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Elektrische Stromerzeugungseinrichtung für Kraftfahrzeuge Das Verhältnis
zwischen der mittleren Fahrgeschwindigkeit in den Städten zu der mittleren Fahrgeschwindigkeit
auf Landstraßen liegt bei Kraftfahrzeugen heutzutage bei 1: 4, da die Fahrgeschwindigkeit
in den Städten praktisch auf 30 km/Std. beschränkt ist, wogegen die Geschwindigkeit
auf Landstraßen für die meisten Fahrzeuge 120 km/Std. erreicht.
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Durch die stetige Verbesserung der Brennkraftmaschinen kann dieser
Unterschied nur größer werden.
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Eine übliche Stromerzeugungsanlage für ein Kraftfahrzeug, dessen Fahrgeschwindigkeit
mit 1000 Umdr./Min. der Antriebsmaschine 23 km/Std., bei 1300 Umdr./Min. 30 km/Std.
und bei 5000 Umdr./ Min. 115 km/Std. beträgt, besteht aus einem Stromerzeuger, der
bei einem Übersetzungsverhältnis von 1:2 zwischen der Kraftmaschine und dem Stromerzeuger
mit einer Anfangsdrehzahl von 1500, einer Nenndrehzahl von 2500 bei Vollbelastung
und einer Höchstdrehzahl von 10 000 Umdr./Min. läuft.
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Diese Anlage erfordert eine sehr sorgfältige, also kostspielige Ausbildung
und Herstellung und ist trotzdem wegen der großen Drehzahl und des großen Verhältnisses
der Regeldrehzahlen Betriebsstörungen ausgesetzt.
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Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, einen für die Fahrt auf Landstraßen
ausgebildeten Stromerzeuger anzuwenden, der durch eine Riemenscheibe angetrieben
wird, welche zwischen dem Riemen und der Läuferwelle ein Fliehkraftschaltwerk enthält,
das zwei Übersetzungsverhältnisse, das eine für die Stadt, das andere für die Landstraße,
herstellt. Diese bekannte Anordnung ist kostspielig und empfindlich. Aus diesem
Grunde hat sie auch auf Serienwagen keine Anwendung gefunden.
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Es ist auch hier vorgeschlagen worden, den Gleichstromerzeuger durch
einen Wechselstromerzeuger zu ersetzen, der viel größere Drehzahlunterschiede wegen
der Beseitigung der Stromverteiler zuläßt. Dieser Vorschlag bringt aber keine Lösung
der die Größe und die Regelung betreffenden Aufgabe. Die Größe muß wie bei Gleichstromerzeugern
für die Mindestgeschwindigkeit eingehalten werden.
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Es ist weiterhin eine Stromerzeugereinrichtung für Kraftfahrzeuge
mit einem Stromerzeuger bekannt, dessen Läufer von einer treibenden Welle über eine
aus einem Permanentmagneten und einem Elektromagneten bestehende Magnetkupplung
mit veränderlichem Schlupf angetrieben wird. Außerdem ist es bekannt, eine Einrichtung
zum Ändern des Betriebsstroms des Elektromagneten in Abhängigkeit von der Läuferdrehzahl
vorzusehen. Da bei den bekannten Magnetkupplungen das Feld des Permanentmagneten
dem Feld des Elektromagneten entgegengerichtet ist, wird bei Erregung des Elektromagneten
das Magnetfeld insgesamt geschwächt und daher auch der Schlupf der Kupplung vergrößert.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache leistungsstarke und über
einen großen Drehzahlbereich verwendbare Stromerzeugereinrichtung für Kraftfahrzeuge
zu schaffen.
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Ausgehend von einer elektrischen Stromerzeugereinrichtung für Kraftfahrzeuge
mit einem Stromerzeuger, dessen Läufer von einer treibenden Welle über eine aus
einem Permanentmagneten und einem Elektromagneten bestehende Magnetkupplung mit
veränderlichem Schlupf angetrieben wird, und einer Einrichtung zur Änderung des
Betriebsstroms des. Elektromagneten in Abhängigkeit von der Läuferdrehzahl schlägt
die Erfindung vor, daß der Permanentmagnet und der Elektromagnet derart angeordnet
sind, daß die Magnetfelder gleichgerichtet sind und der Permanentmagnet derart bemessen
ist, daß der Stromerzeuger auch ohne Elektromagnet angeworfen werden kann.
