DE63658C - Elektrische Triebmaschine mit Kurzschiufsbürsten - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Erzeugung von Drehbewegungen eines Stromleiters, welcher unter dem Einflufs der Induction eines zweiten Stromleiters sich befindet, wobei die Stromleiter von Wechselströmen, Phasenströrnen oder unterbrochenen Strömen durchflossen werden; der neue Erfolg wird dadurch erzielt, dafs einige der Spulen, aus welchen der erste Leiter gebildet wird, kurz geschlossen werden.

Eine nach den neuen Grundlagen gebaute Triebmaschine ergiebt einen höheren Wirkungsgrad, als die bisherigen gewöhnlichen Gleichstrommaschinen.

Es hat sich durch angestellte Versuche ergeben, dafs, wenn durch die Spulen der Feldmagnete einer Triebmaschine (mit untertheilten oder aus einzelnen Platten bestehenden Kernen) ein Wechselstrom geschickt wird, der Anker (gleichviel welcher Art) in drehende Bewegung gesetzt wird, sobald einige der Ankerspulen kurz geschlossen werden.

Der Feldmagnet besteht aus einer Reihe von auf einander gelegten und isolirten Platten a (s. Fig. 1), deren Gestalt sich mit einem Doppel-E vergleichen läfst. Füfse b tragen diesen Magneten und isoliren ihn von der Erde.

Die Enden der um die mittleren Eisentheile des Doppel-E gelegten Windungen gehen nach den vom- Feldmagneteisenkern isolirten. Klemmen d. Auf die Isolirstücke dieser Klemmen sind Kappen e aufgeschraubt, durch welche die Drähte der Feldmagnetspulen hindurch und zu den Klemmen einer Wechselstrommaschine f oder eines anderen Erzeuger geführt sind, welcher Wechselstrom, Phasenstrom oder dergleichen liefert.

Die Feldmagnete sind mit einer gutleitenden Wickelung von Kupfer umgeben (Fig. 1), welche durch eine Leitung mit der Erde verbunden ist. Eine zweite Verbindung I besteht zwischen letzterer und dem Eisenkern des Feldmagneten.

Die Bürsten h sind in den Fig. 1, 2, 1 a und ι b dargestellt; Fig. ia ist eine Draufsicht auf die obere, Fig. 1 b auf die untere Bürste.

Diese Stromwenderbürsten h werden von Stegen η getragen, mit welchen sie vermittelst eines geeigneten Zwischenstückes m aus Isolirmasse verbunden sind. Die obere Bürste kann durch ihr Eigengewicht angedrückt werden, während die untere vermittelst einer Feder O gegen den Stromwender geprefst'wird.

Wie Fig. 5 zeigt, wird die auf dem Stromwender ruhende Bürste von einem Rahmen n¹ gehalten, in welchem ein Gleitstück ρ vermittelst der Schrauben q gegen die Bürsten geprefst werden kann.

Der Rahmen n^l ist mittelst eines Isolators rn^l am Gestell r befestigt und kann mit Hülfe einer Schraube, welche durch, eine im Isolator angeordnete Nuth geht, verstellt werden, so dafs mehr oder weniger Stromwendertheile kurz geschlossen werden können.
. Werden die Feldmagnete durch Wechselstrom oder stofsweisen Strom erregt und wird eine Ankerspule kurz geschlossen, so entsteht zwischen den Enden der kurzgeschlossenen Drähte ein Potentialunterschied; ein Strom wird demnach von der im stärkeren Magnetfeld liegenden Spule zu der im schwächeren

befindlichen übergehen und eine starke Drehung des Ankers hervorrufen.

Wären nun diese Windungen ständig kurz geschlossen, so würden sie zur Ruhe kommen^ wenn sie bei der Bewegung an den Punkt gleich starker Beeinflussung gelangt sind, da dann das Gleichgewicht wiederum hergestellt ist. Es ist aus diesem Grunde nothwendig, einen Kurzschlufs zu bewirken, welcher feststehend ist, d. h. nicht mit dem Anker sich dreht.

