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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVr 281291 -KLASSE 2\g. GRUPPE - JVr 281291 - CLASS 2 \ g. GROUP

BENJAMIN GRAEMIGER in ZÜRICH.BENJAMIN GRAEMIGER in ZURICH.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. April 1913 ab.Patented in the German Empire on April 3, 1913.

Die Erfindung bezieht sich auf die Regelung der Tragkraft einer elektromagnetischen Aufhängevorrichtung, bei welcher zwischen der Tragplatte oder der Tragschiene und den PoI-flächen des Tragmagneten ein innerhalb vorgeschriebener Grenzen veränderlicher Luftspalt aufrechterhalten werden soll, und die .darin besteht, daß die Stärke des Erreger-Stromes des Tragmagneten oder eines TeilesThe invention relates to the control of the load capacity of an electromagnetic suspension device, in which between the support plate or the support rail and the PoI areas of the lifting magnet an air gap that can be changed within prescribed limits is to be maintained, and that consists in that the strength of the excitation current of the magnet or a part

ίο desselben in Abhängigkeit von der Größe jenes Luftspaltes gebracht ist. Dies könnte z. B. dadurch erreicht werden, daß man in den Erregerstromkreis einen Regelungswiderstand einschaltet, der von einem Tastorgan, das sich stets gegen die Tragplatte oder -schiene stützt, unmittelbar oder mittelbar (z. B. mittels Hilfsmaschine) eingestellt wird. Viel sicherer und unter Vermeidung irgendeines Tastorgans wird die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst. Ihr Wesen besteht darin, daß der Erregerstrom des Tragmagneten oder ein Teil desselben den Anker einer mit dem Tragmagneten starr verbundenen Gleichstrommaschine (Motor oder Generator) durchfließt, und daß der magnetische Pfad dieser Maschine durch die Tragplatte oder -schiene und durch einen zwischen dieser und dem mit besonderen Polflächen versehenen Feldmagneten bestehenden Luftspalt führt, welcher in demselben Maße sich verändert wie der Luftspalt am Tragmagneten, so daß die Felderregung der Maschine und damit die Stromaufnahme bzw. -abgabe durch ihren Anker von der Größe des Luftspaltes am Tragmagneten abhängt.ίο the same depending on the size that air gap is brought. This could e.g. B. can be achieved that in the Excitation circuit switches on a control resistor, which is controlled by a tactile element always supports against the support plate or rail, directly or indirectly (e.g. by means of Auxiliary machine) is set. Much safer and avoiding any organ of touch the object is achieved according to the present invention. Its essence is that the excitation current of the lifting magnet or part of the same the armature one with the lifting magnet rigidly connected direct current machine (motor or generator) flows through, and that the magnetic path of this machine is through the support plate or rail and by a field magnet provided with special pole faces between this and the existing air gap leads, which changes to the same extent as the air gap on the magnet, so that the field excitation of the machine and thus the current consumption or output through their armature depends on the size of the air gap on the support magnet.

Die nähere Erläuterung erfolge an Hand der Zeichnung.A more detailed explanation is given on the basis of the drawing.

