DE126399C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

JVr 126399
KLASSE 2\d.

in PARIS.

In den deutschen Patentschriften 111943 und 124648 ist eine Einrichtung zur Regelung von Elektromotoren während der Geschwindigkeitsverminderungen und der Anfahrperioden beschrieben. Diese besteht im Wesentlichen aus einem mit dem Motor des Fahrzeuges in dem Stromkreis des letzteren in Reihe geschalteten Hülfsmotor, einer Hülfsdynamo, welche im Nebenschlufs zu diesem Stromkreis geschaltet ist und deren Anker durch den Hülfsmotor angetrieben wird und einen Hülfsstrom erzeugt, und einem Regelungswiderstand. Letzterer ist in den Stromkreis der Feldwickelung der Hülfsdynamo eingeschaltet, d. h. in denjenigen Stromkreis, durch welchen der Hülfsstrom erzeugt wird.

Vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an dieser Einrichtung, welche die Verminderung der Abmessungen der Hülfsdynamo bezwecken, und welche es ermöglichen, als Regelungsvorrichtung einen einfachen Feldwiderstandsschalter zu benutzen.

Bei der im Haupt-Patent 111943 geschützten Einrichtung sitzt der Anker der Dynamo auf derselben Welle wie derjenige des Hülfsmotors. Diese Anordnung macht es nothwendig, der Hülfsdynamo stets eine gröfsere Spannung zu geben wie dem Motor des Fahrzeuges, und da diese Bedingung auch in dem Augenblick erfüllt werden mufs, in welchem die Geschwindigkeit ein Minimum ist, so folgt hieraus, dafs diese Dynamo eine Gröfse und ein Gewicht erhält, welches in manchen Fällen sehr .bedeutend ist und das todte Gewicht des Fahrzeuges beträchtlich vergröfsert.

Bei der vorliegenden verbesserten Einrichtung sind die beiden Anker der Motordynamo mit einander durch ein Differentialgetriebe verbunden. Der Anker des Hülfsmotors ist mit einem der seitlichen Räder des Differentialgetriebes verbunden, der Anker der Hülfsdynamo mit dem die Planetenräder des Differentialgetriebes tragenden Zahnkranze, während das andere seitliche Rad des Differentialgetriebes mit einer der Fahrzeugachsen oder der anzutreibenden Welle verbunden ist.

Die Geschwindigkeiten der beiden Anker der Regelungsvorrichtung ändern sich also immer in entgegengesetztem Sinne; wenn die Geschwindigkeit des einen sich vermehrt, so vermindert sich die des anderen infolge der mechanischen Verbindung mit dem in Be-

wegung zu setzenden Organ und die Geschwindigkeit der Hülfsdynamo kann daher gleichbleibend gehalten werden, unabhängig davon, wie grofs die Geschwindigkeit des Hülfsmotors ist.

Aufserdem kann die Vorrichtung mit einem Umschalter und zwei Elektromagneten ausgerüstet werden, wodurch es ermöglicht wird, dafs als Regelungsorgan ein einfacher Feldwiderstandsschalter ausreicht.

Fig. ι zeigt in schematischer Darstellung den Antrieb der Dynamo durch das Differentialgetriebe, Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Antriebsvorrichtung. Fig. 3 stellt ein Schema der Einrichtung dar, welche mit einem Unterbrecher und zwei Elektromagneten ausgerüstet ist. Fig. 4 bis 7 zeigen Schaltungen der Einrichtung, welche ihren verschiedenen Gebrauchsphasen entsprechen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Ankerwelle der Hülfsdynamo C mit der Ankerwelle des Hülfsmotors B mittels eines Differentialgetriebes verbunden, deren eines Kegelrad k auf der Welle des Motors B sitzt, während ■das andere Kegelrad / von der Welle des Motors A des Fahrzeuges angetrieben wird, wobei die Planetenräder m an einem Zahnkranze η gelagert sind, der die Welle des Ankers der Hülfsdynamo C antreibt.

Die elektrischen Verbindungen sind dieselben wie in der Patentschrift 111943, und in die Feldwickelung der Hülfsdynamo ist ein kleiner Regelungswiderstand D eingeschaltet, welcher dazu dient, die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu verlangsamen.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: _#

