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Durch mehrphasenstrom zu erregender Elektromagnet Es ist bekannt,
Elektromagnete in der Weise durch Mehrphasenstrom zu erregen, daß die von den einzelnen
Phasen gespeisten Spulen je zur Erregung eines besonderen Kernes dienen, wobei diese
Kerne auch magnetisch miteinander verbunden sein können. Die hierdurch erzeugten
magnetischen Felder sind im Wesen voneinander unabhängig, und die Folge davon ist,
daß die elektromagnetische Kraft, die von der Vereinigung dieser einphasigen Magnete
ausgeht, pulsierend wirkt, weshalb derartige ;Magnete für viele Zwecke gänzlich
unbrauchbar sind.
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Es wurde auch bereits eine Bauart für einen Mehrphasenelektromagneten
mit einem hohlkonischen Kern vorgeschlagen, welcher mit Mehrphasenspulen derart
bewickelt ist, daß die magnetischen Flüsse, die durch die einzelnen Spulen hervorgerufen
werden, sich zu einem magnetischen Drehfeld zusammensetzen. Dabei liegen. die wirksamen
Stromleiter in der Richtung der Erzeugenden des Hohlkegels, und die Bewicklung und
der Effekt eines solchen Elektromagneten ist ,ähnlich wie frei dem Stator:eines
Asynchronmotors. Der in dem konischen Hohlraum des Magnetkernes hineinzuziehende
Anker wird daher nicht bloß in axialer Richtung angezogen, sondern-- auch durch
die auf ihn wirkenden Kräftepaare drehend beeinflußt, wodurch auch ,ein solcher
Magnet für verschiedene Zwecke unbrauchbar ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind nun bei einem Mehrphasenelektromagnetendie
an die einzelnen Phasen angeschlossenen, in einer Ebene einander umschließenden
oder in verschiedenen parallelen Ebenen auf der Mantelfläche :eines Zylinders, Prismas,
Kegels:, einer Pyramide o. dgl. liegenden Stromleiter oder Spulen an das Mehrphasennetz
so angeschlosäen, daß j e ein. zu einer Phase gehöriger Stromleiter bzw.
je, eine Spule im :entgegengesetzten Sinne an die Phase angeschlossen bzw.
gewickelt ist wie die beiden benachbarten; zu anderen Phasen gehörigen Stromleiter
oder Spulen.
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Daß man auf diese Weise :einen Mehrphasenelektromagneten von ganz
anderen Eigenschaften erhält, als sie den bisher bekannt gewordenen Mehrphasenlektromagneten
zukommen, wird nach Schilderung der in. der Zeichnung dargestellten 'beiden Ausführungsformen
klar werden.
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Die Zeichnung zeigt in den Abb. i und a die eine Ausführungsform eines
solchen Dreiphasenelektromagneten in Ansicht und Axialschnitt, und Abb.3 zeigt die
Art und Weise der Schaltung. Die Abb. ¢ und -5 zeigen die zweite Ausführungsform
des Magneten in Ansicht bzw. Schnitt und in Stirnansicht, wobei
die
Abb. q auch gleichzeitig das Schaltungsschema zeigt.
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Die Abb. 5 bis i i zeigen die resultierenden magnetischen Flüsse bei
verschiedenen Stellungen des Vektordiagramms des bei der Ausführungsform nach den
Abb. i und z verwendeten Dreiphasenstromes.
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Bei der Ausführungsform nach den Abb. i und a ist der Kerne scheibenförmig
ausgebildet; er weist drei. konzentrische Nuten b, c und d auf, in welche .die drei
Spulen e, f und g eingelegt sind.
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Die Art der Schaltung dieser drei Spulen ist aus Abb. 3 zu ersehen.
Die Spule e ist an die Phase I, die Spuleg an die Phase ff und die Spule/ an die
Phase III angeschlossen, wobei aber die Spule f an die Phase III in entgegengesetzter
Richtung ,angeschlossen oder umgekehrt gewickelt ist wie die Spulen e und g an die
Phasen I und II. Die Enden der Spulen sind mit dem Sternpunkt h verbunden, so daß
also die drei Spulen in Sternschaltung miteinander vereinigt sind. Während also
die Spulen e und; g an die Netzphasen I und II so angeschlossen. sind, daß die Stromwege
von den Netzphasen zu dem Sternpunkt lt im Sinne des Uhrzeigers verlaufen, ist die
Spule/ an die Netzphase III so angeschlossen, daß der Stromweg zu dem Sternpunkt
dem Drehungssinne des Uhrzeigers entgegengesetzt gerichtet ist.
