Titel: | Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen). |
Fundstelle: | Band 270, Jahrgang 1888, S. 114 |
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Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen).
(Patentklasse 21. Schluſs des Berichtes S. 49 d.
Bd.)
Mit Abbildungen im Texte und auf Tafel 4.
Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen).
18) W. M. Mordey in London bildete den Anker seiner
Dynamomaschine (Englisches Patent Nr. 8262 vom 8. Juni 1887), wie bereits in Nr. 8
(* S. 52) erwähnt und in Fig. 2 und 3 dargestellt worden ist,
aus einer Anzahl Spulen, die von der Nabe getragen werden, und umgab denselben auf
dem ganzen Umfange mit einem Eisenringe, der auf seiner Innenseite die Wickelung
trägt.
In Fig. 17 und
18 steht
der Anker fest, während die Feldmagnete sich drehen und zwar ist a der durch einen schmiedeeisernen Cylinder gebildete
Kern des Feldmagnetes, welcher durch eine entweder unmittelbar auf ihm oder in dem
umgebenden, feststehenden Anker angebrachte Wickelung c
magnetisirt wird. An jedem Ende des Ankers a ist ein
Guſsstück a1
angebracht, welches radial vorstehende und dann nach innen umgebogene Ansätze b und b1 besitzt, zwischen denen sich der Anker befindet.
Diese Guſsstücke a1
sind auf der Welle s in geeigneter Weise befestigt und
durch die Muttern d gegen seitliche Verschiebungen
gesichert.
Fig. 19 zeigt
eine andere Anordnung. Der Feldmagnet besteht aus dem cylindrischen Kerne a, von welchem die Polstücke b und b1
hervorragen; c ist die magnetisirende Wickelung, die
entweder auf den Kern abb1 gewickelt ist und mit diesem umläuft, oder von dem Anker getragen wird,
der aus einer Anzahl Spulen e besteht, welche um die
aus Eisenplatten hergestellten Theile i von irgend
einer geeigneten Form gewickelt sind. Zwischen diesen Theilen i sind die ebenfalls aus einzelnen Lagen bestehenden
Füllstücke k angebracht, um Schwankungen des
magnetischen Feldes zu verhüten.
Bei der in Fig.
20 gegebenen Anordnung enthält der Feldmagnet eine Anzahl U-förmiger, aus
einzelnen Lagen bestehender und mit polartigen Hervorragungen versehener Theile a, auf welchen die Ankerspulen
e angebracht sind. Sowohl der Feldmagnet, dessen
Wickelung c zwischen den Schenkeln der U-förmigen
Körper liegt, als auch der Anker sind feststehend. Der magnetische Kreis wird durch
die sich drehende Welle s verändert, welche die Nabe
h trägt, auf welcher halb so viel, aus einzelnen
Lagen bestehende Körper i angebracht sind, als Paare
von Polstücken b und b1 vorhanden sind. (Vgl. Maiche Nr. 24.)
Fig. 27., Bd. 270, S. 115Die neueste Anordnung, welche W. M. Mordey,
Ingenieur der Anglo-American Brush Company seiner
Wechselstrommaschine gegeben hat, zeigt Fig. 27 nach
dem Londoner Electrical Engineer vom 15. Juni 1888 * S.
558. Auch hier steht der Anker still, das Feld aber tritt zum ersten Male an einer
englischen Maschine mit einem Eisenpanzer versehen auf. Diese Maschine soll 35000
bis 40000 Watt leisten, bei 2000 Volt Klemmenspannung und 650 Umläufen in der
Minute. Der in Fig. 28 abgebildete Anker besteht aus
Spulen von 11mm breiten isolirten Kupferbändern,
die auf Porzellankerne gewickelt sind; jede Spule ist am breiten Ende mit zwei
Winkelstücken verbolzt, der Leiter aber ist durch Porzellanisolatoren herausgeführt.
