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Wechselstromgenerator des Schwungradtyps
Elektrische Generatoren desjenigen Typs, der im allgemeinen Schwungradmagnet genannt wird, und welche hauptsächlich bei motorisch angetriebenen Fahrzeugen verwendet werden, sind für gewöhnlich ausser mit einer Zündspule zum Erzeugen einer Zündspannung ebenfalls mit Vorrichtungen zwecks Erzeugung von Strom für Beleuchtung versehen. Bei Schwungradmagneten für Leichtmotorräder ist es z. B. gebräuchlich, dass der Beleuchtungsstrom sowohl für das Weglicht als auch für ein Hinterlicht oder ein Warnungslicht durch eine gemeinsame Beleuchtungsspule erzeugt wird, wobei die beiden Lichter parallelgeschaltet sind. Dieses System hat gewisse Mängel, die praktisch Nachteile mit sich bringen.
Ein Schwungradmagnet hat stets eine begrenzte Leistung, weshalb die induzierte Spannung ziemlich belastungsabhängig wird. Der Leistungsunterschied zwischen Weglicht und Warnungslicht ist in der Praxis beträchtlich. Ein aus der Praxis bekanntes Verhältnis ist ebenfalls, dass ein Licht für niedrige Leistung (das Warnungslicht) nicht derart ausgeführt werden kann, dass es dieselbe Überspannung verträgt wie ein Licht für höhere Leistung. Dies bedeutet, dass man mit zwei parallelgeschalteten Lichtern verschiedener Charakteristik, betreffend Lebensdauer und Erträglichkeit, stets der Gefahr läuft, dass das eine Licht weit früher als das andere erlischt.
Besondere Gefahrenmoment liegen im Umschaltkontakt zum Anschluss des Weglichtes vor. Sollte hier ein Faulkontakt in solcher Weise entstehen, dass das Weglicht keinen Strom erhält, muss das War- nungslicht eine bedeutende Überspannung erhalten, was fast unfehlbar zum Abbrennen des Glühfadens führt. Wenn darauf das Weglicht die ganze Leistung von der Beleuchtungsspule zu tragen hat, liegt wiederum eine gewisse Überbelastung vor, wodurch die Lebensdauer der Lampe erheblich gektirzt wird.
Es wurden daher in den letzteren Jahren gewisse Vorschläge gemacht, um diese sehr beträchtlichen praktischen Übelstände zu beseitigen. Die Lösungen gingen darauf aus, Schaltungen und Kreise derart anzuordnen, dass die Lichter oder Gruppen derselben einander in geringmöglichster Ausdehnung beeinflussen. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung, wo die erörterten Nachteile beseitigt sind und welche gleichzeitig andere technische Vorteile bietet.
Die Erfindung bezieht sich auf solche zur Erzeugung von Strom für die Zünd- und Beleuchtungsstromkreise bei motorisch angetriebenen Fahrzeugen bestimmte Wechselstromgeneratoren des Schwungradtyps, deren Stator mit einer Anzahl magnetischer Brücken versehen ist, welche angeordnet sind, um gleichzeitig je ein Polpaar des Rotors zu überbrücken, und welche je aus zwei separaten spulentragenden Magnetkernen bestehen. Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass die beiden Spulen der genannten Kernpaare als Spannungsquellen in getrennten Stromkreisen für Weglicht bzw. Warnungslicht angeordnet sind, wobei beim Einschalten des Weglichtkreises im Stromkreis des Wamungslichtes zufolge der sich dabei ändernden magnetischen Flussverteilung zwischen den beiden Kernen eine Arbeitspannung induziert wird.
Die Erfindung wird im Anschluss an die beiliegende Zeichnung näher beschrieben, welche schematisch einen Schnitt durch eine Ausführungsform derselben darstellt, wobei der Schnitt derart gelegt ist, dass die Ankerplatte zum Vorschein tritt.