Ist eine derartige Anordnung getroffen, so wird das Gleichgewicht fortdauernd gestört werden, wodurch eine beständige Drehung des Ankers hervorgerufen wird.

Mittelst der feststehenden breiten Bürsten ist nun dieser Zweck erreicht. Man zieht Doppelbürsten vor, deren beide Seiten mit dem Umfang , des Stromwenders einen gleichen oder fast gleichen Winkel bilden. Die Gröfse des Winkels, welchen die zum Kurzschlufs der Stromwenderabtheilungen dienenden ■Bürstenschenkel mit einander bilden, hängt von der Entfernung der Feldmagnetpole von einander ab. Ist ein grofser Raum zwischen letzteren, so wendet man vortheilhaft weite Bürsten an; im anderen Falle haben die Bürsten eine verhältnilsmäfsig kleinere Zahl von Stromwenderabtheilungen zu umfassen. Vortheilhaft läfst man die Bürsten alle oder fast alle Spulen, welche sich in Bezug auf das Magnetfeld in der neutralen oder schwachen Stellung befinden, umfassen. Der Grund liegt darin, dafs, wenn man die Bürsten nach der einen oder anderen Richtung auf der Stromwenderfläche verschiebt, so dafs sie eine in Fig. 6 punktirt gezeichnete Stellung einnehmen, dann der eine Bürstenschenkel in Bezug auf das Magnetfeld in die Maximalstellung kommt.

Eine Folge

davon ist, dafs sofort ein starker Strom von dem in ersterer nach dem in letzterer befindlichen Schenkel übergeht und eine starke Abstofsung und Drehung in Richtung der in Fig. 6 eingezeichneten Pfeile bewirkt. Die in punktirten Linien dargestellten Bürsten zeigen die Stellung an, für welche obige Drehung bewirkt wird, während die in vollen Linien ausgezeichneten Bürsten keine Drehung vermitteln können, da sie den Kurzschlufs von Spulen mit gleichem Potential bewirken. Je nachdem die Bürsten, welche in der letzteren Lage den Stillstand der Triebmaschine bewirken, nach der einen oder anderen Richtung in ihrer Lage auf dem Stromwender verschoben werden, wird die Triebmaschine sich in der einen oder anderen Richtung drehen. Da die Spannung des Stromes, welcher durch die Bürsten kreist, gering, das Leitungsvermögen der letzteren jedoch ein grofses ist, so liegt keine Veranlassung vor, die Bürsten zu isoliren, jedoch trennt man sie vortheilhaft von den Feldmagneten, um zu verhüten, dafs der primäre Strom in die Ankerspulen tritt.

Da die Bürsten unabhängig von den übrigen Maschinentheilen sind und eine geringfügige oder gar keine Funkenbildung beobachtet wird, so hindert nichts, die Bürsten mittelst Platten S zu verdecken. Letztere können zu gleicher Zeit zur Lagerung der Anker t dienen.

Fig. 4 zeigt eine verschiedenartige Einschaltung der vorliegenden elektrischen Triebmaschinen in einen Stromkreis. Die Maschinen A, B und C sind in einen zusammenhängenden Stromkreis eingeschaltet und jede in Verbindung mit einem geeigneten Widerstandsregler gebracht. Vermittelst dieser Widerstandsregler, welche in Fig. 4 mit u bezeichnet sind, kann eine veränderliche Zahl von Widerstandsrollen in die Stromkreise der Feldmagnete eingeschaltet werden. Die Länge der Leitung der Feldmagnetspulen sowie der des damit verbundenen Widerstandes ist so gewählt, dafs, wenn die Bürsten vom Stromwender abgenommen werden, die elektromotorische Gegenkraft, welche die Spulen des Elektromagneten und des Widerstandes zusammen hervorbringen können, gleich oder angenähert gleich der Spannung in der Leitung oder an den Klemmschrauben des Erzeugers ist.