Die Winkel sind durch Bolzen an einem Ringe aus Kanonenmetall befestigt, der zu
bequemerer Herstellung und Ausbesserung aus zwei Hälften hergestellt ist; letztere
sind unten mit
einander und mit der Grundplatte verbunden, oben aber durch ein besonderes
Guſsstück. Die Spulen sind so starr und sicher an metallenen Stützen befestigt, die
nicht zwischen die Pole kommen und thatsächlich fast ganz auſser dem magnetischen
Felde liegen. Winkel und Bolzen sind aus Neusilber, da dessen groſser Widerstand
besser gegen das Entstehen lokaler Ströme schützt.
Fig. 28., Bd. 270, S. 116Fig. 29., Bd. 270, S. 116Der Bau des Ankers wird aus der, Fig. 28
beigegebenen Abbildung einer einzelnen Spule klar. Da eine hohe elektromotorische Kraft erforderlich
ist, so sind die Spulen hinter einander geschaltet; doch sind unter anderen
Verhältnissen auch andere Schaltungen zulässig. Die Anordnung gestattet, rasch und
leicht jede einzelne Spule abzunehmen und wieder anzusetzen, oder auch den halben
und ganzen Anker. Die erregenden Rollen haben in der abgebildeten Maschine etwas
kleinere Durchmesser als der Anker und liegen ganz in ihm; alle Pole auf der einen
Seite des Ankers sind Nordpole, die auf der anderen Seite Südpole, während
gewöhnlich die Pole abwechseln. Mordey erhält bei
gegebenem Felde und Geschwindigkeit zwar nur die halbe elektromotorische Kraft, aber
er vermeidet magnetische Ableitung und erspart Kupfer. Das magnetische Feld, Fig. 29, bildet ein einziger Magnet, der in folgender
Weise hergestellt ist: ein kurzer schmiedeeiserner Cylinder, durch dessen Achse die
Welle geht, bildet den Kern und ist mit einer einzigen Rolle bewickelt, deren Enden
an zwei isolirte Stromsammler aus Kanonenmetall geführt sind. Den erregenden Strom
liefert eine kleine Victoria-Dynamo mittels zweier auf den Stromsammlern
schleifender Bürsten. An jedes Ende des Cylinders ist ein eigenthümlich gestaltetes
Guſseisenstück gelegt, das mehrere (in Fig. 29 neun)
gebogene Arme besitzt, welche die Polstücke zu beiden Seiten des Ankers bilden; in
der Lücke zwischen den Armen, die mit der Welle umlaufen, befindet sich der Anker.
Da an Stelle des empfindlicheren Ankers der schwere Feldmagnet in Umdrehung versetzt
wird, so erhält man eine sicherere und gleichmäſsigere Bewegung. Dies ist namentlich
für Maschinen mit geringer Geschwindigkeit von Werth. Ferner erhitzen sich die
starken Eisenmassen nicht und die Bewickelungsdrähte fliegen nicht nach auſsen. Der
Feldmagnet wird fast ganz durch eine Metallblechdecke verdeckt, welche die Bewegung
der Luft durch die Magnetarme verhindern soll.
Da diese Maschine nahezu selbstregulirend ist, so bekommt sie – auſser in besonderen
Fällen – nur einen Handregulator der Potentialdifferenz. Sie wiegt nur 1067k, wovon mehr als die Hälfte auf Anker und
Feldmagnet kommt. Die Maschine soll mit einem von Mordey angegebenen Transformator benutzt werden. (Vgl. Nr. 24 S. 122.)
