Titel: Ueber Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen).
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1886, Band 261 (S. 497–503)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj261/ar261165

Ueber Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen).

(Patentklasse 21. Fortsetzung des Berichtes S. 405 d. Bd.)

Mit Abbildungen im Texte und auf Tafel 31.

Die von Ganz und Comp. in Budapest ausgeführte Wechselstrommaschine von Carl Zipernowsky besitzt nach der Oesterreichischen Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen, 1884 * S. 75 einen Anker, der eine Art Trommel bildet, auf welcher um einen Eisenkern die Spulenwindungen, spiralförmig sich erweiternd, angeordnet sind. Die Anzahl der Spulen ist bei der in Fig. 1 und 2 Taf. 31 dargestellten Maschine gleich drei; dieselbe kann jedoch auch doppelt so groſs sein. In dieser Trommel kreisen die mit der Achse fest verbundenen Elektromagnete E, welche mit Polschuhen P versehen sind; die Polarität zweier auf einander folgenden Schenkel ist entgegengesetzt. Die Stromzuführung zu denselben erfolgt mittels zweier Bürsten, welche auf isolirten Messingringen c (Fig. 2) schleifen.

E. B. Culten in Kingsbridge, New-York (* D. R. P. Nr. 28955 vom 6. April 1884) will ein starkes magnetisches Feld mit verhältniſsmäſsig wenig Eisen und Draht herstellen und hierdurch einen geringeren Widerstand bezieh. Kraftersparniſs erzielen. Wie aus der theilweise Endansicht, theilweise Schnitt der vorgeschlagenen Maschine darstellenden Fig. 3 Taf. 31 zu entnehmen ist, sind die Schenkel A des Feldmagnetes von den Polstücken C nach der Brücke B kegelförmig derart verjüngt, daſs sie oben etwa den halben Umfang haben wie unten, wobei jedoch die inneren, einander zugekehrten Flächen der Schenkel A parallel zu einander sind. Die beiden Polstücke C sind an ihren beiden Enden durch nichtmagnetische Metallstücke D verbunden, welche dem in gewöhnlicher Weise construirten Trommelanker als Lager dienen. Die unter den Polstücken sitzenden Lappen F dienen zur Befestigung auf der Grundplatte G, wobei jedoch zwischen dieser und den Polstücken ein Luftraum verbleibt.

Die in D. p. J. 1883 249 * 119 gegebenen Mittheilungen über die selbsterregende Dynamomaschine von Baron W. Elphinstone in Carberry Tower und C. W. Vincent in Holloway werden nach dem * D. R. P. Nr. 28923 vom 23. December 1882 durch Nachstehendes ergänzt. Die der Länge nach auf die Trommel gewickelten Drahtstränge sind mit ihren Enden in der in Textfig. 1 dargestellten Weise mit dem Stromsammler verbunden. Die Trommel E läuft zwischen den V-förmigen äuſseren und den einen Stern bildenden inneren Magneten e um. Die inneren Magnete sind so gewickelt, daſs sie abwechselnd Nord- und Südpole geben; diesen Polen stehen die entgegengesetzten Pole der äuſseren Magnete gegenüber. Die Enden der Wickelungsdrähte beider Magnetgruppen sind nach einer besonderen Gruppirungsplatte geführt (vgl. Textfig. 2). Die Polstücke der inneren und äuſseren Magnete sind möglichst |498| breit, um dem kreisenden Anker möglichst groſse erregende Felder darzubieten. In Textfig. 1 sind 18 isolirte Drahtstränge auf dem Anker angenommen, die jeder aus 2 Drähten bestehen, um zwei getrennte Ströme zu bilden; doch kann die Zahl der Stränge verdoppelt werden, wo dann jeder aus einem einzelnen Drahte besteht. In beiden Fällen entstehen 72 zu Paaren verbundene Drahtenden; jedes Paar ist mit einem Stabe des Stromsammlers H verbunden, der in Fig. 4 und 5 Taf. 31 dargestellt ist und aus einer Bronzeröhre h besteht, über welche der Hartgummicylinder h1 geschoben ist; in letzteren sind die 36 Bronzestäbe h2 eingelassen.