Die Ankerplatte ist mit 1 bezeichnet. An derselben ist ein Kern 2 mit einerSpule 3 angeordnet. Neben demKern2 isteinweiterer, kleinererKern4vorgesehen,aufwelchem eine Spule 5 gewickelt ist. Diese bei- denKerne bilden eine magnetische Brücke, die gleichzeitig vom magnetischen Fluss durchflossen wird. Das eine Ende der Spule 3istgeerdet, und ihr anderes Ende ist über einen Umschalter 6 an einen Scheinwerfer 7 zumBeleuchtendesWegesanschlieBbar. DerUmschalter 6 verteilt denStrom zu VollichtoderHalblicht des
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welcher, wiesichausderZeichnungergibt, auszweiGlühlampen oder aus einerLampeletztere ist hinsichtlich Grösse und Form derart abgepasst und angeordnet, dass er schwächer magnetisch an die Polschuhe 10 des umlaufenden Schwungrades 11 gekoppelt ist.
Diese schwächere Kopplung wird u. a. dadurch bewirkt, dass ein Luftspalt SI zwischen den Polschuhen und dem genannten Kern vorliegt, welcher Spalt grösser ist als der entsprechende Luftspalt S2 zwischen dem Kern 2 und den Polschuhen 10.
Beim Fahren am Tage ist der Kontaktarm des Umschalters 6 in die Nullstellung gestellt, die mit 9 bezeichnet ist. Der Kreis ist dadurch unbelastet, und es fliesst kein Strom durch die Spule 3. Hiebei wird der magnetische Widerstand des Kernes 2 praktisch gleich Null. Dieses bringt mit sich, dass praktisch kein magnetischer Fluss den Kern 4 passiert, wenn die Spule 3 unbelastet ist. Der ganze Kraftlinienfluss von den Polschuhen folgt dem Gesetz des geringsten Widerstandes und geht durch den Kern 2 hindurch, welcher somit einen Nebenschluss zum Kern 4 bildet. Dies bedeutet also, dass, wenn der Umschalter 6 auf Null gestellt ist, d. h. der Scheinwerfer gelöscht ist, praktisch keine Spannung in der Spule 5 induziert wird und daher auch kein Strom fliesst.
Wenn nun die Spule 3 dadurch belastet wird, dass der Scheinwerfer 7 durch den Umschalter 6 eingeschaltet wird, ändert sich auch die Verteilung des magnetischen Flusses, indem der Kern 2 dabei einen grösseren magnetischen Widerstand aufweist, so dass ein gewisser Teil des Feldes durch den Kern 4 hindurchgezwungen wird. Hiedurch wird unmittelbar Spannung in der Spule 5 induziert, was mit sich bringt, dass das Licht 8 Strom erhält und-gezündet wird. Sowohl der Scheinwerfer als auch das Warnungslicht werden somit in oder ausser Betrieb gesetzt, mit einem und demselben Umschalter, trotzdem der Kreis für das Hinterlicht von dem Scheinwerferkreis elektrisch ganz frei ist.
Durch die Erfindung kann man somit einen elektrischen Kreis mit verhältnismässig niedrigerLeistungsentnahme mittels eines andern elektrischen Kreises mit verhältnismässig hoher Leistungsentnahme in der beschriebenen Weise leiten. Es ist klar, dass ein gewisses gegenseitiges Verhältnis zwischen den betreffenden Leistungsentnahmen vorhanden sein muss, um die gewünschte Steuerung zu erreichen. Selbstverständ- lich ist es nicht möglich, einen Strom durch die Spule 5 gänzlich zu verhindern, wenn die Spule 3 stromlos ist. Ein gewisser Fluss durch den Kern 4-entsteht nämlich unvermeidlich. Die Nulleistung ist aber sehr
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stellen.
Als praktisch gültige verhältnismässige Zahlen zwischen den Leistungsentnahmen können ein Drittel für das Warnungslicht und zwei Drittel für den Scheinwerfer angegeben werden. Die früheren Nachteile, hinsichtlich der Gefahr des Abbrennens des Warnungslichtes, für den Fall, dass der Scheinwerfer ausgehen sollte, sind durch die Erfindung beseitigt.