Im Augenblick des Anfahrens wird der Strom, welcher von der Quelle S kommt, durch B und A geschlossen. Der Hülfsmotor B ist dabei unbelastet, läuft schnell an und erreicht leicht seine Maximalgeschwindigkeit. Dieser Motor erhält eine gleichbleibende Erregung durch einen von der Stromquelle abgezweigten Nebenschlufs. Der Motor A dagegen bleibt zunächst noch stehen, da er belastet ist, und da er mit dem Kegelrade / des Differentialgetriebes durch ein mechanisches Uebertragungsmittel verbunden ist, so bleibt dieses Kegelrad / anfangs in Ruhe. Der Zahnkranz η des Differentialgetriebes dreht sich infolge dessen mit derselben Geschwindigkeit, wie der Anker des Motors B. Wenn die Geschwindigkeit des letzteren das Maximum erreicht hat, so schaltet man die Dynamo C auf den Motor A des Fahrzeuges, so dafs der von dieser Dynamo erzeugte Strom die Stromquelle S unterstützt. Da in diesem Augenblick die Spannung in der Dynamo A nahezu Null ist, so ist es nicht vorteilhaft, in der Hülfsdynamo C eine zu hohe Spannung zu haben. Letzteres würde eintreten, wenn dieser Stromerzeuger mit dem Motor B unveränderlich gekuppelt wäre, so dafs der letztere diese Dynamo mit seiner maximalen Geschwindigkeit antreiben würde, was durch die beschriebene Anordnung vermieden wird. Unter der Wirkung des von der Quelle kommenden, sowie des von der Dynamo C erzeugten Stromes beginnt sich der Motor A zu drehen. Er nimmt einen gröfseren Spannungsantheil für sich in Anspruch, und zwar auf Kosten des Hülfsmotors B, der sich natürlich weniger schnell dreht. Infolge seiner Drehung nimmt indessen der Motor A das Rad / mit, dessen Geschwindigkeit zu derjenigen des Rades k hinzukommt, und unter diesen Bedingungen dreht sich der Zahnkranz n, der die Dynamo C antreibt, mit einer Geschwindigkeit, welche gleich ist der Summe der Geschwindigkeiten der Räder k und /.

Hieraus ergiebt sich, dafs die Geschwindigkeit der Dynamo C gröfser werden kann, wenn diejenige des Hülfsmotors B sich vermindert, und der .Grenzfall tritt ein, wenn dieser Hülfsmotor die Geschwindigkeit Null und die Dynamo C die Maximalgeschwindigkeit hat, welche ihr durch das Rad / ertheilt wird.

Die Regelungsvorrichtung besteht also aus einem Gleichstromumformer, bei welchem die Geschwindigkeit der Primärmaschine sich vermindert, während die Geschwindigkeit der Secundärmaschine sich vermehrt, und wie oben aus einander gesetzt, kann die Geschwindigkeit der Hülfsdynamo unabhängig von der Geschwindigkeit des Hülfsmotors B gleichbleibend erhalten werden.

Die Erregung kann eine beliebige sein. Man kann sogar für den Hülfsmotor B und die Hülfsdynamo C ein gemeinsames Feld verwenden, um den Raumbedarf der Vorrichtung zu vermindern.

Das Differentralgetriebe kann statt der Kegelräder auch Stirnräder haben und auch sonst in beliebiger Weise ausgebildet sein.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Einrichtung, bei welcher die beiden Anker der Regelungsvorrichtung in gleicher Flucht angeordnet sind.

Die Ankerwelle des Hülfsmotors B und der Hülfsdynamo C tragen jede ein Zahnrad ο bezw. p. Diese Zahnräder stehen mit dem Zahnrad k bezw. dem Zahnkranz η in Eingriff, von denen der letztere die Planetenräder m^l m² trägt. Das erste dieser Planetenräder steht mit einem Zahntrieb k^l in Eingriff, welcher mit dem Rade k fest verbunden ist, und das zweite in ² ist mit einem Zahntrieb I in Eingriff, der auf einer Hohlachse l^l sitzt, welche am Ende einen Trieb /² trägt, der

„durch eine Treibkette mit der Welle des Motors A verbunden ist.

Aufserdem kann man in Verbindung mit der beschriebenen Einrichtung zweckmäfsig, wie in Fig. 3 angedeutet, noch einen Umschalter q und zwei Elektromagnete r und s verwenden. Hierdurch wird es möglich, mit einem einfachen Feldregelungswiderstand an Stelle des bei Strafsenbahnmotorwagen üblichen schwerfälligen und viel Raum beanspruchenden Trommelschalters auszukommen.

Der Umschalter q gestattet, entweder in die Feldwickelung des Motors B der Regelungsvorrichtung oder in die Feldwickelung des Fahrzeugmotors A einen Widerstand einzuschalten, den man nach Belieben mit Hülfe des Schalthebels t regeln kann.

Der Elektromagnet r, welcher in diesen Widerstand eingeschaltet ist, wenn der letztere in die Feldwickelung des Fahrzeugmotors A eingeschaltet ist, beeinflufst einen Contact u; ein zweites, mit einem Contact w fest verbundenes Stromschlufsstück ν wird durch einen Elektromagenten ί beeinflufst, der im Nebenschlufs zum Motor des Fahrzeuges geschaltet ist und nur eine zur Bewegung des Contactes hinreichende Kraft erhält, wenn der Motor mit dem Maximum der Spannung arbeitet, d. h. bei seiner normalen Geschwindigkeit.

