DE63531C - Schaltung der Feldmagnetwickelungen an Wechselstromtreibmaschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

(Pa, V. St. A.).

Bei den bekannten Wechselstromtreibmaschinen ist entweder eine besondere Vorrichtung erforderlich, um die Schenkel durch einen gleichgerichteten Strom zu errregen, oder es müssen der Treibmaschine getrennte Wechselstöme von verschiedener Phase zugeführt werden. Im ersteren Fall ist das Drehungsmoment in der Treibmaschine beim Anlassen sehr gering, auch ist die Arbeitsgeschwindigkeit unwandelbar, sie ist synchron. Im anderen Fall ist durch die verwickelte Anordnung der Anlage deren Verwendbarkeit beschränkt. In einem dritten Fall endlich ist ein Stromwender vorhanden wie bei Gleichstrommaschinen, und dann ist an diesem eine Funkenbildung unvermeidlich.

An der dargestellten Treibmaschine sollen alle Bedenken erwähnter Art vermieden werden, und zwar durch einen Anker, der in der Weise arbeitet, wie eine Faraday'sehe Scheibe.

Solche Anker, die statt der Scheibenförm auch die Form irgend eines Drehungskörpers, etwa eines Hohlcylinders, haben können, sind bei unipolaren Gleichstrommaschinen schon zur Anwendung gekommen. Ihre Verwendbarkeit ist durch die Kleinheit der erreichbaren elektromotorischen Kraft begrenzt.

Es ist bei der vorliegenden Treibmaschine indessen kein Nachtheil, da mittelst Stromumwandler die Wechselströme beliebig in höhere oder niedrigere Spannung umgesetzt werden können. Es sind dazu an vorliegender Treibmaschine besondere Stromumwandler nicht unbedingt nothwendig, da die für den Anker erforderliche elektromotorische Kraft in der Treibmaschine selbst,, je nachdem sie dazu eingerichtet ist, erzeugt werden kann.

Die Schenkel der Tr.eibmaschine werden von einem Wechselstrom magnetisch erregt, der derselben Quelle entstammt, von der der Strom für den Anker herkommt.

In den Schenkeln und im Anker haben also die Ströme gleiche Wechselzahl, und so ist keine Vorrichtung zum Gleichrichten des vStromes erforderlich, und da auch die Stromzuführung ohne Unterbrechung erfolgt, ist eine Funkenbildung gänzlich ausgeschlossen.

Trotz der stets wechselnden Polarität besitzt die Maschine die Eigenschaften einer Gleichstrommaschine.

Damit bei dem steten- magnetischen Polwechsel schädliche Innenströme vermieden werden, sind sowohl die Eisenkerne der Magnetschenkel als auch das leitende Metall des Ankers in an einander liegende Lamellen zerlegt, welche möglichst den Kraftlinien parallel verlaufen. Im Anker mufs diese Zerlegung auch senkrecht zur Drehbewegungsbahn der einzelnen Theilchen vorgenommen sein.

Praktisch ausgeführt ist dies dadurch, dafs die Magnetkerne aus gleichmäfsig ausgeschnittenen und auf einander gelegten Eisenblechstücken gebildet sind (Fig. 1 bis 3).

Der Anker von der Gestalt einer auf der Welle α befestigten Scheibe ist aus radial gestellten Blechstäbchen zusammengesetzt. Die Stäbe können beliebig aus Eisen, aus Kupfer oder einem anderen Metall, auch aus verschie-

denen Metallen bestehen. Die Polschuhe m umgeben den Anker beiderseitig.

Rings um den Anker herum liegt der Stromsammelring h, der mit Bürsten b den Scheibenumfang berührt. Ein ganz ähnlicher Stromsammelring k umgiebt die Nabe des Ankers. Beide metallenen Ringe sind nicht vollständig geschlossen, sondern unten (Fig. 2) offen, damit in ihnen selbst keine schädlichen Inductionsströme entstehen können.

