Selbsterregendes, elektromagnetisches Induktionsgetriebe für wechselnde Belastuug. Die Erfindung betrifft ein für Antriebe aller Art, zum Beispiel für Kraftwagen, Bahn- und Förderantriebe, Arbeitsmaschinen, geeignetes, ohne jede Hilfsstromquelle wirk sames, elektromagnetisches Induktionsgetriebe zur dynamischen Verbindung des motorischen Antriebes (zum Beispiel Verbrennungskraft maschine, Nebenschlussmotor, Transmission) mit dem Energieverbraucher (zum Beispiel Fahrzeuglaufwerk, Arbeitsmaschine), das aus zwei, Magnetsystem und Kurzschlussanker bildenden, gegeneinander verdrehbaren Tei len, von denen einer mit der treibenden, der andere mit der angetriebenen Welle der Kraftübertragung verbunden ist,
besteht und erfindungsgemäss auf dem die Kurzschluss wicklung tragenden Getriebeteil eine Hilfs wicklung aufweist, die über einen Kollektor mit der Erregerwicklung der Magnetpole auf dem andern Getriebeteile verbunden ist und in welcher bei der Relativbewegung,der Ge triebeteile der für die Magnetpole erforder liche Strom induziert wird.
Diese Anwendung von Selbsterregung bei dem Getriebe nach der Erfindung ermöglicht dessen besonders einfache, leichte und betriebssichere Aus führung und gewährleistet derart seine Ver wendbarkeit für einen mobilen Betrieb, da das Getriebe die durch das entsprechende Übersetzungsverhältnis sich ergebende Ge schwindigkeit des Energieverbrauchers seiner jeweiligen Belastung selbsttätig, ohne wesent liche Beeinflussung der Drehzahl des An triebes, elastisch und stossfrei anpasst.
Die Magnetpole auf dem einen der beiden Teile dieses Getriebes erzeugen bei dessen Relativbewegung gegen den andern Teil ein Drehfeld, das die auf dem andern Teile vor gesehene Kurzschlusswicklung beeinflusst. Durch dieses auf mechanischem Wege hervor gerufene Drehfeld wird der die Wicklung tragende Getriebeteil, wie der Anker eines Induktionsmotors, mit einer von der Belastung abhängigen, mehr oder weniger grossen Schlüpfung mitgenommen.
Die Stäbe der Hilfswicklung können hier bei in Längsbohrungen der Wicklungsstäbe der Hauptwicklung eingesetzt sein. Auch ist es möglich, dort, wo das selbst> erregende Getriebe etwa zu andern Zwecken herangezogen werden soll (zum Beispiel zur Ladung von Akkumulatoren im Kraftwagen betrieb) neben der mit der Hilfswicklung in Reihe geschalteten Feldwicklung noch eine Nebenschluss-(Compound)-Wicklung vorzu sehen.
Die Zeichnung veranschaulicht eine für Kraftwagen geeignete beispielsweise Ausfüh rungsform des Getriebes nach der Erfindung, und zwar zeigt: Fig. 1 die Schaltung des Getriebes und Fig. 2 das Getriebe nach Fig. 1 im Schnitt.
Das zum Ersatz eines Zahnräder-Wechsel getriebes bei Kraftwagen dienende elektro magnetische Getriebe besteht nach Fig. 1 und 2 der Darstellung aus zwei Teilen 2, 3, von denen der Teil 2 mit dem Laufwerk des Kraftwagens, .der Teil 3 mit dem Antriebs motor fest verbunden ist. Der mit der an getriebenen Welle B vereinigte Getriebeteil \? ist ähnlich dem Läufer eines Elektromotors, im vorliegenden Falle eines Wechselstrom- Induktionsmotors, ausgebildet und mit einer in sich geschlossenen Käfigwicklung 1 ver sehen.
Der mit der Treibwelle A verbundene trommelförmige Getriebeteil 3 trägt zwei oder mehrere Magnetpole N, ,S', auf denen Feld spulen 4, 5 sitzen. Zwischen den beiden Tei len 2, 3. des Getriebes ist ein angemessener Luftspalt vorhanden.