Die Einrichtung wirkt dann in folgender Weise: Beim Anfahren (Fig. 4) geht der von der'Quelle kommende Strom durch den Fahrzeugmotor A, dessen Feldwickelung, den Motor jB der Regelungsvorrichtung, einen Feldmagneten und einen schwachen Nebenschlufs zum letzteren, damit das Feld dieses Hülfsmotors nicht gesättigt wird und ein gewisser Spielraum für die Regelung verbleibt.

Die Contacte u und ν schliefsen den Stromkreis der Hülfsdynamo C und infolge dessen liefert diese Dynamo in Parallelschaltung mit der Stromquelle einen Stromantheil in den Motor A des Fahrzeuges.

Wenn der Motor A seine normale Geschwindigkeit erreicht hat (Fig. 5), so erhält der Elektromagnet s, welcher gewissermafsen ein Voltmeter für diesen Theil des Stromkreises bildet, einen hinreichenden Strom, um den Doppelcontact ν w anzuziehen. Das Stromschlufsstück ν unterbricht den Stromkreis der Hülfsdynamo C, und der Contact w schaltet den Stromkreis des Motors B kurz.

Wenn man mit verminderter Geschwindigkeit fahren bezw. arbeiten will, so ändert man mit Hülfe des Rheostaten D das Feld des Motors A; eine Schwächung dieses Feldes hat eine Verminderung des Drehmomentes des Motors zur Folge. Je geringer die Geschwindigkeit wird, desto schwächer wird die Kraft des Elektromagneten S, da seine Feldstärke von der Potentialdifferenz zwischen den Polklemmen von A abhängt. Der Contact W wird daher von diesem Elektromagneten losgelassen und hebt den Kurzschlufs des Motors B auf, während der Stromkreis der Dynamo C geschlossen wird ·, der durch den Motor A nicht verzehrte Spannungsüberschufs wird dann durch den Hülfsmotor B nutzbringend verbraucht.

Um den Strom zu unterbrechen (Fig. 7), schaltet man mittels des Umschalters q den Regelungswiderstand parallel zur Feldwickelung des Fahrzeugmotors A und schwächt dadurch das Feld derart, dafs man ihm gerade noch eine hinreichende Stärke läfst, um starke Funkenbildung am Stromwender zu vermeiden; da das Drehmoment des Motors A sich hierdurch vermindert, so vermindert sich auch die Geschwindigkeit; der Elektromagnet r, der von dem Nebenschlufsstrom durchflossen wird, zieht den Contact u an und unterbricht dadurch den Stromkreis der Dynamo C. Der Motor B hat also dann die maximale Feldstärke, ohne dafs er Arbeit zu leisten hat, und bringt eine elektromotorische Gegenkraft hervor, welche um so gröfser ist, je mehr die Geschwindigkeit des Fahrzeugmotors A sich vermindert; die Geschwindigkeit dieses Hülfsmotors vergröfsert sich also schnell bis zu dem Augenblick, in dem er nur noch einen Strom durchläfst, der hinreichend ist, um die passiven Widerstände, welche sich seiner Drehung entgegensetzen, zu überwinden. Diese Stromstärke ist sehr schwach und erreicht kaum ein Zehntel des vollen Betriebsstromes; der Unterbrechungsfunken verursacht daher keine Nachtheile.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Verminderung des Stromverbrauches und zur Vermehrung der Triebkraft von unter Belastung angehenden Elektromotoren nach Patent 111943, dadurch gekennzeichnet, dafs der Anker der Hülfsdynamo von dem zugehörigen Hülfsmotor durch Vermittelung eines Differentialgetriebes angetrieben wird, dessen eines Rad vom Hülfsmotor, das andere von der Welle des Fahrzeugmotors oder dergl. angetrieben wird, während die Hülfsdynamo durch einen Zahnkranz oder dergl. angetrieben wird, in welchem die Planetenräder des Differentialgetriebes gelagert sind.

2. Ausführung der Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Anordnung eines Umschalters (qj, welcher einen Regelungswiderstand entweder als Nebenschlufs zur Feldwickelung des Hülfsmotors (B) oder

zur Feldwickelung des Fahrzeugmotors (A) schaltet, wobei im letzteren Falle ein mit diesem Widerstand hinter einander geschalteter Elektromagnet (r) ein Stromschlufsstück (ii) bewegt und hierdurch den Stromkreis der Hülfsdynamo (C) unterbricht, während durch einen zweiten, im Nebenschlufs zum Fahrzeugmotor geschalteten Elektromagneten (s) ein Doppelcontact (v n>) verstellt wird, der bei normaler Geschwinkeit dieses Motors den Stromkreis des Hülfsmotors (B) kurz schliefst.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.