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Einrichtung zum Laden von Batterien, insbesondere von Kraftfahrzeugen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Laden von Batterien, insbesondere von Kraftfahrzeugen mit einem Generator und einem diesen derart steuernden Regulator, dass er zum schwachen Laden nur dann eingestellt wird, wenn die Generatorspannung etwa gleich ist der Spannung der im wesentlichen vollgeladenen Batterie, hingegen zum starken Laden nur nach Senkung der Generatorgeschwindigkeit eingestellt wird. Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht nun darin, dass der unbewegliche Kontakt auf einem Bimetallstreifen sitzt, wodurch bei Temperaturänderungen der Luftspalt zwischen dem Kern und dem Anker geändert wird, um die durch die Temperaturänderunen sich ergebenden Spannungsschwankungen der vollgeladenen Batterie auszugleichen.
Ein weiteres erfindungsgemässes Merkmal besteht darin, dass die aus Regulator, Ausschalter und Gehäuse bestehende Einheit zwecks Kühlung am Generator unmittelbar hinter dem Motorventilator angeordnet ist.
In den Zeichnungen zeigen :
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diagramm des Generators, des Ausschalters, des Generatorregulators und der Batterie nach der Anordnung nach Fig. 1 ; Fig. 3 zeigt eine Vertikalschnitt ansicht durch den Ausschalter und Regulator, aus der die Einfachheit und Gedrungenheit der Einrichtung ersichtlich ist. Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht nach
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eines Bimetall-Kontaktträgers in Ladestellung für die Winterzeit ; Fig. 7 die analoge Ansicht für die Sommerzeit.
In Fig. 1 bezeichnet 10 einen in bekannter Weise in einem Kraftwagen angeordneten Verbrennungsmotor. Der Motor ist mit einem Batterieladegenerator H verbunden, der vom Motor in üblicher Weise durch einen Ventilatorriemen j ! S angetrieben wird. Der Generator gehört der Regulatortype mit dritter
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Hauptsehluss verwendet werden. Auch können andere Generatoren, die an sich nicht zur Erfindung gehören, mit dem Erfindungsgegenstand verbunden sein.
Aus dem Schaltdiagramm in Fig. 2 des Generators 11 ist ersichtlich, dass er einen Anker. H mit
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lung 17 verbunden. Das andere Ende dieser Wicklung führt aus dem Generator seitlich nach aussen und ist hier mit dem Regulator mittels einer Klemme 18 verbunden. Die Bürste 14 ist in gewöhnlicher Weise geerdet, und die Bürste 15 ist mit der Klemme 19 verbunden, von wo aus der Ladestrom des Generators abgeleitet wird. Diese Anordnung unterscheidet sich somit von der gewöhnlichen derartiger Generatoren nur dadurch, dass das freie Ende der Feldwicklung 17 zur Klemme 18 führt, sonst hingegen, wie durch die strichlierten Linien, 90 angedeutet, geerdet ist.
Obwohl der Regulator und der Ausschalter derart gebaut sind, dass beide in ein einziges Gehäuse eingepasst sind, bilden sie zwei Einheiten. Die eine Einheit ist der erfindungsgemässe neue Regulator und die andere ein bekannter Standardschalter.
Der Ausschalter besteht in bekannter Weise aus einem Magnetkern 28 mit einer Wicklung. M hohen Widerstandes, von der ein Ende mit dem Kern elektrisch verbunden ist, der seinerseits an die Klemme 19 des Generators elektrisch angeschlossen ist. Das andere Ende der Wicklung M ist bei. ? geerdet. Der Kern.' ? ist mit einem Anker 2 versehen, dessen freies Ende mit dem einem Kontakt eines Kontaktpaares 25 so verbunden ist, dass bei angezogenem Anker ein Stromkreis durch eine starkdrahtige
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Wicklung 26 geschlossen wird, welche um die Wicklung 21 herumgelegt ist. Ein Ende der Wicklung 26 ist mit dem zweiten Kontakt 25 verbunden, und das freie Ende dieser Wicklung ist an die eine Klemme einer Batterie 43 angeschlossen, deren andere Klemme geerdet ist.
Die Wicklung 21 hat einen hohen
Widerstand, so dass der durchfliessende Strom bei allen durch den Generator erreichbaren Spannungen nur einige Milliampere beträgt, während die Wicklung 26 einen sehr niedrigen Widerstand hat, so dass die gesamte Leistung des Generators durch sie ohne nennenswerten Spannungsverlust durchströmen kann.