In Fig. ι bedeutet α den Tragmagneten, dessen Polflächen 1 der Tragschiene g in einem Abstand gegenüberstehen, dessen Größe mit ί bezeichnet sei. 2 ist die Erregerwicklung. welche von einem Strom durchflossen wird, der in der Stromquelle (Batterie) / seinen Ursprung hat und durch den Anker 3 des Motors b geht. Mit 4 ist der Kollektor, mit 23 sind die Bürsten des Motors bezeichnet. Die Schenkel 5 des Feldmagneten tragen die Erregerwicklungen 6 und besitzen Polflächen 7, die der Tragplatte oder -schiene g mit einem Abstand r gegenüberstehen. Der Motor b ist mit einem Gleichstromgenerator c gekuppelt. von dem der Kollektor 8, die Bürsten 24, der Anker 9, der Feldmagnet 10 mit den Erregerwicklungen 11 besonders hervorgehoben sind. Der von diesem Generator erzeugte Strom speist die Stromquelle f. Die Stromzuführungen zu den Erregerwicklungen des Motors b und des Generators c sind nicht eingezeichnet. Der Generator ist lediglich dazu bestimmt, den Motor in geeigneter Weise zu belasten. Er könnte durch irgendeine Bremse ersetzt werden. In Fig. Ι α means the support magnet, the pole faces 1 of which face the support rail g at a distance, the size of which is denoted by ί. 2 is the excitation winding. which is traversed by a current that originates in the power source (battery) / and goes through the armature 3 of the motor b. With 4 is the collector, with 23 the brushes of the motor are designated. The legs 5 of the field magnet carry the excitation windings 6 and have pole faces 7 which face the support plate or rail g at a distance r . The motor b is coupled to a direct current generator c. of which the collector 8, the brushes 24, the armature 9, the field magnet 10 with the excitation windings 11 are particularly emphasized. The current generated by this generator feeds the current source f. The current leads to the excitation windings of the motor b and the generator c are not shown. The generator is only intended to load the engine in a suitable manner. It could be replaced by any brake.

Zur Erklärung der Wirkungsweise der Vorrichtung diene folgendes:The following are used to explain the mode of operation of the device:

Der vom Motor b aufgenommene Strom sei mit i, die Tourenzahl der Vorrichtung mit w und die Zahl der den Motor b durchfließenden Kraftlinien mit ζ bezeichnet. Unter der Voraussetzung, daß die Umdrehungszahl η nur in' The current consumed by motor b is denoted by i, the number of revolutions of the device by w and the number of lines of force flowing through motor b by ζ. Assuming that the number of revolutions η only in '

engen Grenzen veränderlich sei, gilt der Satz, daß der Strom i nahezu linear mit abnehmender Erregung ζ zunimmt, denn die im Anker entwickelte gegenelektromotorische Kraft ist proportional der Kraftlinienzahl ζ und der Umdrehungszahl n. Die Kraftlinienzahl ζ ist aber abhängig von der Größe des Widerstandes in dem magnetischen Pfad des Motors. Dieser Widerstand ändert sich, wenn dernarrow limits is variable, the theorem holds that the current i almost linearly increases ζ with decreasing excitation, because the back electromotive force developed in the armature is proportional to the power line number ζ and the number of revolutions n. However, the force line number ζ depending on the size of the resistor in the magnetic path of the motor. This resistance changes when the