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Die Kupplung gestattet es, mit einem außergewöhnlichen Leistungsgrad
ein solches Übersetzungsverhältnis zu wählen, daß einerseits der Stromerzeuger für
den Stadtverkehr der wirtschaftlichste ist und daß andererseits die Bauart und die
Regelung
wegen der gleichbleibenden oder wenig veränderlichen Drehzahl
sehr einfach werden.
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Durch die erfindungsgemäße Magnetanordnung ist außerdem bei allen
Drehzahlen zusätzlich zu dem Magnetfeld des Permanentmagneten das Magnetfeld des
Elektromagneten wirksam, und die Regelung wird allein durch die Veränderung des
Elektromagneten bewirkt. Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Anordnung eine
Leistungsersparnis erreicht, da der Speisestrom für- den Elektromagneten infolge
der Addition der beiden Magnetfelder im Betrieb geringer gehalten werden kann. Die
erfindungsgemäße Anordnung bringt außerdem noch insofern eine Verbesserung mit sich,
als das Gewicht des Magneten auf ein Minimum beschränkt und der Magnetfluß so gewählt
werden kann, daß er gerade zum Antrieb des Generators im Leerlauf ausreicht.
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Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Stromerzeugungseinrichtung; Fig.2 ist ein Längsschnitt durch eine aus dem Stromerzeuger
und der Kupplung bestehende Einrichtung; Fig. 3 ist ein Querschnitt gemäß der Linie
III-III der Fig. 2; Fig. 4 bis 7 zeigen elektrische Schaltungsschemata des Reglers;
Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungsart der aus Stromerzeuger
und Kupplung bestehenden Einrichtung.
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Gemäß Fig. 1 wird der Stromerzeuger 1 durch eine Welle 2 mittels einer
Magnetkupplung 3 angetrieben. Die Welle 2 ist drehfest mit einer treibenden, topfförmigen
Kupplungshälfte 11 verbunden, während die getriebene, drehfest mit der Welle 4 des
Stromerzeugers verbundene Kupplungshälfte aus einem Dauermagneten 21 und einem Elektromagneten
22 besteht.
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Auf der Welle 4 des Stromerzeugers 1 kann ein Regler 5 angebracht
sein, .der in Abhängigkeit von der Drehzahl des Stromerzeugers auf einem Körper
6 mit veränderbaren elektrischen Eigenschaften einwirken kann, der den Erregungsstrom
in der Spule des Elektromagneten 22 steuert.
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Gemäß Fig. 2 besteht die Magnetkupplung 3 im wesentlichen aus einer
Kupplungshälfte 11, die mit großer Drehzahl von der Kraftmaschine des Fahrzeugs
und ohne Schlupf mittels einer Riemenscheibe 12 angetrieben wird. Diese Kupplungshälfte
bildet ; den treibenden Teil der Magnetkupplung. Sie ist topfförmig ausgebildet.
In dieser aus Magnetstahl hergestellten Hälfte entstehen die Wirbelströme. Sie läßt
sich ohne weiteres durch Pressen herstellen und kann mit großer Genauigkeit bearbeitet
werden, die ; gegebenenfalls eine Drehzahl von 10 000 Umdr./Min. zuläßt. Die Riemenscheibe
12 kann auf einem Gewindeansatz 13 befestigt sein, der übrigens auch das Einstellen
der Kugellager 15 gestattet. Eine sternförmige Federscheibe 16 aus Blaustahl dient
zum Ausgleich der toten Gänge und dämpft gegebenenfalls auch die Wirkungen der Fliehkraft.
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Der Luftspalt 17 ist in diesem Fall zylindrisch ausgebildet, kann
jedoch gegebenenfalls durch Bearbeitung der Teile auch eine kegelige Gestalt erhalten,
welche eine Verstärkung des übertragenen Kraftmomentes durch- Verminderung des Luftspalts
gestattet. In diesem Fall läßt man einfach die treibende Kupplungshälfte 11 unter
der Einwirkung der Federscheibe 16 durch Ausschrauben der Riemenscheibe 12 zurückgleiten.
Diese Riemenscheibe wird dann wieder mittels der Gewindemutter 18 festgespannt.
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Die getriebene Kupplungshälfte besteht aus zwei Scheiben 19, 20, die
jeweils aus Stahl oder Gußeisen hergestellt werden und mit Polschenkeln 19 a, 20
a versehen sind. Im Luftspalt greifen diese Polschenkel in an sich bekannter Weise
ineinander.
