DE63531C - Circuit of the field magnet windings on alternating current driving machines - Google Patents

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

(Pa, V. St. A.).(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.In the known alternating current driving machines, either a special device is used required to excite the legs by a rectified current, or it separate alternating currents from different phases must be fed to the driving machine. In the first case, the torque in the engine is very low when starting, the speed of work is also unchangeable, it is synchronous. In the other case it is through the intricate arrangement of the system limits its usability. In a third Finally, there is a commutator as in DC machines, and then it is on sparking is inevitable.

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.All concerns of the type mentioned should be avoided with the illustrated driving machine, by means of an anchor that works like a Faraday disk.

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.Such anchors, which instead of being disc-shaped, also have the shape of some rotational body, a hollow cylinder, for example, are already used in unipolar DC machines Application came. Their usability is due to the smallness of the achievable electromotive Force limited.

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.In the case of the present driving machine, however, it is not a disadvantage, since it uses a current converter the alternating currents can be converted into higher or lower voltage as required. There are for this purpose on the present driving machine special current transformers are not absolutely necessary, since the one required for the armature electromotive force in the driving machine itself, depending on how it is set up is can be generated.

Die Schenkel der Tr.eibmaschine werden von einem Wechselstrom magnetisch erregt, der derselben Quelle entstammt, von der der Strom für den Anker herkommt.The legs of the drive machine are magnetically excited by an alternating current that comes from the same source from which the electricity for the anchor comes.

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.So in the legs and in the armature the currents have the same number of alternations, and so on no device for rectifying the v-current is required, and so is the power supply occurs without interruption, sparking is completely excluded.

Trotz der stets wechselnden Polarität besitzt die Maschine die Eigenschaften einer Gleichstrommaschine. Despite the constantly changing polarity, the machine has the properties of a DC machine.

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.This avoids harmful internal currents with the constant magnetic pole change are both the iron cores of the magnet legs and the conductive metal of the armature divided into lamellae lying next to one another, which run parallel to the lines of force as far as possible. In the anchor, this decomposition must also be perpendicular to the path of rotation of the individual particles be made.

Praktisch ausgeführt ist dies dadurch, dafs die Magnetkerne aus gleichmäfsig ausgeschnittenen und auf einander gelegten Eisenblechstücken gebildet sind (Fig. 1 bis 3).This is done in practice by the fact that the magnetic cores are made of uniformly cut out and pieces of sheet iron placed on top of one another are formed (FIGS. 1 to 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-The armature, in the form of a disk attached to the shaft α , is composed of radially positioned sheet metal rods. The rods can be made of iron, copper or another metal, also of different

denen Metallen bestehen. Die Polschuhe m umgeben den Anker beiderseitig.which metals exist. The pole shoes m surround the armature on both sides.

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. The current collecting ring h is located around the armature and touches the circumference of the disc with brushes b. A very similar current collecting ring k surrounds the hub of the armature. Both metal rings are not completely closed, but open at the bottom (Fig. 2) so that no harmful induction currents can arise in them.

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.The type of current flowing through the machine. illustrates the sketch in the simplest possible way (Fig. 4). The alternating current is supplied through the wires xy. The primary coils around the magnetic cores are connected either behind or next to one another and connected to the wires xy . The coils e on the magnetic cores are exposed to the lines of force generated by the currents in the coils c. The turns e accordingly correspond to the secondary windings of a current transformer. The alternating currents induced in them correspond in phase to the primary current flowing through the line xy ; in terms of voltage, they can be suitably determined by the type of winding e. These secondary currents flow radially through the armature.

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. If one wanted to divide the primary current and thus let it flow partly through the armature to the other around the magnetic cores, the coils d could also be missing. On the other hand, the current conduction can be very varied if various other coils are placed around the magnetic cores. From Fig. 3 it can be seen as an example with three pairs of coils that the primary current from the line xy initially goes through the coils cc. The ends of the coils d are on the one hand connected to wire y and on the other hand to the collecting ring h respectively. with the ring k and the wire x. One end of the coils e is connected to the collecting ring h and the other to the ring k . Here the windings d and e are subjected to the lines of force generated by the windings c and d.