19) W. Main in Brooklyn, New York, gibt folgende in den
Fig. 21
und 22
dargestellte, durch Englisches Patent Nr. 15858 vom 18. November 1887 und
Amerikanisches Patent Nr. 373145 vom 18. April 1887 geschützte Verbesserungen an
einem, durch Gleichstrom betriebenen Elektromotor an. Der umlaufende Feldmagnet F besteht aus einem dickem hohlcylindrischen Kerne b, der auf der Welle C
befestigt ist, und aus zwei Endstücken a1 die mit fünf, gleichweit von einander entfernten
Polstücken a versehen sind. Auf letzteren sind Blöcke
a2 befestigt,
welche die äuſsersten Pole des Feldmagnetes darstellen, zwischen sich Raum für den
Anker lassen und sich zu beiden Seiten desselben gegenüber stehen. Der Anker A selbst steht fest und ist aus 12 kurzen eisernen Kernen j gebildet, um welche die Wickelungen c gelegt sind und woran die beiden Ringe R ruhen, die die magnetische Verbindung zwischen den
auf einander folgenden Kernen vermitteln und eine Folge von geschlossenen
magnetischen Kreisen darstellen. Um die Bildung von Foucault-Strömen zu verhindern, sind die Kerne j an einer Seite aufgeschlitzt und die Ringe R aus einzelnen Lagen hergestellt, indem weiches Bandeisen spiralförmig
aufgewickelt und in seinen Lagen durch Papier isolirt ist. Die Spulen c dagegen bestehen aus in gleicher Weise gewickeltem
Bandkupfer und greifen so in einander, daſs der Strom jeder Spule mit dem der
folgenden zusammenwirkt und diesen verstärkt. Die Feldspule E ist innerhalb des Kreises der Ankerspulen gewickelt und auf beiden
Seiten nach auſsen erweitert. Der Commutator hat feststehende Abtheilungen e, die mit den feststehenden Ankerspulen verbunden
sind. Die umlaufenden positiven und negativen Bürsten f
und f1 sind an den von
der Nabe h mit der Mutter h1 vorspringenden Armen g und g1 befestigt, gegen welche sich Kupferstreifen oder
Sammelbürsten i und i1 legen. Die feststehenden Commutatortheile werden
durch die an der Gestellwand D befestigte Hülse G getragen. In dem oben angeführten Amerikanischen
Patente werden folgende Patentansprüche erhoben: 1) Die Anwendung eines mit Spulen
versehenen Ringankers, welcher magnetische Pole erzeugt, die nach der
Umfangsrichtung fortschreitend, in der Polarität wechseln, in Verbindung mit einem
Feldmagnete, welcher sich durch die offene Mitte des Ankers erstreckt und dessen
entgegengesetzte Pole unmittelbar am Anker zu dessen Seiten liegen. 2) Die Anwendung
eines Ankers, wie oben beschrieben und die eines Commutators, mit welchem die Enden
der Ankerspulen verbunden sind und der geeignet ist, den Strom jeder Spule der Reihe
nach umzukehren, sowie die gleichzeitige Anwendung des schon erwähnten Feldmagnetes.
3) Die Verbindung eines Ringankers, der aus einer Folge entgegengesetzt gewickelter,
im Kreise angeordneter, mit ihren Achsen parallel zur Umdrehungsachse gelagerten
Spulen besteht, mit einem Feldmagnete und einem Commutator, wie oben
beschrieben.
In dem Amerikanischen Patente Nr. 373146 vom 22. April 1887 lautet der
Patentanspruch: Die Anwendung eines Ringankers mit Gramme-Wickelung in Verbindung mit einem, sich bis zur Mitte des Ankers
ausdehnenden und hier von einer Seite zur anderen erstreckenden Feldmagnetes, dessen
entgegengesetzte Pole dicht am Anker zu beiden Seiten desselben liegen und an
verschiedenen Punkten des Umfanges entsprechend den Polen des Gramme-Ringes.