ίο Spalt .? am Tragmagneten α und somit auch der Spalt r an dem starr mit dem Tragmagneten α verbundenen Motor b sich ändert. Mit zunehmendem Spalt s bzw. r nimmt der ma-. gnetische Widerstand zu, die Kraftlinienzahl s ab, und der Strom i wächst, und umgekehrt. Dies ist aber der für die Regelung der Tragkraft erforderliche Zusammenhang zwischen 5 und i. Durchgeführte Zahlenbeispiele zeigen, daß die Voraussetzung, wonach die Umdrehungszahl η sich nur wenig ändern soll, sich leicht erfüllen läßt, selbst wenn die Stromstärke i in weiten Grenzen veränderlich ist. In Fig. 2 ist der ungefähre Verlauf von s, n, i und der Tragkraft P in Abhängigkeit vom Luftspalt.? dargestellt. Hier möge auch noch auf einen Vorteil dieser Regelungsvorrichtung hingewiesen werden: Angenommen, es bestehe vorerst bei einem bestimmten, durch die gestrichelte senkrechte Linie hervorgehobenen Wert des Spaltes.? Gleichgewicht; dann aber trete z. B. infolge plötzlicher Mehrbelastung ■ des Tragmagneten eine rasche Zunahme des Spaltes 5 ein. Es wird dann wegen der Trägheit der rotierenden Massen des Motors b und des Generators c die Änderung der Tourenzahl gemäß der Kurve η der Änderung von .? und ζ zeitlich nacheilen, oder mit anderen Worten, im ersten Zeitelement des Regelungsvorganges verhält sich die Regelung so, als ob dieTourenzahl konstant bliebe. Dies ist durch die wagerechte, gestrichelte Linie n' angedeutet. Da aber die gegenelektromotorische Kraft dem Produkt aus ζ und η proportional ist, so wird die Stromstärke und damit auch die Tragkraft im ersten Moment rascher ansteigen, als dem Zusammenhang für den Gleichgewichtszustand der Regelungsvorrichtung entspricht. Die gestrichelten Linien i' und P' in Fig. 2 sollen dies zur Anschauung bringen. Diese anfänglieh energischere Wirkung mit der darauffolgenden Dämpfung bewirkt die Stabilität der Regelung. Dieses Verhalten der Regelungsvorrichtung besteht aber nur in dem Gebiet, wo die Umdrehungszahl « mit zunehmendem Spalt ί wächst.ίο gap.? on the support magnet α and thus also the gap r on the motor b rigidly connected to the support magnet α changes. As the gap s or r increases, the ma-. The magnetic resistance increases, the number of lines of force s decreases, and the current i increases , and vice versa. However, this is the relationship between 5 and i which is necessary for regulating the load-bearing capacity. Numerical examples that have been carried out show that the requirement, according to which the number of revolutions η should only change slightly, can easily be fulfilled, even if the current intensity i can be varied within wide limits. In Fig. 2, the approximate course of s, n, i and the load capacity P is a function of the air gap. shown. An advantage of this regulating device should also be pointed out here: Assuming that there is initially a certain value of the gap highlighted by the dashed vertical line.? Balance; but then step z. B. as a result of a sudden increase in load ■ the support magnet a rapid increase in the gap 5 a. Because of the inertia of the rotating masses of the motor b and the generator c, the change in the number of revolutions according to the curve η becomes the change in.? and ζ lag in time, or in other words, in the first time element of the control process, the control behaves as if the number of revolutions remained constant. This is indicated by the horizontal dashed line n ' . However, since the counter-electromotive force is proportional to the product of ζ and η , the current strength and thus also the load capacity will increase more rapidly at the first moment than corresponds to the relationship for the equilibrium state of the control device. The dashed lines i ' and P' in FIG. 2 are intended to illustrate this. This initially more energetic effect with the subsequent damping effects the stability of the control. This behavior of the control device exists only in the area where the number of revolutions «increases with increasing gap ί.

Man hat es bis zu einem gewissen Grad in der Hand, dem \^erlauf des Stromes i in Abhängigkeit von .? eine bestimmte erwünschte Form zu geben, und zwar durch Wahl der bauliehen Konstanten des Motors und des Generators, und namentlich auch durch Festsetzung der konstanten Differenz d = s — r zwischen dem Luftspalt am Tragmagneten α und an der Maschine b, und ferner der Länge des Eisenweges und der maximalen Induktion im Eisen dieser Maschine.To a certain extent one has it in one's hand, the course of the current i as a function of. to give a certain desired shape, namely by choosing the structural constants of the motor and the generator, and in particular by setting the constant difference d = s - r between the air gap on the support magnet α and on the machine b, and also the length of the Iron path and the maximum induction in the iron of this machine.

In der Anordnung, welche Fig. 3 darstellt, ist wieder α der Tragmagnet mit den Polflächen i, welche der Tragschiene g im Abstand .? gegenüberstehen, b ist der Gleichstrommotor mit dem Anker 3, dem Kollektor 4, den Bürsten 23, den Schenkeln 5 des Feldmagneten, den Erregerwicklungen 6 und den Polflächen 7, die der Tragplatte oder -schiene g im Abstand r gegenüberstehen. Die Erregerwicklung 2 auf dem Tragmagneten α wird von einem Strom durchflossen, welcher von der Stromquelle f ausgeht und durch den Anker 3 des Motors b fließt. Im Gegensatz zur Anordnung der Fig. 1 ist hier der Motor b mit einer Bremse h gekuppelt. Diese ist als Flüssigkeitsbremse angenommen worden, bestehend aus einer Bremsscheibe 12, die in einem Gehäuse 13, welches mit einer Flüssigkeit 14 angefüllt ist, umläuft.In the arrangement which is shown in FIG. 3, α is again the support magnet with the pole faces i, which is spaced apart from the support rail g. opposite, b is the DC motor with the armature 3, the collector 4, the brushes 23, the legs 5 of the field magnet, the excitation windings 6 and the pole faces 7, which face the support plate or rail g at a distance r . The excitation winding 2 on the support magnet α is traversed by a current which emanates from the current source f and flows through the armature 3 of the motor b . In contrast to the arrangement of FIG. 1, here the motor b is coupled to a brake h. This has been assumed to be a liquid brake, consisting of a brake disc 12 which rotates in a housing 13 which is filled with a liquid 14.