Der eigentliche Schwungradmagnet kann in bekannter Art aufgebaut, d. h. mit einer innenliegenden Zündspule mit Primärwicklung und Sekundärwicklung versehen sein. Es gibt aber Fälle, wo mananeinem Motorfahrrad od. dgl. andern ein Bremslicht vorzusehen wünscht. Diese Forderung war an den bisherigen Konstruktionen der Schwungradmagnete schwer zu erfüllen. Die erforderliche Leistung für das Bremslicht soll nämlich stets vorhanden sein, und sie soll auch hinreichend gross sein. Ausserdem soll sie beim Einschalten die Stromverhältnisse nicht nennenswert beeinflussen.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind an der entgegengesetzten Seite der Ankerplatte die Spulen 15 und 16 angeordnet, von welchen die Spule 15 eine Speisespule für eine ausserhalb des Schwungradmagneten liegende Zündspule 17 bildet, während die Spule 16 für das Bremslicht 18 angeordnet ist, in dessenKreis auch der Bremskontakt 19 eingeschaltet ist. Die beiden Spulen 15 und 16 sind auf Spulenkerne 20 bzw. 21 gewickelt. Diese beiden Kerne sind durch magnetische Zwischenglieder 22 aneinander und an die Polschuhe des Schwungrades magnetisch gekoppelt und bilden eine gemeinsame magnetische Brücke.
In diesem Falle ist eine gegenseitige Steuerung der Stromkreise nicht gewünscht. Die magnetische Kopplung ist deshalb erheblich stärker als in dem früher beschriebenen Falle. In diesem Falle ist es tatschlich nur erwünscht, den magnetischen Fluss auf geeignete Weise zu verteilen. Der Hauptteil dieses Flusses muss unter allin umständen durch den Kern 20 hindurchkommen, damit ein maximaler Strom und
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hindurchkommen, dass eine hinreichend hohe Beleuchtungsleistung des Brernslichtes 18 erhalten wird.
Zur Erläuterung des Begriffes der magnetischen Kopplung, d. h. die Verteilung des magnetischen
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Flusses durch zwei aneinanderliegende Eisenkerne, möge folgendes angeführt werden. Zwischen den Kernen 20 und21herrschteinestarkemagnetischeKopplung, indem sie gegenseitig mit Zwischeugliudern magnetischen Materials verbunden ist.. Zwischen den Kernen 2 und 4 ist dagegen die magnetische Kopplung schwächer. Magnetische Zwischenglieder fehlen zwischen den Kernen, und die Flussverteilung erfolgt hauptsächlich über die Polschuhe.
Beide Ausführungsformen weisen die gleiche magnetische Kopplung auf, deren Stärke im wesentlichen bestimmt ist durch die Möglichkeiten des magnetischen Flusses von einem Kern zum andern über ferromagnetische Zwischenteile und abgepasste Luftzwischenräume zwischen den Kernen und den Polschuhen.
In dem ersten oben beschriebenen Falle bringt die schwächere magnetische Kopplung mit sich, dass die Spule 3 selbständiger und weniger in Abhängigkeit der Spule 5 arbeitet. Eine schwächere magnetische Kopplungbringt auch der Spule 5 eine grössere Unabhängigkeit bei, was seinerseits ganz natürlich zur Folge hat, dass der Einfluss der Hauptspule schwächer wird. Dies bedeutet, dass das Warnungslicht mit gewis ser und völlig ausweisbarer Spannung arbeiten wird, wenn die Hauptspule ausgeschaltet ist (Scheinwerfer gelöscht). Eine stärkere magnetische Kopplung ergibt das entgegengesetzte Verhältnis. Das Problem bei der praktischen Anwendung besteht daher in Wirklichkeit darin, den Grad der magnetischen Kopplung an die aktuellen Forderungen anzupassen.
Auch für die zweite beschriebene Kombination von Kernen und Spulen besteht die Bedingung, dass die Spule 15 belastet sein muss, damit die Spule 16 genügende Leistung erhält. Diese Belastung der Spule 15 ist aber stets vorhanden, da der Motor und somit der Schwungradmagnet nur dann rotieren können, wenn das Zündsystem arbeitet.
Anderseits soll aber das Ein- und Ausschalten der Spule 16 die Funktion der Spule 15 nicht merkbar beeinflussen. Das Verhältnis zwischen den beiden Leistungsentnahmen soll, wie sich in der Praxis erwie-
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fürBremslicht als ein maximaler zu betrachten ist.