Fig. 1., Bd. 261, S. 498

Diese Stäbe sind durch die beiden Hartgummiringe h3 einerseits von dem vorstehenden Rande der Röhre A, andererseits von der Verschluſsscheibe h1 isolirt und werden mit Hilfe der Schrauben h5 und der in ihre Ausschnitte greifenden kegelförmigen Ränder der Röhre h bezieh. der Verschluſsscheibe h4 in die Ausschnitte des Hartgummicylinders fest eingedrückt. Die Stäbe h2 sind an ihren freien Enden mit Oesen versehen, in welche die aus den inneren Flächen der Gruppirungsplatten h6 hervorstehenden Contactstifte treten. Diese aus dünnem Messingbleche hergestellten Platten h6 sind auf dem freien Ende der Nabe h isolirt von derselben befestigt. An jeder Platte sind in gleichen Abständen von einander drei Contactstifte von solcher radialer Ausdehnung angebracht, daſs die Stifte die Oesen in den freien Enden der Stäbe h2 erreichen. Dabei ändern sich die Längen der Contactstifte für jede Platte, so daſs die Stifte der äuſseren Platte über die sämmtlichen Gurppirungsplatten reichen, die zwischen ihr und dem Stromsammler liegen. Kommen die Gruppirungsplatten in die Stellung Fig. 4, so verbinden sie die Stäbe h2 in Gruppen zu dreien, demzufolge in Wirklichkeit eine Reihe von 12 Endplatten für den Anker gebildet wird. Hierdurch wird die aus der Bildung von Extraströmen herrührende Funkenbildung, sowie der durch die häufige Contactschlieſsung und Unterbrechung entstehende Stromverlust beträchtlich verringert.

Die Maschine erfordert die verhältniſsmäſsig geringste Betriebskraft, wenn das Höchstmaſs der Arbeit, für welches sie berechnet ist, in den |499| äuſseren Stromkreis gelegt wird, und zwar in Folge des im Verhältnisse zum äuſseren Widerstände kleinen inneren Widerstandes. Wird aber der Betrag der Arbeit im äuſseren Stromkreise vermindert, so vergröſsert sich das Verhältniſs der gesammten verwendeten Kraft durch Ueberwindung des inneren Widerstandes der Maschine und zwar im umgekehrten Verhältnisse zur Verminderung der wirkenden geleisteten Arbeit. Es ist dies eine Folge des unverändert gehaltenen inneren Widerstandes der Maschine bei veränderlicher äuſserer geleisteter Arbeit.

Um nun die Maschine unter allen Umständen sparsam arbeiten zu lassen, wird das magnetische Feld getheilt und werden getrennte Ströme durch die Umwickelungsgruppen oder nach Umständen durch jede Umwickelung geschickt, statt daſs, wie bisher, alle Umwickelungen der erregenden Magnete verbunden werden, wodurch ein unveränderlicher Lauf des erregenden Stromes erzielt wird; durch das angegebene Mittel soll der Widerstand so verändert werden, daſs sich derselbe der vorliegenden Arbeit anpaſst.

Zu diesem Zwecke werden die Enden jeder Spule der inneren und äuſseren erregenden Magnete nach einem unterhalb der Trommel am Maschinengestelle angebrachten Umschalter oder einer Gruppirungsplatte L (vgl. Textfig. 2) geleitet, mit welchen auch die Enden der den erregenden Strom nach dem Felde leitenden Drähte verbunden sind. In Textfig. 2 sind die äuſseren erregenden Magnete mit a, b, c, d, e, f bezeichnet, die inneren erregenden Magnete mit denselben, jedoch mit dem Zeiger * versehenen Buchstaben. Die Gruppirungsplatte L aus isolirendem Materiale trägt so viel Paare von einander isolirter Messingplatten, als das Feld erregende Magnete besitzt; diese Platten sind in 2 Gruppen getheilt, von denen die eine mit den äuſseren, die andere mit den inneren Magneten verbunden ist, und zwar ist Pol 1 des Magnetes a mit der Platte a1, Pol 2 desselben Magnetes mit Platte a2 u.s.w. verbunden, ebenso Pol 1 des Magnetes a * mit der Platte a *1 , Pol 2 desselben Magnetes a * mit Platte a *2 u.s.w. Die beiden Plattengruppen sind durch einen Bronzestreifen g getheilt, jedoch von demselben isolirt, ebenso von dem sie auf 3 Seiten umschlieſsenden Bronzestreifen g1 , der durch einen Draht mit der einen Bürste H1 in Verbindung steht, während die andere Bürste H1 mit dem Streifen g verbunden ist. Wird die Maschine in Gang gesetzt, so wird der hervorgerufene erregende Strom für das Feld an die Platte L geleitet, von wo derselbe in einer der beabsichtigten Leistung am besten entsprechenden Weise nach den Magnetspulen geschickt wird. Wie Textfig. 2 zeigt, sind die einzelnen Platten und die Streifen g und g1 mit Löchern zur Aufnahme von Contactstöpseln versehen und zwar sind die eingesteckten Stöpsel durch weiſse, die freien Löcher durch schwarze Kreise angedeutet, Bei der in Textfig. 2 dargestellten Verbindung geht der durch den Streifen g eintretende Strom durch Platte a2, durch die Spule des Magnetes a, zurück nach Platte a1, |500| von dieser durch Platte b1 um den Magnet b und zurück nach Platte b2, von hier nach Platte c2, um den Magnet c zurück nach q u.s.w. durch die ganze Plattengruppe und die Magnetspulen bis zur letzten Platte f2 der äuſseren Gruppe. Die Platte f2 ist L-förmig, so daſs sie die Platte a2 theil weise umfaſstauch grenzt f2 an einen seitlichen Vorsprung der Platte a2 der inneren Gruppe und ist zwischen beide Platten ein Contactstöpsel eingesetzt.