Die Wicklungen 21 und 26 sind in der gleichen Richtung gewickelt, so dass der magnetische Kraftfluss, der in ihnen durch den Strom während des Ladens erzeugt wird, den Anker anziehen wird. Die Wirkung- weise ist die bei Rückstromschaltern dieser Art übliche.
Der Regulator besteht aus einem U-förmigen Kern 27, der mit der Klemme 18 des Generators elektrisch verbunden ist. Der Kern 27 ist mit einem Anker 28 versehen, der an seinem freien Ende den einen Kontakt eines Kontaktpaares 30 trägt. Der Gegenkontakt ist von einem Bimetallträger 29 gehalten, der bei 22 geerdet ist. Der Anker 28 wird unter Federwirkung vom Kern 27 weggezogen, so dass die Kontakte 30 bei nicht überwiegender Anpressungskraft der Spule 31 einander beriihren. Dadurch ist bei
Stillstand oder Leerlauf das freie Ende der Generatorfeldwicklung 17 über die Klemme 18, den Kern 27, den Anker 28, die Kontakte 30 und den Träger 29 bei 22 geerdet.
Es ist also, wenn der Generator leerläuft oder stillsteht, die Feldwicklung geerdet und der den Kontakten 30 parallel geschaltete Widerstand 32 kurzgeschlossen, so dass die Maximalleistung des Generators bei Beschleunigung der Maschine erreichbar ist.
Die Regulatorwicklung 31 ist so bemessen, dass bei ungefähr 8'3 Volt und bei einer Temperatur von 21 C der Anker 28 vom Kern 9, 7 angezogen wird, wodurch die Kontakte 30 geöffnet werden und der Kurzschluss des Widerstandes 32 im Stromkreis der Feldwicklung 17 geöffnet wird.
Dadurch, dass dem Regulator ein Feldstromwiderstand 32 von ungefähr 4 Ohm über die Kontakte 30 im Nebenschluss geschaltet ist, wird der Feldstromkreis des Generators durch das Öffnen der
Kontakte 30 nicht vollständig abgeschaltet, sondern ist über den Widerstand 32 geerdet, so dass die Generatorleistung nicht auf Null, sondern etwa auf 3 oder 4 Ampere oder auf einen etwas höheren Betrag reduziert ist, der nötig ist, um die Zündung in der Maschine aufrechtzuerhalten. Die Spannung des Generators sinkt also beim Öffnen der genannten Kontakte nicht auf Null, sondern bleibt etwas höher als in der Batterie 43, und wenn diese vollgeladen ist, wird die Spannung zwischen 7 und 8 Volt bei 210 C betragen.
Deshalb wird der Anker 28 angezogen bleiben. so dass die Kontakte während der ganzen Zeit. in welcher die Maschine normal arbeitet, offen bleiben.
Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dass der Luftzwischenraum zwischen dem Anker 28 und dem Kern 27 praktisch bedeutungslos ist, wenn der Anker angezogen ist. Die Bewegung des Ankers ist so bemessen, dass er nicht zurückkehren kann, bevor nicht die Spannung in der Wicklung 31 auf ungefähr 3 Volt reduziert ist. Es muss somit die Maschine abgestellt oder auf Leerlaufgeschwindigkeit gestellt sein, damit der Anker 28 in seine obere Lage zurückkehren kann, wodurch die Feldwicklung direkt geerdet wird. Ist der Anker einmal vom Kern abgehoben, so wird wieder eine Spannung von 8'3 Volt erforderlich, um den Anker anzuziehen und die Kontakte wieder zu unterbrechen. Infolgedessen wird durch die Geschwindigkeitsunterschiede der Maschine beim normalen Betrieb des Wagens der Anker aus keiner seiner Stellungen bewegt.
Nur wenn die Maschine stillsteht oder wenn ihre Geschwindigkeit auf die Leerlaufgeschwindigkeit sinkt, kann der Anker in seine obere Lage zurückkehren. Im Falle die Batterie durch das Starten des Wagens oder durch die Einsehaltung der Lampen erschöpft ist, wird die Spannung unter die normale sinken, so dass auch die Spannung des Generators an der Klemme 19 entsprechend niedriger wird. Diese reduzierte Spannung kann in der Wicklung 31 nicht genügend Kraft zum Öffnen der Kontakte 30 erzeugen. Dabei ist die Feldwicklung 17 des Generators direkt geerdet, so dass die Maximalleistung des Generators erreichbar ist, um die Batterie in möglichst kurzer Zeit vollständig zu laden. Wie bekannt, hat eine vollgeladene Batterie im Sommer eine um ungefähr 0'5 Volt geringere Spannung als im Winter.