Für die Erregung des magnetischen Fel des ist auf dem Getriebeteil 2 eine Hilfs- wicklung 6 vorgesehen, deren einzelne Win dungen oder Windungsgruppen an die Seg mente eines Kollektors 7 angeschlossen sind. An dem die Magnetpole tragenden Getriebe teil 3 sind ein Bürstenpaar 8; 16 und ein Schleifringpaar 9, 13 vorgesehen.
Ferner ist, ausserhalb des Getriebes ein Regulierwider stand 11 vorhanden (Fig. 1), dessen Klem men mit Bürsten 10, 12 verbunden sind, die mit den Schleifringen 9, 13 zusammenwirken. Der durch die Relativbewegung der Getriebe teile 2, 3i in der Hilfswicklung 6 induzierte Erregerstrom fliesst daher, wie aus Fig.
1 ersichtlich, vom Kollektor 7 durch die Bür ste 8 zum Schleifring 9, wird von diesem durch die Bürste 10 abgenommen und durch den, je nach dem Verwendungszweck des Ge- triebs, von Hand aus, mittelst eines Pedals oder in anderer Weise verstellbaren Regulier widerstand 11 über die Bürste 12 dem Schleif ring 13 zugeführt, der an die eine Klemme 14 der Feldspulen 4, 5 angeschlossen ist. Der Strom durchfliesst nun die Feldspulen 4, 5 (in Fig. 1 ist der Einfachheit halber nur ein Magnetpolpaar wiedergegeben) und gelangt nun über die Klemme 15 und die Bürste 16 zum Kollektor 7 und zur Hilfswicklung 6 zu rück.
Die an ihren Enden untereinander und mit den Kollektorfahnen verbundenen Stäbe der Hilfswicklung können in Längsbohrungen der Stäbe 1 der kurzgeschlossenen Käfigwick- lung eingesetzt sein (Fig. 2), damit die Stäbe der Hilfswicklung das Kraftfeld mit der glei chen Geschwindigkeit schneiden wie die Stäbe der Hauptwicklung, der Eisenquerschnitt nicht geschwächt wird, sowie um Platz zu sparen. Eine eventuelle Schirmwirkung der Käfigwicklung auf die Stäbe der Hilfswick lung wird durch die kräftige Ausbildung der Magnetpole ausgeglichen.
In Fig. 1 ist aber, um die Darstellung möglichst zu vereinfachen, .die Hilfswicklung 6 als eine von den Stä ben 1 des Käfigankers unabhängige Wick lung dargestellt.
Der Kollektor 7 kann, wie Fig. 2 zeigt, als Scheibenkollektor ausgebildet sein, dessen Kontaktflächen senkrecht zu seiner Dreh achse stehen, während die Bürsten 8,16 durch Federdruck in zur Drehachse paralleler Rich tung gegen den Kollektor gepresst werden. Dadurch wird verhindert, dass sich die mit dem Magnetsystem umlaufenden Bürsten bei den hohen, in Betracht kommenden Drehzah len vom Kollektor 7 abheben.
(Der schema tischen Fig. 1 ist diese Ausbildung des Kol lektors nicht zu entnehmen.) Wenn nun der Antriebsmotor in Gang ist, wobei auch,der mit ihm fest verbundene Ge triebeteil 3 mit den Magnetpolen umläuft und der Regulierwiderstand 11 kurzgeschlossen wird, dann reduziert der remanente Magne tismus der um den noch stillstehenden Ge triebeteil 2 umlaufenden Magnetpole in der Hilfswicklung 6 eine Spannung, die einen Strom durch die Feldspulen 4, 5 erzeugt, der die Erregung des Magnetsystems bis zu einer gewissen Sättigung verstärkt (Selbst erregung).