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Erfindungsgemäß sind zwei sich gegenseitig ergänzende Erregungsmittel
vorgesehen. Das erste Erregungsmittel besteht aus einem Dauermagneten 21, der in
der Regel aus einem unter der Bezeichnung »Ferroxdur« bekannten oder einem gleichwertigen
Magnetwerkstoff hergestellt wird, der einen genügend kräftigen Magnetfluß 01 zur
Erregung des Stromerzeugers erzeugt, oder auch zum Ausgleich der Verluste beim Leerlauf
oder bei geringster Leistung, wenn es sich um einen Stromerzeuger mit Erregung durch
Dauermagneten handelt.
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Das zweite Erregungsmittel besteht aus einem Elektromagneten, dessen
Spule 22 durch Gleichstrom erregt wird. Dieser Elektromagnet liefert einen genügend
kräftigen Mägnetfluß, der zusammen mit dem Magnetfluß 451 ein Kraftmoment erzeugt,
durch das der Stromerzeuger bei voller Belastung mit einer Drehzahl von 1000 bis
20 000 Umdr./Min. angetrieben werden kann.
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Die Kupplung ist mit einem Gebläserad 24 versehen, das die Kühlung
des Stromerzeugers und der Kupplung gewährleistet. Die zu diesem Zweck im unteren
Teil des Gehäuses 9 vorgesehenen Belüftungslöcher 25 sind hierzu genügend groß bemessen.
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Für den Betrieb des Stromerzeugers mit gleichbleibender Drehzahl kann
der Erregungsstrom der Spule 22 durch einen Fliehkraftregler bekannter Art gesteuert
werden, dessen Schieber einen Einstellwiderstand zwischen der Stromquelle und der
Spule beeinflußt. Zu diesem Zweck kann auch jede sonstige elektromagnetische oder
elektronische Vorrichtung dienen, die als Steuergröße die Frequenz bei einer Wechselstrommaschine
oder die Impulsfrequenz bei einem mit dem Läufer verbundenen Impulserzeuger benutzt.
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Ein elektronischer Regler ist beispielsweise in Fig. 4 dargestellt.
Der durch die Spule 22 der Magnetkupplung 3 fließende Strom wird hier durch einen
Steuertransistor 40 bestimmt. Der Stromabnehmer 26 des Kontaktringes 27 ist elektrisch
mit dem Kollektor des Transistors 40 verbunden, dessen Emitter mit der positiven
Polklemme einer Gleichstromquelle verbunden ist. Die Basis des Transistors steht
mit der Masse durch einen Stromweg in Verbindung, der aus einem Widerstand 41 und
einem damit parallel geschalteten Kondensator 42 besteht. An die Basis ist ebenfalls
durch einen Gleichrichter 46 eine Spule 43 angeschlossen, die auf einem Magnetjoch
44 sitzt. An den Polschenkeln dieses Magnetjoches wandern die Pole eines Magnetläufers
45 vorbei.
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Sucht der Stromerzeuger während des Betriebes schneller zu laufen,
so wird auch die Spannung der in der Spule 43 erzeugten Schwingungen erhöht. Dadurch
wird aber auch die Spannung der Transistorbasis 40 erhöht. Der zwischen Emitter
und Kollektor fließende Strom wird dadurch vermindert und die Erregung der Spule
22 des Elektromagneten geschwächt.
Der Schlupf der Kupplung wird
größer, und die Drehzahl des Stromerzeugers wird konstant gehalten.
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Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel des Reglers. In diesem Fall ist
ein Wechselstromerzeuger l vorgesehen. Die erzeugten Schwingungen werden einem Spannungsteiler
47 aufgedrückt, dessen Schieber elektrisch mit der Basis eines als Gleichrichter
arbeitenden Transistors 48 verbunden ist. Die gleichgerichteten Schwingungen werden
von einem Kondensator 49 aufgenommen, und die sich daraus ergebende Spannung wird
einem zweiten Transistor 50 aufgedrückt, der den Strom in der Elektromagnetspule
22 steuert.