Die Art des Stromflusses durch die Maschine . verdeutlicht in einfachster Weise die Skizze (Fig. 4). Durch die Drähte xy wird der Wechselstrom zugeführt. Die primären Spulen um die Magnetkerne sind entweder hinter oder neben einander geschaltet und mit den Drähten xy verbunden. Die Spulen e auf den Magnetkernen sind den Kraftlinien ausgesetzt, die durch die Ströme in den Spulen c erzeugt werden. Die Windungen e entsprechen demnach den secundären Wickelungen eines Stromumwandlers. Die in ihnen inducirten Wechselströme entsprechen in der Phase dem primären, durch die Leitung xy fliefsenden Strom, in der Spannung können sie geeignet grofs durch die Art der Wickelung e bestimmt werden. Diese secundären Ströme durchfliefsen radial den Anker.

Wollte man den primären Strom theilen und so zum Theil durch den Anker zum anderen um die Magnetkerne fliefsen lassen, so könnten die Spulen d auch fehlen. Sehr mannigfaltig läfst sich andererseits die Stromführung gestalten, wenn man um die Magnetkerne noch verschiedene andere Spulen legt. Aus Fig. 3 ersieht man als Beispiel bei drei Spulenpaaren, dafs der primäre Strom aus der Leitung xy zunächst durch die Spulen c c geht. Die Enden der Spulen d sind einerseits mit Draht y, andererseits mit dem Sammelring h verbunden bezw. mit dem Ring k und dem Draht x. Die Spulen e sind mit dem einen Ende am Sammelring h, mit dem anderen am Ring k angeschlossen. Hier sind die Windungen d und e den von den Wickelungen c und d erzeugten Kraftlinien unterworfen.

Die Ströme, die durch die Spulen c und e, Fig. 3, laufen, werden so auf die Anker geführt, dafs sie sich zu einander addiren, nicht aber etwa sich gegenseitig aufheben.

Durch den Wechsel im Magnetismus werden im Anker keine Ströme inducirt eben wegen seines Zusammenbaues aus Lamellen, deren Querrichtung parallel den Kraftlinien und deren Flachen senkrecht zur Bewegungsrichtung stehen.

Dadurch steht der vorliegende Motor im Gegensatz zu denjenigen, in denen das Ferraris'sche Princip sich bethätigt. Wäre der Anker nichts weiter als eine massive F-ar a day.'sehe Scheibe, so würden allerdings die Ströme darin in solcher Weise verlaufen, dafs sie keine Drehbewegung verursachen könnten.

Die dem Anker also nicht inducirten, sondern ihm von aufsen eingeführten Ströme verlaufen radial, d. h. rechtwinklig zu den Kraftlinien im magnetischen Felde, und auch rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung des Ankers, und da sie mit den Magnetspulen gleiche oder zum mindesten sehr angenähert gleiche Phasen haben, so wirken sie kräftig auf Drehung. Man wird eben die Verhältnisse so wählen, dafs der Strom im Anker möglichst im Maximum ist, wenn der Magnetismus der Schenkel im Maximum ist, also beide mit gleicher Phase verlaufen. Diese gemeinsame Phase ist natürlich nicht ganz genau diejenige Phase des primären, durch die Leitung xy fliefsenden und magnetisirenden Stromes.

Fig. 5 und 6 zeigen, wie der Anker statt der Scheibenform die eines Hohlcylinders haben kann. In einem Cylindermantel stehen radial und in der Länge der Drehachse parallel metallische Streifen, die an der Nabenscheibe s befestigt sind und mit dieser sich auf der Welle α drehen. Dieser Anker wird ganz von Magnetschenkeln umhüllt, die auch aus radial gestellten Blechstücken bestehen. Die Spulen c und e sind rings in den Magnetkern hineingelegt, und der Strom wird von einem Sammelring h und der Bürste k entnommen.