20) Maquaire in Frankreich construirt eine
elektro-dynamische Waage oder einen Regulator zur Erhaltung eines constanten Stromes
oder eines constanten Widerstandes, bei welcher die bewegenden Kräfte
ausschlieſslich elektrische sind. Die Anordnung enthält zwei Haupttheile:
1) Einen empfindlichen Elektromotor, dessen Geschwindigkeit und Umdrehungsrichtung
nur von elektrischen Kräften bedingt werden. 2) Eine Transmissionsvorrichtung mit
geringem passiven Widerstände, welche die zu verrichtende Arbeit über eine lange
Zeitperiode ausdehnt, um die von dem Motor in der Zeiteinheit zu leistende Arbeit
auf ein möglichst geringes Maſs zu beschränken. Es wird ein Tschikoleff-Motor verwendet, der in Fig. 23 mit einigen
Abänderungen dargestellt ist; derselbe hat den Pacinotti-Ring A, seine Pollinie ist NS. Der Anker ist über der Wickelung mit einer
Eisenumhüllung, die mit dem Magnetkerne in Verbindung steht, umgeben, damit ein mehr
gleichmäſsiges und beständiges Feld zwischen den Polstücken und dem Anker erhalten
wird.
Wird dieser Regulator für eine Bogenlampe angewendet, wie in Fig. 23, so befinden sich
die Spulen b und b1 im Nebenschlusse zum Bogen a, die Spulen c und c1 dagegen werden von dem Hauptstrome
durchlaufen; die Ankerwickelung liegt entweder in Hintereinanderschaltung, oder im
Nebenschlusse. Sind N1
und N2 die freien Pole,
so bilden sich bei S1
und S2 die beiden Süd
pole, die nun in dem vorliegenden Falle, statt sich gegenseitig zu neutralisiren,
ebenso auf den Ring einwirken, als wenn sie freie Pole wären. Ist die Energie in den
beiden Spulen b, b1 und
c, c1 gleich, so
befinden sich die beiden gleichwertigen Pole S1 und S2 gleichweit entfernt vom Punkte N. Sind dagegen diese Bedingungen für die normale
Regulirung nicht erfüllt, und ist beispielsweise die Energie in b, b1 gröſser als in
c, c1, so nimmt S2 an Stärke zu und
nähert sich S1 und da
hierdurch das Gleichgewicht zwischen dem Anker A und
dem Pole N gestört ist, so sucht sich der Anker A nach dieser Richtung hin zu drehen, während er
andererseits in derselben Richtung angezogen wird, weil aus demselben Grunde der Pol
N1 gegen den Pol
N2 überwiegt.
Fig. 24 zeigt
die Anwendung dieser Einrichtung auf die Regulirung eines Batteriestromes. Der Strom
geht durch die Nebenspulen c und c1 und durch die
Bürsten d und d1 nach dem Anker, von wo er dann nach der mit der
Welle GG1 in Contact
stehenden Hülse E geführt ist. Die Welle GG1 wird mit Hilfe von
Schnecke F und Schneckenrad G2 von der Ankerwelle aus in Umdrehung
versetzt. Während der Drehung macht das schraubengangförmig gewundene Metallblatt
g nach einander Contact mit einer Reihe von
Widerständen r; die im Nebenschlusse zum Stromkreise
liegen; von den beiden Enden des Vertheilers ist endlich der Strom entnommen,
welcher die Spulen b und b1 des Regulators erregt. Die
elektro-dynamische Waage wird nach der einen oder anderen Richtung hin in Bewegung
gesetzt, je nachdem Widerstände ein- oder ausgeschaltet werden und zwar so lange,
bis die Stromstärke den Normalwerth erlangt hat, wobei alsdann der Regulator zum
Stillstande kommt. (The Electrical Engineer, 1888 * S.
107.)
Fig. 25., Bd. 270, S. 120Fig. 26., Bd. 270, S. 12021) Der Locomotivmotor von W. M. Schlesinger, Elektriker der Union Electric Comp., in Fig.
