Ueber Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen). (Patentklasse 21. Fortsetzung des Berichtes S. 532 d. Bd.) Mit Abbildungen im Texte sowie auf Tafel 30 und 33. Ueber Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen). Carl Zipernowsky und Max Déri in Budapest (* D. R. P. Nr. 32059 vom 4. Juni 1884) geben Mittel an, um die elektrischen Ströme für Beleuchtung- oder motorische Zwecke auf weite Entfernungen gefahrlos und ohne erhebliche Leitungsverluste zu übertragen bezieh. um die zur Fortleitung auf groſse Entfernung geeigneten hoch gespannten Ströme in solche von geringer Spannung, aber groſser Stärke zu verwandeln. Es werden hierbei auf der Anfangsstelle mit Hilfe von primären Dynamomaschinen elektrische Ströme von sehr hoher Spannung erzeugt und in besonders construirte Maschinen geleitet, welche gleichzeitig Elektromotoren und Inductionsapparate sind, also einerseits durch den eingeleiteten Primärstrom in Bewegung gesetzt werden, andererseits aber in Folge der Drehung selbst wieder secundäre Ströme erzeugen. Diese eigenthümlichen Maschinen sind umlaufende Secundär-Stromerzeuger und zwar eine Verbindung des Elektromotors mit der Strom erzeugenden Dynamomaschine. Diese Verbindung kann auf folgende Weisen geschehen: 1) Durch unmittelbare Verkuppelung der Wellen des Elektromotors und der Strom erzeugenden Dynamomaschine. 2) Durch Vereinigung der umlaufenden Theile des Elektromotors und der der Dynamomaschine auf derselben Welle. 3) Durch Vereinigung der Elektromagnete des Elektromotors und der Dynamomaschine zu einem Systeme, während die Anker beider getrennt bleiben. In allen Fällen sind die Drahtsysteme beider Anker von einander isolirt; die primären Drähte nehmen den die Drehung hervorbringenden Primärstrom auf, die secundären Drähte hingegen liefern den gleichgerichteten oder wechselnden Secundärstrom. Die sämmtlichen Elektromagnete können entweder durch den Primärstrom allein, oder zum Theile durch diesen, zum anderen Theile durch den Secundärstrom erregt werden, der hierdurch von seiner eigenen Thätigkeit abhängig und deshalb selbstthätig regulirbar wird. Wenn die Elektromagnete beider Maschinenhälften getrennt sind, kann man die der secundären Maschine unabhängig durch die gleichgerichteten Ströme dieser Maschine selbst erregen. Diese Methode eignet sich besonders für Beleuchtungszwecke. Es ist gleichbedeutend, ob in beiden Maschinenhälften, wenn sie nicht ohnehin ganz vereinigt sind, die Elektromagnete umlaufen und die Anker fest stehen, oder umgekehrt. Das wesentlich Neue der hier angewendeten Maschine mit zwei Ankern, wodurch sie sich besonders auch von dem Deprez'schen Vorschlage (vgl.* D. R. P. Nr. 23907 vom 3. Oktober 1882) unterscheidet, besteht in der Trennung des magnetischen Feldes der Anker in der Weise, daß jeder Anker seine eigenen erregenden Magnete hat. Die angewendete Doppelmaschine kann die Vereinigung eines beliebigen Elektromotors mit einer Gleichstrom- oder Wechselstrommaschine von beliebiger Form oder Construction, oder zweier gleicher Dynamomaschinen sein. Ebenso können auch mehrere Motoren mit einem Stromerzeuger oder ein Motor mit mehreren Stromerzeugern als Secundärstromerzeuger verbunden werden; auch kann durch fortgesetzte Umwandlung des Primärstromes ein System von Tertiärstromerzeugern u.s.f. entwickelt werden. Fig. 1., Bd. 264, S. 585J. D. F. Andrews und Comp. in Glasgow haben ihre bereits 1884 253 * 486 beschriebene Maschine wesentlich abgeändert, wie Textfig. 