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.