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Daraus ergibt sich ein resultierendes magnetisches Feld, welches über
die drei Spulen,0" f, ;g an allen Stellen je mach der Phasenfolge radial einwärts
oder auswärts wandert, und zwar immer in der gleichen Richtung.
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Dies soll nun an Hand der Abb. 6 bis i i näher erläutert werden. In
Abb. 6 bedeuten die drei kleinen Kreise die Querschnitte .der drei Leiter e,
f, g etwa an der Stelle x-x der Abb. 3. Darüber ist das Vektordiagramm des
Dreiphasenstromes gezeigt, wobei die drei Phasen nicht, wie sonst üblich, voneinander
um iao° abstehen, sondern nur um je 6o°. Die Phasen I und II stehen zwar voneinander
um i20° ;ab; die Phase III aber, die sonst von den beidem. anderen. Phasen um izo°
abstehen würde, ist um i 8o° verschoben, weil., wie oben erwähnt worden ist, die
Spule/ an die Netzphase gegenüber den anderen beiden Phasen verkehrt angeschlossen
ist. Im Vektordiagramm ist daher die Phase III zwischen den beiden Phasen I und
II gezeichnet und nicht, wie es gestrichelt angedeutet ist, bei IIP. Infolge dieser
Verkehrung der Phase III werden nun die drei Ströme, bei. der in Abb. 6 dargestellten
Lage, des Vektordiagramms etwa alle im Sinne der Abb. 6 von hinten nach vom fließen.
Daß alle drei Ströme in diesem Zeitpunkte gleichgerichtet sind, ergibt sich aus
dem darüber gezeichneten Vektordiagranim. Die drei gleichgerichteten Ströme ergeben
ein magnetisches Feld, das alle drei Spulen umhüllt und im Sinne der angedeuteten
Pfeile gerichtet ist.
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Abb.7 zeigt das Vektordiagramm tun 6o° gegenüber dem nach Abb.6 im
entgegengesetzten Sinne des Uhrzeigers verdreht. Jetzt fließen die Ströme in den
Leitern e. und f von hinten nach .vorn, während der Strom im Leiter g entgegengesetzt
gerichtet fließt. Das magnetische Feld, welches früher alle drei Leitereingehüllt
hat, hüllt jetzt nur Mehr den Leiterg edn, der ein entgegengesetzt gerichtetes magnetisches
Feld .erzeugt.
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Abb. 8 zeigt das Vektordiagramm nach einer weiteren Drehung tun 6o°,
wobei sich zeigt, daß jetzt nur noch der durch den Leiber e fließende Strom seine
frühere Richtung beibehalten hat, während durch die Leiter f und g der Strom von
vorn nach hinten fließt. Um die Leiterfund g herum entsteht :ein magnetisches Feld,
das dein 'um den Leiter e herum erzeugten entgegengesetzt gerichtet ist.
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Bei der Stellung des Vektordiagramms nach Abb.9 hat sich nun auch
im Leiter-, die Stromrichtung umgekehrt, und es fließen nunmehr alle drei Ströme
von vorn nach hinten. Es wird wieder ein alle drei Leiter umhüllendes magnetisches
Feld erzeugt, welches aber dem in Abb.6 dargestellten entgegengesetzt gerichtet
ist.
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Bei der Stellung des Vektordiagramms nach Abb. io dreht sich die Stromrichtung
im Leiter g wieder um, während sie in dien Leitern ,e und /;noch unverändert bleibt,
und es kommt wieder eine. Zweiteilung ödes Magnetischen Feldes zustande, wobei das
um den Leiterg herum :erzeugte Feld dem in Abb. 9 entgegengesetzt gerichtet ist,
während das Feld um die Leitere und f herum noch dieselbe Richtung hat .wie in Abb.
9.
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Bei der Stellung des Vektordagramms nach Abb, i i hat sich auch die
Stromrichtung im Leiter g verkehrt, so daß jetzt die Ströme in g und f gleichgerichtet
sind, nämlich von hinten nach vorn fließen; während die Stromrichtung im Leiber-,
noch unverändert, wie gemäß Abb. i o, geblieben ist. Dementsprechend hat sich auch
das magnetische Feld geändert und, wenn nun dies Vektordiagramm eine weitere Teildrehung
um 6o° macht, so ergibt sich wieder die Stellung nach Abb. 6, wobei auch die Stromrichtung
im Leiter e verkehrt wird und ,d'ann wieder alle drei. Ströme von hinten nach vorn
fließen und alle drei Leiter von einem einheitlichen magnetischen Feld umhüllt werden.