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Bei einer besonderen Ausführungsart des Reglers ist es möglich, einen
Fliehkraftregler 23 in einem Ansatz 8 des Gehäuses anzuordnen. Der Strom wird dem
Elektromagneten der Kupplung durch eine Polklemme 10 zugeführt, die durch die Büchse
26 des Stromabnehmers gebildet wird und mit der positiven Polklemme einer Gleichstromquelle
durch einen Schalter verbunden ist, der durch den Kontaktschlüssel betätigt wird.
Ein aus Rotguß oder Messing bestehender Kontaktring 27 sitzt auf einer Isolierstoffbüchse
28, die auf der Läuferwelle befestigt ist. Der Kontaktring ist auf diese Weise elektrisch
mit der positiven Polklemme der Anlage verbunden. Die Spule 22 ist an den Kontaktring
27 durch einen Stromleiter 29 a und an den Abreißer 30 durch einen Stromleiter 29
b geschlossen. Zu diesem Zweck ist die Läuferwelle mit einer sich über die ganze
Länge erstreckenden Bohrung 14 versehen.
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Der an die Masse angeschlossene Stromleiter 29 b des Elektromagneten
wird periodisch bei jeder Umdrehung durch den Abreißer 30 getrennt. Entgegen der
allgemein bekannten Ausbildung der Zündabreißer wird hier der Abreißer selbst durch
die Isolierstoffscheibe 31 in Drehung versetzt, während der Abreißnocken 32 feststeht
und in der Mitte des Verschlußdeckels 33 (Fig. 2) befestigt ist.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Zeit t1, während welcher
die elektrische Verbindung zwischen dem Abreißer 30 und der Masse, also zwischen
dem Kontaktfinger 35 und dem Nocken 32 aufrechterhalten wird, von der Drehzahl der
Läuferwelle abhängig ist. Diese Zeit t1 ist am längsten bei geringer Drehzahl. Sie
folgt dann genau dem Profil des Nockens, vorausgesetzt, daß ein einstellbarer Anschlag
34 (Fig. 3) die Rückbewegung des Abreißers 30 begrenzt und den Kontaktfinger
35 verhindert, dem Grund des Profils des feststehenden Nockens 32 während der Zeit
t2 zu folgen, die für die Trennung vorgesehen ist.
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Jede Umdrehung des Läufers gestattet auf diese Weise den Erregungsstromkreis
der Magnetkupplung während der Zeit t1 zu schließen und während einer Zeit t2 derart
zu öffnen, daß t1 -I- t2 die Zeit einer ganzen Umdrehung der Läuferwelle ist.
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In Abhängigkeit von dem zum Betrieb des Stromerzeugers erforderlichen
Kraftmoment und von den verschiedenen Parametern der Kupplung kann man einen Nocken
ausbilden, der genügend kräftige Impulse t1 zum Betrieb des Stromerzeugers bei voller
Belastung, etwa mit 2000 Umdr./Min. erzeugt. Man kann sogar den Nocken durch eine
Scheibe ersetzen. Das Abreißen erfolgt dann nicht mehr bei jeder Umdrehung, sondern
durch die Fliehkraft.
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Durch Versuche muß der Wert des die Funken schluckenden Widerstandes
36 bestimmt werden, der an der Isoherstoffscheibe 31 befestigt und zwischen den
Abreißer 30 und die Masse derart eingeschaltet ist, daß er den durch die Selbstinduktion
des Elektromagneten erzeugten Extrastrom aufnimmt.
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Dieser Widerstand, der auf einen Glimmerhalter gewickelt ist und durch
die Drehbewegung der Scheibe 31 stark gekühlt wird, erfüllt übrigens bei der Regelung
eine wesentliche Aufgabe. Da den Impulsen i1 während der Zeit t1 weitere Impulse
i2 geringerer Stärke folgen, die durch den Widerstand 36 während der Zeit t2 begrenzt
werden, so kann durch Veränderung des Widerstandswertes die mittlere Erregungsstärke
in der Kupplung und demgemäß auch das auf den Stromerzeuger übertragene Kraftmoment
verändert werden.
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Die Vereinigung der drei Merkmale, d. h. des Nockenprofils 32, der
Einstellung des Anschlags 34 und des Wertes des einstellbaren Widerstandes 36, gestattet
deshalb die Erfüllung der Stabilitätsbedingungen für alle Drehzahlen, um so mehr,
als der Dauermagnet 21 alle Faktoren des nicht stabilen Verhaltens um 50'/o vermindert,
die sich aus der Erregung des Elektromagneten ergeben.