1 erkennen läſst. Nach Engineering, 1885 Bd. 40 * S. 64 bewegt sich der Gramme'sche Anker in einem vierpoligen magnetischen Felde. Jeder dieser 4 Theile des Feldes besteht aus mehreren parallel zur Achse der Maschine liegenden schmiedeisernen Stangen; die zusammen gehörenden Stangen tragen an jedem Ende eine Drahtspule. Durch die gemeinschaftliche Wirkung beider Spulen entsteht zwischen denselben ein Pol und der Anker hat, da nun vier solcher Pole vorhanden sind, auch vier neutrale Punkte; es müssen daher 4 Bürsten vorhanden sein, um den Strom zu sammeln. Die Verbindung der Ankerspulen unter sich und mit den Abtheilungen des Stromsammlers geschieht nicht nach der gewöhnlichen Gramme'schen Anordnung. Der Stromsammler M hat eine ungleiche Anzahl, gewöhnlich 19 Abtheilungen; doch sind in Fig. 13 Taf. 33 nur 17 angenommen. Die Spulen sind nun reihenweise verbunden, jedoch nicht die benachbarten, sondern die gegenüber liegenden, also Spule 1 mit der genüber liegenden 17 und 2, Spule 2 mit 1 und 3 u.s.w. Das eine Ende jeder Spule ist mit den ihr zunächst liegenden Stromsammlerabtheilungen verbunden, wie die Skizze zeigt. Die Sröme werden an zwei um 90° entfernten Punkten B gesammelt, welche die Entfernung zwischen einem Nord- und Südpole haben. Tritt daher z.B. die Spule 1 in ein Nordfeld N, so liegt auch ihr anderes mit Spule 2 verbundenes Ende in einem Nordfelde und dieselbe Bürste nimmt den Strom beider auf. Die Bürsten sind paarweise angeordnet; jedes Paar derselben sitzt auf einem von einem isolirten Lager vorstehenden Bolzen, der an seinem äuſseren Ende eine Mutter trägt, durch welche er in seinem Lager verschoben werden kann. Gleichzeitig greift aber ein Stift in eine schraubenförmige Nuth des Bolzens, so daſs derselbe bei der Verschiebung auch eine Drehung macht, wodurch die Bürsten mit verschiedenem beliebig zu steigerndem Drucke zur Auflage auf den Stromsammler kommen. Die Bürstenhalter sitzen auf einem halbkreisförmigen Messingrahmen, auf welchem sie unabhängig verschoben werden können, während der ganze Rahmen selbst concentrisch zur Achse gedreht werden kann, um die Bürsten auf die Punkte der geringsten Funkenbildung zu stellen. Die unipolare Maschine von Prof. Georg Forbes in London (vgl. * D. R. P. Nr. 35188 vom 23. Juni 1885) beruht in ihrer Anordnung auf. der von Nobili bereits im J. 1832 entdeckten Thatsache, daſs, wenn eine starke Eisenscheibe innerhalb eines von einem ununterbrochenen elektrischen Strome durchflossenen Drahtringes oder einer solchen Drahtspule umläuft, zunächst in diesem Drahte von einem bis zum anderen Ende Kreise von magnetischen Kraftlinien entstehen, von denen ein Theil auch durch das Metall der Scheibe geht, in welcher nun bei der Drehung Inductionsströme gebildet werden, die von allen Theilen der Scheibe nach dem Drahte zu oder in umgekehrter Richtung gehen. Bei der in Fig. 18 Taf. 33 dargestellten Maschine von Forbes besteht der Anker aus einem vollen Eisencylinder, welcher sich innerhalb des von einem eisernen Gehäuse R umgebenen, concentrisch zur Drehachse gewickelten Kupferbandes dreht. Bei der Drehung innerhalb des unipolaren Feldes entstehen im Anker Inductionsströme in der Richtung vom Umfange nach der Achse zu. Die Abnahme der Ströme vom Anker geschieht an Kohlen-Schleifcontacten, welche sich hier besser bewähren sollen als Kupferstreifen. Eine ähnliche Anordnung, ebenfalls von Prof. Forbes angegeben, ist in Fig. 19 Taf. 33 nach dem Centralblatt für Elektrotechnik, 1886 * S. 794 wiedergegeben. Es ist auch hier auf die eigentlichen