Fig. 2., Bd. 261, S. 500
Fig. 3., Bd. 261, S. 500
Fig. 4., Bd. 261, S. 500

Der Strom geht demnach nach a *2, von hier durch die Spule des Magnetes a1 dann nach Platte a*, und dann der Reihe nach durch die Spulen aller inneren Magnete, bis er von der Spule f * nach der |501| Hatte f*2 gelangt ist. Diese ist durch den Contactstöpsel mit dem Streifen g verbunden, der Strom geht von diesem nach der Bürste H1 , so daſs der Stromkreis geschlossen ist. Bei dieser Art der Verbindung geht der erregende Strom auf gewöhnliche Weise durch das Feld und arbeitet die Maschine, wenn das Widerstandsmaximum im Felde der erregenden Magnete erforderlich ist, mit voller Leistung.

Soll nun der Widerstand im erregenden Felde vermindert werden, um die Maschine einer verringerten Leistung entsprechend arbeiten zu lassen, so werden die Metallplatten mit den Streifen in der in Textfig. 3 dargestellten Weise verbunden. Dann ist jedes Plattenpaar in unmittelbarer Verbindung mit den Streifen g und g1 so daſs der bei g eintretende Strom gleichzeitig durch die Platten a1, b2, q, d2, e2, f2 nach den entsprechenden Magneten, darauf zurück nach den Platten b1, c2, d1, e2, f1, a2 nach dem Streifen g1 und von da nach der Bürste geht. Auf ähnliche Weise wird der Strom vom Streifen g nach den Platten a*1 bis f*2 der inneren Magnete geleitet.

Durch diese Verbindung wird der Widerstand der erregenden Magnete auf das geringste Maſs vermindert und die Betriebskraft der Maschine mit dem entsprechenden Betrage zur Erzeugung von Strömen für äuſsere Arbeit verwendet; gleichzeitig wird durch diese Art der Verminderung des inneren Widerstandes der Vortheil erzielt, daſs bei vermindertem äuſserem Widerstände das Verhältniſs des inneren Widerstandes der Maschine zur geleisteten Arbeit dasselbe bleibt, daſs also demzufolge die erforderliche Betriebskraft entsprechend verringert wird.

Textfig. 4 zeigt eine Verbindung, bei welcher der erregende Strom durch beide Magnetgruppen in Hintereinanderschaltung geschickt wird; hierbei wird der Widerstand im Vergleiche zu Textfig. 3 sehr vergröſsert, dagegen im Vergleiche mit Textfig. 2 auf ¼ vermindert. Letzterer Arbeitswechsel wird erreicht einerseits durch Ausziehen desjenigen Stöpsels, welcher f2 mit a*2 verbindet, andererseits dadurch, daſs Platte a*2 mit Streifen g und Platte f2 mit Streifen g1 verbunden werden.

Die anderen Bürsten H2 für die äuſseren Stromkreise können in geeigneter Weise mit einer zweiten Gruppirungsplatte M (Textfig. 2) verbunden werden, welche ebenfalls mit Stöpseln versehen ist und eine bequeme Verbindungsweise der Bürstendrähte für Parallel- und Hintereinanderschaltung, je nach Bedarf, gestattet.

Das bisher Gesagte gilt für eine Maschine, bei welcher der erregende Strom von einem der Hauptstromkreise ausgeht; derselbe kann ebenso gut von einem Nebenstromkreise oder einer besonderen Stromquelle entnommen werden, wird aber stets zuerst nach der Gruppirungsplatte L geleitet.