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.The currents which run through the coils c and e, Fig. 3, are conducted to the armature in such a way that they add to one another, but do not cancel one another out.

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.Through the change in magnetism no currents are induced in the armature precisely because of it its assembly of lamellas, their transverse direction parallel to the lines of force and their Surfaces are perpendicular to the direction of movement.

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.This makes the present engine in contrast to those in which the Ferrarisian principle takes effect. If the anchor were nothing more than a massive one F-ar a day.see disk, so would indeed the currents therein run in such a way that they do not cause any rotary motion could.

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.The currents which are not induced into the armature but are introduced to it from outside run radially, i.e. at right angles to the lines of force in the magnetic field, and also at right angles to the direction of movement of the armature, and since they have the same or at least very approximately the same phases with the magnet coils, so they act vigorously on rotation. The conditions will be chosen in such a way that the current in the armature is as much as possible at its maximum when the magnetism of the legs is at its maximum, that is to say that both are in the same phase. This common phase is of course not exactly the phase of the primary magnetizing current flowing through the line xy.

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.FIGS. 5 and 6 show how the armature can have that of a hollow cylinder instead of the disk shape. In a cylinder jacket, radial and parallel along the length of the axis of rotation, there are metallic strips that are attached to the hub disk s and rotate with it on the shaft α. This armature is completely surrounded by magnetic legs, which also consist of radially placed sheet metal pieces. The coils c and e are placed rings in the magnetic core, and the current is taken from a collecting ring h and the brush k .

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.It can be seen from FIG. 6 that the magnets could very well rotate and the armature could stand still. The coils located inside the magnetic core could also surround the armature. . In some cases it may be advantageous to divide the magnetic circuit into different branches η η, Fig. 7, so that the windings can act on one or more of the branches.

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.Instead of energizing the current for the armature in separate current transformers or in some other way, it is not only easier, but also in terms of the most precise coincidence possible the phases more effective, the current for the armature with the aid of secondary winding on the Generate field magnets yourself. Depending on the nature of the anchor, i. H. whether he out Iron or made of other metal, and the nature of the iron body for the field, it is more advantageous to set up the winding according to FIG. 3, 4 or 7.

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.Various given circumstances could also be taken into account by that self-induction coils or current transformers in one or more of the circuits be switched on with more or less closed magnetic circuits.

Das dem dargestellten Motor nahestehende Barlow'sehe Rad, das mit der eingangs erwähnten Faraday'schen Scheibe eng ver-The Barlow's wheel, which is close to the motor shown, and the one with the above the Faraday disk mentioned above.

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.turns, is not to be used as a motor, because if there is little resistance to the disk rotation is opposed, the current in the 'disk takes a path other than radial seeks; it is only to a certain extent fixed with the molecules of the Disk connected. Between the slats of the anchor made of any highly conductive metal Therefore, insulating intermediate layers can be placed in the present motor, and thereby the current passing radially through the armature will be prevented from passing from lamella to lamella, i.e. from the radial one To deviate in direction. If Barlow's disk is divided into rays in a star shape, then only the current in a ray can ever have an effect; on the present engine, almost all radii act on the whole Disc surface at the same time.

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.That in the present motor for alternating current the armature current is generated by induction is not insignificant. If you have a DC machine by passing a Operates alternating current, one cannot achieve a favorable operating result with it, even then not when the iron bodies are sufficiently subdivided for easy repolarization are. The little success is due to the fact that the current in the armature and the magnetism of the field, which both change equally often, this not in the right phase to each other do. Because in the present motor the armature current by induction with simple or is generated with composite induction coils, the phase of magnetism to the armature current are regulated in such a way that the most favorable force effects for operation stand up against each other.

Claims (1)

Patent-Anspruch:Patent claim: 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.In the case of an alternating current motor with an armature divided in such a way that no current is induced in it, the connection of the multiple windings around the magnet cores in such a way that the current passing through the armature is induced by the primary current which excites the magnets on the magnet legs (Fig . 4), whereby the armature current can be supported by a branch of the primary current, which is conducted in a special winding (coils d) around the magnetic cores (Fig. 3), for the purpose of being able to regulate the processes in the machine in such a way that the armature currents and the changing field magnetism run in the same phase if possible. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.