Magnetkerne verzichtet und der Anker wird von der Magnetisirungsspule möglichst dicht umgeben. Der cylindrische Anker dreht sich in einem starken Eisenkasten, in welchem den verbleibenden Zwischenraum ausfüllende Drahtwickelungen parallel zum Anker laufen. Hierdurch wird fast jeder Verlust an magnetischen Kraftlinien vermieden. Hieran anschlieſsend sei die dynamo-elektrische Maschine von W. Lahmerer in Aachen beschrieben, welche von den Deutschen Elektricitätswerken zu Aachen gebaut und im Centralblatt für Elektrotechnik, 1887 * S. 70 besprochen ist. Dieselbe hat zunächst einen geringen magnetischen Widerstand und der Verlust an magnetischen Kraftlinien, welcher bei der Edison-Hopkinson'schen Maschine nach Hopkinson's eigenen Messungen noch etwa 25 Proc. beträgt, wird hier auf einen Mindestwerth herabgebracht. Wie aus dem Querschnitte und der Endansicht Fig. 8 und 9 Taf. 33 ersichtlich ist, bewegt sich der Trommelanker zwischen zwei in wagerechten Lagern einander gegenüber stehenden kurzen und sehr kräftigen Magnetkernen N und S, welche ohne besondere Polschuhe an der dem Anker abgewendeten Seite durch um die Spulen herum geführte starke Platten verbunden sind, deren untere zugleich eine Leiste der Grundplatte bildet. Sowohl durch die groſsen Eisenquerschnitte, als auch dadurch, daſs die Elektromagnetkerne mit den Verbindungsplatten und der Grundplatte in einem Stücke gegossen sind, wird jede Fuge vermieden und der geringste magnetische Widerstand erreicht. Das magnetische Feld der Maschine ist als einfacher magnetischer Kreis aufzufassen, indem die Kraftlinien, welche von den Spulen in dem allseitig nahe liegenden Eisen erzeugt werden, zusammen durch beide Spulen gehen und sich erst auſserhalb derselben in die rückleitenden Platten B und B1 verzweigen. Die Pole des Feldes, d.h. die gröſsten magnetischen Potentialunterschiede liegen natürlich da, wo der magnetische Widerstand am gröſsten ist, also dem Anker gegenüber, wo die Kraftlinien genöthigt sind, durch die Luft zu gehen. Der zweite Grundsatz, die erzeugten Kraftlinien möglichst ohne Verlust auf den Anker zu vereinigen, wird ebenfalls auf das Vollkommenste erfüllt. Die Gröſse der Kraftlinienstreuung wird bedingt durch das Verhältniſs des Querschnittes der den Uebergang vermittelnden Luftleitung zu deren Länge und findet dem entsprechend zwischen parallel gestellten Schenkeln, sowie von gröſseren polarisirten Flächen aus, die dem Anker abgewendet sind, ein starker Kraftlinienübergang statt. Alles dies vermeidet Lahmeyer's Elektromagnetform, indem die Kraftlinien keine groſsen Austrittsflächen finden, während der Abstand der Polspitzen besonders groſs ist. Während bei der Hopkinson'schen Maschine von den 24,2 Proc. Verlust 2,8 Proc. auf den Raum zwischen den Spitzen der Polschuhe fallen, wird dies bei der Lahmeyer'schen Maschine noch weniger betragen. Der Anker der Maschine (Fig. 10 Taf. 33) besteht ähnlich dem Edison'schen Anker aus dünnen Scheiben von weichem Eisenblech (vgl. Morday 1886 261 * 411), welche durch Papier von einander isolirt und durch die beiden nabenförmig gestalteten Endscheiben und 4 isolirte Schraubenbolzen zusammen gehalten werden. Die Naben der Endscheiben haben 4 Löcher L, welche mit dem inneren Ausschnitte der Scheiben in Verbindung stehen, so daſs ein parallel zur Welle laufender Luftkanal gebildet ist. Indem nun nach je 10 bis 15 Blechscheiben zwei ausgelassen sind, werden radiale Kanäle gebildet, durch welche die bei der Drehung des Ankers durch die Nabenöffnungen