Man sieht aus der Fig. 6, dafs sehr gut die Magnete sich drehen und der Anker stillstehen könnte. Die im Innern des Magnetkernes liegenden Spulen könnten auch den Anker umgeben. . In einigen Fällen kann es vortheilhaft sein, den magnetischen Kreis in verschiedene Zweige η η, Fig. 7, zu theilen, so dafs die Windungen auf einzelne oder mehrere der Zweige wirken können.

Statt den Strom für den Anker in getrennten Stromurnwandlern oder sonst wie zu erregen, ist es nicht nur einfacher, sondern auch in Bezug auf den möglichst genauen Zusammenfall der Phasen wirksamer, den Strom für den Anker mit Hülfe seeundärer Wickelung auf den Feldmagneten selbst zu erzeugen. Je nach der Beschaffenheit des Ankers, d. h. ob er aus Eisen oder aus anderem Metall hergestellt ist, und der Beschaffenheit des Eisenkörpers für das Feld ist es vortheilhafter, die Wickelung nach Fig. 3, 4 oder 7 einzurichten.

Es könnte auch verschiedenen gegebenen Verhältnissen dadurch Rechnung getragen werden, dafs in einem oder mehreren der Stromkreise Selbstinductionsspulen oder Stromumwandler mit mehr oder minder geschlossenem magnetischen Kreise eingeschaltet werden.

Das dem dargestellten Motor nahestehende Barlow'sehe Rad, das mit der eingangs erwähnten Faraday'schen Scheibe eng ver-

wandt ist, ist als Motor nicht zu gebrauchen, da schon, wenn geringer Widerstand der Scheibendrehung entgegengesetzt wird, der Strom in der ' Scheibe sich einen anderen als radialen Weg sucht; ist er ja doch nur bis zu einem gewissen Grade fest mit den Molecülen der Scheibe verbunden. Zwischen die Lamellen des Ankers aus beliebigem, gut leitendem Metall können deshalb beim vorliegenden Motor isolirende Zwischenlagen gelegt sein, und dadurch wird der radial durch den Anker gehende Strom verhindert sein, von Lamelle zu Lamelle überzugehen, also von der radialen Richtung abzuweichen. Ist die Barlow'sche Scheibe sternförmig in Strahlen getheilt, so kann immer nur der Strom in einem Strahl zur Wirkung kommen; am vorliegenden Motor wirken fast alle Radien auf der gesammten Scheibenfläche gleichzeitig.

Dafs im vorliegenden Motor für Wechselstrom der Ankerstrom durch Induction erzeugt wird, ist nicht unwesentlich. Wenn man eine Gleichstrommaschine durch Hindurchleiteh eines Wechselstromes betreibt, so kann man damit kein günstiges Betriebsergebnifs erlangen, selbst dann nicht, wenn die Eisenkörper behufs leichter Umpolarisirung genügend untertheilt sind. Der geringe Erfolg rührt daher, dafs der Strom im Anker und der Magnetismus des Feldes, welche beide gleich oft wechseln, dieses nicht in der richtigen Phase zu einander thun. Weil bei dem vorliegenden Motor der Ankerstrom durch Induction mit einfachen oder mit zusammengesetzten Inductionsspulen erzeugt wird, kann die Phase des Magnetismus zum Ankerstrom so geregelt werden, dafs für den Betrieb die günstigsten Kräftewirkungen gegen einander eintreten.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Bei einem Wechselstrommotor mit so untertheiltem Anker,, dafs in diesem kein Strom inducirt wird, die Schaltung der mehrfach hergestellten Wickelungen um die Magnetkerne derart, dafs der durch den Anker gehende Strom von dem primären, die Magnete erregenden Strom auf den Magnetschenkeln inducirt wird (Fig. 4), wobei der Ankerstrom von einem Zweig des Primärstromes unterstützt werden kann, der in besonderer Wickelung (Spulen d) um die Magnetkerne geleitet wird (Fig. 3), zu dem Zweck, die Vorgänge in der Maschine so regeln zu können, dafs die Ankerströme und der wechselnde Feldmagnetismus möglichst in gleicher Phase verlaufen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.