzelnen Armatur, Fig. 8, ganz abgesehen von dem Neben- und Hintereinanderschalten der verschiedenen Windungslagen, Fig. 7, die Windungen hinter einander verbunden sind, während bei allen bisherigen Unipolaren überhaupt nur halbe Windungen (Stäbe) benutzt werden konnten, also ein Hintereinanderverbinden von Windungen, da es überhaupt keine Windungen gab, ausgeschlossen war. Es beruht eben auch hierauf das wesentlich Neue an der Construction der vorliegenden Unipolaren.

Auf beiliegender Zeichnung zeigt:
Fig. ι einen Verticallängenschnitt durch die ganze Maschine, ,

Fig. 2 eine Längsseitenansicht der Maschine, Fig. 3 einen Verticalquerschnitt nach A-B der

Fig- ι, Fig. 4 eine Vorderansicht von Fig. 1 mit Schleifcontact und Sammler,

Fig. 5 eine Variante eines Theiles der Maschine , in welcher der Stromsammler vor-

handen, aber ohne Schleifcontact seine Elektricität direct an die Leitung abgiebt;

Fig. 6 eine Ansicht der vier Flügel des Inductors,

Fig. 7 eine schematische Darstellung der doppelten Drahtumwickelung, welche beim Inductor der vorliegenden Maschine zur Verwendung gelangt,

Fig. 8 eine perspectivische Ansicht eines Flügels des combinirten Inductors.

Fig. 9 und io zeigen eine schematische Darstellung der Construction des Inductors,

Fig. 11 ist ein Schnitt durch eine der am äufseren Rahmen der Maschine sitzenden Spulen,

Fig. 12 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise des Inductors bezw. der sich bildenden elektrischen Ströme.

Wenn man unter Berücksichtigung der schematischen Darstellung Fig. 9 von dem Eisenkern eines Gramme'schen Ringes die beiden Stücke α b und c d in entgegengesetzter Richtung umwickelt und dann diesen Ring bei m m und η η biegt, so erhält man die in Fig. ι ο dargestellte Form, in welcher α b und c d Quadranten vom Radius ma-nd sind bezw. die Sectoren α m b und end bilden, welche durch die Gerade m η mit einander verbunden sind.

Man biege dann die vom Bogen α b und den Radien α m und b m bezw. vom Bogen c d und den Radien c η und d η begrenzte Fläche, so dafs sie senkrecht zur Linie m η der Achse steht (s. Fig. 12, in welcher die Flächen α m b und end erläuternd in perspectivischer Ansicht dargestellt sind, während sie eigentlich nur die Schnittflächen α m und c η zeigen müfsten).

Wenn man sich nun das Ganze um m η als Drehungsachse rotirend denkt, und zwar so, dafs zu beiden Seiten der Fläche α b m zwei positive (-)-) und zu beiden Seiten der Fläche c d zwei negative (—) Magnete sich befinden (s. Fig. 12), so stellt dies im Princip eine dynamo-elektrische Unipolar-Maschine dar.

Durch Induction eines elektrischen Stromes, z. B. von einem galvanischen Element, wird dieser ganze Ring, und zwar in seiner veränderten Form zu einem Magnet; der umwickelte Bogen α b wird der negative, der Bogen c d der positive Pol dieses Magneten sein.

Die Drahtspirale des Bogens α b, welche, wie hiernach näher beschrieben wird, in zweifacher, dreifacher etc. Reihenfolge gebildet ist, wird während der Rotation aufsen lauter positive magnetische Pole und innen daher einen negativen magnetischen Pol haben. Erstere werden durch den Strom hervorgerufen, letzterer bildet sich jedesmal durch Induction der äufseren Pole und wird aufserdem noch durch den Strom direct inducirt (verstärkt). Die Umwicke-• lüng des Bogens c d wird dagegen innen von einem positiven, aufsen von einem negativen Pol· umgeben.

Die in Fig. 8 dargestellte Einzelarmatur bildet einen einzigen Magnet, ■ dessen negativer Pol α b,. dessen ' Körper mn'und dessen positiver Pol c d ist.

Bildet man nun durch irgend eine passende Construction aus verschiedenen solchen Sectoren einen fast vollständigen Kreis, so würde eine Maschine mit einer so geformten Armatur eine Doppelring - Unipolar - Maschine darstellen.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist die Maschine aus vier Sectoren gebildet gedacht, und zwar die einzelnen Theile, so wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, deren also vier, mit ihren eigenthümlich zugerichteten Verbindungsstäben m η zusammengesetzt, eine gemeinsame Achse - bilden. Diese vier so geformten Eisenstücke haben in ihren Armen den gleichen Querschnitt, welcher zwischen α und m, Fig. 8, sowie zwischen c und η ein Parallelogramm α α^λ a² a? bezw. Cb¹^b³ repräsentirt, während die Achse m η einen dreieckigen Querschnitt hat.

Die Theile α b und c d fallen in die Peripherie eines Kreises, während die Theile. b m und d η als Speichen der durch die Achsen mn verbundenen Räder zu bezeichnen sind.'

In Fig. 6 ist ein so gebildetes Rad von der Seite gesehen dargestellt, während dessen Querschnitt in Fig. ι ersichtlich ist.

Die Wickelungsdrähte werden nun so um die Stücke α b gewickelt, dafs bei der gewählten Drehung um m η als Achse die Stücke α b durch den die Windungen durchlaufenden Inductionsstrom denselben Magnetismus erhalten, wie durch die Einwirkung der äufseren Magnete. Der inducirte Strom verstärkt dadurch direct den Magnetismus der Armatur.