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Verfolgt Man nun die Darstellungen der magnetischen Felder in den
Abb. 6 bis i i der Reihe nach, so findet man, daß sich in -der Stellungen nach den
Abb. 7 und 8 oben ein
Südpol und unten ein Nordpol ausbildet, und
zwar nach Abb. 7 zwischen den Leitern g und/
und nach Abb. 8 zwischen den
Leitern f und @e, so daß also eine Bewegung des Südpoles von links nach rechts zu
bemerken ist. In der Stellung nach Abb. i o erscheint nun zwischen den Leiterrag
und f ein Nordpol, der in der Stellung nach Abb. i i auch nach rechts gewandert
ist und bei der nächsten Teildrehung, die wieder zu der Stellung nach Abb. 6 führt,
nach rechts verschwunden ist. Man sieht also, daß das magnetische Feld- ständig
von links nach rechts, also im Sinne der Abb.3,= radial auswärts wandert, wobei
sich zuerst innen ein Südpol ausbildet, der von links nach rechts wandert, worauf
sich innen ein Nordpol ausbildet, der auch von links nach rechts wandert, worauf
sich das ganze periodisch wiederholt. Da diese Wanderung in allen Radien der konzentrischen
Kreise nach Abb.3 stattfindet, so herrscht in dem ganzen Magnet vollkommene Symmetrie.
Ein die Scheiben bedeckender Anker wird also durch die senkrecht zu der Bewegung
des Wanderfeldes gerichtete magnetische Anziehungskraft nicht verschoben, sondern
genau so angezogen wie von einem Gleichstromelektromagneten. Die Stärke des resultierenden
magnetischen Feldes und dier resultierenden magnetischen Anziehungskraft ist auch,
praktisch genommen, konstant, so daB .ein solcher Mehrphasenelektromagnet in ganz
gleicher Weise verwendet werden kann wie .ein Gleichstromelektromagnet. Pulsationen
oder Vibrationen treten nur dann ein, wenn eine der Phasen ausbleibt.
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Wesentlich ist also, daß die den einzelnen Phasen zugehörigen Stromleiter
oder Spulen in einer Ebene liegen und einander nicht kreuzen und däß der zu einer
:der drei Phasen gehörige Leiter an die Netzphase umgekehrt angeschlossen ist als
die zu beiden Seiten von ihm liegenden Leiter; unwesentlich ist die Gestalt der
Leiter oder Spulen, und es ist klar, daß anstatt der Anordhung in konzentrischen
Kreisen auch irgendwelche unrunde Gestaltungen der Spulen, z. B. polygonale Wicklungen,
angewendet werden könnten.
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Bei der Ausführungsform nach den Abb..l und 5 sind die Stromleiter
oder Spulen in Nuten i eines zylindrischen Kernes k eingelegt, welche
nach Parallelkreisen angeordnet sind. Es sind hier sechs Spulen 1, m, n, ,
p, g
dargestellt, von denen .die Spulen 1 und o, m und p und schließlich it
und g hintereinandergeschaltet sind. Die Spulen 1, n und p sind mit den drei
Phasen I, II und III verbunden, und die anderen Spulen m, o und d sind mit dem Punkt
r verbunden, wodurch auch hier wieder die Sternschaltung hergestellt ist. Die Spulen
p und nz sind auch hier wieder an die Phase III in verkehrtem Sinne angeschlossen
wie die anderen Spulen an die Phasen I und II, und hierdurch ergeben sich in der
Richtung der Erzeugenden des Zylinders k genau die gleichen Verhältnisse wie entlang
der Radien bei der Ausführungsform nach Abb. i bis 3. Es entsteht also ein Wanderfeld
in axialer Richtung, und die senkrecht zur Bewegungsrichtung dieses Wanderfeldes
gerichtete magnetische Anziehungskraft ist, ebenso wie bei der oben jeschilderten
Ausführungsform, praktisch genommen, konstant. Ein hohler, den zylindrischen Kern,des
Magneten umgebender Anker wird natürlich, wenn er aus der Ruhelage gebracht wird,
in axialer Richtung angezogen.
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Auch hier sind die Spulen parallel oder gleichlaufend, ohne einander
zu kreuzen, angeordnet, jedoch im Gegensatz zu der Ausführungsform nach den Abb.
i bis 3 in verschiedenen Ebenen. Natürlich ist es auch hier wieder unwesentlich,
wie der Querschnitt des Kernes gestaltet ist, und es könnten die Spulen ohne weiteres
von der Kreisform abweichen. Es müssen aber auch die Spulengrößen nicht @durchaus
gleich ;sein, sondern die Spulen könnten etwa auch auf einem kegel-oder pyramidenförmigen
Kern in Quernuten angeordnet sein, und sie könnten auch in Nuten der Innenwandung
von hohlen Zylindern, Prismen, Kegeln oder Pyramiden liegen, wie denn überhaupt
in baulicher Beziehung die mannigfachsten Änderungen möglich sind.