Je schwächer der Widerstand im Erregungsstromkreis gewählt wird, um so gröfser wird der hindurchfiiefsende Strom sein. Für den Fall der Anwendung kleiner Triebmaschinen können letztere vortheilhaft in einen secundären Stromkreis eingeschaltet werden. Eine derartige Anordnung hat die Triebmaschine D der Fig. 4; die Feldmagnetwickelungen derselben sind in den secundären Stromkreis des mit dem Erzeuger/ verbundenen Umformers ν eingeschaltet. Die Verbindung der Leitungen i der Eisenkerne des Feldmagneten mit dem Erdboden ist zum Zwecke gröfsefer Sicherheit der die Maschine Bedienenden vorgenommen.

Fig. 8 stellt eine Regelungsvorrichtung dar.

Neben den eigentlichen Wickelungen der Eisenkerne des Feldmagneten D sind unabhängig von einander zwei andere c' c" angeordnet und bilden secundäre Leitungen der Ströme, welche von den durch die Wickelungen c gehenden Strömen inducirt werden.' Von diesen Wickelungen c' und c", welche in der Zeichnung offen und unabhängig von einander dargestellt sind, ist c' mit ihrem einen Ende mit dem Halbkreisbogen F verbunden, während das eine Ende der Wickelung c" nach dem zweiten¹ Bogen F¹ geführt ist. Beide Wickelungen c' und c" sind aufserdem in Unterabtheilungen eingetheilt, deren jeder mit einem der in den Bogen B und B ^J angeordneten Stromschlufskreisstücken 1, 2, 3 u. s. w. verbunden ist. Die Unterabtheilungen der Wickelungen c' sind mit den mit 1, 2, 3, 4

bezeichneten Kreisstücken, diejenigen der Wickelung c" mit 5, 6, 7 und 8 verbunden. Wird die Schiene H H¹, welche entweder aus einem einzigen Stück oder aus zwei isolirten Stromschlufstheilen gebildet ist, nach rechts gedreht, so werden die BogenstUcke F bezw. jF¹ mit den Enden der zu den Kreisstücken ι bezw. 5 geleiteten Enden der entsprechenden Unterwickelungen verbunden. Es mufs beachtet werden, dafs eine gleiche Zahl der Unterwickelungen beider Schenkel durch Stromschlufsschienen HH¹ geschlossen werden und also die Stärke beider Pole D immer einander gleich bleiben mufs.

In der in Fig.

beide Wickelungen c' und c" offen; dreht man jedoch die Schienen HH¹ nach links oder rechts, so schaltet man je nach der Gröfse der Drehung eine, zwei, drei u. s.w. der Unterwickelungen für jeden Schenkel ein.

Der neue Grundgedanke ist selbstverständlich auch für mehrpolige Maschinen verwendbar und bleibt bestehen, wenn die Bewegungsverhältnisse umgekehrt werden. Anstatt nämlich feststehende Feldmagnete und Bürsten, mit anderen Worten einen beweglichen Anker anzuwenden, kann man auch den Anker fest

dargestellten Stellung sind stehend, die Feldmagnete dagegen sowie die Kurzschlufsbürsten drehend machen, so dafs man eine Vorrichtung von gleicher Arbeitsleistung erhält.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Eine durch Wechsel, Mehrphasen oder intermittirenden Strom betriebene elektrische

■ Triebmaschine, deren Bewegung dadurch erfolgt, dafs an einer durch die Einstellung der Bürsten veränderlichen Stelle des Magnetfeldes ein Theil der Ankerspulen durch die Bürsten kurz geschlossen wird.

2. In Verbindung mit der in Anspruch 1. gekennzeichneten Triebmaschine V-förmige Bürsten, welche mit ihren beiden Schenkeln auf dem Stromwender schleifen und in ihrer Längsrichtung verstellt werden können, so dafs sie einen mehr oder weniger grofsen Bogen des Stromwenders umfassen und die betreffenden Spulen kurz schliefsen.

3. Die Regelung der in Anspruch 1. gekennzeichneten Triebmaschine derart, dafs die Feldmagnete mit besonderen Wickelungen (d und c") versehen sind, welche erst dann in Thätigkeit treten, wenn sie durch eine Schaltvorrichtung geschlossen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.