Außer der Wicklung 2 ist hier auf dem Tragmagneten noch eine zweite Wicklung 15 angebracht. Dabei sind die beiden Fälle möglich, daß sich die Wirkungen der Wicklungen 2 und 15 summieren, oder aber daß nur die Differenz der Wirkungen von 2 und 15 zur Geltung kommt. Es kann ferner der die Wicklung 15 durchfließende Strom konstant gehalten werden, oder aber er kann auch unter dem Einfluß irgendeiner Regelung stehen. In Fig. 3 ist angenommen, daß die Wicklungen 2 und 15 im gleichen Sinn magnetisierend wirken, und daß der Strom der Wicklung 15 entsprechend der Größe der an den Tragmagneten angehängten Last geregelt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Last q vermittels einer Feder 16 am Tragmagneten aufgehängt ist. Die Längenänderung dieser Feder dient zur Einstellung eines in den Stromkreis der Wicklung 15 eingeschalteten Regelungswiderstandes 17. Mit der Zugstange 18 ist bei 19 der Hebel 20 kulissenartig verbunden. Dieser Hebel hat bei 21 seinen festen Drehpunkt und trägt am anderen Ende einen Schleifkontakt 22, der auf dem Regelungswiderstand 17 gleitet. Der Strom führt von der Stromquelle f aus durch den Regelungswiderstand 17, den Hebel 20 in die Wicklung 15 und von dort zur Stromquelle zurück. Man sieht, daß bei Vergrößerung der Nutzlast q, also bei Verlängerung der Feder 16, infolge Senkens des Hebels 20 und Ausschaltens von Widerstandswindungen durch den Schleifkontakt 22 am Widerstand 17 der Regelungswiderstand verkleinert, der durch die Wicklung 15 fließende Strom und damit die Tragkraft verstärkt wird.In addition to the winding 2, a second winding 15 is also attached to the support magnet. The two cases are possible in which the effects of windings 2 and 15 add up, or that only the difference between the effects of 2 and 15 comes into play. Furthermore, the current flowing through the winding 15 can be kept constant, or it can also be under the influence of some kind of regulation. In Fig. 3 it is assumed that the windings 2 and 15 have a magnetizing effect in the same sense, and that the current of the winding 15 is regulated according to the size of the load attached to the support magnet. This is achieved in that the load q is suspended by means of a spring 16 on the support magnet. The change in length of this spring is used to set a control resistor 17 connected to the circuit of the winding 15. The lever 20 is connected to the pull rod 18 at 19 like a gate. This lever has its fixed pivot point at 21 and at the other end carries a sliding contact 22 which slides on the regulating resistor 17. The current leads from the current source f through the regulating resistor 17, the lever 20 into the winding 15 and from there back to the current source. It can be seen that when the payload q is increased, i.e. when the spring 16 is lengthened, the control resistor is reduced as a result of lowering the lever 20 and switching off resistance windings through the sliding contact 22 on the resistor 17, the current flowing through the winding 15 and thus the load capacity is increased .