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Beim Durchlaufen hebt sich der Abreißhebel30 ganz vom Nocken 32 ab
und schaltet dadurch die Erregung der Kupplung ganz ab. Der Stromerzeuger läuft
dann sofort langsamer, weil er durch die Belastung gebremst wird.
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Anstatt den Stromerzeuger mit konstanter Drehzahl umlaufen zu lassen,
kann es angebracht sein, eine gewisse Abweichung zuzulassen, die von der Belastung
und verlangten Spannung abhängig ist, jedoch auch zum Ausgleich der Drehzahlveränderung
dient, die durch die Temperatur der Wicklungen des Stromerzeugers erforderlich wird.
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Zu diesem Zweck wird der Fliehkraftregler zum Steuern des Stromes
in der Spule 22 der Kupplung durch einen Regler ersetzt, dessen Steuerparameter
durch die Spannung, die Stromstärke oder sonstige Größen gebildet werden und der
den Strom in der Spule derart bestimmt, daß der Schlupf eingestellt wird und unter
Berücksichtigung der dem Stromerzeuger eigenen Merkmale die gewünschten Ergebnisse
erzielt werden.
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Hierzu kann ein an sich bekannter elektromagnetischer, elektromechanischer
oder elektronischer Regler dienen, wie er in üblicher Weise zum Steuern der Leistung
eines Stromerzeugers mit veränderlicher Erregung benutzt wird.
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Zur Erzielung einer größeren Ansprechgeschwindigkeit während des Übergangsbetriebes,
wenn der steuernde Teil mit einer rasch wechselnden Drehzahl läuft, kann es angebracht
sein, daß der Regler gleichzeitig auf die Erregung der Kupplung und auf die Erregung
des Stromerzeugers einwirkt. Zu diesem Zweck werden die Spule 22 und die Feldspule
des Stromerzeugers in Reihe oder parallel zwischen die Stromquelle und den Einzelwiderstand
des Reglers geschaltet.
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Gemäß Fig. 6 und 7 ist die Spule 22 des Elektromagneten der Kupplung
mit der Feldspule 1 a des Stromerzeugers in Reihe geschaltet. Im Beispiel gemäß
Fig.6 arbeitet diese Schaltung mit einem üblichen Spannungsregler 51 und einem Stromregler
52 zusammen. Die vom Stromerzeuger erzeugte Spannung wird dabei an die Polklemme
53 gelegt.
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Im Beispiel gemäß Fig. 7 wird der Erregungsstrom der Spulen
1 a und 22 durch einen Transistor 54 gesteuert,
dessen
Basis an den Kollektor eines zweiten Transistors 55 geschlossen ist. Der Emitter
des Transistors 55 ist elektrisch mit einem Diodenhalbleiter 56 mit Zenerschaltung
oder mit einer sonstigen Bezugsspannungsquelle verbunden. Die von einem Gleichstromerzeuger
oder einem Wechselstromerzeuger gelieferte, im letzteren Fall gleichgerichtete Spannung
wird an die Polklemme 57 gelegt.
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Im Fall eines raschen Drehzahlwechsels, etwa einer Drehzahlerhöhung,
bewirkt der Regler in den vorbeschriebenen Beispielen gleichzeitig eine Verminderung
des übertragenen Kraftmomentes und eine Verminderung der Erregung, wodurch auch
die Leistungsveränderungen des Stromerzeugers leichter begrenzt werden.
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Eine vom Stromerzeuger geforderte starke Erhöhung der Strommenge bewirkt
ebenfalls gleichzeitig eine Vergrößerung des übertragenen Kraftmomentes und der
Erregung des Stromerzeugers, wodurch die Aufnahme der Belastung erleichtert wird.
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Wenn Wechselstromerzeuger mit Dauermagneten auch mit veränderlicher
Drehzahl arbeiten sollen, so müssen sie derart ausgebildet sein, daß sie mit Ankerrückkopplung
und großer Reaktanz arbeiten, um dadurch eine Selbstregelung zu bewirken, wenn die
Drehzahl wächst. Diese Lösung der Aufgabe ist wirtschaftlicher als die Steuerung
der Leistung durch eine äußere veränderliche Reaktanz, etwa durch einen Transduktor.
Belastungsänderungen können dabei aber nur durch Veränderung der Zahl der induzierten
parallel geschalteten Stromkreise erzielt werden, wodurch die Schaltung umständlich
wird und auch sonstige Nachteile entstehen.