R. E. Ball in New-York (* D. R. P. Nr. 28965 vom 5. Juni 1883) erstrebt Vereinfachung der Construction und erhöhte Leistung von Dynamomaschinen. Zu diesem Zwecke werden zwei oder mehrere Anker verwendet, die dicht neben oder in einander angeordnet sind und von denen |502| der eine oder auch beide in Umdrehung versetzt werden, so daſs die magnetische Polarität des einen die Induction des anderen bewirkt, wodurch zusammenhängende Ströme hervorgebracht werden, während sonst gar kein magnetisches Feld vorhanden ist. Diese Strom erzeugenden Elemente können in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden, oder es kann ein Theil derselben fest stehen; immer aber bewegen sich ihre inducirenden oder inducirten Theile in entgegengesetzter Richtung, wenn sie an einander vorbei gehen. Um die Nutzleistung zu erhöhen, verringert Ball den inneren Widerstand dieser Elemente oder Anker, indem die Kerne nur mit ein oder zwei Lagen von Kupferdraht überzogen und die Kerne dann möglichst dicht an einander gebracht werden. Wie aus dem senkrechten Längsschnitte Fig. 6 Taf. 31 zu entnehmen ist, sind die beiden von einander getrennten hohlen Achsen B und B1 in den Ständern A gelagert und mit den Antriebsriemenscheiben B2 versehen. Jede der Achsen trägt an ihrem inneren Ende einen fest aufgekeilten Anker E und E1 , die in einander sitzen und wovon jeder aus einem Eisenringe C bestehen, der nach Art des Pacinotti'schen Ringes mit isolirtem Drahte bewickelt ist. Die Wickelung besteht jedoch nur aus ein oder zwei Drahtlagen, damit die Kernstücke C möglichst dicht an einander kommen. Die Drahtenden der Spulen des äuſseren Ankers E1 werden durch die Achse B1 nach dem Stromsammler C1 und die vom inneren Anker E durch die Achse B nach dem Stromsammler C2 gezogen. Auf den Stromsammlern schleifen die durch geeignete Träger gehaltenen Bürsten D. Die beiden Anker erhalten entgegengesetzte Umdrehungsrichtung, so daſs die Punkte entgegengesetzter Polarität stets von einander zurückweichen, während die Punkte gleicher Polarität sich einander nähern. Die Stromkräfte wirken nicht hindernd auf einander, da die Stromrichtung in der Wickelung an der inneren Seite des Ankers E dieselbe ist, wie die in der Wickelung an der äuſseren Seite des Ankers E1 , wie dies die Pfeile bei x in Fig. 6 andeuten. Die Construction und Anordnung der Anker kann im Uebrigen eine beliebige sein, der Draht kann daher auch abtheilungsweise aufgewickelt werden; die Enden der Wickelungen liegen dann an den Theilstrichen oder Berührungspunkten der einzelnen Abtheilungen.

Bei in einander liegenden Ankern befinden sich die Metallringe H (Fig. 7 Taf. 31) nur auf dem inneren Umfange des inneren und nur auf dem äuſseren Umfange des äuſseren Ankers. Jeder Ring ist mit seinem Anker an zwei oder mehreren Punkten oder Abschnitten verbunden, so daſs man eine Anzahl paralleler Stromleitungen und dadurch einen Anker von geringem Widerstände erhält. Nach Angaben in der Patentschrift hat ein derartiger Anker 1/9 des Widerstandes eines gleich groſsen Pacinotti'schen Ankers und etwa 0,8 bis 0,9 des Materials eines solchen und zwar deshalb, weil bei dem Pacinotti'schen Ringe der Weicheisenkern von hinlänglicher Gröſse sein muſs, um den Magnetismus aus der |503| ganzen Spule des Halbkreises nach den Polaritätspunkten zu leiten, während der Kern des neuen Ankers den Magnetismus nur von jeder Zweigleitung nach dem Polaritätspunkte für jenen Abschnitt weiter leitet; die Metallmenge des Kernes des neuen Ankers ist daher geringer. Die Mittelpunkte des magnetischen Feldes können näher an einander gerückt werden, wodurch die magnetische Wirkung in gröſserem Verhältnisse wächst. Fig. 8 und 9 Taf. 31 zeigen Anordnungen mit seitlich neben einander liegenden Ankern. Bei in einer Ebene liegenden, auf parallelen Wellen befestigten Ankern müssen die Bürsten eine besondere, in der Patentschrift näher angegebene Lage erhalten.

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