Durch die induktive Wirkung des mechanisch erzeugten, starken, magnetischen Drehfeldes auf die Käfigwicklung 1 wird auch der die Wicklung tragende Getriebe teil 2 mitgenommen und so auf ihn die Be wegung des Getriebeteils 3 übertragen. Die Umlaufgeschwindigkeit des Teils 2 bleibt nun, wie bei einem Induktionsmotor, hinter der des Getriebeteils 3 zurück. Die "Schlüp- fung" ist durch die auftretenden mechani schen, elektrischen und magnetischen Ver luste des Getriebes bedingt, das den dafür notwendigen, geringen Energiebedarf aus der ihm mechanisch zugeführten Energie deckt.
Die Schlüpfung wird aber auch um so grösser, je stärker der mit dem Getriebeteil 2 ver bundene Energieverbraucher (Fahrzeuglauf werk, Arbeitsmaschine) belastet ist. Je mehr aber die Geschwindigkeit des einen Teils ge gen die des andern Teils zurückbleibt, desto stärker ist die Erregung des Magnetsystems, das nun ein entsprechend vergrössertes Dreh moment auf den mitgenommenen Getriebeteil überträgt. Demnach regelt sich die Geschwin digkeit des Energieverbrauchers bei stets gleichbleibender Energieaufnahme selbsttätig derart, dass dadurch,die Drehzahl der Ener giequelle (zum Beispiel des Antriebsmotors oder der Transmission) nicht oder nur wenig beeinträchtigt wird.
Bei Kraftwagenantrieben kann die Motor welle A, ohne Zwichenschaltung einer beson deren, ausrückbaren Kupplung, unmittelbar mit dem primären Getriebeteil 3 verbun den werden. Das Getriebe nach er Erfindung ersetzt dann nicht nur das Wechselgetriebe, sondern auch die Kupplung, wodurch der Bau von Kraftwagen beträchtlich vereinfacht wird.
Die selbsttätige Regelung des Überset zungsverhältnisses kann überdies durch Än- derung des Regulierwiderstandes 11 beein flusst werden. Wird dessen Arm auf den unendlich grossem Widerstand entsprechenden Leerknopf gestellt, dann findet keine Er regung der Magnetpole und somit auch keine Mitnahme des sekundären Getriebeteils statt, da der remanente Magnetismus der Pole hierzu nicht ausreicht (Leerlauf des An triebes).
Wird bei Kraftwagenantrieben überdies eine Einrichtung getroffen, die es ermöglicht, den Motor des Kraftfahrzeuges stillzusetzen, dann kann das Getriebe nach der Erfindung, zum Beispiel bei Talfahrt, auch zur elektri schen Bremsung des Fahrzeuges verwendet werden.
Sind nämlich der Motor und der mit ihm verbundene Getriebeteil in Ruhe, dann wird infolge der nun bezüglich des still stehenden Getriebeteils sehr beträchtlichen Re lativgeschwindigkeit des durch den Schwung des Fahrzeuges noch umlaufenden andern Getriebeteils in der Hilfswicklung 6 ein starker Erregerstrom induziert, der durch den verstellbaren Widerstand 11 den Brems verhältnissen angepasst werden kann, .so dass in der umlaufenden Käfigwicklung 1 ein starkes Bremsmoment auftritt.
Derart kann .das Induktionsgetriebe nach der Erfindung bei der Fahrt im Gefälle auch zur elektri schen Bremsung von Kraftfahrzeugen ver wendet werden, was sowohl betriebstechnisch als auch wirtschaftlich von Vorteil ist.
Die Magnetpole können ausser mit der in Reihe zur Hilfswicklung geschalteten Feld wicklung auch mit einer Nebenschlusswick- lung (Compoundwicklung) versehen sein, von welcher Möglichkeit insbesondere dann An wendung gemacht werden kann, wenn das Getriebe zeitweise etwa zur Erzeugung von elektrischer Energie, zum Beispiel zur Akku mulatorenladung, verwendet werden soll.
Da für die Wirkung des Getriebes nach der Erfindung in jeder Ausführungsform nur die Relativgeschwindigkeit der Teile massgebend ist, kann auch, umgekehrt, die treibende Welle mit -dem -die Wicklung 1. bezw. 6 tragenden Getriebeteil 2 und die angetriebene Welle mit dem Teil des Getrie- bes verbunden sein, auf dem das Magnet system angeordnet ist.