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Der Antrieb durch eine Magnetkupplung, welche den Betrieb mit gleichbleibender
Drehzahl gestattet, erleichtert auch die Anwendung solcher Maschinen, weil die Einstellung
der Strommenge ohne weiteres durch die Vereinigung der Fliehkraftregelung und der
Regelung in Abhängigkeit von den Parametern der gelieferten Strommenge erfolgen
kann.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sitzt die Antriebsscheibe fest
auf einer drehfest mit der topfförmigen Kupplungshälfte verbundenen Welle, die selbst
auf Kugellagern läuft, deren äußere Laufringe in einer Bohrung der vorderen Lagerscheibe
sitzen.
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Die Kugellager laufen in diesem Fall mit der Drehzahl der Antriebsscheibe
um, wodurch die größte Umlaufgeschwindigkeit dieser letzteren auf die für die Kugellager
zulässige Geschwindigkeit, also auf eine Höchstgeschwindigkeit von etwa 10 000 Umdr./
Min. beschränkt und eine angemessene Lebensdauer erreicht wird.
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Bei der dargestellten Anordnung sind ferner die Feldspule und der
Dauermagnet der Kupplung drehfest mit dem Läufer des Stromerzeugers verbunden. Deshalb
sind auch besondere Stromabnehmer vorzusehen mit einem gemeinsamen isolierten Kontaktring
und einer Kontaktbürste mit Führung, Feder od. dgl. Eine solche Vorrichtung ist
nun kostspielig und dem Verschleiß ausgesetzt.
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Bei der Ausbildung gemäß Fig. 8 gestattet es die neue mechanische
Anordnung, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und ferner die ganze Kupplung
leichter zu machen.
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In diesem Beispiel ist die Läuferwelle 71 drehbar in einem Kugellager
73 in der Lagerscheibe 72 auf der Seite des Stromerzeugers gelagert. Der büchsenförmige
Fortsatz 72a dieser Lagerscheibe trägt ebenfalls den Dauermagneten 74 und die Erregerspule
75, die zwischen die Masse der Lagerscheibe und die Feldspulen 77 des Stromerzeugers
durch einen Stromleiter 76 geschaltet ist. Eine Polscheibe 78, die ebenfalls an
der Lagerscheibe 72 befestigt ist, bildet den zweiten Pol des Elektromagneten, während
der erste durch den büchsenförmigen, den Magneten 74 und die Spule 75 tragenden
Fortsatz 72 a der Lagerscheibe 72 gebildet wird.
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Der Kupplungsläufer mit den wechselnden Polen besteht aus zwei Teilen
79 und 80. Die Scheibe 79 ist auf die Welle 71 festgekeilt und trägt den ringförmigen
Teil 80 mittels eines nicht magnetisierbaren Ringes 81.
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Die Polscheibe 79 erhält den Magnetfluß einer Polarität durch den
Luftspalt zwischen dieser Scheibe 79 und dem Fortsatz 72a, während der ringförmige
Polteil 80 den Magnetfluß der anderen Polarität durch den Luftspalt zwischen diesem
Teil und der Polscheibe 78 erhält. Die üblichen wechselnden Polschenkel auf dem
Umfang der Polscheiben 79 und 80 weisen deshalb miteinander abwechselnde N- und
S-Pole auf.
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Die Riemenscheibe ist hier durch den Boden der topfförmigen Kupplungshälfte
82 und eine gepreßte Scheibe 83 gebildet, die beide auf einer Büchse 84 festsitzen,
welche die Kugellager 85 und 86 enthält, deren innere Laufringe drehfest mit der
Läuferwelle 71 verbunden sind. Diese Kugellager stoßen in axialer Richtung gegen
die Polscheibe 79, die sich selbst auf das Kugellager 73 stützt. Die Kugellager
85, 86 werden dabei durch Abstandsscheiben 87 axial festgestellt, und das Festspannen
erfolgt mittels einer Gewindemutter 88.
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Das Kugellager 85 befindet sich zwischen zwei Sprengringen 89, welche
seine axiale Lage bestimmen. Der äußere Laufring des. Kugellagers kann sich dagegen
axial frei bewegen, um die Dehnung auszugleichen. Die Büchse 84 enthält in zwei
Umfangsnuten Gummiringe 90, die einerseits die Drehung der äußeren Laufringe verhindern
und andererseits den toten Gang ausgleichen, um dadurch das Festfressen zwischen
diesen Laufringen und der Büchse zu vermeiden.