25 und 26 dargestellt, besitzt einige
interessante Einzelheiten der Ausführung. Er ist im Stande, 35 zu leisten
und für Locomotiven zur Förderung groſser Lasten bestimmt. Der nach der Art der Siemens-Trommel gewickelte Anker hat 235mm Durchmesser, 267mm Länge, seine Wickelungsdrähte sind in Kanäle gelegt, die auf dem
Ankerkerne befestigt sind und den Zweck haben, die seitlichen Verschiebungen und
Bewegungen der Drähte zu verhindern, welche durch die Anziehungskraft der Magnete
angestrebt werden. Diese, je nach der Umdrehungsrichtung des Motores bald nach der
einen, bald nach der anderen Seite gerichteten Bewegungen lockern die Drähte und
zerstören allmählich die Isolirung derselben. Der Anker macht etwa 1000, die
antreibende Welle etwa 400 Umdrehungen in der Minute, beide sind in ein und
demselben Rahmen gelagert, auſserhalb des letzteren ist der 32theilige Commutator so
auf die Ankerwelle aufgesetzt, daſs er sehr leicht durch einen neuen ersetzt werden
kann, falls dies nöthig ist. Die Drähte der Wickelung liegen jeder in einer Nuthe
des Commutators, und sind so angeordnet, daſs bei Auswechselung desselben eine
falsche Verbindung der Drähte nicht vorkommen kann. – Einer dieser Motoren ist in
den Kohlengruben der Lykens Valley Cool Company zu
Lykens, Pa., im Gebrauche, wo er täglich etwa 500t
auf etwa 274m Länge zu fördern hat. (The Electrical Engineer, 1888 * S. 222.)
22) Die Leeds-Dynamo, welche nach dem Entwürfe von Jones in der Fabrik (Albion
Works) von Greenwood und Batley in Leeds
gebaut wird, ist in Chelsea in der Centralstation der Cadogan Electric Light Company zur Verwendung gekommen (vgl. The Electrician, 1888 Bd. 21 S. 334. * 443). Dieselbe
gehört zu den Maschinen mit einem einzigen Hufeisen-Elektromagnete und gleicht in
ihrer äuſseren Erscheinung der Dynamo von Schorch (1888
268 * 358). Der Elektromagnet wird durch eine
Speicherbatterie erregt, was billiger sein soll, als die Erregung durch eine kleine
Dynamo. Der Anker ist walzenförmig, die Verbindungen sind nach Gramme's Art; die Wickelung ist aus sorgfältig
isolirtem Drahte hergestellt, der Kern aus dünnen ausgeglühten
Holzkohleneisenscheiben, die gegen einander isolirt und sicher mit der Welle
verbunden sind. Der Kern besitzt eine groſse Abkühlungsfläche und durchgehende
innere Ventilation. Die Ankerwelle ist aus Bessemerstahl und läuft in langen Lagern
aus besonderem Weiſsmetalle. Die Streifen des Commutators sind durch Glimmerplatten
isolirt; da der Commutator sehr lang und von groſsem Durchmesser ist, so bietet er
eine gröſstmögliche Abnutzungsfläche. Die Bürsten sind in jeder Richtung stellbar;
ihr Druck gegen den Commutator wird durch Federn regulirt. Die Bürstenhalter sind
mit einer Vorrichtung ausgerüstet, welche einen gleichen Druck der Bürsten gegen den
Commutator erhält, ebenso mit Flügelschrauben, welche die Bürsten auſser Contact
halten, während sie nicht gebraucht werden. Die Bürstenhalter sitzen an einem
Träger, der sich nach Bedarf vorwärts oder rückwärts stellen und in jeder Stellung
rasch feststellen läſst. Der die beiden Polschuhe verbindende, aufrecht stehende
gerade Kern des Elektromagnetes ist aus dem besten und weichsten, sorgfältig
ausgeglühtem Schmiedeeisen hergestellt; die beiden groſsen Polschuhe, zwischen
denen der Anker läuft, sind aus weichem Guſseisen. Der magnetische Kreis ist so kurz
als möglich. Der untere Polschuh ist mit der Grundplatte aus einem Stücke gegossen.