Es ist ersichtlich, dafs er aufserdem benutzt wird, um nach dem dynamischen Princip am besten, wie bei der Compound - Maschine, die äufseren Magnete zu verstärken.

Die Art der Windungen von zwei oder mehr Drähten zugleich ist in Fig. 7 veranschaulicht. ■ -

Verbindet man χ und y mit dem einen Zuleitungsdraht, x¹ und y^l mit dem anderen, so ist die Maschine parallel geschaltet, verbindet man dagegen λ: und x¹ mit dem einen Zuleitungsdraht undjr und y^x mit dem anderen, so erhält man eine Hintereinanderschaltung.

Je mehr Drähte gleichzeitig aufgewickelt werderij um so viel mehr Variationen sind möglich. ^: , ^:

Der Querschnitt der Eisenkerne der Magnete, dieselben können aus einem Stück sowohl wie aus mehreren zusammengelegten Eisenplatten bestehen, ist in den Fig. 3 und 11 dargestellt. Es mufs hierbei bemerkt werden, dafs einige

. Gröfsenverhä'ltnisse bei deren Construction zu berücksichtigen bleiben.

Die Länge q-t, Fig. 11, mufs ungefähr die Länge des Stückes α b, Fig. 8, haben, die Breite q-s mindestens gleich a-a'² sein.

Bezüglich des Parallelogramms α α^la² a^s wäre id^ä wenigstens fünf- bis sechsmal so grofs als α α¹ zu machen und m η um etwas langer als m b; die Stärke bezw. Dicke der Wickelungen gleich ziemlich Y₃ α a\ Fig. 8.

Die Maschine besteht im grofsen Ganzen aus der Grundplatte A, an welcher die beiden seitlichen senkrechten Deckplatten -B angegossen sind; F ist die Armatur, D sind die Eisenkerne der Elektromagnete mit ihren Drahtumwickelungen E. Die Drahtumwickelungen der Armaturarme sind mit C bezeichnet. G ist die Riemscheibe, HH¹ sind Schmierbüchsen, / der Schleifring, K K¹ die Contactbürsten, L L sind eiserne Verbindungsstücke, unter weiche sich der schmiedeiserne Ring M legt, an welchem mittelst der Schrauben NN die Eisenkerne D D der mittleren Elektromagnete O O befestigt sind. P ist die Welle, welche mittelst der auf ihr sitzenden Ringe Q. Q und der Schraubenbolzen R R mit den Armen des Inductors fest verbunden ist.

Die verschiedenen Theile a-b, c-d sind je mit einem isolirten Theil des Commutators in Verbindung zu setzen.

Die Wirkungsweise dieser dynamo-elektrischen Doppelring - Unipolar - Maschine ist wie. bei den bekannten und ergiebt sich für den speciell hier vorliegenden Fall aus den vorher angegebenen Erläuterungen für die schematischen Darstellungen in den Fig. 7, 9 und 12.

Die in Fig. 5 dargestellte Variante bezieht sich auf eine Anordnung bezw. Wirkungsweise einer eben solchen Maschine ohne Schleifcontact ; g g ist ein Metalllager, welches durch die Platte ff isolirt auf der Achse der Armatur in in angebracht ist, sich mit dieser zugleich dreht und mit dem einen Wickelungsdraht verbunden ist.

Durch den im Gestell isolirt ruhenden Zapfen h, welcher die Armatur in der dargestellten Weise trägt bezw. deren Achse aufnimmt, geht die Elektricität in den Zuleitungsdraht über das zweite Ende der Windung, geht durch die von m η gebildete hohle Achse, umläuft auf der anderen Seite das zweite Armaturrad und geht hier durch einen gleichen Zapfen h hinaus, um dann entweder selbst oder in einer Abzweigung der äufseren Magnete zu erregen.

Wendet man bei der Wickelung auch hier mehrere zu einem Seile oder Kabel vereinigte Drähte an, so läfst sich die Maschine beliebig hinter einander oder parallell umschalten, und zwar durch einen einfachen Commutator, der die Drähte neben oder hinter einander verbindet.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Unter Benutzung der durch Anspruch 1. des Patentes No. 19855 geschützten Anordnung von Elektromagnet und Armatur in der Weise, dafs die Armatur innerhalb des inductiven Feldes nur eines einzigen Poles des Magneten rotirt, die Construction einer Maschine mit Schleifcontact (Fig. 1), bei welcher ein doppelt-, drei- oder mehrfach umwickelter Ring bezw. Theile eines Ringes α b mit den die Speichen bmdn bildenden Theilen ein radial zusammengesetztes Rad bildet, dessen Flügelseiten den Elektromagnetkernen gegenüber stets die entgegengesetzte Polarität zeigen, in Verbindung mit einer auf dem Ring angeordneten gemischten Schaltung, durch welche es ermöglicht ist, je nachdem man z. B. χ undj^ (F'ig. 7) mit dem einen Zuleitungsdraht und x¹ und y^l mit dem anderen verbindet, eine Parallelschaltung zu erzielen, während die Verbindung der Drähte χ und x¹. und y und jr¹ mit den beiden Zuleitungsdrähten eine Hintereinanderschaltung hervorbringt.

2. Die in Fig. 5 dargestellte Variante der in Anspruch 1. charakterisirten dynamo-elektrischen Unipolar-Maschine, bei welcher kein Schleifcontact und kein besonderer Stromsammler zur Benutzung kommt, im wesentlichen gekennzeichnet durch die Stutzen bezw. Zapfen h, an welche sich das ausgearbeitete Metalllager g anschliefst, und die Isolirplatte/, von welcher Maschine die. erzeugten Ströme direct der Leitung zugeführt werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.