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Zur einwandfreien Schmierung der Kugellager 85, 86 benutzt man vorzugsweise
solche mit einem Dichtungsring auf einer Seite, bei denen die Dichtungsringe sich
auf der Außenseite der Lager befinden. Ein Fettvorrat ist dabei in dem durch die
Abstandsscheibe 87 gebildeten Ringraum vorgesehen.
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Die Belüftung des Stromerzeugers und der Kupplung wird durch einen
Schaufelkranz 91 gewährleistet, der auf dem äußeren Umfang der topfförmigen Kupplungshälfte
auf der Seite der Lagerscheibe befestigt ist. Es entsteht dadurch ein vortreffliches
Gebläse, das die Luft in der üblichen Weise aus dem Stromerzeuger durch die Löcher
92 auf dem Umfang der Lagerscheibe 72, zwischen den Polen der Polscheibe 80 und
den entsprechenden Aussparungen des Ringes 81 ansaugt. Die Teile 79, 80 und 81 bilden
übrigens ein primäres Schaufelrad, wodurch die Größe der Schaufeln des äußeren Schaufelkranzes
vermindert werden kann.
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Bei dieser als Beispiel beschriebenen Ausführungsart sind die Erregungsspule
und der Dauermagnet der Kupplung an der Lagerscheibe auf der Antriebsseite des Stromerzeugers
befestigt, und die Kugel-
Lager der Antriebsscheibe sitzen auf der
Antriebswelle, also nicht in Lagerscheiben.
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Dadurch werden die Stromabnehmer beseitigt. Ferner ist die Umlaufgeschwindigkeit
der Laufringe der Kugellager der Antriebsscheibe nur gleich dem Unterschied zwischen
der Umlaufgeschwindigkeit dieser Scheibe und derjenigen der Läuferwelle.
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Es wird wieder als Beispiel der Fall eines Stromerzeugers angenommen,
der bei der Nennleistung ein Drehzahlverhältnis von 1:4 haben soll, wobei die Antriebsscheibe
mit Drehzahlen von 2500 bis 10 000 Umdr./Min. laufen soll. Bei einem Gleichstromerzeuger
gemäß der neuen Ausbildung kann dann ein Drehzahlverhältnis von 1:2 vorgesehen werden,
das ohne Schwierigkeiten erreicht werden kann. Ferner kann ein Schlupfverhältnis
von 1: 2 für die Kupplung vorgesehen werden, woraus sich das erforderliche Gesamtverhältnis
von 1: 4 ergibt.
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Mit einer gemeinsamen Einstellung für die Feldspule des Stromerzeugers
und die Erregungsspule der Kupplung wird für die Kugellager der Antriebsscheibe
eine wirkliche Drehzahl erreicht, die nur die Hälfte der Drehzahl der Scheibe selbst
beträgt. Wird die Nennleistung des gleichen Stromerzeugers bei 2500 Umdr./Min. erreicht,
so läuft der Läufer höchstens mit 5000 Umdr./Min., während die Antriebsscheibe und
der äußere Laufring der Kugellager mit 10 000 Umdr./Min. laufen. Der innere Laufring,
der drehfest mit dem Läufer verbunden ist, läuft dann nur mit 5000 Umdr./Min. Die
relative Umlaufgeschwindigkeit zwischen den beiden Laufringen beträgt also nur 10000-5000=5000
Umdr./Min. Die Lebensdauer der Kugellager wird dadurch wesentlich verlängert.
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Die Erfindung wurde im vorstehenden für die Anwendung bei Stromerzeugern
von Kraftfahrzeugen näher beschrieben. Ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen,
kann man sie selbstverständlich auch auf anderen Gebieten anwenden, etwa bei Anlagen
mit Wärmekraftmaschinen, die mit veränderlicher Drehzahl umlaufen, wie sie in Seefahrzeugen,
Eisenbahnfahrzeugen, bei Geräten für Bauarbeiten od. dgl. benutzt werden. Auch kann
die Erfindung bei Stromerzeugern Anwendung finden, wie sie in Eisenbahnfahrzeugen
benutzt werden, wo der Läufer mit veränderlicher Drehzahl von einer Radachse angetrieben
wird.