Ferner wächst der Widerstand der Wicklung 31 mit steigender Temperatur, so dass bei hohen Temperaturen weniger Strom durch diese Wicklung fliesst und somit die Anziehungskraft auf den Anker mit steigender Temperatur sich vermindert. Um diese durch die Temperatursehwankungen sich ergebenden Abweichungen in einfacher und sicherer Weise auszugleichen, ist erfindungsgemäss eine Bimetallstütze 29
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wird, dass der Luftzwischenraum zwischen dem Kern 27 und dem Anker 28 sieh so ändert, dass die der Temperatur folgenden Änderungen der Spannung und des Widerstandes der Batterie und der Regulatorwicklung ausgeglichen werden.
In den Fig. 6 und 7 sind die Lagerveränderungen der Kontakte 30 der Deutlichkeit wegen übertrieben dargestellt. Bekanntlich ändert sich die Anziehungskraft auf den Anker mit dem Quadrat des Zwischenraumes, so dass eine kleine Änderung desselben genügt, um eine grössere Änderung der Spannung der Batterie und des Widerstandes der Wicklung auszugleichen. Der Luftspalt 33 des Reglermagneten hängt von der Lage der Stütze 29 für den festen Kontakt des Kontaktpaares 30 ab. Diese Stütze ist zusammengesetzt aus einem inneren Metallstreifen 34 von niedrigem Ausdehnungskoeffizienten. wie Invar oder Stahl, und einem äusseren Streifen 35 aus Messing oder einem andern Metall von hohem Aus-
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dehnungskoeffizienten.
Wenn die Temperatur dieser Stütze wächst, wird der obere Kontakt. 30 sich in der Richtung des Pfeiles. 36 nach unten bewegen, wodurch der Zwischenraum 33 verkleinert wird.
Umgekehrt wird, wie in Fig. 7 gezeigt, bei sinkender Temperatur der obere Kontakt in der Richtung des Pfeiles 44 nach oben zu steigen.
Aus den Fig. 3,4 und 5 ist zu ersehen, dass der Aussehalter, der Regulator und der Widerstand zu einer gemeinsamen Baueinheit vereinigt sind. Der Widerstand 32 ist auf einem Porzellanträger 37 angeordnet, der auf dem einen Ende einer ovalen Grundplatte 38 sitzt. Der Regulatorkern 27 ist daneben auf der Grundplatte mittels einer Schraube 39 befestigt, welche die Klemme bildet, durch die der Kern 2'1 mit der Klemme 18 des Generators elektrisch verbunden ist. Ebenso ist die Aussehaltereinrichtung mittels einer Klemmschraube 40 an der Grundplatte 38 neben dem Regulator befestigt. Der ganze Apparat ist durch ein haubenförmiges Gehäuse 41 gegen aussen geschützt und zweckmässig an der Oberseite des Generators mittels zweier Ansätze befestigt.
Da der Generator unmittelbar hinter dem Ventilator angeordnet ist, wird Kühlluft auf das Gehäuse 41 geblasen, wodurch die durch den Widerstand 82 erzeugte Wärme abgeführt wird.
Die neue Bimetallstütze für die Kontakte ermöglicht eine derartige Regelung des Luftzwischenraumes zwischen Anker und Kern, dass die Änderungen im Widerstand der Regulatorwieklung und in der Spannung der vollgeladenen Batterie, die sich aus den Temperaturänderungen ergeben, ausgeglichen werden, wodurch die Batterie sowohl im Sommer als auch im Winter vollgeladen gehalten wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Laden von Batterien, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einem Generator und einem diesen derart steuernden Regulator, dass er zum schwachen Laden nur dann eingestellt wird, wenn die Generatorspannung etwa gleich ist der Spannung der im wesentlichen vollgeladenen Batterie, hingegen zum starken Laden nur nach Senkung der Generatorgeschwindigkeit unter die normale Betäti- gungsgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass der unbewegliche Kontakt (30) auf einer Bimetallstütze (34, 35) sitzt, wodurch bei Temperaturänderungen der Luftspalt zwischen dem Kern (2'1) und dem Anker (28) geändert wird, um die durch die Temperaturänderungen sich ergebenden Spannungs- schwankungen der vollgeladenen Batterie auszugleichen.