Bei 800 Umdrehungen in der Minute hat die Maschine 500 Volt, der Strom 70
Ampère.
23) Die Maschine der Baxter Electric Manufacturing
Company in Baltimore (1888 268 366) ist in der
Lumière Electrique, 1888 Bd. 29 * S. 591, in der
Gestalt abgebildet, welche für Stromkreise mit unveränderlicher Spannung zumeist
angewendet wird, zugleich mit dem selbsthätigen Ausschalter, welcher das Auftreten
eines zu starken Stromes beim Ingangsetzen und Anhalten der Maschine zu verhüten
hat. Diese Maschine und die für die Bogenlampenbeleuchtung mit constantem Strome
(vgl. Lumiere Electrique, 1887 Bd. 25 * S. 87) stimmen
im Gerippe überein, nur die Bewickelung ist verschieden. Wenn ein solcher Motor in
Gang gesetzt wird, muſs ein Widerstand in den Ankerstromkreis eingeschaltet und nach
und nach, dem Wachsen der Geschwindigkeit entsprechend., vermindert werden. Der
erregende Stromkreis muſs vorher geschlossen werden und ein Unterbrecher muſs
verhüten, daſs der Strom in einem gefährlichen Grade anwächst, falls der zu
überwindende Arbeitswiderstand zu groſs ist. Dies macht man alles mit einem und
demselben Hebel. Ein federnder Contact an diesem schlieſst zunächst den Strom durch
die Elektromagneten gleich darauf tritt eine zweite Feder in Contact mit den
verschiedenen Platten des künstlichen Widerstandes und schlieſst dabei den
Stromkreis des Ankers; erreicht der Hebel die letzte Platte, so sind alle
Widerstände ausgeschaltet. In den Ankerstromkreis ist ein Elektromagnet
eingeschaltet, welcher bei zu stark werdendem Strome den Hebel emporhebt und den
Stromkreis unterbricht; seine Wirkung wird durch eine Spiralfeder, die um die
Hebelachse gewickelt ist, ausgeglichen. Uebrigens ist noch eine
Sicherheitsabschmelzplatte angebracht, welche schmilzt, wenn der Elektromagnet aus
irgend einem Grunde nicht rasch genug wirkt.
24) Aehnlich wie Mordey (vgl. S. 115 Fig. 20) läſst auch Louis Matche in Paris sowohl die Ankerwickelung als
auch die Feldelektromagnete seiner Maschine still stehen, um geringere Massen
bewegen zu müssen, um zugleich besondere Vorrichtungen zur Abführung der erzeugten
Wechselströme entbehren zu können. Im einfachsten Falle gibt Matche nach der Zeitschrift für
Elektrotechnik, 1888 * S. 425 dem Kerne in der walzenförmigen Ankerspule an
jedem Ende einen flügelförmigen Ansatz; die beiden Ansätze sind um 180° gegen
einander verstellt, so daſs der eine dem Nordpole des mit seinen Polen die Spule
umschlieſsenden Hufeisenmagnetes gegenübersteht, während der andere dessen Südpole
gegenüberliegt. Wird der in zwei Ständern gelagerte Kern in Umdrehung versetzt, so
wechselt nach jeder Drehung um 180° die Polarität des Kernes, unter Erzeugung von
Wechselströmen in der festliegenden Ankerspule.
Es kann selbst der Haupttheil des Kernes noch festgelegt werden und nur die lose auf
ihm sitzenden beiden Flügelansätze in geeigneter Weise in Umdrehung versetzt
werden.
Zur Verhütung der Foucault'schen Ströme empfiehlt es
sich, den Kern und seine Ansätze in bekannter Weise zu spalten.
A. a. O. * S. 428 ist auch gezeigt, wie mehrpolige Maschinen hergestellt werden
können. In allen Fällen bekommt der Kern, an jedem Ende halb so viel Ansätze an
wirksame Magnetpole diesem Ende gegenüber liegen.