eintretende Luft mit groſser Gewalt nach auſsen geschleudert und so das Innere der Maschine gut gekühlt wird. A. a. O. ist noch eine Anwendung der von Kapp im Electrician, 1885 Bd. 15 * S. 250 entwickelten Formel für die Anzahl der durch gegebene Windungs-Ampère auf den Schenkeln erzeugten Kraftlinien für eine Lahmeyer'sche Maschine mitgetheilt. Die wesentlichen Verhältnisse derselben sind folgende: Umdrehungen in der Minute = 1200. Klemmenspannung = 66,5 Volt. Gröſste Stromstärke 70 Ampère. Durchmesser des Nebenschluſsdrahtes 1mm,55. Stromstärke 3,0. Windungszahl 2000. Zahl der Ankerwindungen 76. Durchmesser des Ankerdrahtes 2mm,3 Widerstand desselben 0,08 Ohm, Gewicht desselben 2k,7. Durchmesser des nackten Ankers 170mm. Innerer Durchmesser der Ankerscheiben 60mm, Zahl derselben 300, Blechstärke 0mm 625. Widerstand der 8mm starken Wickelung 0,018 Ohm. Oskar Dittmar in Wien will dadurch, daſs die magnetischen Kraftlinien der Eisenanker nicht in der Querrichtung, parallel zum Durchmesser laufen, sondern daſs sie auf dem ganzen Umfange in radialer Richtung eintreten und den Eisenkern in der Mitte in Richtung der Achse verlassen, folgende Vortheile erzielen: 1) einen möglichst günstigen magnetischen Kreisschluſs, 2) das ohne Polwechsel erfolgende Durchschneiden einer möglichst groſsen Anzahl von Kraftlinien durch die Seitentheile im Eisenkerne des Ankers, 3) die Möglichkeit, den Strom mittels einfacher Schleifringe abzunehmen. – Da an den centralen Theilen der Ankerwickelung eine der beabsichtigten entgegengesetzt gerichtete elektromotorische Kraft auftritt, also nur der Unterschied zweier solcher Kräfte wirksam wird, so wird die Maschine „Differential-Dynamo“ genannt. Der Unterschied dieser beiden elektromotorischen Kräfte steht im geraden Verhältnisse zum Unterschiede der gegenseitigen Geschwindigkeiten der umlaufenden Leitertheile. Die in Fig. 17 Taf. 33 im Längsschnitte dargestellte Maschine hat einen scheibenförmigen, aus Bandeisen gewickelten Anker E, welcher sich zwischen den beiden feststehenden Magnetisirungsspiralen M und M1 dreht und mittels des in die Spiralen hineinragenden Kernes KK1 magnetisirt wird. Die eisernen Mantel der Spiralen M und M1 endigen gegen den Anker E hin in die ringförmigen hohlen Polplatten P und P1 deren Polarität entgegengesetzt wie bei der Scheibe E ist. Nach rückwärts bilden die Eisenmäntel der Spiralen die Gestellwände, durch welche sich mittels des Eisenkernes KK1 der magnetische Rückschluſs herstellt. Die magnetischen Kraftlinien treten aus den Polplatten P und P1 zu beiden Seiten in die Scheibe E und strömen durch die mittleren Eisenkerne und die Gestellwände beiderseits zurück zu den Polplatten P und P 1, wie dies die in Fig. 17 eingezeichneten Pfeile andeuten. Die Scheibe E ist auf beiden Seiten mit über einander liegenden isolirten Kupferplatten belegt, von denen je zwei am äuſseren Umfange verbunden sind und nach der Mitte hin in isolirte Kupferrohre r und r1 auslaufen, welche über den Eisenkern KK1 geschoben sind und auſserhalb in Schleifringen endigen. Die Stromrichtung geht auf einer Seite des Ankers E vom Umfange nach der Mitte, auf der anderen Seite entgegengesetzt; es summiren sich also die elektromotorischen Kräfte beider Seiten und die parallel oder hinter einander geschalteten Ströme der einzelnen Platten können durch die Bürsten i und i1 abgenommen werden. Statt voller Ringplatten können auch einzelne Abtheilungen verwendet werden, welche dann durch am mittleren Theile der Scheibe E angebrachte