Zur Erläuterung des Falles, wo der zuTo explain the case where the to

regelnde Strom den Anker eines Gleichstromgenerators durchfließt, dient Fig. 4. Darin bedeuten wieder α den Tragmagneten mit den Polflächen 1, welche der Tragschiene g im Abstand s gegenüberstehen, k ist der Gleichstromgenerator, der genau so ausgebildet ist wie der Motor b in Fig. 1, und dessen Bestandteile daher auch dieselben Bezeichnungen tragen wie dort. Der Generator wird durch den von der Stromquelle / gespeisten Motor m angetrieben. Dieser ist dem Generator c in Fig. 1 genau entsprechend dargestellt, und es sind auch hier für die Bestandteile dieselben Bezeichnungen beibehalten.regulating current flows through the armature of a DC generator is used in FIG. 4. In this formula again α the supporting magnet with the pole faces 1, which is facing the mounting rail g at a distance s, k of the DC generator, which is accurately formed so as motor B in Fig. 1, and its components therefore have the same designations as there. The generator is driven by the motor m fed by the power source /. This is shown exactly corresponding to the generator c in FIG. 1, and the same designations are retained for the components here as well.

Der vom Generator k erzeugte Ankerstrom durchfließt die Wicklung 2 auf dem Tragmagneten ο und wirkt der magnetisierenden Wirkung einer zweiten direkt von der Stromquelle / gespeisten Wicklung 15 entgegen.The armature current generated by the generator k flows through the winding 2 on the support magnet ο and counteracts the magnetizing effect of a second winding 15 directly supplied by the current source / fed.

Nähert sich der Tragmagnet α der Tragschiene g, verkleinern sich somit der Spalt s und r, so wächst der vom Generator k erzeugte Strom. Dadurch wird die resultierende, magnetisierende Wirkung der Wicklungen 2 und 15 vermindert. Bei Vergrößerung des Spaltes dagegen sinkt die Stromstärke im Ankerstromkreis des Generators, und die resultierende, magnetisierende Wirkung der beiden Wicklungen 2 und 15 wächst. Der Strom der Wicklung 15 für sich könnte wie in Fig. 3 auch noch einer besonderen, von der Größe der angehängten Last beeinflußten Regelung unterworfen sein.If the carrying magnet α approaches the carrier rail g, thus reducing the gap s and r, the current generated by the generator k increases. This reduces the resulting magnetizing effect of the windings 2 and 15. When the gap increases, however, the current intensity in the armature circuit of the generator decreases and the resulting magnetizing effect of the two windings 2 and 15 increases. As in FIG. 3, the current of the winding 15 itself could also be subject to a special regulation influenced by the size of the attached load.

In den Zeichnungen ist die im wesentlichen durch die Gleichstrommaschine (Motor b oder Generator k). gebildete Regelungsvorrichtung stets auf einer Seite des Tragmagneten angegeben. Man könnte sie ebensowohl zwischen den Polflächen des Tragmagneten anordnen oder auch zu beiden Seiten des Tragmagneten eine Regelungsvorrichtung anbringen.In the drawings, this is essentially due to the direct current machine (motor b or generator k). The control device formed is always indicated on one side of the lifting magnet. You could just as well arrange them between the pole faces of the support magnet or attach a control device to both sides of the support magnet.

Claims

Patent Claims:

1 .. Regulation of the load capacity of an electromagnetic Suspension device, in which between the support plate or support rail and the pole faces of the support magnet maintain a variable air gap within prescribed limits and the strength of the excitation current of the magnet or part of it as a function of the Size of that air gap is brought, characterized in that this current or part of the same the armature one DC machine (motor or generator) rigidly connected to the lifting magnet flows through, and that the magnetic path of this machine through the support plate or rail and through a between this and the field magnet provided with special auxiliary pole faces existing air gap leads, which changes to the same extent as the air gap on the support magnet, so that the field excitation of the machine and thus the current consumption or output through their Armature depends on the size of the air gap on the lifting magnet.

2. Regulation according to claim 1, with weleher the excitation current of the magnet or part of it flows through the armature of a DC motor, thereby characterized in that the motor is coupled to a brake of some kind. in which the mechanical power given off by the engine is destroyed.

3. Regulation according to claim 1, wherein the excitation current of the support magnet or a part of it flows through the armature of a direct current motor, characterized in that the motor is a generator which drives part of the mechanical power released by the engine to the outside in the form of electrical power Energy supplies.

4. Regulation according to claim 1, wherein the excitation current of the support magnet or a part of it flows through the armature of a direct current generator, thereby characterized in that the generator is driven by an electric motor.

1 sheet of drawings.