Löcher hinter einander verbunden werden können. Der Anfang und das Ende des Bewickelungsdrahtes sind dann zu Schleifringen geführt, von welchen der Strom entnommen wird. Statt des Scheibenankers läſst sich auch ein Cylinderanker anwenden, auf dessen Umfange alsdann der Zutritt der Kraftlinien aus dem ringförmigen einzigen Pole erfolgt, in welchen dann die Polplatten P und P1 übergehen. (Nach dem Centralblatt für Elektrotechnik, 1886 * S. 795.) Die Dynamomaschine von C. E. L. Brown in Oerlikon zeichnet sich durch den eigenthümlichen Bau des Ankers aus, welcher dem Wenström'schen ähnlich ist. Derselbe ist cylindrisch und besteht aus eisernen ringförmigen, durch metallene Arme a (Fig. 15 und 16 Taf. 33) getragenen Scheiben, durch welche am äuſseren Umfange cylindrische Kanäle eingebohrt sind (Fig. 16), um den Wickelungsdraht aufzunehmen. Der Draht ist um die Stirnwände des Cylinders herumgenommen und in dem Zwischenräume g zwischen den Scheiben und der Welle nach dem Stromsammler geführt. Diese Anordnung hat zwar den Vortheil, daſs der Zwischenraum zwischen dem Anker und den Polstücken der Magnete auf das geringste Maſs beschränkt werden kann; dagegen ist die Isolirung der Drähte bei dem Einführen und Hindurehziehen durch die engen Nuthen sehr leicht einer Beschädigung ausgesetzt. Fig. 14 Taf. 33 gibt noch einen Querschnitt durch die Brown'sche Maschine, aus welchem die Elektromagnete und Polstücke ersichtlich sind. Diese Construction ist von der Maschinenfabrik Oerlikon in der Schweiz für eine Anlage zur Arbeitsübertragung ausgeführt und zwar stehen zwei solche Maschinen als Stromerzeuger in Kriegstetten, wo sie eine 30 bis 50 pferdige Wasserkraft aufnehmen, während zwei etwas kleinere Maschinen in Solothurn den Strom erhalten und eine dortige Fabrikanlage betreiben. Die beiden Stromerzeuger sowohl, als auch die beiden Motoren sind hinter einander geschaltet und für die Leitung das Drei-Drahtsystem Edison's angewendet, wodurch eine Selbstregulirung der Motoren ermöglicht ist. So lange nämlich beide Motoren gleiche Arbeit verrichten, geht kein Strom durch den mittleren oder Ausgleichungsdraht; wird aber die Arbeit beider Motoren verschieden, so geht die Differenz der Ströme als besonderer Strom in der einen oder anderen Richtung durch jenen Draht. Der Widerstand der beiden Stromerzeuger wird zu 6,94 Ohm, der der Motoren zu 6,50 Ohm, der Widerstand der Anker 1,40 bezieh. 1,30 Ohm und der des Feldes zu 2,07 bezieh. 1,95 Ohm angegeben. Die Stromerzeuger sollen jeder einen Strom von 14 bis 15 Ampère und von zusammen 2500 Volt bei 700 Umdrehungen in der Minute erzeugen. Um sowohl beim Vorwärts-, als beim Rückwärtsgange der Dynamomaschine Strom zu erhalten, verwendet die Elektrotechnische Fabrik Cannstatt in Cannstatt (* D. R. P. Nr. 39147 vom 16. September 1886) halbkreisförmige Contactringe mit aufliegenden Federn, welche Ringe auf feine lose auf der Maschinenachse sitzende Büchse gelagert sind. Diese Büchse C (Fig. 11 und 12 Taf. 33), welche auch auf einer Verlängerung des Achsenlagers sitzen kann, trägt die beiden Bürsten B, die durch ihre Reibung auf dem Sammler A im Sinne der jeweiligen Drehrichtung der Maschine bis zu einem stellbaren Anschlage D oder D1 mitgenommen werden- diese sind so eingestellt, daſs die Bürsten dann in der günstigsten Lage stehen. Bei dieser Verdrehung der Büchse wird gleichzeitig durch Vermittelung der halbkreisförmigen Contactringe E und der auf denselben schleifenden Ableitungsfedern F die Richtung des aus dem Ringe kommenden und durch die Contactfedern F abgeführten Stromes derart gewechselt, daſs letzterer die Magnete stets in demselben Sinne umkreist, also die Pole der Maschine unverändert bleiben. Ganz und Comp. in Budapest construirten die in Textfig. 2 und 3 dargestellte mehrpolige Maschine in der Absicht, mit möglichst geringem Gewichte eine möglichst groſse Leistung zu erzielen; sie unterscheidet sich von der früher (1886 261 * 497) beschriebenen Wechselstrommaschine dadurch, daſs hier die 6 Elektromagnete innerhalb des dieselben umgebenden, seitlich gefaſsten Ringankers feststehen. Die Kerne dieser Magnete sind mit dem betreffenden Lagerbocke in einem Stücke gegossen. Der Anker wird durch einen Gramme'schen Ring gebildet, welcher bei der 6 poligen Maschine so gewickelt ist, daſs schon ⅙ desselben die nöthige Spannung, in einem bestimmten Falle 1500 Volt bei 1000 minutlichen Umdrehungen, erzeugt. Diese 6 Sechstel sind dann parallel geschaltet, um 35 Ampère Stromstärke zu erzielen. Jedes Ringsechstel besteht aus 56 Spulen zu je 12 Windungen, so daſs der Stromsammler 56 × 6 = 336 Abtheilungen besitzen muſs. Fig. 2., Bd. 264, S. 590 Die Abnahme des Stromes geschieht nun in der Weise, daſs je 6 gleichwerthige Sammlerabtheilungen unter einander verbunden sind, wodurch nur 2 statt 6 Bürsten nothwendig werden. Fig. 3., Bd. 264, S. 590 Die Maschine hat im Anker einen Widerstand von 0,97 Ohm, in den Magneten 0,28 Ohm. Das Kupfergewicht im Anker beträgt 23k,5, in den Magneten 58k,5. Die Gesammtleistung erreicht 52500 Watt, also rund 640 Watt auf 1k Kupfergewicht bei einem Gesammtgewichte der Maschine von 685k. Aus nachstehender Tabelle läſst sich nach der Zeitschrift für Elektrotechnik, 1887 * S. 156 die hohe Leistungsfähigkeit dieser Maschinengattung im Vergleiche mit anderen Maschinen erkennen: Bezeichnung der Maschine Spannungin Volt MinutlicheUm-drehungen Watt für 1kAnker-kupfer Watt für 1kGesammt-kupfer Crompton, für 72000 Watt   600   400   550 113 Desgl., für 54000 Watt   110   700   576 114 Ganz und Co., VP5, für 50400 Watt   105     67 1008 210 Goolden-Trotter, für 16000 Watt     56   765   640 153 Desgl., für 22400 Watt     77 1070   898 214 Brush, für 300000 Watt     80   450   793 114 Ganz und Co., 6 polige Ringmaschine    für 52500 Watt 1500 1000 2236 640 R. E. Crompton, welcher für seine Anlagen die Bürgin'sche Maschine verwendet, hat, nachdem er die bereits in D. p. J. 1886 262 57 beschriebenen Verbesserungen des Ankers vorgeschlagen hatte, bei den für die Victoria-Centralstation in London ausgeführten Maschinen folgende Ankerconstruction gewählt: Der Anker erhält einen ringförmigen Querschnitt und besteht aus einer groſsen Anzahl durch Asbestpapier von einander isolirter Ringe von weichem Holzkohlenblech, welche am inneren Umfange mit 8 schwalbensehwanzförmigen Nuthen versehen sind, worin die ebenso geformten Enden von 8 Bronzeplatten eingreifen. Fig. 4., Bd. 264, S. 591 Mit ihrer anderen, ebenfalls Schwalbenschwanzförmig bearbeiteten Kante greifen diese Platten in ebenso gestaltete Nuthen der Nabe. Die Wickelung des Ankers besteht hier aus 64 Kupferstäben von 14mm,3 Breite, 4mm,76 Dicke, welche flach und parallel zur Achse auf dem äuſseren Umfange des Kernes liegen und isolirt sind. An dem Ende des Kernes sind die Streifen radial nach der Achse hin umgebogen, um 90° verdreht, so daſs sie nun, wie Textfig. 4 zeigt, hochkantig am inneren Umfange des Kernes liegen. Der Widerstand dieses Ankers beträgt 0,0096 Ohm; er hat 362mm Durchmesser, 914mm Länge.